港珠澳大桥建设中用到了哪些测绘知识

司南导航：大桥跨越珠江口伶仃洋海域，连接香港、珠海、澳门三地，项目全长约50公里，海中桥隧工程总长约35.58km。整个工程施工质量与测量精度密切相关,其中用到了不少测绘专业技术。

港珠澳大桥总平面图 | 中国政府网

一、首级控制网的布测

港珠澳大桥属特大型跨海桥隧工程，它跨越粤、港、澳三地，三地的坐标及高程系统互不相同，为了做到高精度、一网多用、长期保持大桥测量基准的稳定和统一，必须先行建立统一的首级平面及高程控制网，将港珠澳大桥的测量基准全部统一到该网基础之上，以保证后续勘测、施工测量及变形测量监控的顺利开展。

港珠澳大桥首级控制网建网测量于2008年9月至2009年2月间完成，共布设了16个GPS平面兼高程控制点，分别按国家B级GPS控制网和国家一、二等水准测量的精度要求进行设计和测量。控制网平差后的成果精度，均达到了技术设计书规定的精度指标。

港珠澳大桥首级平面控制网示意图

港珠澳大桥首级高程控制网示意图

根据建网成果报告中所示：

首级平面控制网中，CGCS2000坐标系下最弱点GZA08的二维点位中误差为±3.8mm，最弱边GZA04—GZA06的相对中误差为1/764013；工程独立坐标系下最弱点GZA08的二维点位中误差为±3.5mm，最弱边GZA04—GZA06的相对中误差为1/837388；

首级高程控制网中，一等水准测量每公里往返测高差中数的偶然中误差为±0.36mm，二等水准测量每公里往返测高差中数的偶然中误差分别为±0.48mm（香港测区）和±0.26mm（澳门测区）。

二、工程坐标系设计

由于大桥呈近似东西走向、占线长、经度跨越范围大、工程路面高程变化大(约41.7 ～56.0m) ，国家或地方坐标系在工程区域内存在较大的投影长度变形，为此，必须建立投影变形满足施工需要的工程独立坐标系。又因桥梁和隧道的平均高程面差距较大，且沉管隧道施工对测量定位的精度要求高，故需分别建立桥梁工程坐标系和隧道工程坐标系。

工程坐标系设计参数

坐标系的投影长度变形主要受两部分因素的影响:

（1）实量边投影到参考椭球面上的长度变形

（2）参考椭球面上的长度归算到高斯平面上的长度变形

港珠澳大桥工程坐标系采用高程抵偿面的任意带高斯正形投影方法，目的是最大限度地减小坐标投影的长度变形。然而，由于全桥中线处在不同的经度位置，中线各处的桥面高程也不一样，因此，按统一的中央子午线和平均高程面设计的工程坐标系，不可能完全消除投影变形对工程施工的影响，只能使其降至最低。

经过计算和分析可知: 使用工程坐标系放样时，主体工程区域内桥梁的投影长度变形值综合影响在(－4.0～+4.9) mm内; 隧道的投影长度变形值综合影响在 (－2.7～+3.9) mm内。主体工程投影长度变形均在 ±5 mm/km 以内，满足工程应用的要求。

主体工程投影长度综合变形的变化曲线

三、沉管隧道贯通测量

和陆地隧道相比，海上沉管隧道是由预制管节水下对接而成，受环境条件的限制，隧道口控制点布设困难，观测条件更差。

沉管隧道不仅要对不同施工面的最终贯通偏差进行控制，还要评估每一个管节的安装效果，为后续管节的安装提供指导，这无疑对贯通测量提出了更高的技术要求。

港珠澳大桥沉管隧道平面示意图

创新性提出的针对沉管隧道的双线形联合锁网布测方法。通过陆上 1:1 模拟试验和工程实测数据分析，验证了双线形联合锁网的精度和可靠性。与全导线网相比，双线形联合锁网精度提高 15%～30%，可靠性也有小幅提升。

隧道内控制网布设方案

双线形联合锁网，两个全导线网的每一对控制点都进行短边联系测量。短边角度测

量受仪器本身的误差、对中误差和觇标照准误差影响较大，角度观测值误差易超限，只进行边长测量。

沉管安装测量定位流程示意图

四、控制网监理复测

控制网监理复测的目的有两个，一是复核控制网的建网观测和计算质量，验证控制网测量成果的精度是否达到规定要求; 二是通过复测成果与建网成果的比较分析，全面评估控制点的稳定性，并对控制网检测与复测、控制点保护提出建议。

复测外业从2008年12月21日开始，到2009年5月27日全部结束，内业数据处理和资料整编与分析总结工作在6月底完成。第一次复测的GPS控制网网点16个，同时联测珠海测区已知GPS控制点3个；高程控制网复测一等水准路线的总长度为249.2 km，二等水准路线的总长度为95.2 km，连测水准点124个；考虑到大桥工程需要进行三维定位，所有观测墩墩顶均进行了二等水准联测。（小煤球云丹）

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