公路平面控制网复测的作用研究

刘 伍，杨 涛

（中交第二航务工程局有限公司第五工程分公司，湖北 武汉 430000）

1 工程概况

107国道孝感市肖港至张公堤段改建工程，起讫桩号为K1+154.207～K38+640，总长37.241km，以新建路段占比较大，达28.492km。该段的引出点为肖港镇汉十高速孝感北的互通出口，总体呈南北走向布线趋势，沿线经过包含朋兴乡、西河镇、毛陈镇在内的多个乡镇以及孝感市经济高新技术开发区，最后顺接107国道武汉段。

2 总体施工方案

（1）根据现场情况，共创建首级平面控制点113个，统一采取四等导线点布设形式。平面测控为重点工作，选用GPS静态测量方法，采取D级精度标准。参照设计院提供的构网方式，以此为基准组织GPS平面控制网复测构网相关工作，总体呈带状网的特点。引入数据处理软件HGO，利用该平台完成基线数据处理，配套使用科傻软件，在其支持下完成三维无约束平差和二维约束平差作业。经过测设后确定平面控制网，后续按特定频率及时复核测量，生成的结果如实报送监理单位[1]。

（2）选取沿线两侧稳定性较好的区域，于该处埋设水准点标志桩，此部分联合水准基点，由此构成闭合水准路线。经过测量作业后，及时组织内业平台计算。若结果达标，应整理数据并生成详细报告，将其报送监理单位签认。后期应及时复测各高程控制网，根据取得的结果生成报告，报送监理单位，以便作进一步的审核。

3 加密控制网复测的关键要点

3.1 平面控制

坐标系统统一选择1980西安坐标系，高程采取1985国家高程基准，在此基础上组织复测工作。

（1）加密控制平面测量工作均选择GPS静态测量方法，严格遵循四等GPS测量精度要求，由此布设合适的加密控制点。

（2）以原设计院提供的构网方式为基准，由此组织GPS平面加密控制网复测构网相关工作，构成完整的带状网，具体包含边联式控制网、控制网和大地四边形三大要素。

3.2 高程控制

以设计部门提供的水准点为主要参考，通过对现场情况的分析后，决定适当加密平面、高程共用点，主要布设在道路两侧。

（1）确定具体施工范围，选择沿线两侧具有足够稳定性的区域，于该处埋设水准点标志桩，此部分与水准基点将共同形成具有闭合性质的水准路线。

（2）该项目通过全站仪三角高程法完成相关测量工作，依据现行规范进行观测和平差。

（3）经过测量作业后，根据所得数据计算业内平差，若所得结果达标，则生成文字报告并将其完整报送监理单位，若不达标则及时调整。

（4）结束加密高程控制网的测设工作后，在后续阶段应及时组织复核测量工作，所得结果依然要报送监理单位签认。

3.3 复测平面控制网的数据处理

基线处理采用GAMIT软件及IGS精密星历，基线处理的精度完全达到了项目技术设计的要求。在处理数据时，可以通过使用相关软件来提高效率，如武汉大学编制的POWERNET科研版软件、GLOBK软件等。而对于网平差而言，要保证观测历元及框架的基线强制，则需符合历元及框架的要求，方可实行平差。对于框架网，引入的全球跟踪站为北京房山、武汉、上海、拉萨、乌鲁木齐等，并将这些国际永久跟踪站作为GNSS控制网的基准。

为了让GPS的测量数据更具准确性，一般都会采用分析起算点兼容性的方式，以进一步降低其对于GPS平差网结果的影响程度。与此同时，GPS网需运用相关软件（如GAMIT等）来让观测网的基线解算保持同步；平差时则需使用各同步观测网的独立基线向量与全协方差矩阵来设置观测量。

对于有粗差的基线采取的措施如下：第一，在重新解算上述基线的前提下，若解算结果依旧存在较差，就需重新平差上述基线的方差膨胀（等同于降权）；第二，当在粗差分析之上消除了粗差影响时，其三维无约束平差结果的验后单位权方差还是没有得以检验通过，那么对此情形的处理，就必须依据三维无约束平差的结果调整基线观测量的方差分量因子，此时，GPS网基线方差分量改正因子需为1.1161[2]。一般情况下，经过调整方差分量改正因子后的三维无约束平差结果，其单位权中存在的误差都会通过检验。

由上可知，GPS三维无约束平差的结果，是整个GPS网的内部是否符合精度的客观反映。

3.4 高程控制网的复测与稳定性分析

复测高程控制网点尽可能复测原有的各等级的水准点和GPS控制点，并考虑新增加的GPS控制点和水准点，同时充分考虑孝感市的地形因素，施测成以环线与附合路线相结合的二等水准网。

考虑到此次高程控制网的复测工作以二、三等水准为主体内容，利用测区内的一等水准点作为起始数据进行平差计算。地震活动频繁、地壳的长周期运动等影响也会引起点位的变化，因此，对测区内已有的一等水准点按照一等水准测量标准进行了复测。

4 基于复测数据的处理及分析

4.1 数据处理技术要点

（1）获取完整的外业数据后，应随即解算基线向量，经验算后确定基线的情况，同时完成同步环、异步环等方面的检验工作。若实际误差都可控制在合理范围内，此时即可执行基线解算操作（选用的是徕卡LGO软件），若无误则将基线向量输出，再进行平差计算[3]。

（2）二维约束平差在椭球面上顺利进行，但在此之前应做好对首级控制点的检查工作，明确其具备的相容性特征，从中选择相容性表现良好的控制点，以此为基准点，合理组织二维约束平差作业，所得结果可作为目标坐标系使用。相较于路线控制测量中横坐标，若独立控制网的中检核点与之存在明显的差别，则必须合理优化构造物平面控制网，可通过旋转的方式加以处理，直至坐标差值小于等于40mm为止，若依然不满足要求则需再次调整[4]。

4.2 数据分析

结束外业数据的采集工作后，即可处理内业数据，所得结果表明重复基线和异步环闭合差都可满足要求。完成三维无约束平差操作后，便可进入拟稳转换环节，具体见表1。

以表1内容为基准，围绕复测成果和原测量值展开对比分析，作出GP58点位存在大幅度位移的判断结果，其中X向达到-22.5mm，Y向达到-292.1mm，除此之外的其他点位虽然存在误差但都控制在20mm以下，总体来看稳定性表现较好，具有可行性。

表1 已知点拟稳转换

4.3 总结

实际结果表明，GP58点位并未出现破坏现象，但经过复测后发现其伴有较大幅度的位移现象，综合考虑现场情况，认为与当地居民开挖并再次埋设有关，此过程中风沙掩埋了初始痕迹，导致埋设的位置缺乏准确性，由此带来点位偏移现象。

由此说明，控制网复测工作极具必要性，若缺乏复测工作而盲目进入施工中，在后续将难以发现GP58点位偏移问题，而通过肉眼判断后所得结果缺乏准确性，随之出现测量事故，严重阻碍施工作业的顺利推进。

5 结束语

综上所述，高速公路建设具有系统性，通常采取分期分段依次施工的方式，在测量工作中应高度注重与施工控制网的衔接问题。复测是公路工程中不可缺少的一项工作，相关人员应依据规范落实到位，经过复测后若发现存在破坏的点，则应及时对其采取修正措施，使其具有准确性，以便给后续施工提供可靠的依据。