张玉华 - 现代工程测量在风力发电场建设当中的应用（完成稿）

山东农业大学

毕 业 设 计

题目： 现代工程测量在风力发电场建设当中的应用——以国华（河口）二期风力发电工程为例

学 院 信息科学与工程学院 专业班级 2008级测绘工程1班 届 次 2012届 学生姓名 张玉华 学 号 20084955 指导教师 丛康林

二〇一二年六月十五日

现代工程测量在风力发电场建设当中的应用

目 录

1 绪论 ......................................................................... 2

1.1 研究的目的与意义 ....................................................... 2 1.2研究的主要内容及技术路线 ................................................ 2

1.2.1 主要内容 ......................................................... 2 1.2.2 技术路线 ......................................................... 3

2 现代工程测量技术简介 ......................................................... 4

2.1 工程测量学 ............................................................. 4

2.1.1 工程测量学主要内容 ............................................... 4 2.1.2 工程测量技术的现状与发展方向 ..................................... 5 2.2 GPS-RTK技术与仪器使用方法 .............................................. 5

2.2.1 GPS-RTK技术 ...................................................... 5 2.2.2 RTK联合全站仪测图的使用方法 ...................................... 8 2.3 变形观测理论与仪器使用方法 ............................................. 9

2.3.1 变形监测理论 ..................................................... 9 2.3.2 电子水准仪 ...................................................... 11

3 工程实例 .................................................................... 13

3.1 工程概况 .............................................................. 13

3.1.1 测区概况 ........................................................ 13 3.1.2 工程投入及作业依据 .............................................. 14 3.2 工作内容及工作完成情况 ................................................ 15

3.2.1控制测量 ......................................................... 15 3.2.2 地形图测绘 ...................................................... 19 3.2.3风机中心桩的施工放样 ............................................. 20 3.2.4 风机塔的沉降观测 ................................................ 22 3.3提交资料 ............................................................... 25 3.4工程中发现的问题与技术革新 ............................................. 25

3.4.1质量保证措施 ..................................................... 25 3.4.2 RTK联合全站仪测图 ............................................... 26 3.4.3 极坐标放样中误差处理方法 ........................................ 28 3.4.4 电子水准仪进行变形观测 .......................................... 28

4 总结展望 .................................................................... 30 参考文献 ...................................................................... 31 致 谢 ........................................................................ 32

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CONTENTS

1 Introduction ......................................................................................................................................... 2

1.1 The purpose and significance of the study ............................................................................... 2 1.2 Research and technology roadmap ........................................................................................... 2

1.2.1 Main content .................................................................................................................. 2 1.2.2 Technology roadmap ..................................................................................................... 3

2 Modern engineering measurement technology Introduction ............................................................... 4

2.1 Engineering Surveying ............................................................................................................. 4

2.1.1 the main content of Engineering Surveying .................................................................. 4 2.1.2 Status and development trends of modern engineering measurement technology ........ 5 2.2 GPS-RTK technology and equipment use ................................................................................ 5

2.2.1 GPS-RTK technology .................................................................................................... 5 2.2.2 RTK Joint Total Station mapping method ..................................................................... 8 2.3 Deformation monitoring theory and instrument use ................................................................. 9

2.3.1 Deformation monitoring theory ..................................................................................... 9 2.3.2 Electronic level ............................................................................................................ 11

3 Engineering examples ....................................................................................................................... 13

3.1 Project Overview .................................................................................................................... 13

3.1.1 Survey area profiles ..................................................................................................... 13 3.1.2 Engineering investment and operating basis ............................................................... 14 3.2 Job content and work completion ........................................................................................... 15

3.2.1 Control measurement .................................................................................................. 15 3.2.2 Topographic mapping .................................................................................................. 19 3.2.3 Fan center pile construction stakeout .......................................................................... 20 3.2.4 Fan tower deformation observations ........................................................................... 22 3.3 To submit information ............................................................................................................ 25 3.4 Engineering and technological innovation ............................................................................. 25

3.4.1 Quality assurance measures ......................................................................................... 25 3.4.2 Joint RTK Total Station mapping ................................................................................ 26 3.4.3 Polar setting error approach......................................................................................... 28 3.4.4 Electronic level deformation observation .................................................................... 28

4 Feelings and experiences ................................................................................................................... 30 References ............................................................................................................................................ 31 Acknowledge ...................................................................................................................................... 32

现代工程测量在风力发电场建设当中的应用

现代工程测量在风力发电场建设当中的应用 ——以国华（河口）二期风力发电工程为例

2008级测绘工程1班：张玉华 指导老师：丛康林

【摘要】风力发电行业近年来发展迅猛，工程测量在其建设中扮演重要角色，现代工程测量在不断发展中涌现出大量的新技术新设备，文章通过工程实践选取其中最具代表性的控制测量、1:1000地形图测绘、风机塔施工放样、变形观测4项工作对风力发电场建设的流程及现代工程测量技术应用以及现代工程测量仪器使用做简单介绍，并对在此过程中质量保证措施以及技术革新发表个人观点，本文在工作实践基础上进行理论升华，形成一本较为完整的设计书，希望能直接指导工程测量实践，对从事相关工作的同行提供一些的参考价值和借鉴意义。 【关键词】风力发电；现代工程测量；控制测量；地形图测绘；施工放样；变形观测

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Modern Engineering Measurement Applications in the Wind Power

Station Construction

- The Second Wind Power Project of Guohua (Hekou)

Surveying and Mapping Engineering of 2008：Zhang Yuhua

The instructor ：Cong Kanglin

【Abstract】 Wind power generation industry in recent years the rapid development, engineering measurements play an important role in their construction, modern engineering measurements in the growing emergence of a large number of new technologies and equipment. Through engineering practice selects the most representative control measurement,1:1000 topographic mapping, fan tower construction lofting, deformation observation of 4work on wind farm construction process and modern engineering measurement technology application and modern engineering measurement instrument used to do simple introduction, and in the process of quality assurance measures and technology innovation opinion, based on the work practice based on theory of sublimation, formed a more complete design of the book, hoping to direct the engineering surveying practice, to engage in related work will provide some reference value and significance. 【Keywords】 wind power； modern engineering measurement； control measurement； topographic mapping； construction stakeout； deformation observation

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现代工程测量在风力发电场建设当中的应用

1 绪论

1.1 研究的目的与意义

随着世界能源的日趋匮乏和科学技术的飞速发展，加之人们对环境保护的要求，人们在努力寻找一种能替代石油、天然气等能源的可再生、环保、洁净的绿色能源。风能是当前最有发展前景的一种新型能源，它是取之不尽用之不竭的能源，还是一种洁净、无污染、可再生的绿色能源。风能的利用，从风车到风力发电，证

[1]

明了文明和科学进步。

绿色和平组织和欧洲风能协会2002年提出了《风力12》报告，报告中指出到2020年，世界风力发电将达到世界电力总需求量的12%，我国电力发展“十一五”发展纲要中也指出，中国的风力发电将占世界风力发电总量的14%。风力发电与火力发电和水力发电比较，具有单机容量小、可分散建设等优点[2]。随着国家对能源需求和环保要求力度的不断加大，风力发电的优势和经济性、实用性等优点也必将显现出来。

目前，在全国风能资源丰富的地区，几乎都能看到风电基础设施的建设。工程测量在风力发电场的建设中贯穿整个工程，发挥基础性的作用，是风电工程的眼睛、尖刀兵，为工程建设规划、施工，保证工程安全顺利进行提供保障。风电工程涉及工程测量内容广，可实践性强。

本文在工作实践基础上进行理论升华，形成一本较为完整的设计书，希望能直接指导工程测量实践，对从事相关工作的同行提供一些的参考价值和借鉴意义。

1.2研究的主要内容及技术路线

1.2.1 主要内容

风力发电基础设施建设的理论在国内外均已相当成熟并付诸实践。工程测量在其各个阶段中的应用也有简单介绍，但没有系统的贯穿始终的针对性的详细论述。测绘技术在飞速发展，随着国内外测绘仪器随着科技与技术的发展与进步，工程测量常规仪器已经由全站仪主导，发展为GPS-RTK结合全站仪进行各类工程测量工作，与其他工程相比较，风力发电场往往占地面积较大，而且迫切的需要高精度的基础测绘资料来满足风力发电设计的需要，传统的测量在大面积控制、测图、施工放样精度和效率往往比较低，这就为目前应用日渐成熟的GPS技术在风电场建设中发挥了不可替代的作用[3]。先进仪器的使用在保证工程质量的前提下极大地缩短了工期，提高了经济效益。

风力发电场建设工程浩大，涉及面广。本文结合工程实例选取其中比较具有代

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表性的控制测量、1:1000地形图测绘、施工放样、变形观测几个代表性的方面结合现代测量仪器的使用对整个工程的进展及工程测量理论在其中发挥的重要作用进行论述性的介绍，形成一本较为完整的设计书。 1.2.2 技术路线

工程测量设计书实践性较强，需要大量的工程实践作为基础，同时又需要大量的理论知识及工程资料作为依据，本文主要通过以下三个方面的工作完成了对实践、理论、资料的搜集。

1、经过两个多月的工程实践，笔者基本完成国华（河口）二期风电工程的施工控制测量、地形图测绘、施工放样及变形观测等工作，熟悉风电工程建设中所涉及的各项工程测量工作，并参考河口二期风电测量方案，技术依据以及质量保证措施介绍工程中现代化测量方法的应用。

2、结合其他风电工程组织设计资料以及测量方案，并与其他工程测量相对比。收集了工程测量在风力发电场建设当中应用的各种资料，搜寻各种已有的风电工程建设中测量方法，并对各方法的侧重点，优点，缺点进行类比，归纳各个方法适用范围。归纳总结全站仪、GPS-RTK技术、电子水准仪的使用方法。

3、查阅有关文献，特别是近些年工程测量发展现状相关的资料，对理论性的基础知识进行了归纳总结，作为本文的理论依据。

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现代工程测量在风力发电场建设当中的应用

2 现代工程测量技术简介

2.1 工程测量学

2.1.1 工程测量学主要内容

工程测量通常是指在工程建设的勘测设计、施工和管理阶段中运用的各种测量理论、方法和技术的总称。传统工程测量技术的服务领域包括建筑、水利、交通、矿山等部门，其基本内容有测图和放样两部分。现代工程测量己经远远突破了仅仅为工程建设服务的概念，它不仅涉及工程的静态、动态几何与物理量测定，而且包括对测量结果的分析，甚至对物体发展变化的趋势预报。苏黎世高等工业大学马西斯教授指出：“一切不属于地球测量，不属于国家地图集的陆地测量，和不属于法定测量的应用测量都属于工程测量”。随着传统测绘技术向数字化测绘技术转化，我国工程测量的发展可以概括为“四化”和“十六字”，所谓“四化”是：工程测量内外业作业的一体化，数据获取及其处理的自动化，测量过程控制和系统行为的智能化，测量成果和产品的数字化。“十六字”是：连续、动态、遥测、实时、精确、可靠、快速、简便[4]。

如果按工程测量服务的对象来讲，包括工业建设测量、铁路公路测量、桥梁测量、隧道及地下工程测量，水利工程建设测量、输电线路及输油管道测量及城市建设测量。一般的工程建设基本上可以分为三个阶段，即规划设计阶段、建筑施工阶段与经营管理阶段。

1、工程建设规划设计阶段的测量工作。在本阶段中，主要是提供各种比例尺的地形图与地形数字资料，另外还要为工程地质勘探、水文地质勘探及水文测验进行测量。对于重要的工程或地质条件不良的地区进行建设则还要对地层的稳定性进行观测。

2、工程建设施工阶段的测量工作。每项工程建设的设计经过讨论审查和批准之后即进入施工阶段，这时首先要将所设计的建（构）筑物，按施工要求在现场标定出来，作为实地建设的依据。为此，根据工程现场的地形、工程的性质，建立不同的施工控制网，作为定线放样的基础，然后采用不同的放样方法，逐一将设计图纸转化为地上实物

3、工程建设经营管理阶段的测量工作，在工程建筑物运营期间，为了监视其安全和鉴定情况，了解其设计是否合理，验证设计理论是否正确，需定期地对建筑

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物、构筑物进行位稳、沉陷、倾斜以及摆动进行观测，并及时反馈测量数据、图表等工作。

由此可见，在工程施工过程中，从工程开工一直到工程结束，均离不开工程测量工作。工程测量学就是研究各项工程建设在勘测，设计，施工和管理阶段所进行的各种测量工作的学科，它是直接为工程建设服务的，而且具有极其重要的作用。 2.1.2 工程测量技术的现状与发展方向

80年代以来出现许多先进的地面测量仪器，为工程测量提供了先进的技术工具和手段，如：光电测距仪、精密测距仪、电子经纬仪、全站仪、电子水准仪、数字水准仪、激光准直仪、激光扫平仪等，为工程测量向现代化、自动化、数字化方向发展创造了有利的条件，改变了传统的工程控制网布网、地形测量、道路测量和施工测量等的作业方法。三角网已被三边网、边角网、测距导线网所替代；光电测距三角高程测量代替三、四等水准测量；具有自动跟踪和连续显示功能的测距仪用于施工放样测量；免棱镜的测距仪解决了难以攀登和无法到达的测量点的测距工作；电子速测仪为细部测量提供了理想的仪器；精密测距仪的应用代替了传统的基线丈量。

我国工程测量科技进步很大，发展很快，取得了显著成绩，但是发展还很不平衡，尚跟不上国民经济建设发展和社会进步的需要。我们正在大力促进工程测量技术方法与手段的更新换代，积极推动新技术的推广与应用，充分利用GPS技术、GIS技术、数字化测绘技术、摄影测量技术、RS技术、“3S”集成技术及地面测量先进技术设备，把传统的手工测量向电子化、数字化、自动化方向发展。

[4]

2.2 GPS-RTK技术与仪器使用方法

2.2.1 GPS-RTK技术

GPS全球定位系统是随着现代科学技术的迅速发展而建立起来的新一代紧密卫星导航定位系统。GPS卫星定位测量是研究利用GPS系统解决大地测量问题的一项空间技术。随着全球定位系统（GPS）技术的快速发展，RTK测量技术也日益成熟，RTK测量技术逐步在测绘中得到应用。通过RTK技术能够在野外实时得到厘米级定位精度的测量方法，它采用了载波相位动态实时差分方法，是GPS应用的重大里程碑，它的出现为工程放样、地形测图，各种控制测量带来了新曙光，极大地提高了

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外业作业效率。

RTK（Real Time Kinematic）实时动态测量系统，它是集计算机技术、数字通讯技术、无线电技术和GPS测量定位技术为一体的组合系统；它是GPS测量技术发展中的一个新突破。RTK定位精度高，可以全天侯作业，每个点的误差均为不累积的随机偶然误差。如：华测X90系统，外业操作十分简单，只需一人，属于真正的一人操作系统。其水平标称精度为10 mm+2 ppm，垂直标称精度为20 mm+2 ppm。能够满足地形测量的精度要求。

RTK为实时动态测量技术，利用卫星发射的两个载波L1（1575.42MHZ）和L2（1227.60MHZ），以载波相位测量为根据的实时差分测量技术。一般情况下，有一个基准站和一个以上的流动站。基准站可设在已知点也可在未知点上，利用观测的WGS-84坐标和已知的地方坐标可求出坐标转换的参数，在求得转换参数后，利用基准站时时测得站点坐标信息与流动站测得的时时坐标信息，根据两站之间的基线向量来求出流动站的时时坐标。在后续测量中，求未知点时可直接得到地方坐标系中的坐标。在不同的RTK设备中求解的要求略有不同[5]。 2.2.1.1 RTK系统的组成

GPS-RTK系统由基准站、若干个流动站及无线电通讯系统三部分组成。基准站包括GPS接收机、GPS天线、无线电通讯发射系统、供GPS接收机和无线电台使用的电源（12伏蓄电瓶）及基准站控制器等部分。流动站由以下几个部分组成：GPS接收机、GPS天线、无线电通讯接收系统、供GPS接收机和无线电使用的电源及流动站控制器等部分。用框图表示参见图1。

图1 RTK系统结构图

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2.2.1.2 RTK的基本原理

RTK实时相对定位原理如图2所示：基准站把接收到的所有卫星信息（包括伪距和载波相位观测值）和基准站的一些信息（如基站坐标天线高等）都通过无线电通讯系统传递到流动站，流动站在接收卫星数据的同时也接受基准站传递的卫星数据。在流动站完成初始化后，把接收到的基准站信息传送到控制器内并将基准站的载波观测信号与本身接受到的载波观测信号进行差分处理，即可实时求得未知点的坐标[6]。数据流程如图3所示。

图2 RTK实时相对定位示意图

图3 RTK数据流程

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2.2.1.3总结RTK 技术的优点

1、工作效率高。

在一般的地形地势下，高质量的RTK 设站一次即可测量完4km 半径的测区， 大大减少了传统测量所需的控制点数量和测量仪器的设站次数，移动站一人操作即可，劳动强度底，作业速度快，提高了工作效率。

2、定位精度高。

只要满足RTK 的基本工作条件，在一定的作业半径范围内（ 一般为4km） ， RTK 的平面精度和高程精度都能达到cm级。

3、全天候作业。

RTK 测量不要求基准站、移动站间光学通视，只要求满足“电磁波”通视， 因此和传统测量相比，RTK 测量受通视条件、能见度、气候、季节等因素的影响和限制小， 在传统测量看来难于开展作业的地区，只要能满足RTK 的基本工作条件， 它也能进行快速高精度定位，使测量工作变得更容易更轻松。

4、 RTK 测量自动化、集成化程度高，数据处理能力强。

RTK 可进行多种测量内、外业工作。移动站利用软件控制系统，无需人工干预便可自动实现多种测绘功能，减少了辅助测量工作和人为误差，保证了作业精度。 2.2.1.3影响RTK 成果精度的因素。

一般来说， 影响RTK 成果精度的因素主要是GPS 观测其有误差源，除此之外， 还有受基线解算精度、基准站点位精度、坐标系转换精度的影响，但是在RTK 作业中，基线解算精度可以达到10cm+1μmD；基准站点位精度平均在3cm 之内；坐标系转换精度，对于10km 基线亦在3cm以内，动态作业由于测距偏心，天线高误差等，一般也在3cm 以内，至于正常高拟合与内插精度取决于连测点数目与分布、拟合模型等，一般在5cm～10cm内是能够做到的。 2.2.2 RTK联合全站仪测图的使用方法

随着测绘科学技术的发展，传统的测图方法正逐步被不断涌现的新仪器、新设备、新技术、新方法所取代。 RTK 与全站仪联合进行数字化测绘地形图就是一种行之有效的新方法。

RTK与全站仪联合测绘地形图，可以优劣互补。如果仅用全站仪进行数字化测图，就必须建立图根控制网，这样须投入大量的时间、人力、财力；如仅用RTK测图，可以省去建立图根控制这个中间环节，节省大量的时间、人力和财力，同时还可以全天侯地观测。由于卫星的截止高度角必须大于13°- 15°，它在遇到高大建

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筑物或在树下时，就很难接收到卫星和无线电信号，也就无法进行测量。如果用RTK与全站仪联合测图，上述弊端就可以克服。即在进行地形测量时，空旷地区的地形、地物用RTK测之；村庄、城市内的建筑物、构筑物用RTK实时给出图根点的三维坐标，然后用全站仪测之。这样可以大大加快测量速度，提高工作效率。

随着GPS 定位精度的提高、硬件性能的改善，GPS 得到越来越广泛的应用。同时，全站仪也因其数据采集自动化程度高、大大释放劳动力等优势，成为勘测、设计、施工和管理不可或缺的测量工具。但随着工程质量要求的不断提高，测量用户已不再局限于只使用GPS 或全站仪中的一种，在实际测量工作中，同样一个工程中GPS 的测量成果常为全站仪所用，全站仪测量值又常作为检校GPS 作业的依据。用GPS 完成控制比用常规仪器要快得多。它不要站间通视，也无需庞大的作业队伍，精度高、作业快、费用省、应用灵活。一些先进的接收机和天线技术把外业观测时间压缩到最短的同时，仍能获得最优的数据，在灵敏度、可靠性、抗干扰能力方面都有优异的表现。静态、快速静态通过载波相位差分可以达到很高的精度（10-6D～10-8D） 。RTK技术能实时提供观测点的三维坐标，并达到厘米级的精度。它的普及极大地拓展了GPS 的使用空间，使GPS 从只能做控制测量的局面中摆脱出来，而开始广泛运用于工程测量。在地形测量中， 传统的方法是经纬仪配合小平板仪的方法， 在小平板仪上进行展点， 再通过手摇数字化仪得到数字化图， 由于受到人为操作误差的影响， 误差可达到0.12 mm 以上， 对大比例尺的地形图的精度影响比较大。随着GPS（RTK）系统的不断改进， 已经达到了比较满意的精度要求， 可以满足常规测量的要求， 尤其对于开阔的地段（主要是田野、公路、河流、沟、渠、塘等） 直接采用全球卫星定位系统中的实时动态定位（RTK） 测量模式进行全数字野外数据采集。对于树木较多或房屋密集的村庄等， 采用RTK 测定图根点， 通过全站仪的采集碎部点[7]。

基于此，我们在实践中尝试利用RTK 配合全站仪进行野外数据采集， 然后在CASS7.1 环境下进行数字化成图。利用RTK+全站仪的方法可以很好的解决这些问题。在测区范围内利用RTK布设控制点、在RTK不容易到达或局限性较大的地方可在附近布设控制点在利用全站仪进行测量，这样可以快速完成各种测量任务切精度也可保证。

2.3 变形观测理论与仪器使用方法

2.3.1 变形监测理论

变形监测是对监测对象或物体（简称变形体）进行测量以确定其空间位置随时

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间的变化特征。变形监测又称为变形测量或变形观测，它包括全球性的变形监测、区域性的变形监测和工程的变形监测。变形体用一定数量的有代表性的位于变形体的离散点（或监测点或目标点）来代表。监测点的变化可以描述变形体的变形。变形又分为两类：变形体自身的形变和变形体的刚体位移。变形体自身的形变包括：伸缩、错动、弯曲和扭转四种变形，而刚体位移则含整体平移、整体运动、整体升降和整体倾斜四种变形。变形监测分为静态变形监测和动态变形监测，静态变形通过周期测量得到，动态变形通过持续监测得到。

2.3.1.1变形监测内容

变形监测主要包括水平位移、垂直位移监测，偏距、倾斜、挠度、弯曲、扭转、振动、裂缝等的测量，主要是对描述变形体自身形变和刚体位移的几何量的监测。水平位移是监测点在平面上的变动，它可分解到某一特定的方向，垂直位移是监测点在铅直面或大地水准面法线方向上的变动。偏距、倾斜、挠度等也可归结为水平和垂直位移监测。偏距或挠度也可归结为某一特定的方向上的水平位移；倾斜也可换算成水平或垂直位移。也可通过水平或垂直位移测量和距离测量得到。

除上述监测内容外，还包括与变形有关的物理量的监测，如应力、应变、温度、气压、水位、渗流、渗压、扬压力等的监测。

2.3.1.2变形监测特点

1、 精度要求高：与其他测量工作相比，变形观测要求的精度高。用于实用目的，一般要求达到1mm的精度。这对于垂直变形还很容易达到，对于水平位移变形有点偏高。用于科研目的的还要高些。这个精度比地形测图以及一般工程放样都要高。

2、重复观测：众所周知，一般城市测量控制网改造或补充一些点时，一般不再重复观测。而用于变形监测的网则必须相隔一定的时间进行重复观测。只有重复观测才能从坐标或高程值的变形中发现变形。

3、严密的进行数据处理：一些变形体的变形大小大都较小，有的与测量误差有相同的数量级，故要采取一些方法从还有观测误差的观测值中分离出变形信息。

4、多学科的配合：变形测量工作不仅需要测绘学，尚需要土木工程和土力学及岩石力学等方面的知识。

5、责任重大：变形监测责任重大，它需要一丝不苟的认真工作。由于变形量都是微观变化，更应从带有观测误差的观测值中，找出变形规律的蛛丝马迹，及时

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正确预报危害变形，使人们避免灾害，减少损失。 2.3.2 电子水准仪

电子水准仪具有测量速度快、读数客观、能减轻作业劳动强度、精度高、测量数据便于输入计算机和容易实现水准测量内外业一体化的特点，因此它投放市场后很快受到用户青睐。国外的低精度高程测量盛行使用各种类型的激光定线仪和激光扫平仪。因此电子水准 仪定位在中精度和高精度水准测量范围，分为两个精度等级，中等精度的标准差为：1.0-1.5mm/Km，高精度的为：0.3--0.4mm/Km。 2.3.2.1 电子水准仪的基本原理

电子水准仪又称数字水准仪，它是在自动安平水准仪的基础上发展起来的。它采用条码标尺，各厂家标尺编码的条码图案不相同，不能互换使用。目前照准标尺和调焦仍需目视进行。人工完成照准和调焦之后，标尺条码一方面被成像在望远镜分化板上，供目视观测，另一方面通过望远镜的分光镜，标尺条码又被成像在光电传感器（又称探测器）上，即线阵CCD器件上，供电子读数。因此，如果使用传统水准标尺，电子水准仪又可以象普通自动安平水准仪一样使用。不过这时的测量精度低于电子测量的精度。特别是精密电子水准仪，由于没有光学测微器，当成普通自动安平水准仪使用时，其精度更低。

当前电子水准仪采用了原理上相差较大的三种自动电子读数方法： 1）相关法（徕卡NA3002/3003） 2） 几何法（蔡司DiNi10/20） 3） 相位法（拓普康DL101C/102C） 2.3.2.2 电子水准仪的特点

电子水准仪是以自动安平水准仪为基础，在望远镜光路中增加了分光镜和探测器（CCD），并采用条码标尺和图象处理电子系统二构成的光机电测一体化的高科技产品。采用普通标尺时，又可象一般自动安平水准仪一样使用。 它与传统仪器相比有以下共同特点：

1） 读数客观。不存在误差、误记问题，没有人为读数误差。

2） 精度高。 视线高和视距读数都是采用大量条码分划图象经处理后取平均得出来的，因此削弱了标尺分划误差的影响。多数仪器都有进行多次读数取平均的功能，可以削弱外界条件影响。不熟练的作业人员业也能进行高精度测量。 3） 速度快。由于省去了报数、听记、现场计算的时间以及人为出错的重测数量，测量时间与传统仪器相比可以节省1/3左右。

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4） 效率高。只需调焦和按键就可以自动读数，减轻了劳动强度。视距还能自动记录，检核，处理并能输入电子计算机进行后处理，可实线内外业一体化[11]。

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3 工程实例

3.1 工程概况

3.1.1 测区概况

河口区位于山东省最北部，拥有海岸线长214公里，-10米等深线浅海面积2400平方公里，滩涂面积97万亩，这些天然优势为当地发展风能、太阳能等新型产业提供了条件。为实现高效生态项目的落户聚集，该区重点建设的总面积50平方公里山东河口蓝色经济开发区，园区内一批“高门槛、低投入，高产出”的绿色产业相继落户。其中，风力产业发展尤为突出，国华、华锐风机、华能等风电巨头纷纷抢滩河口，目前，全区风电装机总容量达30万千瓦。

2011年12月，国家发展改革委批准国华（东营河口）新能源有限公司的国华河口（二期）风力发电工程作为清洁发展机制项目。该项目位于河口区新户乡，本期工程占地10平方公里，架设风力发电机塔33座，升压站一座，预计铺设道路50公里，架设110万千伏输电线35公里。该区域地貌主要是晒盐场、养虾池以及荒芜的芦苇地，地形平坦，无遮挡物，观测条件较好。测区内有东营市国土局2005年施测的C级GPS控制点， 据此山东华英地矿工程勘察有限公司布设两个一级控制点，和一个四等水准点。标志保存完好，精度满足要求，分别作为本测区平面控制测量和高程测量的基准。根据工程设计要求，工程采用1980西安坐标系，高程采用1956年黄海高程系。测区西南角坐标大致为（X：4207400，Y:480000）其范围范围如图4。

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图4 测区范围图

3.1.2 工程投入及作业依据 3.1.2.1 工程投入

本工程共投入南方GPS 9600北极星接收机4台，拓普康5800全站仪2台，南方S-86RTK5台（套），计算机5台，Leica 数字水准仪一台，配GPCL2M条码玻璃纤维标尺2支，以及计算器，钢尺等小仪器。工程车2辆。人员配置为高级工程师1名，工程师3名，技术员若干。控制组1个，测图组5个，放样组2个，变形观测组1个。 3.1.2.2 作业依据

（1）《水利水电工程测量规范（规划设计阶段）》 SL197-97 （2）《工程测量规范》 GB 50026-2007 （3）《水电水利工程施工测量规范》 DL/T5173-2003

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（4）《全球定位系统（GPS）测量规范》 GB/T 18314-2009 （5）《国家三、四等水准测量规范》 GB12898—91 （6）《数字水准仪检校及一、二等水准测量规程》GB 12897-2009 （7）《建筑物变形测量规范》 JTJ/T8-2007 （8）《1：5000、1：10000地形图图式》 GB/T20257.2-2006 （9）《1：500、1：1000、1：2000地形图图式》 GB/T20257.1-2007 （10）《测绘技术总结编写规定》 CH 1001-91

（11）《1：500 1：1000 1：2000地形图要素分类与代码》 GB 14804-93 （12）《国华（河口）二期工程1:1000地形图测量工作大纲》山东华英地矿工

程勘察有限公司。2011年8月。

3.2 工作内容及工作完成情况

主要工作内容包括四部分：

一、GPS E级控制点的埋设和观测计算，用连续三角高程测量测控制点高程；二、1:1000地形图数字测图； 三、风机中心桩施工放样；

四、风机塔的变形观测以及成果整理及检查。

经过4个月的实践工作，已经完成施工区前三部分工作，以及所有33座风机塔的第4次沉降观测。 3.2.1控制测量

3.2.1.1平面控制网布设

本次平面控制网按国家E级GPS网要求进行施测，形成边连式构网。

各级GPS网精度指标见下表1。

表1 GPS网测量的精度指标

级别 B ≤8 ≤1 C ≤10 ≤5 15

D ≤10 ≤10 E ≤10 ≤20 a（mm） bmm/km） 现代工程测量在风力发电场建设当中的应用

注：a——固定误差（mm）；b——比例误差系数。

平面控制网布设沿线路布设，由技术负责人会同相关人员在线路平面图上进行控制网的方案设计、图上选布点位、编号，选点埋石人员按设计好的点位进行现场选点埋石工作，部分点位根据现场实际情况按布网设计原则灵活确定点位，并在图上修改标示。

使用GPS观测的点位均便于安置仪器，周围视野开阔，对天通视良好，高度角15°以上无障碍物阻挡卫星信号；点位远离大功率无线电发射源，其距离大于200m，远离高压输电线，其距离大于50m，避免了电磁场对卫星信号的干扰；点位附近没有大面积水域，避免了多路径效应的影响；点位都布设于交通方便，基础稳定，易于保存，有利于导线联测的地方。平面控制点在标石上注记控制点编号，自F1开始至F10。如图5所示。

图5 GPS控制网布置图

平面控制点均采用混凝土预制标石，标石规格：截面为10cm×10cm，高60cm，中间镶嵌直径1.2cm钢筋，标石顶面有十字标记。埋设深度为50cm，标石顶面露出地面约10cm。在埋设标石时现场绘制草图，然后绘制成CAD形式的电子图，绘制点之记时严格按照点之记要求进行绘制。 3.2.1.2 平面控制外业测量

（1）作业方法

平面控制网按E级GPS控制测量要求进行施测；作业前按规范要求进行相关仪器检校，经常对光学对中器进行检校，作业过程中保持接收机设备工作状态正常。在观测前，预报星历预报，按卫星星历预报表、GPS接收机数量及交通情况编制观测计划；按设计控制网网形进行观测[8]。

（2） 技术要求

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观测时GPS天线统一指北定向，GPS测量作业满足表2中的基本技术要求。

表2 GPS测量作业的基本技术要求

级别 E级 截止高度角 ≥15o 有效卫星数 ≥4 时段长度 ≥40分钟 观测时段数 ≥1.6 PDOP值 ≤8 采样间隔 15秒 作业中，仪器对中误差小于1mm，每个时段观测前、后各量天线高1次，两次 较差值小于2mm，取均值作为最后成果；观测时用电子手簿进行自动记录点号、天线高，同时认真填写GPS静态观测手簿[12]。

观测过程中不应在天线附近50m以内使用电台，10m以内不能使用对讲机；在1时段观测过程中不能出现以下操作：接收机关闭又重新启动，进行自测试，改变卫星仰角限，改变数据采样间隔，按动关闭文件和删除文件等功能键。

迁站方式如图6。

图6 GPS迁站示意图

（3） 注意事项

用专用钢尺量取接收机天线外边缘至桩面标志顶部距离（斜距）。量取斜距时，要分别在脚架空档互成120°的位置各量1次，且三次斜距差不超过2mm，取中数作为斜距。

GPS接收机接收信息期间，在天线上方严禁有人为的障碍物出现。

作业员不能远离接收机，要时刻注意接收机卫星信号接收情况，当发现接收机接收的卫星数目少于规定数目或接收机停机时，应详细记录其起、止时间（准确至1分钟），并立即通知其它接收机观测人员，以便采取措施，协调并统一观测时间。

当天接收的数据应当天传输至计算机中，并以年积日作为子目录建立观测数据库。

（4）平面控制网数据处理

内业计算采用Trimble的TGO软件包进行解算，首先解算基线，保留合格的固

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定双差解（FIX）基线，对不合格基线剔除或重测。三维无约束平差和约束平差后，点位中误差不得大于5cm，边长相对中误差应小于1/60000。输出成果应有基线向量解算结果、平差后边长相对闭合差、控制点成果等。

首先将原始观测文件均转换为RINEX文件，并对点号、天线量高方式、天线高复核后进行基线解算。基线解算采用广播星历和商用软件TGO进行基线解算。解算设置一般采用软件系统推荐的系统缺省值，均解算出整周未知数。

GPS观测值按软件缺省设置加入对流层改正、电离层改正。对流层改正一般选用系统缺省的Hopfield模型；电离层改正用缺省双频改正模型。GPS基线解算指标符合下表3要求。

表3 基线质量检验限差表

限 差 要 求 检验项目 X坐标分量闭合差 同步环 Y坐标分量闭合差 Z坐标分量闭合差 环线全长闭合差 wx?n?5 wy?n?5 wz?n?5 w?3n?5 独立环（附合路线） Wx?3n? 重复观测基线较差 Wy?3n? Wz?3n? W?33n? ds≤ 22? σ——相应等级基线规定的精度。 （5）、平差计算 1、无约束平差

全部重复基线及异步环满足要求后，采用TGO软件进行整网平差计算。 2、约束平差

约束平差将F5坐标固定为（1000.00，1000.000）将无约束平差成果由WGS-84坐标系平移后得到独立坐标系坐标。

3.2.1.3 高程控制测量

高程控制网的观测按照国家四等水准测量技术要求施测。

开工前，对所使用的全站仪的各项指标按ZB A 76002要求进行检验。观测时，保证每个测段均为偶数站。每个测段均进行往返测。往返测安排在不同的时间段进行。晴天观测时给仪器打伞，避免阳光直射。对本次布设的GPS E级网控制点施测

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采用全站仪测距三角高程测量方法。

高程控制网的埋石点采用平面控制点F1~F12。

三角高程每边对向观测。三角高程路线的边长不多于10条。垂直角用2″全站仪中丝法2测回测定，垂直角互差、指标差互差不大于15″。仪器高、觇标高各量2次，互差不大于2mm，取中数作为观测值。边长取用相应GPS网基线边长。对向观测高差互差不大于0.1S（m）（S为边长，以km为单位）；三角高程闭合差不超过

?0.05[s2]（m），平差后最弱点高程中误差不超过±0.05m

[13]

。观测读数及计算

的取位按照规范表4执行，测量限差按照规范表5执行。

表4 读数及计算取位规范表 单位：mm

项目 观测值 计算值 斜距 1 1 垂直角 1 0.1 仪器高 气温（C） 气压（pa） 测站高差 测段高差 1 0.1 0.1 - 100 - - 0.1 - 1 表5 测量限差规范表 单位：mm

项目 观测方法 每点测站 隔点测站 两测站对象观测高差不服值 ?45D 两照准点间两次观测高差不符值 - +14D 附合路线或环线闭合差 检测已测测段的高差的差 - 与四等水准测量限差相同 测量作业结束，每条路线按测段每公里高差中数偶然中误差MΔ评定：

M??1??

[]4nL其中：Δ为中误差，n为测站数，L为测量距离。 3.2.2 地形图测绘

3.2.2.1 GPS-RTK图根控制测量

GPS基站应选在拟测量区域的中心地段，其上空和周边地区应无遮挡物，并远离变电站、高压线、微波发射塔及大面积水域，流动站的作业半径应小于1km。

在求取转换参数时，应联测3个以上且覆盖面积大于测区、分布比较均匀的等级控制点，求得的转换参数比例因子须达到0.9999以上，确保转换参数的可靠性。

在确保流动站的参数设置后，施测前须对已知控制点进行检核，无误后方可进行作业。用流动站进行数据采集时，接收卫星数量应达到5颗以上，观测时间不低于3分钟，保证在有固定解的状态且数据稳定的前提下方可采集。流动站工作结束前，应对已知控制点进行检核[9]。

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GPS-RTK测量图根控制点的平面位置中误差应小于5cm，其高程值只供参考，控制点高程采用图根三角高程的测量方法进行测定。 3.2.2.2数字地形图测绘

地形图采用全野外数字化测图，外业使用RTK结合全站仪采集数据，用南方CASS软件编辑成图。

（1）图根控制应充分利用基础控制点，测图时以基础控制点作起算点，增补图根点，图根点发展不得超过2次，测图时定向后应以第三点检查，平面和高程误差均不得大于7.5cm，检查结果应记录，检查超限应查明原因，改正后方可测图。

（2）地物点点位中误差应小于0.5mm（图上），注记点高程中误差应小于0.3米，等高线插求点高程中误差应小于0.5m。

（3）一测站测图半径不得大于800m。

（4）各等级控制点，均应以相应符号表示，不得遗漏；居民地按实地轮廓测绘，房屋以墙基为准测绘出轮廓线，并注记建材质料和楼房层数，按照结构、建材质料、楼房层数等情况进行分割表示。建筑物、构筑物轮廓凹凸在图上小于0.5mm时可用直线连接；道路通过散列式居民地时不宜中断，按真实位置绘出。道路上的附属物如涵洞、隧道、路堑、路堤、道路标志等应准确测绘，其中桥梁还应根据建筑结构、建材质料加注文字说明。等级公路除注记国道线编号外，还应注记铺面宽和路基宽度；正确注记村镇、机关、学校、医院、厂矿、街道等名称；永久性电力线、通讯线及其电杆、电线架等，均应实测位置。居民地内部的永久性电力线、通讯线，可不连线，只在杆架处绘出连线方向。电力线以高压线和低压线区分表示；具有判定方位目标的设施，如井口、水塔、烟囱、打谷场、雷达站、水文站、岗亭、纪念碑、寺庙等，应测注高程注记点。植被应准确划分，对基本农田和林地请求当地政府相关部门协调，进行准确定位[10]。

（5）所有在输电线路设计路线经过区域建筑物、永久性电力线、通讯线及其电杆、电线架等都要用全站仪进行悬高测量，准确标注其悬高。

（6）图廓整饰除按图式要求外，图名注“国华（河口）二期风电工程地形图”，测绘单位注山东华英地矿工程勘察有限公司名称。 3.2.3风机中心桩的施工放样

风机中心桩的放样方法很多，因为风机的坐标设计单位已经提供，因此我们用极坐标法将风机的位置准确的放样出来，如图7所示。如果距离太远或者无法和控制点通视，就适当的加密控制网。

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待测风机点

归零方向 A S 已知控制点

图7 极坐标放样示意图

S为控制点到待测风机点的距离，A为控制点到待测风机点的方位角。 在控制点上架设全站仪并对中整平，初始化后检查仪器设置：气温、气压、棱镜常数；输入（调入）测站点的三维坐标，量取并输入仪器高，输入（调入）后视点坐标，照准后视点进行后视。如果后视点上有棱镜，输入棱镜高，可以马上测量后视点的坐标和高程并与已知数据检核。瞄准另一控制点，检查方位角或坐标；在另一已知高程点上竖棱镜或尺子检查仪器的视线高。利用仪器自身计算功能进行计算时，记录员也应进行相应的对算以检核输入数据的正确性。在各待定测站点上架设脚架和棱镜，量取、记录并输入棱镜高，测量、记录待定点的坐标和高程。

在测站点上安置全站仪，照准另一立镜测站点检查坐标和高程，记录员根据测站点和拟放样点坐标反算出测站点至放样点的距离和方位角。测量放样负责人逐一将标注数据与记录结果比对，同时检查点位间的几何尺寸关系及与有关结构边线的相对关系尺寸并记录，以验证标注数据和所放样点位无误。填写测量放样交样单。

因为施工面大，中心桩放出后，应及时对实地距离用卷尺拉测，与理论进行比较，以检查定位放线的准确性。由于定位点之间有联动关系，测量定位误差控制±3mm。控制点使用前必须复核校验，架设的控制点必须有一个定向点和一个校验点，如使用发现控制点数据有异常现象，必须对控制点进行复测，以最新数据供工程使用。 根据建筑物结构特征点计算其坐标，布置建筑物控制点及测量控制点坐标，将全站仪架设在控制点上根据坐标测放建筑物特征点，确定建筑物轴线、控制点，保证建筑位置符合设计要求。

经大量工程实践，采用全站仪极坐标放样施工技术和采用普通经纬仪、钢卷尺放样法对比和分析，采用全站仪极坐标放样施工技术具有良好的经济效益：

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（1）定位准确、数据处理快速准确、操作简单，在测量施工过程中减少劳动力的投入。

（2）所有计算由全站仪自行完成、放线过程中不会受到参与者个人的主观影响。

（3）施工便捷、速度快，使用全站仪极坐标放样施工技术能有效缩短测量放样工期，尤其在大平面、复杂立面、山地等工程中尤为明显，可节省放样施工工期20％－50％。

3.2.4 风机塔的沉降观测 3.2.4.1变形观测点的布置

变形观测点的位置和数量，应根据基础构造、荷载重量以及工程地质和水文地质的情况而定。根据本项目工程情况，以能全面反应风力发电塔变形特征和变形明显的部位布置变形观测点的为原则，在每个基础的四角（对径方向上）各布置一个变形观测点。如图8所示。

变形观测标志变形观测标志

图8 变形观测点分布图

根据风力发电塔基础布置情况，每个基础布置4个变形观测点。沉降观测点的形式，采用直径20mm的钢筋，一端制作成突出的半球形状，长30cm，另一端制作成 “L”形观测标志。在结构施工时，与风力发电塔基础的主钢筋焊接在地起。半球形状的一端露出混凝土表面1~2cm（不能太长，太长了很容易被破坏）。沉降观测点的布设力求做到：标志应稳固、明显、结构合理，不影响建筑物、构筑物的美观和使用。

3.2.4.2水准基点和工作基点的布设

水准工作基点至少设置了66个，在每一个风力发电塔基础附近，设置两个以

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上沉降观测的工作基点，工作基准点位于风力发电塔开挖及施工影响范围以外20m处。在进行风力发电塔沉降观测时，首先对预留的工作基准进行复测检查，相邻的2个工作基点在相互变动小于0.5mm时，才可用于主塔的沉降观测。相互之间超过0.5mm时，要分析原因，并与其它相近的水准点检测。对变动的水准点进行修正后，才可用于沉降观测。工作基点、水准基准点及沉降观测点设置后，应达到稳定后方能进行水准基点的联测和沉降观测点的观测。 3.2.4.3变形观测的方法

先进行沉降观测，然后根据相对两点的沉降计算沉降差，根据沉降差从而确定倾斜度，以确保风力发电设施的稳定和安全，保证风力发电设施的顺利施工和正常运行。

沉降观测点的观测是一项较长期的系统观测工作，为保证观测成果的正确性，应尽量做到“五固定”的观测原则：固定人员观测和整理成果；固定使用同一台leica 数字水准仪，配同一根GPCL2M条码铟钢尺；使用固定的工作基点；固定观测方法和观测线路，观测方法采用后、前、前、后的观测程序；每次的观测时间基本固定。一般在早6：00～11：00，这样每次观测的大气环境（气压及温度）基本一致。每次作业时，同时对3个工作基点进行观测并相互检查，当其相邻基准点高差中误差不大于0.5mm时，方可观测建筑物的沉降观测点，若超出以上限值，要进行水基准点与工作基点的联测，并应分析原因进行平差处理。

沉降观测点的观测按变形观测三等沉降观测要求。沉降观测点的精度要求及观测方法，如表6所示：

表6 沉降观测点的精度要求及观测方法

等级 三等 高程中误差相邻点高差中误差（mm） （mm） ±1.0 ±0.50mm 观测方法 按国家二等水准测量 往返测闭合差（mm）

表7二等水准测量的主要技术要求

视线离地面水准仪型视线长度前后视距差前后视距累积K+黑-红读K+黑-红所测高等级 最低高度号 （m） （m） 差（m） 数之差（mm） 差较差（mm） （m） 二等 50 1 23

3 0.50 0.5 0.70 现代工程测量在风力发电场建设当中的应用

3.2.4.4观测周期

根据目前变形观测数据分析，风力发电基础竣工后的工后变形观测周期，应根据风力发电塔基础的稳定情况确定，根据《建筑物变形测量规范》JTJ/T8-2007和《工程测量规范》 GB 50026-93。风力发电塔基础沉降沉降观测的次数如下：

1、首次观测。基础施工完成后，即进行首次观测，变形观测点首次观测的高程值是以后各次观测用以比较的基础，如初次精度不够或存在误差，不仅无法补测，而且会造成变形观测工作中的矛盾现象，因此必须提高初测精度。本项目工程将采用高精度的leica 数字水准仪，并在同期连续观测两次后决定变形观测点的初始值。参考本期风机吊将进度，最大程度满足本次观测在塔柱吊将前完成。

2、主塔的塔柱吊将完成后观测一次；

3、主塔施工完成后15天时观测一次；以后每隔1个月观测一次，连续观测2次，共观测3次；

4、竣工3个月后的沉降观测，每二个月观测一次，连续观测半年，需要观测3次；

5、然后每季度观测一次，连续观测一年，需要观测4次。

本项目工程每个基础的沉降观测，从开始观测到竣工后的沉降稳定，共需要观测12次。

风力发电塔基础是否稳定，变形观测是否结束，应由变形量与时间关系曲线判定，若最后三个周期观测中每期变形量不大于3.2.4.5内业计算及成果整理

数字水准仪，能自动记录。因此，在观测过程中，可不用人工记录，可减少人工记录造成差错。因此，观测工作结束后，应及时整理和检查外业观测记录，并及时进行平差计算，当满足规范要求后，将原始数据及平差后的数据同时从仪器内传输到计算机。并及时对原始数据及平差后的数据进行外业观测记录的计算和平差计算。一般情况下，利用前后两次的原始数据进行比较，从而得到沉降量。观测工作结束后，要进行成果计算和成果分析。成果分析采用变形观测数据分析软件进行观测成果的数据分析，并采用灰色理论及线性回归的方法进行变形预测分析。

每次变形观测的成果包括各变形观测点的观测高程、本次观测变形量和总变形量。观测成果的提交：若在安全范围内，每次变形观测结束后，下次观测量报送上次的变形观测成果表；若有突变或变形在预警值的80%时，每观测一次第二天提交上次变形观测成果表；当变形量达到预警值时，除了在每次报表中注明外，还及时

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?2m中?2m中（

m中为测量中误差）

时可认为已进入稳定阶段，此时可停止风力发电塔基础的变形观测。

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（电话）通知有关施工各方并及时下文报告给业主（甲方、监理等有关各单位）。

3.3提交资料

测量工作在风电工程中繁多而复杂，所提交的资料也比较多，涉及到保密原则，不对资料名称一一罗列，只列出几个具有代表性的资料。

（1）《国华（河口）二期风电工程1：1000数字化地形图测量技术设计书》2份；

（2）全测区数字化地形图电子文件（DWG文件，等高线包含高程数据）； （3）分幅数字地形图、索引图电子文件1套（DWG文件和DAT文件，包含分幅原始数据数据）；

（4）测区基本控制观测原始数据、起算资料1份； （5）基本控制平差计算资料、成果1份；

（6）《国华（河口）二期风电工程1：1000数字化地形图测量技术总结》2份； （7）最终检查、验收资料和《最终检查验收报告》2份。 （8）风机中心桩的坐标（excel文件和dwg图形文件）2份。 （9）变形观测成果表。 （10）观测点位置图。

（11）荷载、时间、位移量（p-t-s）曲线图 （12）变形观测分析报告。

3.4工程中发现的问题与技术革新

3.4.1质量保证措施

测量精度是衡量工程测量是否合格的唯一标准，如何保证测量精度是我们在测量过程中需要重点关注的问题。在测量开始之前，制定任务书的过程中，我们首先要制定一系列的质量保证措施，并严格按照该措施进行。在整个庞大的工程中，没有出现质量问题，事实证明，这项工作是切实有效的。

（1）仪器鉴定：本合同工程所使用的所有仪器，必需经过有资质的单位进行检定，各项指标均合格后，方能使用。并且每周及时对测量仪器进行检定，充分保

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现代工程测量在风力发电场建设当中的应用

证仪器的各项指标合格。

（2）原控制点的复测：对于由业主提供的原控制点的各项数据和施工放样前，均应进行复测，经复测符合规范要求后方能使用。

（3）控制测量：利用原设计控制点进行加密布设，拟采用附合导线，精度达到符合要求。高程控制拟采三角高程测量。

（4）完善测量记录：每一次施工放样，根据实地情况应有相应的测量记录，仔细检查测量记录成果，确保测量的各项结果符合规范要求。 3.4.2 RTK联合全站仪测图 3.4.2.1测图操作

在本次的地形图测绘中利用RTK随时为全站仪测图测量图根点。按照《城市测量规范》中地形测量的要求进行地形图的碎部测量。测量方法是全站仪与RTK联合进行地形要素的自动采集和存储，并通成图。对于开阔的地段（主要是田野、公路、河流、沟、渠、塘等）直接采用RTK进行全数字野外数据采集。实地绘制地形草图，对于树木较多或房屋密集的村庄等采用RTK给定图根点位，利用全站仪采集地形地物等特征点，实地绘制草图。回到室内将野外采集的坐标数据通过数据传输线传输到计算机，根据实地绘制的草图，在计算机上利用CASS7.0成图软件进行制图。

（1） RTK作业的具体操作：

①考虑到测区比较空旷，RTK作业模式选择网络一拖N模式，即只设一台基站 架设在测区中心位置，另外4台设为移动站，与基站连接，输入当地七参数，在已知点校核，然后进行测量。每天测量开始、完成后各校核一次，发现问题及时解决；

②采用RTK技术进行碎部点采集，所采集的数据为当地平面坐标；

③应用RTK采集碎部点时，遇到一些对卫星信号有遮蔽的地带，这时可采用RTK给出图根点的点位坐标，然后采用全站仪测碎部点坐标。

（2）全站仪作业的具体操作： ①整平对中，对中偏差不得超过1mm；

②启动全站仪，进入文件管理界面，建立文件名，并选择该文件在文件下存储； ③以后视点为检核点进行检核，偏差在限差范围内方可进行点收集，否则查明原因，符合限差要求方可采集数据；

④采集碎部点数据信息。 3.4.2.2精度保证

为了检验RTK图根点实际精度，RTK测量结束后，应用拓普康5800全站仪对部分通视图根点间的相对位置关系进行实测检查。检查工作共布设了两条附合导线，

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导线起算点为已知GPS点，共联测检查了12个图根点。根据导线测量成果与RTK结果的较差，可算出图根点相对于相邻点点位中误差和高程中误差，见表8。根据表的数据可算出图根点点位中误差mp=±4.3 cm，高程中误差mh=±6.3 cm；分别小于预设精度±10 cm，也小于《城市测量规范》规定值±20 cm；完全符合图根控制和碎部点精度要求。

由于RTK测设的相邻图根点之间并没有直接联系，因此，其“相邻点”与导线测量中所讲的相邻点意义不同，它仅仅是地理位置的相邻，彼此之间没有误差传递，相邻点之间的点位误差只与卫星信号的质量以及卫星的分布质量有关。因此，不能以导线测量的相对误差、角度中误差等指标作为衡量RTK相邻点精度的指标。

表8 图根点与导线点精度对比分析表

点号 T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7 T8 T9 T10 T11 T12 坐标较差（cm） dx +3.1 -0.9 +4.3 +3.7 +1.1 +2.7 +4.8 -1.1 +0.7 +3.5 +5.0 -0.9 dy -2.3 +3.5 +4.0 +5.1 +3.9 -2.2 -3.7 +0.8 +1.8 +4.7 +3.7 +1.1 点位较差（cm） 高程较差（cm） dp 3.9 3.6 5.9 6.3 4.1 3.5 6.1 1.4 1.9 5.9 6.3 1.4 dH +7.1 +5.0 +8.0 +7.8 +6.5 -4.3 -9.7 +6.0 -0.8 +9.3 +10.1 +4.3

3.4.2.3测量过程中需注意问题

全站仪联合RTK测图，能大大加快工作进度，节省工程成本。与常规测量相比，RTK测量需要的测量人员少、作业时间短，能够极大地提高工作效率。但是在实施时，也可能会出现一些问题，影响工作进度，主要有以下几个方面：

（1）各作业小组要注意协作分工，不要漏测重测。在RTK测量困难地区，应利用全站仪测图。尽量保证当天成图，以便对漏测地区进行及时补测。

（2）选择基准站时要考虑数据链能否正常工作，因为电台的功率一般比较低，又是“近直线”方式传播，所以要考虑距离和“视场”。一般基准站选择在靠近测区中央、位置较高的地方。

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3.4.3 极坐标放样中误差处理方法

施工放样的成果通常是即刻（或数小时后）交付使用，往往不能等待再去检查成果的正确性。这就要求放样作业人员在作业中处处要有自我校核条件，以便及时发现错误，及时纠正。尽量避免误差出现。

（1）在放样工作中进行现场平差

一般工程放样的平差工作都是在现场进行的，因此，常将这类在现场消除测量误差的方法统称为现场平差。如在测放一个方向线时，采用正、倒镜定点，而后在现场取两方向线的中点作为最后方向值等方法。在所有建筑领域中，对测量放样的精度要求具有严密性和松散性两个方面的特性。严密性指工程建筑物必须保持其构件严密的相互关系，即在放样中具有较大误差时，则会有损于工程质量。松散性指松散的建筑部位，彼此间联系松驰。这类工程部位，虽在设计图纸上有三维尺寸的规定，但在施工时，可予以不同程度的伸缩，因其放样后果对工程建设的影响远比严密性的部位要宽松得多。

（2）避免误差的有效方法

在放样工作中采取适当的措施，使严密区段保证严密性，以满足建筑标准要求，而将由于控制测量所带来的误差平摊于工程部位松散的区段中，使它对工程质量不产生任何影响，从而达到现场平差的目的。它和一般平差任务不同之处是：误差并未消除，不过是将其挤放于一个对工程质量不产生影响的区段，而将其“吸收”罢了。可采用以下平差手段达到这一目的：

①对严密部位，一般采用本身主轴线为基本控制去进行放样。即不论控制网布设的精度如何，一旦利用其测设主轴线后，该工程部位就以该轴线为基础了，这样就保证了建筑物的相对严密性；

②所有轴线的测设，应在主轴线的基准上进行，以避免再由控制网测设，而将控制网本身的测设误差带入严密区段；

④在施工过程中，所有轴线的测设定位，应具有一次性，切忌反复变更造成轴系的混乱。

3.4.4 电子水准仪进行变形观测

与常规的水平测量仪器相比，电子水准仪有其无法比肩的优势，其特点在前面已经有系统的介绍。电子水准仪及其配套软件的使用，有效地解决了野外作业的速度和内页处理的复杂程度。但在实际操作中，也会有很多问题影响精度和工作进度：

（1）风机塔的变形观测是在一个小范围内进行，但整个风电场面积广阔，风机塔分布零散，不能共用基准点。在这种情况下我们在每个风机塔周围100米大范

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围内比较固定的区域增设2~3个基准点，分布于风机塔的四个不同的方位，标号为A1、A2、B1、B2等等，假定每个风机塔的1号点高程为30米，以此为基准进行小范围内的闭合观测。

（2）变形观测对前后视距的限差有严格的要求，电子水准仪在测量中可以给定测量限差值，仪器可自动判断测量现差，超限时提示重测，能自动计算线路闭合差等。在测量过程中用皮尺量距来保证前后视距是可行的，但这种方法又减慢了测量速度。因此我们在风机塔周围布设几个不易破坏的桩点，作为安放水准尺和水准仪的相对固定位置，不仅解决了前后视距问题，也提高了观测速度。

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4 总结展望

风力发电场中所涉及的工程测量工作已经比较全面，相比较公路铁路、大型建筑物的工程测量，又相对简单一些。工程测量学的发展，主要表现在从1维、2维到3维、4维，从点信息到面信息获取，从静态到动态，从后处理到实时处理，从人眼观测操作到机器人自动寻标观测，从大型特种工程到人体测量工程，从高空到地面、地下以及水下，从人工量测到无接触遥测，从周期观测到持续测量。测量精度从毫米级到微米乃至纳米级。工程测量学的上述发展将直接对改善人们的生活环境，提高人们的生活质量起重要作用。作为一个测量人，我今后要走的路还很长，走出大学校门才是真正学习的开始。没有哪一门技术是不过时的，要想做一个永不被淘汰的技术人员，就要时刻关注工程测量的发展，不断学习工程测量的新技艺。

工程测量学的现代化、自动化、数字化发展方向已确定，接下来的几十年不会变，这是确定的。我需要去做的是学会使用当代先进的科学仪器更轻便地服务于各类工程测量，满足工程对测量精度的高要求。现代工程测量主要是现代高端的工程测量仪器在工程中的使用。我认识到，现在学校教授的测量知识理论，对基础测绘而言，掌握了这些理论就掌握了测量的精髓。但我们的实践教学环节做得还远远不够。测量仪器更新换代很快，实验室的仪器满足不了学生对各类仪器学习的需求。对于掌握了先进测量理论的大学生而言，走出去才是学习的最佳途径，充分利用接触到资源来补充知识上的空白。

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致 谢

感谢所有给予我指导、帮助、关心和支持的人们！在论文完成之际，我要特别感谢我的指导老师丛康林老师的热情关怀和悉心指导。在我撰写论文的过程中，无论是在论文的选题、构思和资料的搜集方面，还是在论文的研究方法以及成文定稿方面，我都得到了丛康林老师悉心细致的教诲和无私的帮助在此表示真诚地感谢和深深的谢意。

在论文的写作过程中，也得到了许多同学的宝贵建议，同时还得到许多在工作过程中许多同事的支持和帮助，在此一并致以诚挚的谢意。

感谢所有关心、支持、帮助过我的良师益友。

最后，向在百忙中抽出时间对本文进行评审并提出宝贵意见的各位老师表示衷心地感谢。

二○一二年六月于山东农业大学

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