无已知点的山区、高山区高等级公路高程控制网的建立*

丁国华，周保梅

(1.云南省地矿测绘院，云南昆明 650218;2.晋宁县规划测绘设计所，云南 晋宁 650600)

无已知点的山区、高山区高等级公路高程控制网的建立*

丁国华1，周保梅2

(1.云南省地矿测绘院，云南昆明 650218;2.晋宁县规划测绘设计所，云南 晋宁 650600)

为解决无已知点的山区、高山区高等级公路高程控制网的建立问题，提出了锁链式四等光电测距高程导线控制网的布设方案。以昆曼公路(磨憨至南哈塔段)为例，详细介绍了该方案的具体实施情况，通过对观测结果精度的分析，得出各项限差均能满足高等级公路设计及公路施工放样要求的结论。

山区;高等级公路;四等;光电测距;高程控制网

0 引言

随着社会经济的不断发展，高等级公路建设需求日趋频繁，因此进行高等级公路的平面、高程控制测量就显得非常重要。

高等级公路高程控制测量的特点是线路长、宽度窄，长则数百公里，短则数十公里，而宽度只有三四百米，属于典型的带状测量。山区、高山区地形地貌的特征是高差较大、植被茂盛，不适宜采用传统的水准测量方法。目前建立高等级公路高程控制测量较为实用的方法是采用四等光电测距高程导线测量代替四等水准测量。

高等级公路在设计时既要考虑里程短，还要满足转弯半径及坡度等技术指标的要求。对于地形起伏较大的山区、高山区来说，公路线路的布设一般都远离现有的公路而选择沿河流两岸布设，而现有的国家高等级高程控制点一般是沿原有公路主干道布设的，所以许多拟建高等级公路的附近都没有国家高等级高程控制点，这样，采用传统的四等光电测距高程导线布设通常难以实现，有时甚至是无法实现(如本例)。

为了解决此问题，笔者提出了一种无已知点的山区、高山区高等级公路高程控制网的建立方法:首先把为拟建高等级公路而布设的四等GPS平面控制网中部的某一控制点高程假设成GPS拟合高程，并将其作为测区高程控制网的起算高程;其次以公路线路上所布设的四等GPS及一、二级平面控制点作为公路线路的高程控制主路线;然后在主路线上，每3个点的中部增加1个高程控制点，使之与主路线相邻3个点构成1个闭合环，即采用隔点闭合的形式，锁链式的布设整条公路高程控制网。按规范要求对整个高程控制网进行组网观测，求取公路线路上所有控制点的四等光电测距高程，以满足公路设计、施工放样及监测等的需求。

1 常规四等光电测距高程导线控制测量

依据《公路勘测规范》规定，要求四等光电测距高程导线附合或环线长度不得大于25 km，即要求每隔25 km至少有两个三等以上的水准点，以此作为四等光电测距高程导线的起算点。

利用拟建公路线路上布设的四等GPS及一、二级平面控制点作为四等光电测距高程导线点，采用测角精度不低于2″的全站仪，对边长、垂直角进行对向观测，各项精度指标均应严格按规范执行。

通过测定相邻两点间的边长及垂直角，计算出两点间的高差，最后求得整条线路控制点高程。两点之间高差的计算公式为:

往返测高差之差计算公式为:

测段或整条线路的高程计算公式为:

高程路线闭合差的计算公式:

式中:h往为往测高差;h返为返测高差;h′往、h′返分别为未加两差改正的两点之间往测、返测高差;h为两点之间往返测高差的中数;S往(返)为两点间经改正后的斜距;a往(返)为两点间观测的垂直角;C为两差改正系数;ha、hb为待定点高程;Ha、Hb为已知点高程;为已知点至待定点的高差之和;Δh、WΔ分别为往返高差之差及高程路线闭合差。

从以上公式可以看出，待定点高程精度取决于起算点及两点间的路线长度和观测精度。因此，若没有高等级水准点作为控制起算点，难以按规范要求布设四等水准;若布设成支导线则水准路线又太长，且高差没有检核条件，难以判定其正确性。布设成简单的1个闭合环的形式，因边数多、路线长，若观测过程中某一段或某几段高差出现粗差，必然导致整个高程路线闭合差超限，致使整个环线必须重测，费工费时，即便高程路线闭合差满足规范要求，其待定点高程中误差也难以保证。

因此，在无已知高程控制点的山区、高山区，很难按常规方法布设高程控制网，布设为支线高程路线或是简单的闭合环线，因高差段数太多，检核条件太少，导致观测数据不能及时得到检核，高程路线闭合差及待定点高程中误差难以满足要求，最终会造成大量的返工。

2 锁链式四等光电测距高程导线控制测量

2.1 控制网布设及观测

以拟建公路线路上所布设的四等GPS及一、二级平面控制点作为公路线路的高程控制主路线，然后在主路线上每3个点的中部的加一个高程控制点，使之与主路线相邻3个点构成一个闭合环，即采用隔点闭合的形式，锁链式的布设整条公路高程控制网(见图1)，最终由多个闭合环即组成一个锁链式的高程控制网。垂直角及边长的观测按前面所述的常规测量要求进行。

图1 锁链式闭合环Fig.1 The closed loop of the chain style

2.2 数据处理

以四等GPS平面控制网中部某一控制点的假定GPS拟合高程作为测区高程控制网的起算高程，边长计算中加入仪器的加、乘常数以及气象改正进行计算。按照前文所述公式计算各段的高差，检核往返高差及各环线闭合差是否超限，待各项限差均符合要求后，按12 km左右设计线路长(这样才能保证每个闭合环线的路线长满足要求)，把锁链式的高程控制网组合成几个大环，进行高程控制网整体平差计算，求得各待定点的高程值，作为整条公路设计施工放样的高程控制成果。

经过以上处理，既能使相邻两点的高差得到及时的检验，同时也剃除了粗差，确保了每个点高程的正确性，把可能重测的工作量降到最低，又能对整个高程控制网进行检验，以满足公路设计施工对高程控制的要求。以昆曼公路(磨憨至南哈塔段)四等光电测距高程导线的环线闭合差计算为例(见表1)。从精度统计结果可以看出:各项限差均能满足规范及公路施工放样的要求。

表1 昆曼(磨憨至南哈塔段)公路四等高程平差各环线精度统计表Tab.1 The precision statistics of closed loops of the fourth order height adjustment of Kuming-Bangkok Highway(the sect of from Mohan to Nanhata)

续 表

3 结束语

本文以昆曼公路(磨憨至南哈塔段)为例，讨论了无已知点的山区、高山区高等级公路高程控制测量的特点，提出了建立锁链式公路高程控制网的方法。实践证明，该方法切实可行，能满足高等级公路的设计、施工及监测的要求。

[1]JTG C10—2007，公路勘测规范[S].

[2]JTJ/T066—98，公路全球定位系统(GPS)测量规范[S].本文的写成参阅了《昆曼公路地形测绘技术设计书及技术总结》内部资料。

Establishment of Height Control Network in Mountain Area High-grade Highway without Known Points

DING Guo-hua1，ZHOU Bao-mei2
(1.Yunnan Institute of Surveying and Mapping of Geology and Mineral Resources，Kunming Yunnan 650218，China;2.Jinning Institute of Planning and Design，Jinning Yunnan 650600，China)

In oder to solve the estabishment problem of high-grade highway control network in mountains area without known points，the authors put forward the layout by means of the chain style's the fourth electrical optical distance elevation traverse control，Kunming-Bangkok highway，for example，the authiors introduce in detail the concrete implement status of the playout，get a conclusion of that all tolerance could satisfy the requiremrnts of the desaign and highway construction setting out.

mountains area;high-grade highway;fourth order;electric optical distance measurement;elevation control network

P 225.2;P 228.4

B

1007－9394(2011)02－0041－03

2011－03－13

丁国华(1970～)，男，贵州毕节人，工程师，现主要从事测绘生产及管理方面的工作。