公路帶狀地形圖控制網測量的技術設計

董月云

山西省公路局大同分局 山西大同 037006

1 控制網的意義

在測區內，按測量任務所要求的精度，測定一系列控制點的平面位置（平面控制網）和高程（高程控制網），建立起測量控制網，作為各種測量的基礎，這種測量工作稱為控制測量。控制網具有控制全局，限制測量誤差累積的作用，是各項測量工作的依據。對于地形測圖，等級控制是擴展圖根控制的基礎，以保證所測地形圖能互相拼接成為一個整體。

2 控制網的技術設計

2.1 項目概況

應闡明測區的任務來源、測量目的與要求、測圖范圍和面積、主要工作內容、工作時間等。同時應闡明測區所在的地理位置（經緯度）、行政隸屬、地形特征、地形分布、居民地情況和分布、交通狀況和測區的其他困難情況。

2.2 項目主要技術要求

（1）項目的作業依據。應根據測量要求和技術設計需要選取國家的相關規范和要求作為項目的作業依據，公路帶狀地形圖控制測量的作業依據一般有：《公路勘測規范》JTGC10-2007（以下簡稱規范）、《公路勘測細則》JTG/TC10-2007、《衛星定位城市測量技術規范》CJJ/T73-2010、《全球定位系統實時動態測量（RTK）技術規范》CH/T2009-2010、《國家一、二等水準測量規范》GB/12897-2006國標、《國家三、四等水準測量規范》GB/12898-2009國標。

（2）平面坐標系的選擇。主要內容：①項目采用的坐標系統應依據甲方要求選取，一般常用的有CGCS2000坐標系、1954年北京坐標系、1980年西安坐標系和各地方獨立坐標系或工程坐標系；②選定采用的坐標系統后，為滿足規范要求，應合理選擇測區的中央子午線和高程投影面[1]。以實例說明中央子午線和高程投影面的選擇對公路測圖的影響：

投影變形計算公式：

式中：Hm為重點位置實地高程，Ym為重點位置距測區所選中央子午線的橫坐標值。

某項目呈東北往西南走向，路線大體高程在250-300m左右運行。平均緯度約30°，坐標系為1980西安坐標系，測區中央的中央子午線為120°00′。路線起點和終點分別距中央子午線約10km、7km。項目的平面投影變形起點為1.2cm，終點為0.6cm，項目的高程投影變形起點為-4.0cm，終點為-4.9cm，那么投影變形起點為-2.8cm，終點為-4.3cm。從以上數據可以看出，雖然所選中央子午線處在測區中央，平面投影變形較小，但由于測區高程較大，高程投影變形較大，投影變形不能滿足規范要求，（規范對投形長度變形值得要求為：測區內投影長度變形值小于2.5cm/km。大型構造物投影長度變形值小于：1cm/km）。

若選擇中央子午線為119°30′，則路線起點和終點分別距中央子午線約49km、56km。那么項目的平面投影變形起點為3.0cm，終點為3.8cm，項目的高程投影變形起點為-4.1cm，終點為-4.9cm，那么投影變形起點為-2.1cm，終點為-1.1cm。從以上數據可以看出，投影變形能夠滿足規范對投形長度變形值得要求。從以上實例可以看出，中央子午線和投影面的選擇對測區的投影變形有較大的影響，應通過精密計算進行合理選擇。

（3）高程基準的選擇。高差基準根據測量要求和技術設計需要，一般選用國家正常高高程基準，即1985國家高程基準。較小的獨立項目也可選擇使用工程獨立高程系統，但要注意與相鄰工程項目或國家等級水準點的聯測和檢核。

2.3 項目控制網的設計

（1）平面控制點等級的選擇。平面控制點的等級選擇應根據測量要求和相關規范要求選擇，各級公路及橋梁、隧道平面控制等級不應低于規范P12的平面控制測量等級選用表的要求。

（2）平面控制點的測量精度要求。平面控制點的測量精度不應低于規范的平面控制測量精度表的要求。

（3）控制點的選埋設計。選擇好平面控制點等級和精度后應對控制點的選埋進行設計，隨著GPS測量的應用范圍越來越廣。精度不斷提高，現在各等級控制點的選埋均應滿足GPS測量和拓展的需要，主要應滿足以下要求：①控制點埋石點位，必須充分考慮：點位穩固，能長期保存；視野開闊，便于使用；點位所在地平緩，利于架設儀器；土質堅硬，保證點位不位移，不沉降過大。一般選在距中心線50-150m，盡可能相互通視[2]。

（4）GPS測量。GPS平面控制點測量的基本技術要求：同時最少觀測衛星數4顆；采樣間隔30s；觀測采用靜態觀測；主要技術要求不應該低于規范P16頁的GPS測量的主要技術要求表的要求。

GNSS平面控制點數據處理。基線解算應采用雙差相位觀測值。同一時段觀測值的數據剔除率不宜大于10%。重復基線長度較差應滿足ds≤22σ計算的要求，σ為標準差。控制網同步環閉合差、異步環坐標分量閉合差和全長閉合差、無約束平差中基線分量的改正數、約束平差中基線分量的改正數與經過粗差剔除后的約束平差結果的同一基線相應較差的絕對值應符合規范要求。

2.4 項目高程控制點測量設計

（1）高程控制等級的選擇。應根據規范要求和設計需要進行，各級公路及構造物的高程控制測量等級不得低于規范P24的高程控制測量等級選用的要求。

（2）高程控制測量的精度要求。高程控制測量的精度根據所采用的控制點測量等級和測量方法不同有不同要求。水準測量的精度要求主要應符合規范P25水準測量的主要技術要求表的要求。

（3）高程控制測量的測量方法和測量儀器。高程測量等級和精度確定之后，應按相應的等級和精度要求，選擇合適的儀器。高程測量方法應按相應的等級和精度要求選擇合適的測量方法。控制點的高程一般采用水準聯測。房頂、山頭上等用水準聯測困難的控制點的高程可用三角高程導線、GNSS高程擬合求算[3]。

（4）高程控制測量的計算和平差。高程控制測量完成后，應進行驗算和平差：先按相應等級水準限差要求進行外業驗算。各項觀測限差應滿足規范要求，各項閉合差應控制在限差的1/2以內。水準內業數據處理、平差計算和精度評定采用專業的平差軟件進行平差。

3 結語

綜上所述，公路地形圖測量的控制網技術設計是公路地形圖測量的基礎，也是公路設計和施工的基礎性數據。應綜合考慮個方面的因素，滿足規范要求和測量要求，為地形圖測量和設計、施工提供滿足要求的控制測量成果。