摘要：隨著國家基礎(chǔ)設(shè)施的高速公路建設(shè)得到飛速發(fā)展，基礎(chǔ)測繪控制測量工作對于高速公路的設(shè)計(jì)、施工及建成以后都有重要作用。本文主要探討了高速公路基礎(chǔ)測繪控制測量中平面控制測量和高程控制測量的重點(diǎn)問題。
關(guān)鍵詞：高速公路；基礎(chǔ)測繪；平面控制測量；高程控制測量；重點(diǎn)問題
中圖分類號：X734文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A
近年來，作為國家基礎(chǔ)設(shè)施的高速公路建設(shè)得到飛速發(fā)展。為保障高速公路的設(shè)計(jì)優(yōu)化，開工準(zhǔn)時(shí)，施工質(zhì)量得到保障，項(xiàng)目運(yùn)營后安全管理，與之息息相關(guān)的基礎(chǔ)測繪控制測量工作的重要性不言而喻。尤其是高速公路建設(shè)中常存在著同時(shí)建設(shè)施工，各條高速公路之間能否在竣工后順利銜接也與控制測量的質(zhì)量優(yōu)劣存在很大關(guān)系，因此在進(jìn)行基礎(chǔ)測繪控制測量時(shí)應(yīng)把握好以下幾點(diǎn)。
1平面控制測量
1. 1 平面控制網(wǎng)的等級
高速公路平面控制的等級是按照《公路勘測規(guī)范》中所作的規(guī)定來執(zhí)行的。一般而言，平面控制采用D級和E級兩級GPS網(wǎng)分級布設(shè)，但實(shí)際工作中，經(jīng)常遇到特殊情況，需要特別處理。如路線中含有超長隧道、超大橋梁或連續(xù)長度超過3km以上的高架橋時(shí)，則需考慮提高相應(yīng)的一個(gè)等級方能滿足要求。
1. 2 平面控制網(wǎng)的布設(shè)
布網(wǎng)應(yīng)按“先整體，后局部”的原則進(jìn)行�？刂凭W(wǎng)必須在觀測時(shí)段、平均設(shè)站數(shù)、最弱點(diǎn)點(diǎn)位中誤差、最弱邊相對精度等精度指標(biāo)達(dá)到要求，并且須與高等級國家三角點(diǎn)進(jìn)行聯(lián)測，如有可能，最好與國家B、C級GPS點(diǎn)聯(lián)測。聯(lián)測的國家三角點(diǎn)應(yīng)沿設(shè)計(jì)路線兩側(cè)均勻分布，用于轉(zhuǎn)換計(jì)算的控制點(diǎn)數(shù)一般不得少于4個(gè)。
布設(shè)的平面網(wǎng)型應(yīng)有充分的檢核條件，兼顧全網(wǎng)的精度性和可靠性指標(biāo)。網(wǎng)中不允許有單結(jié)點(diǎn)和自由基線存在，即網(wǎng)形采用邊連式或網(wǎng)連式，最好保證每個(gè)測站點(diǎn)至少與三條以上的獨(dú)立基線相連。
1. 2. 1 針對大型構(gòu)造物布設(shè)控制點(diǎn)
平面控制網(wǎng)布設(shè)的重點(diǎn)應(yīng)針對大型構(gòu)造物設(shè)置的大致位置，考慮布網(wǎng)方案和點(diǎn)位位置。實(shí)地選點(diǎn)時(shí)結(jié)合設(shè)計(jì)人員初步確定的特大型橋梁、互通立交或隧道的位置，有針對性地進(jìn)行控制點(diǎn)布設(shè)。應(yīng)在隧道的進(jìn)出口處、特大橋梁或立交的起終點(diǎn)處至少布設(shè)三個(gè)以上相互通視的控制點(diǎn)，控制點(diǎn)間距離最好在500m ~1000m之間，但最短邊長不得短于300m；而對于隧道通過的高山段落，可在適當(dāng)位置增加過渡點(diǎn)，將網(wǎng)形傳遞到另外一側(cè)，而不必硬性將控制點(diǎn)布設(shè)于高山頂部，從而提高工作效率，降低勞動強(qiáng)度，也有利于高程聯(lián)測。
1. 2. 2 與其它高速公路控制點(diǎn)的聯(lián)測
除與國家三角點(diǎn)進(jìn)行聯(lián)測外，為保證與其它高速公路的順利銜接，在路線銜接處，應(yīng)考慮至少聯(lián)測兩個(gè)以上的控制點(diǎn)，保證控制點(diǎn)相對位置的準(zhǔn)確性，克服因坐標(biāo)系統(tǒng)不一致帶來的不便，確保兩條路線順利銜接。
1. 3 觀測中的注意事項(xiàng)
觀測時(shí)做到短邊必測，特別是那些位于特大橋、互通立交、隧道洞口處的短邊，在保證其為獨(dú)立基線的前提下，應(yīng)適當(dāng)增加觀測時(shí)段或延長觀測時(shí)間。對于其它控制點(diǎn)，則觀測時(shí)段長度除參照規(guī)范要求執(zhí)行外，還應(yīng)視點(diǎn)位所在位置的凈空條件，觀測時(shí)的衛(wèi)星健康狀況，測量基線的長度以及使用儀器的性能狀況等因素，酌情考慮是否做適當(dāng)?shù)难娱L或縮短。觀測中要精心進(jìn)行儀器對中，并于觀測始末至少量測兩次儀器高度。
1. 4 數(shù)據(jù)處理應(yīng)把握的重點(diǎn)
1. 4. 1 控制網(wǎng)平差的重點(diǎn)
GPS控制網(wǎng)平差最好采用整體平差，重點(diǎn)進(jìn)行獨(dú)立閉合環(huán)閉合差及重復(fù)基線較差的檢核，并以WGS-84無約束平差的結(jié)果作為衡量控制網(wǎng)精度指標(biāo)高低的依據(jù)。在與國家坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換的過程中，涉及起算點(diǎn)兼容性分析時(shí)，不僅要兼顧轉(zhuǎn)換后單位權(quán)中誤差、最弱點(diǎn)點(diǎn)位中誤差、最弱邊相對精度等精度指標(biāo)是否滿足要求，還要關(guān)注基線的單位公里改正數(shù)大小，判斷其能否使基線精度受損。
1. 4. 2 坐標(biāo)系的確定和坐標(biāo)轉(zhuǎn)換
由于高速公路的施工是在地面上沿一定高度的縱斷面進(jìn)行，故施工測量的控制點(diǎn)間距離應(yīng)與坐標(biāo)計(jì)算的長度基本吻合，差值過大會影響竣工里程樁號的準(zhǔn)確性。因此確定高速公路坐標(biāo)系統(tǒng)時(shí)要考慮下列因素：(1)測區(qū)已有1：1萬地形圖的坐標(biāo)系統(tǒng)；(2)日后高速公路建設(shè)施工、征地等綜合需要；(3)必須兼顧公路坐標(biāo)系統(tǒng)須滿足每公里變形值小于2.5cm的要求，即每一系統(tǒng)的最低、最高和距中央子午線最遠(yuǎn)的地方滿足投影變形值小于2.5cm/km的要求。(4)高速公路測量成果日后能否作為城市基礎(chǔ)資料的一部分；(5)能否與原有高速公路控制成果及線路起終點(diǎn)控制成果順利銜接；(6)路線走向問題，是否為東西走向，國家3º帶坐標(biāo)系是否存在坐標(biāo)換帶問題。
綜合上述因素，建議平面坐標(biāo)系統(tǒng)若國家3º帶坐標(biāo)滿足（3）的要求，則采用國家3º帶坐標(biāo)，并與測區(qū)已有1：1萬地形圖相結(jié)合，最好采用1980西安坐標(biāo)系；如考慮其它因素，亦可采用1954北京坐標(biāo)系。
當(dāng)國家3º帶坐標(biāo)不滿足（3）的要求時(shí)，則需要采用任意度帶抵償坐標(biāo)系，投影中央子午線和投影面高程需要根據(jù)測區(qū)的具體情況來確定。抵償坐標(biāo)的計(jì)算需要以國家3º帶坐標(biāo)為基礎(chǔ)，即：以1980西安坐標(biāo)系或1954北京坐標(biāo)系3º帶坐標(biāo)作為數(shù)學(xué)轉(zhuǎn)換的基礎(chǔ)，采用統(tǒng)一的換算軟件來進(jìn)行抵償坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換。
2 高程控制測量
高速公路所采用的高程系統(tǒng)若沒有特殊說明或規(guī)定，一般應(yīng)采用1985國家高程基準(zhǔn)。
2. 1 采用的等級及布網(wǎng)方法
高速公路首級高程控制通常采用四等水準(zhǔn)。如果存在超長大型橋梁、隧道、連續(xù)高架橋等特大型構(gòu)造物，則應(yīng)采用三等水準(zhǔn)。水準(zhǔn)路線的布設(shè)，最好沿路線兩側(cè)布設(shè)一條長度不超過80公里的附合水準(zhǔn)路線或一個(gè)水準(zhǔn)網(wǎng)。應(yīng)盡量將控制點(diǎn)都納入水準(zhǔn)路線當(dāng)中，個(gè)別設(shè)置的水準(zhǔn)支線需要進(jìn)行往返或單程雙轉(zhuǎn)點(diǎn)觀測，如若與其它高速公路相接，則需聯(lián)測另一路線上至少一個(gè)控制點(diǎn)的高程，以利于兩條線路高程間的順利銜接。
2. 2 觀測設(shè)備及觀測方法
隨著電子(數(shù)碼)水準(zhǔn)儀價(jià)格的不斷降低以及使用上的日趨成熟，電子(數(shù)碼)水準(zhǔn)儀應(yīng)用于高速公路高程控制測量成為發(fā)展趨勢。使用該種儀器進(jìn)行幾何水準(zhǔn)測量可徹底消除人為的讀數(shù)誤差、照準(zhǔn)誤差、記錄粗差、讀數(shù)錯誤等一系列測量誤差或粗差，有效地保證測量精度，提高成果質(zhì)量，有利于進(jìn)行GPS高程轉(zhuǎn)換計(jì)算時(shí)不帶有起算誤差，提高GPS高程轉(zhuǎn)換精度。觀測中應(yīng)采用多次測量模式，記錄平均值，重點(diǎn)注意光線、路面溫度、風(fēng)力、大氣折光等客觀因素造成的不利影響。
2. 3 應(yīng)重點(diǎn)注意和解決的問題
2. 3. 1 不同國家水準(zhǔn)路線間水準(zhǔn)點(diǎn)的兼容性
當(dāng)布設(shè)多條水準(zhǔn)路線時(shí)，應(yīng)注意分析所啟用的國家不同等級、不同路線水準(zhǔn)點(diǎn)之間的兼容性。如果路線沿線國家水準(zhǔn)點(diǎn)不多，等級不同，則應(yīng)確保證各獨(dú)立測段不含有粗差存在，重點(diǎn)檢查相鄰處水準(zhǔn)點(diǎn)的高程，特別是路線接合部控制點(diǎn)間的高程比較不能出現(xiàn)異常情況。
2. 3. 2 提高三角高程測量精度的方法
高速公路沿線經(jīng)常遇到翻越高山密林區(qū)、跨越大型河流的情況，從而導(dǎo)致無法進(jìn)行幾何水準(zhǔn)測量，或水準(zhǔn)測量難度極大，且易造成誤差積累，影響測量精度。這時(shí)采用光電測距三角高程往返觀測代替四等水準(zhǔn)測量，不僅可行而且是解決問題的捷徑。三角高程測量方法有：對向測距三角高程測量、測距高程導(dǎo)線測量和跳點(diǎn)法測距高程導(dǎo)線測量，其中最為常見的是對向測距三角高程測量，該種方法又分為準(zhǔn)同步對向測距三角高程、同步對向測距三角高程和逆轉(zhuǎn)時(shí)段對向同步測距三角高程。準(zhǔn)同步對向測距三角高程，指的是對向兩端點(diǎn)的觀測時(shí)間雖不同時(shí)，但相距很近，且觀測的大氣條件基本相同。同步對向測距三角高程，就是在對向兩端點(diǎn)同一時(shí)刻設(shè)站觀測，使對向觀測的大氣條件完全一樣。所謂的逆轉(zhuǎn)時(shí)段是指在日出后1~2h，和日落前1~2h有一段時(shí)間大氣的溫度梯度為0，即dt/dh=0，如果在這種狀態(tài)下，進(jìn)行對向同步觀測，由于兩端溫度梯度都為0，其折光系數(shù)K非常接近。
上述三種對向測高方法，都能不同程度地減弱大氣折光的影響，提高觀測精度，而且實(shí)際可操作性較強(qiáng)，易于實(shí)施。
對向測距三角高程測量的主要誤差包括垂直角觀測誤差、測距誤差、大氣折光系數(shù)誤差和量高誤差等，其中測角誤差取決于測量儀器的精度，可通過采用高精度測量儀器和增加測回?cái)?shù)的方式來提高測角精度；測距誤差影響較小，一般不予以考慮；折光系數(shù)誤差是影響三角高程精度的主要因素之一，所以應(yīng)盡量采用同步對向觀測或在大氣環(huán)境一致變化較小的時(shí)刻進(jìn)行觀測，減小此項(xiàng)誤差；量高誤差可通過下列方法提高精度：(1)鋼卷尺量取法：這是最為常用的量高方法，如果采用經(jīng)檢定的鋼卷尺量高，量取時(shí)采取一定措施以提高精度，精度有望達(dá)到±1.7mm。(2)專用量桿量取法：經(jīng)過設(shè)計(jì)特別制作的量高工具，量桿可在一定范圍內(nèi)隨意伸縮，桿上刻有至毫米的分劃線。這種方法量高精度可達(dá)±0.5mm。(3)水準(zhǔn)標(biāo)尺量取法：該法是利用水準(zhǔn)儀指示經(jīng)緯儀水平軸位置，然后在水準(zhǔn)尺上讀數(shù)而獲得經(jīng)緯儀的高度。離經(jīng)緯儀5m左右安置水準(zhǔn)儀，使水準(zhǔn)儀與經(jīng)緯儀大致同高。
2. 3. 3 數(shù)據(jù)處理應(yīng)把握的重點(diǎn)
進(jìn)行高程控制平差計(jì)算時(shí)，應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注各附合或閉合路線的環(huán)閉合差是否超限，每公里改正數(shù)是否超過5mm等。如果兩條路線均為在建工程，則平差計(jì)算時(shí)應(yīng)以聯(lián)測的重合點(diǎn)高程為約束點(diǎn)進(jìn)行平差計(jì)算，此舉雖然不盡合理，但卻是解決問題的較好方法。
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