浅谈安阳至罗山高速公路上蔡罗山段控制测量施工

周大勇

摘 要：本文主要介绍了高速公路测量控制网的坐标系选取和具体施测、解算过程。平面控制网坐标系选取的正确与否关系到后期各项施工测量的总体精度，是本文介绍的重点，希望对测绘工作者以后遇到这样的问题有一定的帮助。GPS控制网的施测过程主要应注意控制点位置的选取和仪器设备性能的检校。本项目施工的难点在于水准控制测量，由于已知控制点较少造成水准线路过长，水准测量过程中出现问题很难发现。为了保证水准测量的可靠性，应尽量多布设些闭合水准路线，以便及时发现水准测量过程中出现的各种问题。

关键词：控制测量 数据处理 GPS

中图分类号：TV523 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2019）04（a）-0042-02

安阳至罗山高速公路上蔡罗山段工程位于河南省中南部，北起于上蔡县境内在建的周南高速公路，南止于沪陕高速。路线全长约148.73km，其中驻马店境长约127.91km。

为了顺利完成本工程控制测量任务，满足施工需求，须统一布设平面和高程控制网，获取控制点坐标。整个工程测量任务分为平面GPS控制测量和高程控制测量。平面控制测量使用6台南方GPS接收机，采用边连接方式进行观测，依据规范按D级GPS控制网标准施测，使用南方测绘Gnss数据处理软件进行数据解算；高程控制测量使用南方DL2003电子水准仪和中纬ZDL700电子水准仪，按照四等水准施测，采用清华三维软件进行平差处理。

1 平面控制测量

1.1 平面坐标系的选取

为满足长度综合变形不超过2.5cm/km的要求，须选择合适的坐标系。为了有效控制投影长度变形，就需要分析长度变形的来源、允许数值并提出建立抵偿长度综合变形坐标系统的方法，从而满足不同地形条件高速公路控制测量精度的要求。

⑴长度综合变形的产生。

实际测量的真实距离归化到实际应用的平面图纸上需要经过两次距离改正，即：

①将实地测量的真实长度归化到国家统一的椭球面上时，应加如下改正数：

Δs1=- ⑴

其中Ra为长度所在方向的椭球曲率半径；Hm为长度所在高程面对于椭球面的高差；s1为实地测量的水平距离。

②然后再将椭球面上的长度投影至高斯平面，加入如下改正数Δs2=s （2）

其中，R为测区中点的平均曲率半径；ym为测区中心的横坐标值。S为第一次改正后实地距离归化椭球面上的距离。

③综合变形改正值。

实地测量距离经过2次改正计算，被改变了真实长度。这种高斯投影面上的长度与实地测量长度之差，称之为长度综合变形，其计算公式为：б=s-s1 （3）

④长度综合变形允许值

为了方便计算，又不损害必要精度，取R≈Ra≈6378km，S≈s1，将（3）式变形为相对变形的形式，则长度综合变形值为：=- （4）

按工程测量要求长度综合变形值≤2.5cm/1km。

⑵平面坐标系的确定。

測区地处平原地区高差变化不大，平均海拔高程在120～160m之间。测区线路大致呈南北走向值变化不大，但整体距离所在投影带的中央子午线较远。为了满足长度综合变形值≤2.5cm/1km的要求，本次平面控制测量选取国家统一椭球面作为投影面，选择“任意投影带”按高斯投影计算平面直角坐标。

1.2 GPS控制网的施测

（1）观测要求。

采用边连式布网观测，使用6台GPS接收机进行同步观测，最后摆设的2台GPS接收机作为基站不动，其余仪器作为周转仪器进行流动，以此类推进行GPS观测。

（2）数据处理。

①基本要求

a）基线处理采用南方测绘Gnss数据处理软件。

b）各种起算数据应进行数据完整性、正确性和可靠性检核。

②数据检验应符合下列规定

a）同一时段观测值的数据剔除率不宜大于10%。

b）复测基线的长度较差ds应满足下式要求：

ds≤

③外业基线处理结果，其独立闭合环或附合路线坐标闭合差应满足下列公式的要求：

WX≤，WY≤，WZ≤，WS≤，WS=

式中，WS为环闭合差；n为闭合环边数。

2 高程控制测量

（1）测站设置基本要求、观测方法及其他要求。

一个测段要设置成偶数站，尺垫必须在全部观测作业完毕并检验合格后方可挪开。观测过程中尺垫应踩实，水准尺应立直，三脚架的两腿应交替平行于路线方向，一测回应在较短时间内完成。

（2）观测记录的方法和成果整饰要求。

四等水准测量要达到所要求的精度应满足：

①前后视距相等（在限差内）；从后视转为前视（或相反）望远镜不能重新调焦；水准尺应完全竖直，最好用附有圆水准气泡的水准尺。

②每次观测结束，应立即进行计算和进行规定的检核，若有超限，则重新测量该站。全线路观测完毕，线路高差闭合差在容许范围之内，方可收测。

③测量模式采用 “后后前前”。

（3）外业成果计算、检核的质量要求

①当每条水准路线分测段施测时，应按计算每千米水准测量的高差偶然中误差，其绝对值不应超过1mm。其中：——高差偶然中误差（mm）；——测段往返高差不符值（mm）；R——测段长（km）；n——测段数。

②水准测量结束后，应按计算每千米水准测量高差全中误差，其绝对值不应超过2mm。——高差全中误差（mm）；W——水准路线经过各项修正后的环线闭合差（mm）；N——水准环数；F——水准环线周长（km）。

（4）平差计算方法、采用软件和高差改正等技术要求。

水准作业前按规范对水准仪和水准尺进行必要的鉴定。作业过程中应按规范要求检测仪器i角，并随时检查仪器和标尺的质量情况，作业前后按规范要求进行必要的标尺检验。

全线数据进行整网联合平差，平差计算采用清华三维平差软件，以高差值为基本观测量，以测段距离定权进行计算，求得各埋石点的高程。

3 成果质量说明与评价

该项目总体成果质量良好，符合相关规范及技术设计书要求。

（1）平面控制测量。

平面控制测量采用独立坐标系。坐标系椭球采用1980西安坐标系，按3°分带投影，中央子午线114°30′。

平差后最弱点点位中误差为GOO2，中误差为4.6mm。最弱边相对中误差G031-G032，相对中误差为1：312486。

（2）高程控制测量。

高程控制测量按四等水准实施，采用1985国家高程基准。共施测附和水准路线6条，闭合水准路线12条，其中最大闭合差0.29cm。网平差后精度如下。

单位权中误差=0.003886

直接高程误差（m）：0.003886

间接高程误差（m）：0.007771

高程網中最弱点为C321， 高程中误差 = 0.023403

高程网中最弱相邻点为G032-C259， 相对点位中误差 = 0.012154

4 结语

GPS在公路建设中的应用不仅在人力物力上减少了很多的支出，同时在很大程度上的减少外业测量人员的辛苦，使测量更为简便，同时与传统控制测量相结合，约束平差采用固定“一点一方向”模式，同时采用高精度全站仪测量两点间距离，加入各项改正，提高了平面控制精度，各项平差结果均符合规范要求。

公路高程控制测量主要由水准测量、三角高程测量以及GPS水准测量，此次控制测量采用水准测量，整网联合平差，以高差值为基本观测量，以测段距离定权进行计算，求得各埋石点的高程，满足限差，符合规范及设计要求。

参考文献

[1] 宁津生.现代大地测量理论与技术[M].武汉：武汉大学出版社，2006.

[2] 周亦唐.道路勘测设计[M].北京：科学出版社，2005.

[3] 雒应.公路测设新技术[M].北京：人民交通出版社，2006.