“丝滑”平整的“冰丝带”赛道需要同样高平整度的冰面混凝土基底支撑。

如何准确评估场馆约1.2万平方米的基底平整度？动态精密工程测量团队交出满意答卷。

2021年4月30日，2022年北京冬季奥运会标志性建筑国家速滑馆“冰丝带”首次完成全冰面制冰。该馆采用全冰面设计，冰面面积约1.2万平方米，其建成标志着亚洲最大的全冰面从蓝图变为现实，从此与“水立方”、“鸟巢”等场馆遥相呼应，共同组成北京这座世界首座"双奥之城"的标志性建筑群。

国家速滑馆内部制冰过程

作为冬奥会的核心场馆之一，为了打造“最快的冰”，保障制冰后冰面的平整和稳固，使运动员赛出水平，国家速滑馆对冰面混凝土基底平整度建设提出了高标准的要求，即任意5m区域内高差不超过±3mm。为达到这一目标，亟需高效、高精度的平整度测量装置，及时发现平整度超标位置，反馈给施工方在混凝土凝固之前进行修正，并对最终的水泥基底进行质量评价。

国家速滑馆内水泥基底铺设过程

为此，北京国家速滑馆经营有限公司联合深圳大学广东省城市空间信息工程重点实验室-动态精密工程测量团队，在团队科研成果的基础上研发了基于惯性技术的高精度平整度测量机器人，可以非常直观地找出平整度超限的位置，以及对全场的平整度进行整体评估。

冰面基底平整度测量需求贯穿场馆建设的始终。在深圳大学李清泉教授指导下，针对场馆建设不同时期的特点，动态精密工程测量团队制定了相应的测量方案并研制了专用的设备。

面对施工期对混凝土地坪进行精准磨平的需求，团队发明了一种拖板式惯性平整度测量机器人，融合高精度机器人平面坐标和惯性相对高程，实现混凝土初凝状态下平整度快速测量，辅助施工期混凝土冰面基底磨平作业。

拖板式惯性平整度测量机器人工作示意图

而对于超大混凝土冰面基底竣工后验收的检测质量要求，传统方法存在测点稀疏，无法全面反映地面平整度状态的不足。由此，团队发明了一种轮式惯性平整度测量机器人，融合高精度里程计和惯导，实现地面相对三维曲线测量，以及对地面平整度的全面测量。

轮式惯性平整度测量机器人

相比于传统的地面平整度测量方法，如靠尺法、水准仪法等，动态精密工程测量团队研发的平整度测量机器人具有精度高、速度快、灵活性好、测点密、可测得任意位置的平整度等优点。具体地，机器人的高程测量精度约为机器人行进路线长度的1/10000，测量效率相较于水准仪法的45m/h提升30倍以上，其高精度、高效率的特点，更加适应超大室内冰面基底的平整度测量与评估需求。

平整度测量原理图

动态精密工程测量团队（实施团队成员：陈智鹏、殷煜、吕世望、谷宇、张海涛、刘旭、薛卫星）于2020年10月10日~10月25日，以及2020年12月8日~12月12日在冬奥会场馆北京国家速滑馆“冰丝带”完成了冰面基底平整度的高精度、全覆盖测量工作。

平整度初测数据

团队通过施工期的测量找出了平整度超限位置，为冰面基底在施工期的整平和打磨工作提供了指导；而竣工后的平整度测量为冰面基底质量评估和验收提供了有力的依据。深大团队在项目实施过程中表现了出色的创新科研思维及高效精准的实践能力，获得了国家速滑馆建设相关方的高度赞扬，为国家速滑馆的圆满建成和后续使用贡献了深大力量。