摘要为了保障南宁市道路交通安全运营，需要对早期兴建的五座跨江大桥进行全面的安全检查，对大桥在加载试验以及正常运营中的变形状况进行监测，分析其变形规律，科学评估桥梁的安全性能，决定建立统一的变形监测控制网，作为水下地形测量及变形观测的依据。本文介绍五大桥GPS平面控制网和二等水准网的布测方法及精度分析，充分体现了GPS和电子水准仪在桥梁控制测量中的优势。
关键词平面控制；高程控制；GPS；闭合差；
引言
随着经济的快速发展，南宁市在短短的二十年便兴建了十多座跨江大桥，缓解了邕江大桥等几座老桥的压力，使江南和江北道路畅通无阻，方便了广大市民的出行。为了保障道路交通安全运营，避免桥梁事故的发生，近几年市政府及有关部门加强了对桥梁安全性能的检查，对早期兴建的五座大桥：邕江大桥、中兴大桥、永和大桥、青川大桥和白沙大桥进行定期的全面体检及安全性能评估。为此需要进行加载试验变形监测及恢复常规运营状态下的定期变形观测。由于几座大桥原来负责变形监测的单位多次变更，资料不完整，变形观测控制网都是各自独立布测的，坐标系统不统一，精度等级也不一致，且大部分点已不适合继续使用。为了方便今后变形观测及变形规律的分析研究，决定联合五大桥建立统一的平面控制网和高程控制网。
1测区概况
测区位于南宁市区邕江河段，五座大桥横跨邕江南北两岸，从西到东分别是青川大桥、中兴大桥、永和大桥、邕江大桥和白沙大桥。邕江大桥位于南宁市中心交通最繁忙地段，建成于1964年，是南宁市的第一座跨江大桥（又称一桥），全长395m，桥宽2×3+18(m)为中国最早采用闭口薄壁杆件理论设计的一座悬臂式钢筋混凝土箱型薄壁城市桥。两端跨径为45m的单悬臂梁，中间5孔跨度各长55m，采用23m中间挂梁的双悬臂梁[1]。中兴大桥位于邕江大桥上游约3.6km，建成于1988年，是南宁市第二座跨江大桥（故又称二桥），大桥全长945米，为钢筋混凝土箱形拱桥。大桥南连五一路，北接明秀路，是南北货运主要通道，大桥的建成大大缓解了邕江大桥作为南北唯一通道的运输压力[1]。白沙大桥位于邕江大桥的下游约4km处的津头与白沙村之间，于1995年2月建成通车，是南宁市邕江上的第3座大桥，也是广西第一座斜拉索桥，其主桥为预应力混凝土独塔双索面斜拉桥。大桥全长2604m，跨江主桥395m，斜拉跨度2×122.5m，桥面宽26m，基底到塔顶总建筑高度158m，主墩上的门型索塔高69m[1]。清川大桥（四桥）于1997年12月建成通车，位于南宁市区西部邕江上游，南接沙井大道和五一西路，北接西乡塘大道，大桥全长920．5米，宽38．95米，机动车道双向6车道，为钢筋混凝土箱形拱桥[1]。永和大桥（五桥）建成于2004年，北接中华延长线，南边五一南建路口，为钢管混凝土拱桥，桥型采用单跨下承式变高度钢管混凝土桁拱方案，路线全长1402米，主桥弧长跨度399米，高85米，跨径338米，桥面宽35米[1]。五座桥都是南宁市最早的跨江大桥，特别是一桥，建成至今已有四十多年历史，大大小小的维修已经无数次，至今仍是南宁市南北交通的重要通道,车流、人流量大，有一定的安全隐患，应加强变形监测和安全检查。本次控制范围：东西长约12km、南北宽约0.7km的带状测区，控制面积约8km2。测区附近没有国家一、二等点，联测有一定困难。
2平面控制网的布设与施测
2．1平面控制方法及点的布设
此次大桥控制网的布测，主要是为了测定桥梁平面位移及水下地形测绘的需要而布测的首级网，由于大桥分布范围大、且位于市区内，人流车流量大，周边树木和建筑物较多，地形不平坦，通视条件差，控制网的布测有一定难度。若布设常规的三角网，则通视条件限制多，与高等点联测困难，工作量大；全站仪导线精度又太低；而GPS具有测程远、点与点之间无需通视、可全天候观测的特点，且自动化程度高、工作轻松、定位精度高等优势，综合各方面情况考虑，认为布设GPS平面控制网是最佳选择。
根据实际需要，每座大桥的南北两岸至少布置一个点，永和桥南北岸各设一对点，共设置12个点。点离桥头约200m，最短基线大于200m，要求点位在位移观测中有较合适的交会角，且远离高压线和发射塔50m以上，视场内障碍物的高度角不宜超过15º[2]，地基稳固、便于安置接收机和位移观测，还要能长期保存。点的埋设根据需要有些建立强制对中的观测墩，直接做为工作基点，个别埋设普通地面标石，中心嵌有不锈钢标志。GPS控制点的布置如图1所示。
图1GPS控制点分布示意图
2．2GPS外业观测
新布置的12个控制点与三个已知点0009（A级GPS点）、0083（B级GPS点）和0730（一等三角点）共同构成GPS观测网，JZ01～JZ05为南宁市CORS基站，GPS构网图见图2与图3。根据桥梁变形观测的精度要求GPS网按C级技术要求施测，执行《全球定位系统（GPS）测量规范》相应等级的技术规定，使用7台TRIMBLE系列（3mm+2ppmD）静态GPS接收机进行同步观测，每站观测4个时段，每时段长1小时，截止高度角为15º，有效卫星数不少于7个，PDOP≤6[2]。
图2GPS构网总图
图3大桥GPS点局部构网图
2．3GPS观测数据处理与精度分析
外业结束后,利用GPSurvey2.35V软件进行基线解算，PowerADJ4.0V软件进行网平差计算，将所得观测数据与南宁CORS基准站点数据构成GPS网进行联合解算差计算，平面系统采用1980西安坐标系，中央子午线为东经108°，共有基线向量数为151，闭合环149个、重复基线67组，平差时先进行WGS-84坐标下的三维无约束平差，剔除粗差和检验内符合精度，结果表明环闭合差及基线最大较差全部优于C级要求[4]。再利用三个已知点进行二维约束平差，结果表明最弱点点位中误差为±5mm，平均点位中误差为±4.7mm，最弱边相对中误差为1/204000，远高于《建筑变形测量规范》二等监测网（≤1/120000）的技术要求[3]，所有12个点均优于C级GPS控制网精度，且精度均匀，完全能满足大桥变形监测的精度需要[5]。
3高程控制网的布测方案与实施
3.1水准点的布置
高程控制也是五座大桥统一进行，采用水准测量方式。根据各大桥的实地情况，分别在每座大桥的南北岸、上下游位置布设2个水准基点，点位选在距离桥头150米左右地基稳定、便于引测的江滨路边,共有水准点20个，水准点的埋置符合规范要求。布点略图见图4。
3.2水准测量实施
20个水准点与国家一等水准点南廉1、南廉3构成附合水准路线进行联测，根据桥梁变形测量精度要求，高程控制网按照二等水准测量技术要求往返观测，往测从一等水准点南廉1开始到白沙桥，沿江北到青川大桥，再沿江南附合到南廉3一等点，路线总长约35km，设446个站；返测从南廉3到南廉1，路线总长为33km，设426个站。水准点的观测路线如图4所示。使用仪器为拓普康DL-101C电子水准仪，仪器标称精度为0.4mm，检查校正后的i角为-3″。
3.3 水准测量成果及精度
外业观测完成后，观测数据的处理采用“电子水准仪数据处理及平差软件”自动平差计算。该附合水准路线往测附合差为+0.1mm，返测附合差为+3.4mm，而二等水准允许的附合差为[3]，闭合差符合要求，每公里高差全中误差，二等水准允许值为≤±2mm，每站高差中误差为±0.12mm，精度均符合二等水准规范要求，可以满足大桥沉降观测精度要求。
图4大桥二等水准点布测示意图
4结语
五大桥联合建立统一的平面控制网和高程控制网，不仅能大大减少与高等点联测的工作量，节省经费开支，而且控制点的精度均匀、可靠，完全能达到《建筑变形测量规范》对平面控制网的精度要求。特别是平面采用GPS控制测量，在与远距离的国家高等点联测方面有着其他方法不可比拟的优势。如果是夜晚观测，精度会更好。
参考文献：
[1]南宁十大桥
[2]GPS全球定位系统测量规范GB/T/18134-2001[S]，中华人民共和国建设部.2001
[3]建筑变形测量规范JGJ8-2007[S],中华人民共和国建设部.2007
[4]邱冬炜,杨松林,苏浩源.大跨度桥梁GPS平面控制网的布测[J],测绘科学,2004
[5]林宗云,刘宗泉,余文斌.用GPS技术建立桥梁变形监测平面基准[J],地理空间信息,2005,3
