無論面臨什么環境，Ian J Ayson一直用*的數字測量設備裝備自己的隊伍，以實現自己的目標，促進世界上施工速度的工地香港赤臘角新機場的完工。

這位香港機場管理局50多歲的總測量師，帶著他的70人的隊伍，完成了控制、測量、計算、繪圖以及大量地形地貌的數據采集工作。

與傳統的測量方法不同，機場管理局的測量師們采用了 GPS測量, 攝影測量, 地理信息系統, 水下地形測量和地面探測技術，為工地上14000多名技術人員提供快速、高精度、專業化服務。

在前期規劃階段, Ian Ayson 已經負責一項挑戰性的測量項目。他的指揮所，也就是他在赤臘角的辦公室正好位于這個日新月異的工地之中。如果需要，他可以馬上會集現場監理和地質工程師召開一個現場會，給他的同事一些工程管理與規劃方面的簡短提示。 這些現場監理和地質工程師為了管理各個不同的施工公司聯合體和轉包商及其他們的測量隊，在島上也建立了自己的辦公室。

機場建設管理局總部辦公室位于香港374米高的中心廣場內，計算機網絡和共享數據庫使現場工作人員和他們的同事以及總部間保持暢通的聯系。每天超過一萬名以上的工人和技術人員乘船到達小島與島上四千名工人會合，機場完工以后，這四千人將成為機場居民。

13公里長的防浪堤內938公頃的新場地

當 Ian Ayson 和他的先遣于1992年到達赤臘角時，這個花崗巖的小島總面積才302 公頃 (746 英畝),島上到處可以聽到南海的濤聲。 現在，當這位總測量師進入他工地上的汽車時，他只能看到西面漫天的塵土。僅僅31個月,就從海里奪取了 938公頃 (2318 英畝)的新場地，整個海岸線也向外延伸了5公里。

一條13公里長的防浪堤環繞在機場小島的周圍，現在的機場小島是原來小島面積的四倍。 重達1噸、3噸和5噸的巨大花崗巖巖石保護著防浪堤，島外的巖石被炸成防浪堤要求的標準大小，一個一個用鋼筋連接起來，散放在防浪堤周圍，消除海浪對防浪堤的沖擊。

巨大的施工工地

如何完成這一巨大的工程項目？ — 當然這一切現在已經在赤臘角得以實現 — 如何在2年半內在海面上建立將近9.5平方公里的陸地，而有的地方水深達到90米？從哪兒得到這些材料？如何放置這些材料，又考慮運輸費用最省？土地與主要建筑如何布置才能達到的穩定程度？赤臘角上的建筑物結構實在是太復雜了！

除了巨大的基礎平臺本身外，給人印象最深的恐怕是8層樓高的機場大樓了，大樓1.27公里長，占地面積 560’000 平方米(超過6百萬平方英尺) ，其符合空氣動力學設計的巨大屋頂可以抵抗臺風的襲擊。 要是沒有合理設計的支撐結構，大樓難以抵抗雨季巨量的大雨。盡管大樓建立在赤臘角的基巖上，但是有些若風化巖石還是打入了50米長的水泥樁，許多地方打入了鋼板樁，這是確保大樓基礎在受到各種擠壓力、上浮力、重力和其它的應力影響時紋絲不動的辦法。

赤臘角島上建成的幢建筑是機場控制中心大樓，它有高的控制塔，84米高。 另一個主要的建筑是南跑道，它有60米寬，3.8公里長，它的下面還有兩條交通隧道。在這些建筑物和土建工程中還有汽車站和火車站、大的航空貨運中心、餐飲大樓和辦公室，還包括將來的機場管理局的總部和香港航空公司的總部。

緊挨著海上運油船停泊的港口建設有9個巨大的儲油罐，可以為每小時50架次以上的飛機供應燃料。總共儲存有1800億公升的航空燃油 — 約 400億英國法定加侖（500億美國加侖）! 所有這些，通通考慮到了噪音以及對環境的危害最小，同時也要避免打擾生活在小島周圍海洋中的白豚。

赤臘角整個建筑物的施工合同費用超過200億港元，約30億美元。 但是這個巨大的建設工地不僅僅是世界上建設速度的工地，恐怕其測量任務也是90年代最困難的測繪項目之一。 機場終于如期完工并于1998年4月正式運行，其所有的建設費用超過了1500億港元，約200億美元。

3.4億立方米的石頭填海造地

整整兩年，每天在兩個固定的時間段，上午11：30到下午2點，下午4點到6點，整個赤臘角爆炸聲響徹云霄。鉆爆孔的總長度達到了2700km。為了除去島上的花崗巖，將小島平整到120m高程，鉆爆師們用掉了40’000 噸，將小島變成了一個高出海面5米的平臺。緊挨赤臘角的小島Lam Chau，雖然面積僅8公頃（20英畝），也變成了一樣的情景。 這個小島現在也是機場的一部分，是機場跑道東面三分之一段天然的基礎。

就算是將兩座島上的巖石全部用上，也不夠平均深度15米的海域的填筑，也不夠機場所需的填筑量。擺在眼前的方法是將鄰近的兩個小島 — 兄弟島— 通通削平，將700萬立方米的材料用上。 這兩個小島位于靠近跑道的直線上，島上建有兩個航空雷達站，確保航空安全。它們不象赤臘角那么大，有那么穩固的基礎。施工期間，主要通過巨大的運輸船將所需要的材料運到附近的主體建設工地上。

比較復雜的問題是，赤臘角機場周圍海底的表面地層對于建機場是不穩定的。裝配有吸盤機和抓臂的13個挖泥船對海底大量的軟泥、淤積物和粉塵進行挖除。淤泥挖除后，施工員開始著手構筑機場基礎，他們將巖石拋入海中，同時還要用挖泥船將沙子撈出。

在他們的共同努力下，小島陸地面積每天增加1公頃(212 英畝)，峰時達到每天3公頃。完成這一任務的工程量是：拋投1.21億立方米的巖石和7600立方米的沙子到海中，另外 1.42 億立方米的廢料要從海中運到的垃圾場。 整個小島的表面由兩米厚的碎石層和沙子覆蓋。這是一個特別的地質結構，總面積達7百萬平方米，將兩米厚的排水層與土層填筑區嚴格分別開來。

水下測量與空中測量

不同測量方法的結合

關于赤臘角和Lam Chau兩座小島的地質數據，起先只有一張香港勘測局在1967年到1969年用徠卡設備制作的一張地圖，1989年予以更新。原始的地形數據是香港政府測繪辦公室1979年到1980年使用 徠卡航測相機 和 立體量測儀制作的地形圖。1992年用徠卡TC1010全站儀完成控制網的測量。

當開始開山采石時，大部分這些控制點已經丟失，只有建立性的測量控制點后才能開始施工。在基巖上建立牢固的測量標墩作為控制網的網點，在粘土填筑區用鋼樁深入基巖建立標墩，直到整個小島布滿測量標墩。

大量水下地形測量工作

海底水下地形圖的測繪剛開始是由英國地質勘測局測繪的。 階段包括地震探測研究，總長335公里，鉆孔236個，404個CPT，按照100米乘100米的格網提供赤臘角島周圍詳細的地質圖，接著完成了赤臘角周圍的地質板塊運動情況調查。

盡管有無法預計、長短不一的大雨季節，但是在南海這兒的填海計劃必須按時按預算成本完成。由于海底地形的重要性，為了監測每天不斷變化的海底地形，Ian Ayson和他的同時們用GPS、回聲測深儀、計算機和自己開發的導航軟件裝備了三條船，用來完成水下地形測量任務。從比利時和荷蘭運來的挖泥船采用DGPS完成定位工作。同轉包商的測量數據合并后，他們提供海底不斷覆蓋的地形數據，這樣對于計算填充部分材料的方量十分有效。也有利于計算各轉包商完成的工程量以及所填筑的各種材料的工程量。

在測量13公里長的防水墻時采用了一項特殊的測量技術。在離岸邊近的地方用測深尺測量水深，在每10米需要測量一個橫斷面的地方，用浮筒在水面上作一個標識。在挖泥船和距防水墻75米以上的地方，采用回聲測深儀和 DGPS 進行測量。 采用這兩種方法相結合，盡管在進行防水墻測量時每10米一個斷面，每1米一個測點，但是測量速度非常快。水面上的測量工作，大部分采用徠卡全站儀。在許多地方，防水墻下挖近80米深，以確保小島不受海浪的沖擊和侵蝕。

采用航空攝影測量的方法實施工程量測量、施工進度監測以及提供工地全貌圖

Ian Ayson 講到： “相片糾正技術與攝影測量的結合，數字地面模型以及GIS技術提供了測量手段和方法，快速提供整個工地的全貌圖。從工程開工開始，每四星期一次，裝備有Wild RC10A 航空相機 的King航空公司，代表機場管理局完成整個赤臘角的航飛任務。”

飛行高度為1000米，采用 230mm ?230mm 的膠片，60%的縱向重疊 30%的旁向重疊，完成整個小島測量任務總共需要36張。Ayson 解釋說: “我們在中心廣場的辦公室內采用數字掃描儀和全數字攝影測量系統處理和糾正相片。在計算機屏幕上采用標準 3D 攝影測量方法生成工地的數字地面模型。根據這些數據，我們可以提供地形圖并計算工程量。第二步是制作正射影象圖。”

“在這個過程中，我們將航空照片轉換成正射影象圖，點位精度為平面 ?00mm 高程 ?00mm。這對于施工進度分析和整個工地全貌的了解已經足夠了。當然這個精度對于分析工地下沉情況是遠遠不夠的。在盡可能的情況下，我們將空中三角測量點與地面測量固定的控制點相結合。我們也將這些正射影象圖與其它圖形，如從數字地面模型得到的圖、相關的測量、設計和各種數據庫得出的地圖相結合。我們采用的軟件和特殊的方法可以使我們為工程師們、設計人員、計劃人員和承包商提供各種特別的平面圖、放大的圖片等。

數據與測量結果的一體化

土地分配

香港機場管理局的數據庫有土地信息和動態的地籍圖，這樣它就具有另外重要的功能。 島上的施工每個地方每小時都在發生變化，為了保證這些活動不至于互相干擾并且相互配合得很好，在施工的每一個階段監測施工結果是十分必要的。

基于這一目的，赤臘角區域被劃分為幾個工區，機場管理局將這些區域分配給的承包商，方便承包商完成他們的任務。在贈與期過后，承包商要將這些工區“歸還”給機場管理局，并且詳細說明施工情況和工地變化情況。 Ayson的同事們通過采用施工測量和土地管理的方法予以監督。這一測量任務中主要采用的測量儀器有 GPS, 徠卡TC2002, TC1700, 和TC1010 全站儀, 以及 徠卡 NA2002 和 NA3003 數字精密水準儀。

野外電子測量

按照Ian Ayson的說法: “在數據采集、記錄、處理和報告生成方面，測量過程已經實現了電子化。采用條碼尺，水準儀能自動讀數并將讀數記錄下來。RAM 卡不僅可以記錄讀數，而且可以在測量員回辦公室之前計算出測量“閉合差”。 RAM卡上的數據下載到計算機后，進行網平差處理就可以得到測量結果。”

將平差結果直接傳輸到數據庫并進行仔細檢查，然后才能將這些可用的數據提供給其它的用戶使用。每月一次將表格數據下載到 CADD 系統, 繪制點之記和全部測點的布置圖。 還要在另外平面圖上繪制超過8周以上的點，以利于比對。只有這樣，這些平面圖和報表才能提供給其它人分析使用。

沉陷預報

對于赤臘角上工作的測量師來講，監測改造區域的沉陷情況是許多挑戰之一。在和總工程師Graham Plant博士和他的地質工程師專業隊伍密切合作后，總測量師Ian Ayson和他的測量隊，配合地質儀器工程師Colin Lang，完成了島上12.4平方公里1878個測點的布設。有些傳感器的深度達到90米深。采用往返水準和平面測量的方法對一些重要的地表標墩實施監測，以獲得三維沉陷監測數據。

為了達到監測目的，也采用了其它一些監測儀器：用壓力計測量壓力，傾斜計測量土層的水平位移，伸縮計記錄垂直方向的變化。總共安裝了77 個傾斜計和伸縮計, 24 個磁力伸縮計, 以及11個 MPBX 多點位移計。

實際發生的沉陷量與計算和預測的數值是吻合的。在頭6個月，新開墾的地區沉陷量約0.5米，越往后越少。在緊接著的18個月內，月平均沉陷量僅 5mm，最后期間月平均沉陷量僅1mm 乃至更少。

測量師們采用 徠卡 NA3003 數字水準儀 測量高程，對最后剩下的500個測點，每月收集沉陷數據。

用徠卡 全站儀 和 GPS 定位

牢固建立在赤臘角花崗巖上的固定標墩用作測量首級控制點，在施工開始時，控制點的坐標已知，精度在 2ppm以內。開工以后，他們仍然經常對控制點實施監測。

采用打樁的方法在新開墾的地方建立測量標墩，控制網不斷擴展，在新開墾的地方，控制網的密度達到每兩公里一個，在原來區域則不到1公里一個控制點。

盡管如此，由于工地太大，情況不斷變化，如果遇到視線受阻，還得經常布設三角測量點和導線點。

除了采用徠卡 TC1010, TC2002, 和 TC1700 全站儀外，還采用三臺美國生產的 GPS 設備 來確定測點的 XY坐標。 采用GPS實時動態定位達到厘米級精度，采用常規后處理則達到毫米級精度。Ian Ayson 聲稱:“誰都知道GPS測高的精度底于平面定位的精度，所有的生產廠家也指明了這個問題。我們雖然有使用GPS進行變形監測的經驗，但是我們也發現它不能取代水準測量手段。在我們用GPS進行RTK測量時，我們注意到由于島上電離層的不規則影響，高程測量值始終在特定的精度范圍內。這證明在進行快速靜態或后處理測量時，消除這一測量誤差是可能的。不管怎么說，我的觀點是，沒有進行進一步研究和檢測，GPS目前還不能用于高精度的高程測量。”

新的水準測量方法

優于GPS的高精度水準測量系統
徠卡 NA2002 和 NA3003 數字水準儀是世界上無二的產品，它們是赤臘角機場工程測量的技術明星。這些水準儀不僅提供百分之一毫米的精度測量，而且可以作到電子測量和記錄。

測量員在測站上經過簡單的整平和檢查之后，儀器就可以將測量數據記錄到 PC 卡 上。每天必須將不同儀器上的數據傳輸到中心數據庫中，這一點不僅可以避免觀測員的不同而帶來的測量誤差，而且可以防止數據傳輸錯誤。 由于沉陷，每周有幾百個點需要檢查并制作報告，對我們來講，盡可能將一些工作經驗少的年輕人安排在野外工作，要求他們從野外帶回來完整而精確的數據。

徠卡數字水準儀 由于其影象識別軟件配合高精度的銦瓦尺，能自動讀數和記錄，才能成為如此出色完成此測量任務的產品。“這不僅給我們一個機會來讓年輕人做這項有趣的工作，而且也使他們得到了實踐工作經驗。同時這樣做可以讓我們節省 50% 的測量時間，它意味著可以節省一筆人員工資開銷。”這是機場建設工地總測量師的觀點。

專業測量必將達到的結果

如果要計算香港機場建設的測量人員的話，則不僅有香港機場管理局自己的測量專業隊伍、測量技術人員、攝影測量員、測量計算機操作員，還有那些為不同的跨國公司聯營體和大量的分包商工作的測量人員。這樣在香港赤臘角工地上有時有二到三百個測量員。不僅僅是香港機場管理局的Ian Ayson 和他的測量隊擁有徠卡測量儀器設備，而且其它為各個承包商服務的測量專業隊伍也把徠卡設備作為他們的質量保證標準要求。

Ian Ayson 非常滿意所努力結果: "我們做的導線，其閉合差都非常的好。從精度上講，誤差范圍遠遠低于規范的要求。 我們定時定期測量的高差資料于與計算機預報的同一時間下沉高程吻合。在赤臘角5年的工作經驗告訴我將來也會是相同的狀況。”

在下一個10年，香港新機場將達到其運行高峰，超過8700萬的旅客將從這一傾注了測量師、工程師和承包商心血的工程中受益。對于測量工作而言，第三個千年正邁著巨大的腳步正逐步來臨。

信息標題：香港赤臘角機場建設結合多種測量手段

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