周大勇

摘 要：本文主要介紹了高速公路測量控制網(wǎng)的坐標(biāo)系選取和具體施測、解算過程。平面控制網(wǎng)坐標(biāo)系選取的正確與否關(guān)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(wǎng)的施測過程主要應(yīng)注意控制點位置的選取和儀器設(shè)備性能的檢校。本項目施工的難點在于水準(zhǔn)控制測量，由于已知控制點較少造成水準(zhǔn)線路過長，水準(zhǔn)測量過程中出現(xiàn)問題很難發(fā)現(xiàn)。為了保證水準(zhǔn)測量的可靠性，應(yīng)盡量多布設(shè)些閉合水準(zhǔn)路線，以便及時發(fā)現(xiàn)水準(zhǔn)測量過程中出現(xiàn)的各種問題。

關(guān)鍵詞：控制測量 數(shù)據(jù)處理 GPS

中圖分類號：TV523 文獻(xiàn)標(biāo)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(nèi)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(wù)，滿足施工需求，須統(tǒng)一布設(shè)平面和高程控制網(wǎng)，獲取控制點坐標(biāo)。整個工程測量任務(wù)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(jī)，采用邊連接方式進(jìn)行觀測，依據(jù)規(guī)范按D級GPS控制網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)施測，使用南方測繪Gnss數(shù)據(jù)處理軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)解算；高程控制測量使用南方DL2003電子水準(zhǔn)儀和中緯ZDL700電子水準(zhǔn)儀，按照四等水準(zhǔn)施測，采用清華三維軟件進(jìn)行平差處理。

1 平面控制測量

1.1 平面坐標(biāo)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(biāo)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(shù)值并提出建立抵償長度綜合變形坐標(biāo)系統(tǒng)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(chǎn)生。

實際測量的真實距離歸化到實際應(yīng)用的平面圖紙上需要經(jīng)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(tǒng)一的橢球面上時，應(yīng)加如下改正數(shù)：

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(shù)Δs2=s （2）

其中，R為測區(qū)中點的平均曲率半徑；ym為測區(qū)中心的橫坐標(biāo)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(jīng)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(biāo)系的確定。

測區(qū)地處平原地區(qū)高差變化不大，平均海拔高程在120～160m之間。測區(qū)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(yuǎn)。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(tǒng)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(biāo)。

1.2 GPS控制網(wǎng)的施測

（1）觀測要求。

采用邊連式布網(wǎng)觀測，使用6臺GPS接收機(jī)進(jìn)行同步觀測，最后擺設(shè)的2臺GPS接收機(jī)作為基站不動，其余儀器作為周轉(zhuǎn)儀器進(jìn)行流動，以此類推進(jìn)行GPS觀測。

（2）數(shù)據(jù)處理。

①基本要求

a）基線處理采用南方測繪Gnss數(shù)據(jù)處理軟件。

b）各種起算數(shù)據(jù)應(yīng)進(jìn)行數(shù)據(jù)完整性、正確性和可靠性檢核。

②數(shù)據(jù)檢驗應(yīng)符合下列規(guī)定

a）同一時段觀測值的數(shù)據(jù)剔除率不宜大于10%。

b）復(fù)測基線的長度較差ds應(yīng)滿足下式要求：

ds≤

③外業(yè)基線處理結(jié)果，其獨(dú)立閉合環(huán)或附合路線坐標(biāo)閉合差應(yīng)滿足下列公式的要求：

WX≤，WY≤，WZ≤，WS≤，WS=

式中，WS為環(huán)閉合差；n為閉合環(huán)邊數(shù)。

2 高程控制測量

（1）測站設(shè)置基本要求、觀測方法及其他要求。

一個測段要設(shè)置成偶數(shù)站，尺墊必須在全部觀測作業(yè)完畢并檢驗合格后方可挪開。觀測過程中尺墊應(yīng)踩實，水準(zhǔn)尺應(yīng)立直，三腳架的兩腿應(yīng)交替平行于路線方向，一測回應(yīng)在較短時間內(nèi)完成。

（2）觀測記錄的方法和成果整飾要求。

四等水準(zhǔn)測量要達(dá)到所要求的精度應(yīng)滿足：

①前后視距相等（在限差內(nèi)）；從后視轉(zhuǎn)為前視（或相反）望遠(yuǎn)鏡不能重新調(diào)焦；水準(zhǔn)尺應(yīng)完全豎直，最好用附有圓水準(zhǔn)氣泡的水準(zhǔn)尺。

②每次觀測結(jié)束，應(yīng)立即進(jìn)行計算和進(jìn)行規(guī)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(nèi)，方可收測。

③測量模式采用 “后后前前”。

（3）外業(yè)成果計算、檢核的質(zhì)量要求

①當(dāng)每條水準(zhǔn)路線分測段施測時，應(yīng)按計算每千米水準(zhǔn)測量的高差偶然中誤差，其絕對值不應(yīng)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(shù)。

②水準(zhǔn)測量結(jié)束后，應(yīng)按計算每千米水準(zhǔn)測量高差全中誤差，其絕對值不應(yīng)超過2mm?！卟钊姓`差（mm）；W——水準(zhǔn)路線經(jīng)過各項修正后的環(huán)線閉合差（mm）；N——水準(zhǔn)環(huán)數(shù)；F——水準(zhǔn)環(huán)線周長（km）。

（4）平差計算方法、采用軟件和高差改正等技術(shù)要求。

水準(zhǔn)作業(yè)前按規(guī)范對水準(zhǔn)儀和水準(zhǔn)尺進(jìn)行必要的鑒定。作業(yè)過程中應(yīng)按規(guī)范要求檢測儀器i角，并隨時檢查儀器和標(biāo)尺的質(zhì)量情況，作業(yè)前后按規(guī)范要求進(jìn)行必要的標(biāo)尺檢驗。

全線數(shù)據(jù)進(jìn)行整網(wǎng)聯(lián)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(quán)進(jìn)行計算，求得各埋石點的高程。

3 成果質(zhì)量說明與評價

該項目總體成果質(zhì)量良好，符合相關(guān)規(guī)范及技術(shù)設(shè)計書要求。

（1）平面控制測量。

平面控制測量采用獨(dú)立坐標(biāo)系。坐標(biāo)系橢球采用1980西安坐標(biāo)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(zhǔn)實施，采用1985國家高程基準(zhǔn)。共施測附和水準(zhǔn)路線6條，閉合水準(zhǔn)路線12條，其中最大閉合差0.29cm。網(wǎng)平差后精度如下。

單位權(quán)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(wǎng)中最弱點為C321， 高程中誤差 = 0.023403

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

4 結(jié)語

GPS在公路建設(shè)中的應(yīng)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(yè)測量人員的辛苦，使測量更為簡便，同時與傳統(tǒng)控制測量相結(jié)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(jié)果均符合規(guī)范要求。

公路高程控制測量主要由水準(zhǔn)測量、三角高程測量以及GPS水準(zhǔn)測量，此次控制測量采用水準(zhǔn)測量，整網(wǎng)聯(lián)合平差，以高差值為基本觀測量，以測段距離定權(quán)進(jìn)行計算，求得各埋石點的高程，滿足限差，符合規(guī)范及設(shè)計要求。

參考文獻(xiàn)

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