1、11.港珠澳大橋跨海測量大橋總長 35.6km，東西人工島以及 6.7km 的海底隧道及總長 22.9km 的橋梁組成。大橋涉及三大測控關鍵技術： 1、主體工程高精度測量基準的 建立與維護技術； 2、連續運行參考站系統建立與維護； 3、測繪 信息管理系統建立與維護。一、珠港澳大橋高精度測量基準的建立與維護 珠港澳大橋工程測量基準由首級控制網和在次基礎上逐級加 密建成的首級加密網及一、二級施工加密網組成。首級控制網自 2008年建網至今，一年一次復測。首級控制網集成了 GNSS衛星定位、 精密水準測量、高精度跨 江三角高程測量、現代重力場、精化似大地水準面與工程坐標系 等技術方法。1）首級 gp

2、s 平面控制網由 14 個首級 gps 控制點和 3 個 GNSScors站構成，共布設 16個 gps觀測墩，珠海 8 個，澳門 2 個，香港 6個。并按國家 B級 gps網精度施測，統一了港、珠、 澳三地的坐標基準，基線精度 0.5ppm，點位精度 2mm，2009 年 3月 8日通過專家組驗收。2）首級高程控制網由 59 個一等水準點和 52 個二等水準點構 成。其中，一等水準路線 260km；二等水準路線 100km。實施了 多處跨海高程傳遞測量（測距三角高程測量最大觀測距離極限 3500，超過此距離需要進行專項設計），項目共計 12 處跨海高 程傳遞測量， 獲得了高精度的高程成果，

3、統一了三地的高程基準， 每千米偶然中誤差 0.3mm，。3）設計和建立了滿足主體工程建設要求的大橋工程坐標系 統，研究確立了工程坐標系統與 WGS84、北京 54、1983 珠海坐 標系、香港 1980 方格網及澳門坐標系之間精確的坐標轉換模型。4）依據最新的地球重力場理論和方法（過渡曲面擬合法）， 建立了高精度的大橋地區的局部重力似大地水準面，與 gps 水準 聯合求解后， 獲得了高精度的似大地水準面成果精度： 6mm。Gps 擬合高程測量精度 2cm 左右。5）cors站建立與維護：大橋 cors站由 3 個參考站、一個監測 站和 1 個數據中心組成。共有 5 個相關子系統構成。其提供兩種

4、 信號： 1、GPRS/CDMA網絡信號； 2、傳統無線電信號，供 rtk 差 分定位，精度水平 2cm，高程優于 3cm 級。2010 年 11 月 12 日通過驗收投入運行。系統先后用于主體工程勘察、島隧工程施 工及海中試樁工程施工，系統運行正常，精度可靠。 HZMB-cors 是我國首個獨立的基于 VRS的工程 CORS，也是首個用于工程施 工的跨境 CORS。二、國內首個工程測繪信息管理系統的建立。 HZMB-SMIS信: 息管 理模塊，查詢統計模塊，電子公務模塊，運算分析模塊，電子公 務模塊。三、關于勘測設計階段的首級控制網項目特點： 1、橋跨越海面極寬 31.5km，橋位區域無島嶼

5、可利用，難以通視。 2、橋位在國家坐標系投影帶的邊緣，投影長度和 方向變形較大。 3、工程周期長，兩岸灘涂沉降明顯。首級網根據大橋長度 36km，綜合考慮采用 B 級網施測，首級 網 23 點組成，其中橋位區附近 9 個（包括兩岸的參考點），為滿 足海上施工控制測量的需要，每間隔 1.8km，現行施工一個橋墩 （共計 21 個優先墩）以及 B平臺的海上參考點共同構成了海上加 密網。兩岸的高程聯測， 采用一等水準由南岸經杭州國家一等水準點 到北岸，海中高程控制先采用 gps 擬合高程控制優先墩承臺施工， 待優先墩承臺全部建成以后，用對向觀測的三角高程導線進行高 程貫通測量，用貫通測量的成果修正優

6、先墩 gps 擬合高程并用于 后續高程控制。3.1勘測設計階段首級控制網布測 在勘測、設計階段，為了跨海橋梁配套的道路工程、其他附屬 工程能在一個統一的控制網下控制，為了摸清橋位附近控制點的 位移和沉降，為了研究橋位附近的大地水準面形態為正確選擇 gps 高程擬合模型提供參考。首級網布測在橋位區周圍東西寬約 24km，南北長約 48km 跨越杭州灣的廣大地區， 共 23 點組成， 其 中三個點與國家控制網聯測，有兩個點與 IGS 站聯測，經數據處 理分別給出了 54、wgs84和 54 工程 65m 高程坐標系坐標。 勘測、 設計階段的首級網于 2001年 11 月完成， 2002年 11 月

7、進行復測， 2003 年 10 進行了第二次復測。用三期的觀測成果進行了點位的 穩定性分析，確定了橋位區內的穩定點組，利用這些穩定點建立 了大橋施工控制相對穩定的坐標框架，同時研究了這些點的高程 異常值分布規律，選定了橋位區最佳 gps 高程擬合模型，建立了 大橋控制網和國家坐標系的聯系。這樣，勘測設計階段的首級網 完成了使命。 2004年 6月根據這些成果，重新布測了范圍更小、 精度更高的 gps 首級控制網。為此，在原首級網中選擇了穩定點 作為起算點，選擇 6 個對大橋施工有直接作用的點（包括參考點 在內），共九個點組成新的首級大橋控制網，按 B 級施測。經平 差，最弱點點位精度位 3mm

8、，兩岸聯測邊長相對中誤差 10-6 。四、獨立施工控制網 54工程 65m 工程坐標系的建立 經計算分析杭州灣跨海大橋投影長度變形達 4.559m，方向 投影變形達 8”，這是施工所不允許的。通過首級網與國家控制網和 IGS 站聯測，經過多處測試， 確定了大橋的獨立施工坐標系， 稱 54工程 65m高程坐標系坐 標。五、大橋相對穩定坐標框架的維護由于大橋施工標段多， 施工周期長， 兩岸控制點沉降嚴重， 點位使用頻繁， 易受施工干擾等。 控制需要進行定期和不定期 復測，以此對點的穩定性進行分析，以確定穩定點組，研究不 穩定點的變形速率， 以確定復測周期， 和在施工過程中確定對 不穩定點位的改正值

9、。六、cors 站的建立和維護功能：服務于各階段測繪工作和高精度的安全監測。參考站與多個 IGS站點聯測，采用 ITRF97框架并按其速度 場歸算到本網平均歷元，得到精度為 0.1m 的參考站點 ITRF97 框架下的坐標，保證了 rtk 的測量精度。七、用 rtk 和 gps 打樁定位系統解決海上打樁定位問題Gps 打樁定位系統用安置在船體上的三臺 gps 接收機，測 定打樁船的實時位置和船體的實時姿態， 用安置在船體上的多 棱鏡激光測距儀或攝影測量系統測定樁位相對于船體的位置， 通過坐標轉換可以知道樁體的大橋獨立坐標系下的三維實時 位置和傾斜度，用計算機自動控制樁體的貫入度。八、海中高程控

10、制和高程貫通測量8.1 指導思想：低精度到高精度，分階段逐步優化（ 1）、打鋼管樁的階段， rtk 控制高程；（ 2）在施工優先墩的承臺階段， 承臺高程用 gps高程擬合；（ 3）墩身施工階段， 對于施工進度快的單位， 臨時采用三 角高程配合 gps 擬合高程法進行高程貫通測量， 提供相當于三 等水準成果進行控制；（ 4）用三角高程法進行三等水準精度的高程貫通測量， 用 其結果修正配合法完成的貫通高程測量結果， 墩身、非優先墩 施工承臺和墩身的施工高程用優先墩的高程進行控制。（5）上部結構施工用二等水準高程貫通測量來控制。 8.2測量機器人三角高程法進行跨海高程貫通測量的實驗用邊長 1.8km

11、 左右的高精度三角高程測量代替跨海二、三 等水準測量， 從嚴密的三角高程公式出發， 分析了三角高程測 量的系統誤差，制定了適合海上作業的測量細則。依據以上制定的測量細則進行了 23 跨跨海三角高程測量， 最短跨距 320m，最長跨距 1820m，平均 1356m。由實測統計 數據可知： 每個雙測回偶然中誤差 3mm/km 。按國家一、二等 水準測量規范，跨河水準的測繪數、限差及各測回互差，可估 算每個雙測回每公里偶然中誤差為 5.65mm/km 。由此機器人 按細則測 916個雙測回，可滿足二等跨河水準的精度； 測 24 個雙測回，可滿足三等跨河水準的精度。大橋由測量機器人實測四個雙測回， 2

12、3 跨的跨海三角高程 測量組成的 31.52m 長符合高程導線， 其高程閉合差 1mm，小 于三等水準的 67mm，也小于二等水準的 22mm 限差。 8.3 海中 gps 高程擬合精度要求：高程擬合精度需要到達 3cm。 經過大量的理論和實驗分析，得到如下兩條重要結論： （ 1）、在大橋橋位區內， 僅僅用南北兩岸的高程公共點的 水準高程和 gps 大地高，用多項式曲面擬合法或過渡曲面擬合 法，所求得的海中 gps 擬合高程的中誤差可達到 2.0cm。（2）1.8km 左右跨度的 gps擬合高程差可達到三等水準測 量高差的精度。但是，擬合高程有一定的殘留的系統誤差，在 附合高程路線中會形成一定的積累， 致使線路中間段的高程的 高程精度較差。因此，采用一種快速的復合高程