淺談安陽至羅山高速公路上蔡羅山段控制測量施工

周大勇

摘 要：本文主要介紹了高速公路測量控制網的坐標系選取和具體施測、解算過程。平面控制網坐標系選取的正確與否關系到后期各項施工測量的總體精度，是本文介紹的重點，希望對測繪工作者以后遇到這樣的問題有一定的幫助。GPS控制網的施測過程主要應注意控制點位置的選取和儀器設備性能的檢校。本項目施工的難點在于水準控制測量，由于已知控制點較少造成水準線路過長，水準測量過程中出現問題很難發現。為了保證水準測量的可靠性，應盡量多布設些閉合水準路線，以便及時發現水準測量過程中出現的各種問題。

關鍵詞：控制測量 數據處理 GPS

中圖分類號：TV523 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2019）04（a）-0042-02

安陽至羅山高速公路上蔡羅山段工程位于河南省中南部，北起于上蔡縣境內在建的周南高速公路，南止于滬陜高速。路線全長約148.73km，其中駐馬店境長約127.91km。

為了順利完成本工程控制測量任務，滿足施工需求，須統一布設平面和高程控制網，獲取控制點坐標。整個工程測量任務分為平面GPS控制測量和高程控制測量。平面控制測量使用6臺南方GPS接收機，采用邊連接方式進行觀測，依據規范按D級GPS控制網標準施測，使用南方測繪Gnss數據處理軟件進行數據解算；高程控制測量使用南方DL2003電子水準儀和中緯ZDL700電子水準儀，按照四等水準施測，采用清華三維軟件進行平差處理。

1 平面控制測量

1.1 平面坐標系的選取

為滿足長度綜合變形不超過2.5cm/km的要求，須選擇合適的坐標系。為了有效控制投影長度變形，就需要分析長度變形的來源、允許數值并提出建立抵償長度綜合變形坐標系統的方法，從而滿足不同地形條件高速公路控制測量精度的要求。

⑴長度綜合變形的產生。

實際測量的真實距離歸化到實際應用的平面圖紙上需要經過兩次距離改正，即：

①將實地測量的真實長度歸化到國家統一的橢球面上時，應加如下改正數：

Δs1=- ⑴

其中Ra為長度所在方向的橢球曲率半徑；Hm為長度所在高程面對于橢球面的高差；s1為實地測量的水平距離。

②然后再將橢球面上的長度投影至高斯平面，加入如下改正數Δs2=s （2）

其中，R為測區中點的平均曲率半徑；ym為測區中心的橫坐標值。S為第一次改正后實地距離歸化橢球面上的距離。

③綜合變形改正值。

實地測量距離經過2次改正計算，被改變了真實長度。這種高斯投影面上的長度與實地測量長度之差，稱之為長度綜合變形，其計算公式為：б=s-s1 （3）

④長度綜合變形允許值

為了方便計算，又不損害必要精度，取R≈Ra≈6378km，S≈s1，將（3）式變形為相對變形的形式，則長度綜合變形值為：=- （4）

按工程測量要求長度綜合變形值≤2.5cm/1km。

⑵平面坐標系的確定。

測區地處平原地區高差變化不大，平均海拔高程在120～160m之間。測區線路大致呈南北走向值變化不大，但整體距離所在投影帶的中央子午線較遠。為了滿足長度綜合變形值≤2.5cm/1km的要求，本次平面控制測量選取國家統一橢球面作為投影面，選擇“任意投影帶”按高斯投影計算平面直角坐標。

1.2 GPS控制網的施測

（1）觀測要求。

采用邊連式布網觀測，使用6臺GPS接收機進行同步觀測，最后擺設的2臺GPS接收機作為基站不動，其余儀器作為周轉儀器進行流動，以此類推進行GPS觀測。

（2）數據處理。

①基本要求

a）基線處理采用南方測繪Gnss數據處理軟件。

b）各種起算數據應進行數據完整性、正確性和可靠性檢核。

②數據檢驗應符合下列規定

a）同一時段觀測值的數據剔除率不宜大于10%。

b）復測基線的長度較差ds應滿足下式要求：

ds≤

③外業基線處理結果，其獨立閉合環或附合路線坐標閉合差應滿足下列公式的要求：

WX≤，WY≤，WZ≤，WS≤，WS=

式中，WS為環閉合差；n為閉合環邊數。

2 高程控制測量

（1）測站設置基本要求、觀測方法及其他要求。

一個測段要設置成偶數站，尺墊必須在全部觀測作業完畢并檢驗合格后方可挪開。觀測過程中尺墊應踩實，水準尺應立直，三腳架的兩腿應交替平行于路線方向，一測回應在較短時間內完成。

（2）觀測記錄的方法和成果整飾要求。

四等水準測量要達到所要求的精度應滿足：

①前后視距相等（在限差內）；從后視轉為前視（或相反）望遠鏡不能重新調焦；水準尺應完全豎直，最好用附有圓水準氣泡的水準尺。

②每次觀測結束，應立即進行計算和進行規定的檢核，若有超限，則重新測量該站。全線路觀測完畢，線路高差閉合差在容許范圍之內，方可收測。

③測量模式采用 “后后前前”。

（3）外業成果計算、檢核的質量要求

①當每條水準路線分測段施測時，應按計算每千米水準測量的高差偶然中誤差，其絕對值不應超過1mm。其中：——高差偶然中誤差（mm）；——測段往返高差不符值（mm）；R——測段長（km）；n——測段數。

②水準測量結束后，應按計算每千米水準測量高差全中誤差，其絕對值不應超過2mm。——高差全中誤差（mm）；W——水準路線經過各項修正后的環線閉合差（mm）；N——水準環數；F——水準環線周長（km）。

（4）平差計算方法、采用軟件和高差改正等技術要求。

水準作業前按規范對水準儀和水準尺進行必要的鑒定。作業過程中應按規范要求檢測儀器i角，并隨時檢查儀器和標尺的質量情況，作業前后按規范要求進行必要的標尺檢驗。

全線數據進行整網聯合平差，平差計算采用清華三維平差軟件，以高差值為基本觀測量，以測段距離定權進行計算，求得各埋石點的高程。

3 成果質量說明與評價

該項目總體成果質量良好，符合相關規范及技術設計書要求。

（1）平面控制測量。

平面控制測量采用獨立坐標系。坐標系橢球采用1980西安坐標系，按3°分帶投影，中央子午線114°30′。

平差后最弱點點位中誤差為GOO2，中誤差為4.6mm。最弱邊相對中誤差G031-G032，相對中誤差為1：312486。

（2）高程控制測量。

高程控制測量按四等水準實施，采用1985國家高程基準。共施測附和水準路線6條，閉合水準路線12條，其中最大閉合差0.29cm。網平差后精度如下。

單位權中誤差=0.003886

直接高程誤差（m）：0.003886

間接高程誤差（m）：0.007771

高程網中最弱點為C321， 高程中誤差 = 0.023403

高程網中最弱相鄰點為G032-C259， 相對點位中誤差 = 0.012154

4 結語

GPS在公路建設中的應用不僅在人力物力上減少了很多的支出，同時在很大程度上的減少外業測量人員的辛苦，使測量更為簡便，同時與傳統控制測量相結合，約束平差采用固定“一點一方向”模式，同時采用高精度全站儀測量兩點間距離，加入各項改正，提高了平面控制精度，各項平差結果均符合規范要求。

公路高程控制測量主要由水準測量、三角高程測量以及GPS水準測量，此次控制測量采用水準測量，整網聯合平差，以高差值為基本觀測量，以測段距離定權進行計算，求得各埋石點的高程，滿足限差，符合規范及設計要求。

參考文獻

[1] 寧津生.現代大地測量理論與技術[M].武漢：武漢大學出版社，2006.

[2] 周亦唐.道路勘測設計[M].北京：科學出版社，2005.

[3] 雒應.公路測設新技術[M].北京：人民交通出版社，2006.