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港珠澳大桥
今天
港珠澳大桥
正式通车！
在这喜庆的日子
我们走近
为港珠澳大桥建设
做出贡献的
测绘英雄们
聆听他们的故事！
1
160余天争分夺秒建首级控制网
港珠澳大桥位于珠江口外伶仃洋海域，是连接香港、珠海、澳门的大型交通枢纽。
大桥的起点位于香港大屿山，经大澳，跨越珠江口，最后分成“Y”字形，一端连接珠海，一端连接澳门。大桥主体工程全长29.6千米，香港区域内连接线长12.6千米，广东区域内连接线长13.4千米。
这一重大工程对于贯彻“一国两制”方针，全力支持香港、澳门两个特别行政区积极应对国际金融危机，保持繁荣稳定，进一步加强内地与港澳的合作，巩固香港国际金融中心地位，促进澳门经济适度多元发展，拓展粤港澳三地合作的深度和广度，扩大内地服务业对港澳的开放，支持港澳在内地企业特别是中小企业发展具有重要意义。
港珠澳大桥总平面布置图
作为世界上最长的跨海大桥，港珠澳大桥施工难度可想而知。
为确保大桥工程质量，建立高精度的大桥首级控制网，以及统一粤港澳三地的测绘基准势在必行。
国测一大队队员开展首级控制网测量
成立于1954年的国测一大队凭借领先的技术、精良的装备、高素质的员工和攻坚克难的精神，以及在苏通长江大桥首级控制网建立和深圳湾大桥首级控制网监理测量积累的丰富经验，被大桥主体工程设计勘察单位中交公路规划设计院选定为合作伙伴，承担起了大桥首级控制网布测任务。
为确保按时完成任务，国测一大队专门成立了由精密工程测量队牵头的港珠澳大桥首级控制网测量项目工作小组，明确了任务分工，抢时间完成了项目设计及测量工作大纲的编写工作，为项目外业测量工作的顺利展开提供了依据。
2008年9月18日，港珠澳大桥前期工作领导小组在珠海召开设计方案评审会，由国测一大队提交的《港珠澳大桥首级控制网测量工作大纲》顺利通过专家评审。四天后，项目组技术人员进入测区，开始对珠海、东莞、深圳等地及香港、澳门特别行政区进行实地踏勘。
9月的粤港澳地区骄阳似火，白天最高气温达40℃以上，这给踏勘选点工作增添了很大的难度。
在珠海踏勘时，踏勘人员到横琴岛洋环村附近的山上选点。当地村民告知，有一条小路可以到达山顶，但近10年来几乎没人上山，路已被树木和灌木覆盖。队员们迎难而上，用砍刀开路、做标记，在树木和灌木丛中艰难行进，跋涉了两个多小时才到达近200米高的山顶。
同样的场景也出现在香港，踏勘人员在鸡公山选点时，由于事先没有准备砍刀等工具，满山的藤条让人举步维艰。甚至有一段山坡非常陡峭，人只能抓着藤条往上爬。
在克服种种困难后，国测一大队技术人员于2008年11月25日完成了粤港澳测区的踏勘和项目设计。
随后，队员们着手大桥首级控制网布测工作。港珠澳大桥首级控制网共需布设平面控制网观测墩16个，其中珠海区域8个，澳门区域2个，香港区域6个；一等水准路线250千米，桥位区二等水准路线100千米；一、二等高精度跨江（海）高程传递12处。
2008年11月中旬，国测一大队选派精兵强将，进驻港珠澳大桥测区作业，夜以继日地实施大桥首级控制网布测工作。
就在2009年1月24日，农历大年三十这天，在香港、珠海、澳门作业的国测一大队队员们依然拼搏在生产一线。
当国测一大队争分夺秒地开展首级控制网布测工作的时候，一道难题摆在了面前。
受技术的限制，珠海高程基准无法直接传递到香港。这样一来，珠海高程基准只能经中山、东莞、深圳传到香港，传递路线约250多千米，加上水准路线所经区域，水网发达，河流密布，所经河道，共有10处必须采用跨河水准测量进行传递，这对保证高程控制网的精度来说，是一个巨大的挑战。
为保证高程控制网的精度，国测一大队一方面在直接水准测量和跨河水准测量时采用一等标准施测，并在跨河水准观测时，采用了自行研发的直流供电觇灯来代替笨重的觇板。同时采用高精度仪器，配备经验丰富多业人员来完成此项工作。
另一方面在项目覆盖区域，实施了区域似大地水准面精化技术来验证高程控制网传递精度。
在粤港澳相关的部门和单位的全力配合下，2009年2月10日，国测一大队提前完成了港珠澳大桥首级控制网测量项目外业工作。随后，国测一大队联合武汉大学及科研院所，采用科学先进的数据处理方案对测量数据进行了综合处理。
首级平面控制网获得了高精度的坐标成果，其基线精度优于0.5ppm，相对点位精度优于2毫米；
首级高程控制网采用一、二等精密水准联测，实施了多处跨江跨海高程传递测量，获得了平差后每千米中误差仅0.3毫米的精密高程成果；
通过三地联测，还分别确定了国家坐标系、香港与澳门坐标系之间的转换参数，并建立了大桥工程建设所需的高程基准和相应的独立坐标系；
依据最新的地球重力场理论和方法，建立了高精度的港珠澳大桥地区局部重力似大地水准面，与GPS水准联合求解后，精度达到6毫米。
2009年3月8日，历时160余天，国测一大队承建的港珠澳大桥首级控制网测量项目在西安通过专家验收。
专家认为，该项目根据港珠澳大桥工程建设的总体需求，综合利用高精度GPS定位、精密水准测量、重力场理论与方法、高精度跨江三角高程测量等先进技术，建立了港珠澳三地统一的首级三维控制网和相应的高精度似大地水准面；
项目成果理论严密，技术先进，创新性强，总体成果达到国际先进水平，为大桥设计、施工、运营、监护等提供了精确统一的空间定位基准与框架，不仅确保了大桥年内开工建设，更对国内建立大桥首级控制网具有重要的指导意义。
随着港珠澳大桥首级控制网布测任务的圆满完成，这座世纪工程建设正式拉开了序幕。
2
主体工程测绘“三步曲”
在港珠澳大桥首级控制网建立的同时，另外一家国字号参建单位，中铁大桥院同步开展并完成了港珠澳大桥首级测量控制网建网监理及复核测量工作。
凭借出色的工作成果，中铁大桥院赢得了业主港珠澳大桥局的认可，在2009年11月中标了港珠澳大桥主体工程测控中心项目。
此外，中铁大桥院还承担了港珠澳大桥九洲航道桥、浅水区非通航孔桥、珠澳口岸连接桥及口岸互通立交的勘察设计和岛隧工程施工监理工作。
2010年1月，中铁大桥院港珠澳大桥项目组成员正式抵达珠海，测控中心的工作正式启动。十个月后，郑强加入测控中心，负责主体工程桥梁分项测量管理。
项目开工建设前，港珠澳大桥管理局考虑到集桥岛隧工程于一体的港珠澳大桥测量难度大、技术要求高，靠传统建设指挥部难以确保测量技术与管理到位，专门成立了测控中心。
“同时参与施工建设的测量队伍很多，需要对其工作进行管控。而且整个主体工程衔接点也很多，包括岛和隧的衔接，岛和桥的衔接，主体工程与香港、珠澳口岸的衔接等，这都需要测控中心总体把控”，郑强说，“如果测量数据没有保障，将直接导致大桥最后合龙不了。”
郑强介绍，为保障主体工程施工建设，测控中心在开工前做了三件事。
首先，建立港珠澳大桥工程专用的CORS系统。鉴于港珠澳大桥工程所处地理位置及工程特点，测控中心设计了一套基于虚拟参考站技术（VRS）的港珠澳大桥GNSS连续运行参考站系统方案，这在国内属于首创。
“相较于现有的单基站系统，这套CORS系统不仅解决了海上施工定位难题，同时更好的确保了施工过程中测量基准的一致。”郑强说。
根据方案设计，港珠澳GNSS连续运行参考站系统由参考站网子系统、数据中心子系统、数据通讯子系统、用户服务子系统和实时监测子系统共5个子系统构成。
其中，参考站网子系统由3个参考站组成，且分别位于珠海野狸岛、横琴洋环村和香港虎山，站间距离分别为36km、28km、16km，平均站间距离约25km。
在方案得到港珠澳大桥管理局审批后，2010年3月，港珠澳大桥GNSS连续运行参考站系统开工建设。
然而，海中桥隧工程和香港、珠海、澳门三地口岸及连接线构成的港珠澳大桥意味着CORS系统建设面临诸多挑战。
第一，跨境协调难度大。由于CORS系统跨越香港、珠海、澳门两岸三地，需要解决参考站建设、网络通讯、无线电台频率请审批及坐标系统转换等一系列跨境技术问题；
第二，卫星定位环境不利于提高系统定位精度。工程区域电离层十分活跃，山峦起伏、高差大，植被覆盖率高，海面水域宽阔，施工中信号干扰较大，从而制约和限制CORS系统定位精度的提高；
第三，粤港澳三地施工质量标准不同。香港遵循的是英国标准，内地执行的是中国标准。
困难摆在眼前，测控中心要做的只能是逐一突破。
通过建立一套港珠澳大桥工程坐标转换系统，以及与香港、澳门有关部门积极沟通和协调，解决了跨界技术问题；通过与珠海电信的合作，在珠海野狸岛上修建了信号增强的发射站，提高了信号的稳定性；通过遵循“就高不就低”的建设标准，确保了参考站施工满足建设使用需求。
经过7个月的建设，港珠澳大桥GNSS连续运行参考站系统建成并通过验收，于2010年11月正式投入运行，为主体工程施工提供24小时连续不间断的高精度的实时差分定位服务。
与国内其他CORS系统相比，港珠澳大桥GNSS连续运行参考站系统是国内首个独立的基于VRS的工程CORS，也是首个跨境工程CORS。
同时，系统采用目前世界上先进的GNSS参考站设备和系统软件，建立了高效的光纤专线网络及安全性高的防雷设施，系统运行稳定性及可靠性高；
提供多种定位方式，系统定位服务范围可覆盖港珠澳大桥主体工程建设区域；将精化大地水准面模型应用到系统中，提高了系统实时定位的高程精度；
建立了系统监测站，开发了相应的监测软件，设计并实现了工程CORS系统的实时监测子系统。
其次，港珠澳大桥主体工程高精度测量基准的建立与维护。
建立过程中，测控中心同样遇到了长距离高程传递的难题。与国测一大队解决办法不同的是，测控中心把K19、Ｋ23、K27、K33试桩平台改造为测量平台，以便将珠海高程通过海上直接传递到香港。
为确保传递万无一失，测控中心事先在珠海建立了一个1:1仿真的试验场进行测试。
“我们先通过陆地传递的方式把试验场测点之间的准确高程数据测出来，然后通过海上直接测两地之间的高程数据，最后比较和分析两者的数据，以便从中找寻既快速又简单的测量方法。”郑强说。
当测量方法找到后准备在实践中运用时，测控中心又遇到了新问题。“因为海上环境与陆地不同，海水受风、浪、流的影响，致使测量平台稳定性远不及陆地。”
为此，测控中心针对海上环境又反复进行了测试，以找寻什么气候条件下高程传递稳定性比较稳定的规律。经过不断测试，测控中心成功解决了海上高程传递的难题。
事后，测控中心将解决长距离高程传递问题的技术向各施工单位推广，这也确保了施工单位能准确完成海上高程准确测量、放样和检核，为主体工程高程的顺利贯通奠定了基础。
港珠澳大桥首级控制网观测墩
经过近一年的建设，在首级控制网的基础上，主体工程建立了由逐级加密的首级加密网及一、二级施工加密网组成的主体工程高精度测量基准。
建成后的主体工程高精度测量基准，获得了高精度的坐标和高程成果，统一了港、珠、澳三地的坐标和高程基准，建立了满足主体工程建设要求的港珠澳大桥工程坐标系。
“实现了工程坐标系与1954北京坐标系、香港1980方格网及澳门坐标系之间精确的坐标转换，从而确保了工程施工建设在同一个坐标系统下进行。”郑强补充说道。
同时建立了高精度的港珠澳大桥地区的局部重力似大地水准面，与GPS水准联合求解后，获得了高精度的似大地水准面成果。
随后，为确保基准的稳定性、可靠性和准确性以满足工程施工的需要，测控中心对基准进行了持续的维护和管理。
测控中心技术人员进行测量作业
最后，编写港珠澳大桥主体工程测量管理制度。针对参建的施工单位测量队伍数量众多，且各自水平参差不齐的现状，测控中心编写了一套港珠澳大桥主体工程测量管理制度，对人员、仪器、控制网使用、施工测量等方方面面做了明确规定。
“比方说，施工单位进场后，都会进行一些施工控制测量，他们必须将人员、测量技术方案、设备等在我们这里报批，我们查看是否符合合同要求后，才能进行施工”，郑强说，测控中心还对施工单位进行抽样检查。“重要的环节，我们会全部检查，以防出错。”
此外，测控中心还建立了一套港珠澳大桥测绘信息管理系统，在实现测绘资料信息化管理和无纸化办公的同时，提高了施工测量管理的效率和质量。
万事俱备，只待开工。2011年1月，备受瞩目的港珠澳大桥主体工程正式开工建设。
从这刻起，这座中国桥梁建筑史上技术最复杂、环保要求最高、建设标准最高的“超级工程”，静静地等待着与包括测控中心在内所有参建单位的攻克。
面对未来的挑战，测控中心应对的策略就是以不变应万变，即时刻保持“如临深渊、如履薄冰”的风险意识，扎扎实实解决工程实际问题。
3
沉管贯通的“密码”
作为当今世界最具挑战性的工程，港珠澳大桥工程建设难度最大的部分是由海上人工岛和海底沉管隧道构成的岛隧工程。
岛隧工程全长约6.7千米，其中沉管段长5664米，由33个管节组成，标准管节长180米，宽37.95米，高11.4米。
值得一提的是，岛隧工程中深埋沉管是我国建设的第一条外海沉管隧道，也是目前世界上最长的公路沉管隧道和唯一的深埋沉管隧道。
沉管隧道受隧道距离长、管节沉放水深大、测量控制点不稳定、施工环境复杂等因素影响，且由大型预制构件对接安装组成，贯通精度的控制难度直逼技术极限，这一下子难倒了港珠澳大桥岛隧工程项目总经理部（下称岛隧工程项目部）。
因为他们深知，测量精度得不到保障，33个管节组成的隧道就无法精准贯通。
面对难题，岛隧工程项目部找到了曾在苏通大桥建设中有过良好合作的武汉大学测绘学院测绘工程系主任黄声享教授，请他担任岛隧工程测量技术顾问，提供岛隧工程的测量技术指导和咨询服务，其中包括为沉管隧道的高精度贯通测量控制提供指导。
在接到岛隧工程项目部的邀请后，黄声享毫不犹豫答应了。“能参与这座世纪工程的建设，是我的荣幸。”他说。
2010年12月，黄声享带着研究生入驻珠海。
在了解实际情况后，黄声享把沉管隧道的高精度贯通测量控制视为“三无”工程，即没有先例、没有经验、没有规范。“这是我们国家的第一条外海沉管隧道，没有先例可循，故而没有经验和规范可借鉴。”
彼时，岛隧工程项目部提出沉管隧道贯通测量误差要控制在30至35毫米之间，这惹急了黄声享。
“这个测量误差不是谁说多少就是多少，是需要论证的。如果测量精度不准，隧道最后就无法准确贯通”，黄声享说，“毕竟在陆地上进行的隧道贯通测量，误差上限是在150毫米。”
那么，沉管隧道贯通测量的精度到底能达到多少？黄声享决定用测量理论分析的方法来确定测量精度。
通过理论分析，在综合误差分配、定向边比选和贯通误差估算后，黄声享认为沉管隧道贯通测量误差为70毫米是可行的。然而，岛隧工程项目部却认为，误差应控制在50毫米。
“因为误差越大，管节之间的缝隙就越大，这样一来止水等施工工艺的难度就会越大。”为了找寻提高精度的方法，黄声享实地考察了已经完成沉放的沉管。通过观察，他根据隧道左右行车道搭配中管廊的内部结构，提出了一种新型的隧道内控网形——双线形联合锁网。
在新的网形下，再结合精密陀螺定向边，沉管隧道贯通测量精度达到了50毫米。“这个精度已经是极限了。”黄声享说。
理论行得通，但容不得半点差错的岛隧工程项目部仍然不放心。“毕竟这个工程规模大，社会影响也大，万一最后沉管隧道不能精准对接，这个责任谁也担当不起。”
为此，黄声享在珠海市金湾区平沙镇升平大道建造了一个1:1的试验场进行模拟试验。试验结果满足50毫米的贯通误差要求，验证了沉管隧道高精度贯通测控技术的可行性。“甚至试验精度还好于理论分析的结果。”
然而，试验的结果并没有打消岛隧工程项目部的顾虑。在他们看来，沉管所处的海洋环境与陆地环境不一样，仍然有风险。
此时，可供黄声享选择的方法只能是现场验证。这一次，黄声享遇到了新麻烦。180米长的沉管在沉放过程中，尾端容易发生偏差，导致沉管不正。
“因为沉管太长，而且海底看不见，摸不着，沉放稍微出现一点偏差，尾端的偏差就会很大。更何况沉管一经投放到海底，就无法进行校正。”黄声享解释道。
为解决沉管尾端的精确定位问题，黄声享基于大坝变形监测使用的正倒锤理念，提出了测量塔投点的定位方法，即通过在沉管尾端安装一个测量塔，把沉管尾端的位置引出水面，然后通过卫星定位进行精确测量。
沉管尾端定位问题的解决让黄声享吃下了“定心丸”，对现场验证结果信心十足。
2017年5月2日，武汉大学测绘学院测绘工程系主任黄声享（右）与助手现在见证珠港澳大桥岛隧工程沉管对接的历史时刻
2017年5月2日，这一天是沉管最终接头的安装窗口，黄声享早早来到沉管贯通现场。此时，他心里仍然有些许紧张。
“不到最后，任何人都不敢说有百分百成功的把握。”几个小时后，最终接头成功沉放在沉管E29和E30之间，沉放结果让黄声享和岛隧工程项目部悬着的心终于放了下来。“应该说，沉管隧道贯通测量结果堪称完美。”
测量数据显示，最终接头的E29侧轴线偏北2.6毫米，E30侧偏北0.8毫米。
随着沉管的成功贯通，黄声享与港珠澳大桥的缘分也走到了终点。与此同时，处于同一战场的郑强仍然在努力工作，只是心中一直紧绷的神经总算是轻松了不少。
而在10个月前，他的心情跟黄声享一样很忐忑，甚至晚上睡得不踏实。
从2012年港珠澳大桥主体桥梁开工建设以来，身为桥梁分项测量负责人的郑强在工作中始终谨慎、仔细，生怕测量在某一环节出错，这种焦灼在2016年6月28日晚上达到了顶点。
这天，港珠澳大桥主体桥梁工程进入最后的合龙时刻。
站在现场的郑强心里一直犯嘀咕，担心合龙出问题。
“当时业主、施工单位、记者都来了，要是出问题，那就不是个人或单位的问题，是对整个工程项目的影响。而且要出问题肯定是测量的问题”，郑强说，“因为合龙口尺寸数据由施工测量负责提供。
如果合龙口的缝隙大了，最后的焊接就成问题。如果缝隙小了，不仅合不上，而且受热胀冷缩的影响，整个桥的安全都会受影响。”为了测量合适的合龙口，郑强在前一天通宵熬夜。
晚上11点30分，当两台桥面吊机缓慢提升，港珠澳大桥桥梁工程CB04标最后一个中跨钢箱梁进入江海直达船航道桥合龙口时，却突然卡住了。
顿时，郑强心里咯噔一下。“坏了，难道出事了？”当确认不是卡口问题后，郑强长舒一口气。
在调整吊机后，钢箱梁顺利达到合龙口。郑强第一时间走到合龙口，当看到缝隙没问题时，整个人兴奋不已。
在为港珠澳大桥战战兢兢上千个日日夜夜后，所有测量人在港珠澳大桥主体工程完成交工验收这一刻如释重负。
让他们自豪的是，主体桥梁成功合龙和沉管精准贯通，验证了测量工作做到了万无一失。
对于这份光荣，郑强归功于三个原因。第一，业主的支持和施工单位的配合；第二，先进的测绘技术和装备；第三，一群默默耕耘、无私奉献的测量人。
如今，回到武汉的黄声享和郑强有一个共同的心愿，就是赶在港珠澳大桥正式通车前能到桥上看一看，走一走，这或许是参与港珠澳大桥所有建设者们的心声。
