鐵路工程中平面控制復測與加密的工程測量分析

孫靖偉

（中鐵二十局集團第五工程有限公司，云南 昆明 650200）

0 引言

當代科技發展速度飛快，道路交通受到了越來越多的重視，所以鐵路工程中的施工測量工作自然隨之得到優化，有利于促使鐵路工程整體工作質量進一步提升。平面控制點的復測工作和加密工作能夠對鐵路工程的質量產生重要影響，因此，針對鐵路工程中平面控制的復測與加密的工程測量開展分析工作具有重要意義。

1 工程概況

新建鐵路西成客運專線（西安至江油段）XCQZ-8標（DgK253+434 至DgK286+961），由中鐵二十局集團有限公司承擔施工任務。該標段位于陜西省南鄭縣和勉縣境內，線路全長33.527km，其中包含特大橋1座、大橋1 座、隧道3 座，長度分別為16250.87m、204.8m、9015.32m、5814m、2251.34m。

2 控制網復測

2.1 平面控制網

平面控制網是測量中建立控制平面測量精度的一種方式。國家平面控制網是確定地貌地物平面位置的坐標體系，按控制等級和實測精度分為一、二、三、四等網。目前提供使用的國家平面控制網為1954北京坐標系和1980 西安坐標系兩套系統。

2.2 高程控制網

高程控制網主要由水準路線組成的水準網（即高程控制網）來體現。高程控制測量分為一、二、三、四等水準測量。測定控制網平面坐標的工作稱為平面控制測量，與高程控制測量合成形成控制網，為施工測量提供實施依據。

2.3 導線控制網復測的必要性

在開展實際施工的過程中，如果出現設計周期較長的情況，控制點則可能出現稀松或丟失的現象，由此，需要針對平面控制點開展復測工作以及合理的加密工作。

3 復測工作步驟

3.1 控制點及導線布設

在開展平面控制點的布設工作過程中，多數設計單位選擇首先布設兩個GPS 控制點，二者之間可以相互實現通視，且兩個GPS 控制點之間的距離在5km 左右，應該將該控制點作為基礎，開展導線布設工作。對次級導線進行布置的過程中，應以一級導線整體情況作為依據，且需注重對其中的限差進行控制，見表1。也就是說，首先對局部導線進行布設，之后再根據局部情況合理完善整體的布設工作。并且，以測量規范中的行為要求為基礎，在開展復測工作的過程中，應盡量將原導線網中具有較高精度的起閉點應用于復測導線網之中，并同樣作為平面起閉點。所以在開展復測工作的過程中，應該首先全面掌握設計單位方面提出的精度等級、投影帶劃分、投影面確定以及控制點布設等各方面的要求，同時全面掌握復測區域內的地理情況，以能為測繪工作質量的提升提供重要基礎。

表1 水準觀測的測站限差（mm）

3.2 現場的補點及勘察

在開展導線復測工作之前，應首先對沿線原始水準點以及導線點的情況進行全面檢查和有效掌握，確認其中是否存在位置移動、原本位置的準確程度、相鄰導線點之間能否實現相互的通視等。提出復測方案的過程中，必須完全以現場的實際情況為依據，如果出現丟失導線點的現象，則應及時重新增設控制點，控制點的位置以及數量應該能夠有效滿足鐵路工程放樣工作的需求，同時應保障其與相關施工原則一致，以能夠促使整體精度、安全性得到提升。

3.3 GPS 網數據處理

應用GPS 接收機自帶的轉換軟件對數據進行轉換，將數據傳輸至電腦，在通過TBC 軟件開展統一的基線解算工作。根據相關要求，剔出率應在10% 以下。在完成解算工作之后，還應針對基線向量文件開展平差計算工作，計算過程中則使用CosaGPS。

3.4 確認導線點狀態

首先確認當前的導線點基本處于穩定的狀態，再開始進行復測工作，復測方法為，針對相鄰的點位距離以及夾角，采用相同的精度進行測量，根據設計單位控制成果對相鄰的邊長和夾角進行計算，并將相鄰點位之間、相對邊長之間存在的誤差以及計算結果中的差值整理成為表格，以進行細致的對比工作，如果邊長和夾角中存在的差值均處于允許范圍之內，原有導線點即為可以應用的導線點。

3.5 布設平面控制方案

一般來說，應該借助附合導線法開展布網工作，且導線網起閉點應該與相鄰標段搭接2～3 個導線點，以保證工程線路的連續性。必須根據相關要求之中針對一級導線網提出的設置要求，保障邊數與導線長度以及控制點同時相鄰的距離以及位置均能夠與相關要求相符合，必須保障導線電網具有較高的精準度和良好的可靠性。另外，平面網型自身應該具備充分的檢核條件，以大型構造物設置位置為基礎，對布設方案以及點位位置進行合理設置，且復測工作的精度應該至少與原測精度一致，不可低于原測精度。

3.6 附合導線形狀

對現存的原有導線點進行檢測，可以進行布置的導線形狀有兩種：一是單向定邊附合導線，中心位置有3 個點，末端點位導線終點，起始導線邊位于始端，并且，因為終點僅為1 個導線點，所以角度閉合差不能發生變化，進行內業計算工作時，也僅能夠對坐標增量閉合差進行改正再計算各中心點坐標。二是雙定邊附合導線，該類型導線中間也有3 個點，并且在始端以及末端分別占有兩條邊，在開展內業計算工作時，應該采用近似平差法，對于坐標增量以及角度的閉合差進行合理更改，且需針對各點坐標進行分別計算。

3.7 確認起算點

導線精度整體的較弱點處于中部，一般來說，該位置的點位誤差由起始數據的誤差以及測量的誤差共同引起，測量以及起始長度元素也能夠導致導線點位在縱向上出現誤差，與起始點之間的距離越大，導線點精度也就隨之降低。以導線之中較弱點開始進行發展的導線，難以有效滿足相關的精度要求，導致其精度大幅度降低，所以開展復測工作的關鍵即為合理確認起始點。

首先需要針對原測導線網與復測導線網之間的相同導線邊長差以及導線邊夾角差進行檢核，之后據此合理選擇起算點，只有保障其中的差值能夠與相關要求相符合，才可將該點位視為起算點。起算點應盡量設定于等級較高的導線點，且應盡量保持復測導線網之中的起閉點與原測導線網之中的起閉點一致。如果等級較高的導線點出現丟失情況，則可借助相鄰點邊長相應的誤差以及相關的點位誤差，對起算點進行確認，以盡量保障其中的網型布設能夠與原測網型布設情況基本相似，即使在標段銜接處以及相鄰標段聯測方面，也應盡量提高復測網型與原測網型的相似度。

3.8 導線點的邊長及邊數

如果不考慮導線起始點方面的誤差，在測角誤差一定的情況下，對坐標增量以及角度的閉合差進行合理調整，導線中點誤差則能夠在平差狀態下劃分成為橫向和縱向兩個方面的誤差。如果導線點具有較大的邊長，氣象條件以及大氣折光能夠對測距產生更大的影響，慢會導致測距精準度相對較低，而如果附合導線的長度一定，邊數越多，導線點較弱點方面能夠出現的誤差也就越大。所以，應該嚴格根據《公路勘測細則》（CJJ/T 202—2013）中的相關內容落實導線復測工作，堅決不可為了提升復測工作的便捷性，而采用無限制增加點數或邊數的行為，并導致導線網整體精度受到不良影響，而是應該盡量避免短邊數量的增加，同時保障相鄰邊長處于基本相同的狀態中，以促使測距精度得到提升。

3.9 注意事項

如果設計單位方面給出的坐標與實際計算結果之間的差異性較大，則應根據設計單位方面給出的導線點精度等級重新考慮起算邊。在對棱鏡常數進行設置的過程中，最好能夠避免一個反光鏡在不同全站儀中進行混合應用，原因在于，不同全站儀所需的反光鏡和棱鏡具有不同的參數。如有必要，在棱鏡進行應用之前，還應首先開展常數的實測工作。在對氣象參數進行設置或更改時，應注意全面掌握氣象元素能夠對距離測量結果產生的不良影響，以避免出現測距誤差結果較大的情況。

4 數據計算要求

4.1 歸化

由設計部門方面給出的平面控制點，是以高斯平面為基礎的平面控制點，但是從實際上來看，鐵路通常距離較長，且在整體上呈現為帶狀，同時沿線地形存在較大幅度的起伏情況，部分地區還存在高海拔現象，所以在進行計算的過程中，必須充分考慮橢球面在高斯平面上出現的導線變形情況，根據實地勘測結果進行計算，并將計算結果投影至高斯平面上，為計算結果的準確性提供保障。

4.2 計算

根據近似平差方法開展計算工作，因為進行投影歸化之后，實測角度以及相應的邊長均能夠作為計算各點坐標的基礎，所以在此情況下，如果導線全長以及方位角二者的閉合差均處于允許范圍中，則表示復測結果與規范要求內容相符。但是對于導線點坐標的設置，是以復測計算平差結果為基礎，還是直接使用設計方所提供的數據，仍需進行進一步考量。一般來說，為了應對檢測工作、交接工作、設計工作過程中的點位變化情況，應該選擇借助復測計算平差結果對點位坐標進行確認，以保障導線點的實用性，也就更有利于提升放樣精度。

5 控制點加密

在鐵路工程建設工作中，加密控制點屬于一項必然的工作。在進行前期勘察工作的過程中，通常將控制點間距設置為500～600m，但這一間距不能滿足建設過程中施工放樣點對于密度的要求，且原有點位存在位置不夠理想、部分點位被損壞等情況，也就需要針對其合理進行加密處理，以保障放樣點密度要求能夠得到有效滿足。

5.1 原控制點精度與加密控制點保持一致

在通常情況下，加密控制點時，應保持其與原有控制點精度處于一致的狀態，所以需要使用附合導線針對導線點合理加密，且應保障附合的位置與原有的導線點重合，同時，還需注意控制加密點位與鐵路中線間的距離，二者之間的距離應控制在80～100m 左右，不可與該范圍存在過大的差異性。

5.2 布置點位

在對控制點進行加密處理時，應該保持點位與原設計點位相符，所以在進行點位布置工作時，應該注意以下幾個方面：一是針對需要進行沉降觀測工作的部分進行加密；二是選擇穩固性良好的部分進行加密；三是為了保障點位的測設精準程度，應采用嚴密平差的方式對控制點進行加密；四是若遇橋梁，應于橋梁兩側加密。

5.3 橋梁控制點加密

針對橋梁開展控制點加密工作時，應首先對設計中的施工精度要求、橋梁的跨徑要求以及形式要求均進行明確，根據實際情況決定應該重新布設控制點，或針對原有控制點進行加密處理。與此同時，還應確認橋梁、導線控制網精度以及測量工作的精度能否滿足勘測設計規范的相關要求，針對設計文件之中，控制網精度相關內容以及控制點要求等，均應全面掌握，以保障橋梁控制網所對應的圖形條件能夠與規范完全相符。

5.4 GPS 控制點加密

針對兩個相鄰的孤立GPS 控制點，可以在二者中間應用無定向導線，以進一步落實加密工作，相對于常規形式的導線測量工作，對無定向導線進行應用，僅需針對導線前后兩側各設定一個已知GPS 控制點，不必明確起始方向，即能夠對GPS 點位數量少的問題有效解決。

6 結語

平面控制點的復測以及加密工作屬于鐵路工程之中的重點之一，在當代工程測量技術高速發展的背景下，復測及加密工作面臨著更多、更高的要求，也就需要在復測及加密工作過程中，對相應的方法進行合理應用，以盡量提升復測及加密工作的準確性和有效性。