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摘 要：本文详细介绍了紫荆公园景观塔控制网测设及轨道安装，通过本工程的实施探索出高精度控制网建设及轨道安装经验。
关键词：控制网 轨道安装 钢结构
中图分类号：TU391文献标识码： A
1工程概述
紫荆公园景观塔是迄今为止世界上最大无辐式环形摩天轮，它是以东经120度经线作为景观塔轴线这一地理特色为建设主题。整个景观塔跨度89米，高度84米，宽7米。观光者可以从地下室进入巨环，环绕一圈后又回到地下。景观塔是以外径89米的钢结构圆环作为支撑结构，在钢结构圆环的外围铺设封闭两根平行整圆轨道，两根轨道之间的中心距为3米。轨道的精确安装是整过工程重要环节，为了保证安装及后继的运行能按设计要求进行，必须建立高精度控制网。
2 技术要求
为了对轨道精确安装，首先需要对在建景观塔钢结构两侧圆环现状进行测量，并拟合出圆环外轮廓几何中心，再根据计算求出轨道安装点三维几何坐标。因此需要建立一个高精度的三维基准控制网，以满足景观塔轨道安装精度要求。（同一位置，两圈轨道行走面测量点高差要求偏差2mm之内，两圈轨道竖直平面测量点之间距离要求偏差1mm之内）。
3 作业依据
3.1 《工程测量规范》GB 50026-2007；
3.2 《精密工程测量规范》B/T15314-94；
3.3 《国家一、二等水准测量规范》GB/T12897-2006；
3.4 《景观塔轨道测量技术要求》（甲方提供）；
4 基准网方案设计
根据景观塔的结构特点，以及景观塔位于公园内，树木茂盛，现场情况复杂、点位精度等情况建立控制网。
4.1选点埋石
由于景观塔位于公园内部，树木茂盛，通视条件不好。另外景观塔较高，很多要采集的坐标点又位于钢结构的顶面上，所以在现场布设了12个点组成基准控制网，其中有2个点位于房顶上。由于景观塔钢结构有部分在地下室中，所以其中有2个控制点埋设在地下室水泥地面上。
由于控制网点数较多，控制网的边长较短，轨道安装的精度要求较高，为了减少控制网观测对中、照准误差，所有点都建造强
制对中的观测墩
4.2 网形设计及精度估算
根据现场条件，在1:500地形图上预先设计12个点位组网（其中地下室2点采用后方交会法观测）。采用严密平差对10个点构成的网形进行了精度估算，方向观测数48，边长观测数24，方向中误差为0.5″，测距常数误差为1mm，测距比例误差为1ppm，设一点一边为已知，经精度估算满足规范要求
5 基准网的测量
观测由于受大气折光等影响，观测过程中，结合现场施工情况采取分时段，分区段观测，测角与测距分开进行，利用测量机器人在晚间作业自动搜索照准觇标的特点，白天测角，晚上测距。
5.1 平面控制测量
观测采用1台LEICA-TCA2003测量机器人。其标称精度：测角±0.5″；测距1mm+1ppm×D。
5.2 高程控制测量
由于三角高程测量无法一站引测到楼顶和地下室，所以本次高程测量采用几何水准测量与钢尺量距相结合的方式。由于网中有2个屋顶观测墩K1、K2点和地下室K11、K12点，必须要将高程引测到屋顶和地下室上。首先在8个地面观测墩上联测二等水准，高程采用Trimble DINI DS05自动安平电子水准仪，标称精度每千米水准测量高差中数偶然中误差为±0.3mm。
计算时把水准测量和钢尺量距的高差数据等权统一平差。
6 平差计算及精度统计
平面控制网、高程控制网均采用河海大学尹任祥教授研制的《一、二、三维网平差计算与统计检验软件》进行严密平差计算。
平面控制网平差时，以K1号点为原点，K1-K2方向为Y方向，假定K1号点坐标为（1000，1000）。平差后精度统计如下：最弱边是 k3--k4 ,边长相对中误差为 1/ 151000(规范1/70000)，最弱点是 k7点位中误差为1.13MM测角中误差为：1.08〃(＜±1.8″）。最弱边是 k10—k12 边长相对中误差为 1/22000，最弱点是 k7点位中误差为0.11mm(﹤±2mm)高程控制平差后精度统计
7 轨道安装
7.1 轨道安装前两侧钢结构圆环形状测定
由于景观塔两侧钢结构圆环已经建成，在轨道安装前必须先进行钢结构现状测量并进行分析，以确定安装位置。
圆环温差形变测量：应选晴朗天气，分早中晚三次，对圆环南半环的东边轮廓上选择若干点进行三维坐标采集，并提供采集时的环境温度、东西两面钢结构温度及圆环顶部及地面风速。
外轮廓现状测量：在外轮廓现状测量前先概略等分圆周放出轨道支座安装位置。再按轨道支座安装位置对应到外边缘进行布点，每侧圆环边缘各布置60个点，共120个点，最后对这120个点进行精密三维坐标采集，并拟合出圆环外轮廓，结合圆环温差测量资料，计算出东西轨道的两个平行“圆”的相对位置，并拟合出“圆柱”中心坐标,再准确计算出支座点坐标。观测时数据采集都用TCA2003自动照准功能进行测量。
7.2 轨道支座位置三维坐标放样
根据外轮廓的采集点拟合后可以分析求得两根轨道中心线在钢结构面上的位置。中心线放样时根据外轮廓上测量鋼结构现状的120个三维坐标点，先用钢尺检查两棱镜间的实际距离与三维坐标反算距离之差是否满足精度要求，如不满足则对距离进行调整改正，直到满足精度要求。然后再根据这两点用精密钢尺按要求进行放样。
7.3 安装轨道后轨道支座位置准确测量
7.3.1在每圈封闭整圆轨道均匀选取30个支座位置测量，每个位置以轨道行走面中点和轨道竖直平面中点为测量点；
7.3.2要求所有测量数值精度满足：同一位置，两圈轨道行走面测量点高差要求偏差≤2mm，两圈轨道竖直平面测量点之间距离要求偏差≤1mm。经过反复测量、调试，最终达到设计要求。
8 总结
通过对紫荆公园景观塔控制网测设及轨道安装，有以下体会。
8.1 精密工程测量必须先进行网形设计，采用边角网观测精度较高。受通视等条件影响，网的边长一般很短，必须采用强制对中的观测墩，减小误差影响。
8.2 在无法用水准测量、三角高程测量引测高程时也可采用钢尺丈量法进行。钢尺须进行温度、张力、尺带重力等改正。为了确保精度要求，在条件好的地方用二等水准和钢尺分别进行两点间高差测量，高差之差是否符合二等水准检测测段要求。通过检测钢尺丈量法完全能满足二等水准测量要求。
8.3 紫荆公园景观塔为钢性结构，钢性结构受风荷载、温度影响很大，观测时必须根据设计要求进行， 选择风力小、温度变化不大时进行。
参考文献
1 华锡生，黄腾 .精密工程测量技术及应用[M].南京：河海大学出版社，2002
2李青岳，陈永奇.工程测量学[M].北京：
测绘出版社，1995
3周瑞祥，吴迪军，姚静.GNSS参考站墩顶高程联测方法设计与实现[J]测绘通报，2013（5）
关键词：控制网 轨道安装 钢结构
中图分类号：TU391文献标识码： A
1工程概述
紫荆公园景观塔是迄今为止世界上最大无辐式环形摩天轮，它是以东经120度经线作为景观塔轴线这一地理特色为建设主题。整个景观塔跨度89米，高度84米，宽7米。观光者可以从地下室进入巨环，环绕一圈后又回到地下。景观塔是以外径89米的钢结构圆环作为支撑结构，在钢结构圆环的外围铺设封闭两根平行整圆轨道，两根轨道之间的中心距为3米。轨道的精确安装是整过工程重要环节，为了保证安装及后继的运行能按设计要求进行，必须建立高精度控制网。
2 技术要求
为了对轨道精确安装，首先需要对在建景观塔钢结构两侧圆环现状进行测量，并拟合出圆环外轮廓几何中心，再根据计算求出轨道安装点三维几何坐标。因此需要建立一个高精度的三维基准控制网，以满足景观塔轨道安装精度要求。（同一位置，两圈轨道行走面测量点高差要求偏差2mm之内，两圈轨道竖直平面测量点之间距离要求偏差1mm之内）。
3 作业依据
3.1 《工程测量规范》GB 50026-2007；
3.2 《精密工程测量规范》B/T15314-94；
3.3 《国家一、二等水准测量规范》GB/T12897-2006；
3.4 《景观塔轨道测量技术要求》（甲方提供）；
4 基准网方案设计
根据景观塔的结构特点，以及景观塔位于公园内，树木茂盛，现场情况复杂、点位精度等情况建立控制网。
4.1选点埋石
由于景观塔位于公园内部，树木茂盛，通视条件不好。另外景观塔较高，很多要采集的坐标点又位于钢结构的顶面上，所以在现场布设了12个点组成基准控制网，其中有2个点位于房顶上。由于景观塔钢结构有部分在地下室中，所以其中有2个控制点埋设在地下室水泥地面上。
由于控制网点数较多，控制网的边长较短，轨道安装的精度要求较高，为了减少控制网观测对中、照准误差，所有点都建造强
制对中的观测墩
4.2 网形设计及精度估算
根据现场条件，在1:500地形图上预先设计12个点位组网（其中地下室2点采用后方交会法观测）。采用严密平差对10个点构成的网形进行了精度估算，方向观测数48，边长观测数24，方向中误差为0.5″，测距常数误差为1mm，测距比例误差为1ppm，设一点一边为已知，经精度估算满足规范要求
5 基准网的测量
观测由于受大气折光等影响，观测过程中，结合现场施工情况采取分时段，分区段观测，测角与测距分开进行，利用测量机器人在晚间作业自动搜索照准觇标的特点，白天测角，晚上测距。
5.1 平面控制测量
观测采用1台LEICA-TCA2003测量机器人。其标称精度：测角±0.5″；测距1mm+1ppm×D。
5.2 高程控制测量
由于三角高程测量无法一站引测到楼顶和地下室，所以本次高程测量采用几何水准测量与钢尺量距相结合的方式。由于网中有2个屋顶观测墩K1、K2点和地下室K11、K12点，必须要将高程引测到屋顶和地下室上。首先在8个地面观测墩上联测二等水准，高程采用Trimble DINI DS05自动安平电子水准仪，标称精度每千米水准测量高差中数偶然中误差为±0.3mm。
计算时把水准测量和钢尺量距的高差数据等权统一平差。
6 平差计算及精度统计
平面控制网、高程控制网均采用河海大学尹任祥教授研制的《一、二、三维网平差计算与统计检验软件》进行严密平差计算。
平面控制网平差时，以K1号点为原点，K1-K2方向为Y方向，假定K1号点坐标为（1000，1000）。平差后精度统计如下：最弱边是 k3--k4 ,边长相对中误差为 1/ 151000(规范1/70000)，最弱点是 k7点位中误差为1.13MM测角中误差为：1.08〃(＜±1.8″）。最弱边是 k10—k12 边长相对中误差为 1/22000，最弱点是 k7点位中误差为0.11mm(﹤±2mm)高程控制平差后精度统计
7 轨道安装
7.1 轨道安装前两侧钢结构圆环形状测定
由于景观塔两侧钢结构圆环已经建成，在轨道安装前必须先进行钢结构现状测量并进行分析，以确定安装位置。
圆环温差形变测量：应选晴朗天气，分早中晚三次，对圆环南半环的东边轮廓上选择若干点进行三维坐标采集，并提供采集时的环境温度、东西两面钢结构温度及圆环顶部及地面风速。
外轮廓现状测量：在外轮廓现状测量前先概略等分圆周放出轨道支座安装位置。再按轨道支座安装位置对应到外边缘进行布点，每侧圆环边缘各布置60个点，共120个点，最后对这120个点进行精密三维坐标采集，并拟合出圆环外轮廓，结合圆环温差测量资料，计算出东西轨道的两个平行“圆”的相对位置，并拟合出“圆柱”中心坐标,再准确计算出支座点坐标。观测时数据采集都用TCA2003自动照准功能进行测量。
7.2 轨道支座位置三维坐标放样
根据外轮廓的采集点拟合后可以分析求得两根轨道中心线在钢结构面上的位置。中心线放样时根据外轮廓上测量鋼结构现状的120个三维坐标点，先用钢尺检查两棱镜间的实际距离与三维坐标反算距离之差是否满足精度要求，如不满足则对距离进行调整改正，直到满足精度要求。然后再根据这两点用精密钢尺按要求进行放样。
7.3 安装轨道后轨道支座位置准确测量
7.3.1在每圈封闭整圆轨道均匀选取30个支座位置测量，每个位置以轨道行走面中点和轨道竖直平面中点为测量点；
7.3.2要求所有测量数值精度满足：同一位置，两圈轨道行走面测量点高差要求偏差≤2mm，两圈轨道竖直平面测量点之间距离要求偏差≤1mm。经过反复测量、调试，最终达到设计要求。
8 总结
通过对紫荆公园景观塔控制网测设及轨道安装，有以下体会。
8.1 精密工程测量必须先进行网形设计，采用边角网观测精度较高。受通视等条件影响，网的边长一般很短，必须采用强制对中的观测墩，减小误差影响。
8.2 在无法用水准测量、三角高程测量引测高程时也可采用钢尺丈量法进行。钢尺须进行温度、张力、尺带重力等改正。为了确保精度要求，在条件好的地方用二等水准和钢尺分别进行两点间高差测量，高差之差是否符合二等水准检测测段要求。通过检测钢尺丈量法完全能满足二等水准测量要求。
8.3 紫荆公园景观塔为钢性结构，钢性结构受风荷载、温度影响很大，观测时必须根据设计要求进行， 选择风力小、温度变化不大时进行。
参考文献
1 华锡生，黄腾 .精密工程测量技术及应用[M].南京：河海大学出版社，2002
2李青岳，陈永奇.工程测量学[M].北京：
测绘出版社，1995
3周瑞祥，吴迪军，姚静.GNSS参考站墩顶高程联测方法设计与实现[J]测绘通报，2013（5）