浅议道路勘测阶段控制测量的方法

[摘要]道路勘测阶段测量的首要工作就是控制测量，而控制测量又包含导线控制点的埋设、平面导线观测及平差计算、高程控制观测等工作内容，其测量成果是地形图测绘、定线测量和施工控制唯一的平面和高程参考依据。

[关键字]道路测量 控制测量

[中图分类号] U411 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2013）-4-157-2

1 进行控制测量的主要目的

控制测量是测量工作的重要组成部分，是指在工程施工建设区间布设一系列的控制网点，也是保证测量工作能否顺利进行的关键，控制测量分平成控制测量和高程控制测量。控制测量的最终目的是在整个测区范围内建立一批精度相当，具有统一坐标和高程，在地面上具有其确定位置的控制点、图根点、测站点等，精确地确定这些点的位置，可以做为碎部测量分区、分幅测图和分片、分段放样的依据，从而控制了测量误差超限积累，达到提高面上作业的精度和速度的效果。控制测量能够为后期地形测量设计和各种公路工程施工测量设计奠定基础。控制测量是后续公路工程测量设计的基础，此项工作不能顺利完成，将使其后的测图和放样等工作是不能正常完成的。

2 选择适合的测量坐标系统

选择适合的测量坐标系统是在公路工程施工测量过程中必须要考虑到的，也是测量技术人员在实际工作过程中需要面临的实际问题。

（1）大地水准面坐标系。在进行大地测量和公路工程控制测量时都是在地面上进行的，而地表又是一个有高山、河流、湖泊等组成的高低起伏的无规则的曲面，在测量设计时不能用简单的数学公式来进行这些面的计算。通过这个无规则曲面来进行计算公路工程测量中所遇到的各种问题，只能假设一个大小和形状都于地球相似的椭圆来代替地球的形体，将观测结果转移到这一形体的表面上进行计算。无规则平面上每一个点都与垂直线方向垂直的无规则曲面叫做水准面，水准面可以有多个，在进行测量设计时可以选择一个与海平面相重合的水准面来代替地球的表面，这个与海平面相重合的水准面称为大地水准面。大地水准面是近似于地球的自然表面，但它仍是一个无规则的曲面，只能选择一个形状和大小都与地球球体接近，才能能用简单数学式对该无规则的曲面进行计算。

（2）高斯平面直角坐标系。公路工程测量设计一般情况下都是在没有道路的区域，会穿越多个不同的地区，达到几十或上百公里，为了进行坐标系统的计算，并能很好的与已有公路相连接，使用的计算方法是国家坐标系换带计算方法。高斯正形投影的原理就是假想将一个截面为椭圆柱套在地球椭球体上，并使某一子午线与椭圆柱相切，横圆柱的轴与地球椭球的轴互相垂直，这样就可以将靠近子午线的那部分地球表面的图形投影到圆柱体面上，最后将圆柱面平行展开就得到平面上的图形。高斯投影可以将椭球面变成平面，但是离开中央子午线越远变形越大，这种变形将会影响测图和施工精度。为了对长度变形加以控制，测量中采用了限制投影宽度的方法，即将投影区域限制在靠近中央子午线的两侧狭长地带。这种方法称为分带投影，投影带宽度是以相邻两个子午线的经差来划分。

3 埋设控制点是控制测量的关键

在外业开始之前，首先要根据工可确定的路线方案，搜集测区已有的控制测量资料和1∶10000的地形图资料，并认真分析资料的可靠程度，并在1∶10000的地形图上标出路线的走向及测区的范围，按二级导线的标准在地形图上大致选定导线点的位置，注意导线形状应沿路线走向布设成直伸状，以方便导线观测、计算，此项工作即被称为图上选点。然后根据设计图纸到实地去对测区情况作深入的查看验证所设计的布网方案，判断导线路线和导线位置是否可行，并根据实地情况对图上设计进行必要得修改，具体选定导线点的位置和确定埋设标石的类型和数量。根据导线观测的要求，选点应注意下列要求：（1）导线点位置应尽量接近路线位置，且相邻导线点之间高差不宜过大，通视情况良好，便于测角、量距、测绘地形、定测放线和施工放样。（2）导线点应位于土质坚实、安全可靠，且便于长期保存、加密导线的连接、安放仪器和易于寻找的地方。（3）相邻导线的边长应大致相等，尽量避免导线边长变化太大而增加因望远镜调焦产生的误差，一般短边与长边之比不宜大于1∶3，且短边的长度不宜小于50m。

导线控制点采用每隔5km设置，对相互通视的GPS控制点，用水泥混凝土标石，标石顶面中部插入长15cm、直径为1cm的钢筋，钢筋顶部锯一个十字以标识点的位置。标石根部、底部及接近地面的部分，应浇筑一定数量的水泥混凝土，土坑应夯实，以减少控制点的沉降和防止人为的破坏，从而保证控制点的可靠性。所有标石的顶面应标注点的名称，标石附近应埋设标志桩及在邻近的地物上作上标志以指示控制点的位置，绘出点位草图并严格填写点之记以方便找寻。

4 平面控制观测

平面导线控制点埋设好以后，根据《GPS测量规范》的一级GPS控制网的标准选择一部分标石作为GPS控制点，大约每隔5km设置一对相互通视的控制点，建立GPS控制网，作为该工程平面导线的首级控制。然后搜集测区附近三等以上的国家平面控制点，以准备与GPS控制网联测，并要求联测得点数不宜小于三个，且力求分布均匀又能控制全线的GPS控制网。然后在完成GPS控制点的基础上进行平面导线加密。

平面控制导线点加密的观测利用全站仪，为减少仪器对中偏差和目标照准偏心误差的影响，采用三联脚架法施测，水平角观测采用测回法，并且根据规范要求一测回内2倍照准差的变动范围不大于18s，同一方向值的两个半测回较差不大于24s；距离观测采用往返观测法，对于同一导线边要求往返观测的读数较差不大于10mm，并对距离进行温度、气压和加、乘常数的改正以及地球曲率的修正计算。由于导线的边长一般比较短，可不进行测距长度的归化投影计算。

平面控制导线每隔5km有一对相互通视的GPS控制点，所以加密导线可以采用单一的附合导线进行平差计算。单一附合导线的平差计算包括两部分：（1）角度闭合差的计算及分配；（2）坐标增量闭合差的计算及其分配。

5 高程控制观测

初步测量的高程控制测量的作用是为地形图测绘、定测放线和施工放样提供高程基准点，因此高程控制点位置应尽量接近路线位置，以方便高程的引用或加密。我们以国家高程控制点为基础，沿平面导线控制点布设附合水准路线，将平面控制点和高程控制点一起设置，减少了控制点的埋设。高程系统可采用1985年国家高程基准，在测区附近选择两个最近的国家二等或三等高程控制点，作为本测区控制的首级高程控制，附合水准路线采用四等水准测量。测量仪器可采用自动安平水准仪和红黑双面区格式水准尺。为保证最大视线长度不超过100m和前后视距大致相等以尽量减少仪器的调焦次数，可利用测绳来确定安放水准尺和水准仪的位置，观测严格按照后-前-前-后或黑-黑-红-红的顺序，每站观测完毕首先检查前后视距差和黑红面读数是否超限，将观测误差在测量的同时及时地发现，以避免返工。

6 小结

道路勘测阶段控制测量是设计、施工放样及质量验收的重要依据。随着工程测量技术的发展，它的精度和施测过程所需要满足的要求也应更加严格和规范，作为一个合格的工程测量人员，必须也非常有必要把这项工作做好。

参考文献

[1]GB50026-2007，工程测量规范[S].

[2]聂让.高等级公路控制测量[M].北京：人民交通出版社，2001.