高等級公路放線測量方法及分析

胡清國

（九江市公路勘察設計院 九江 332000）

公路放線測量是在公路定測階段把圖上設計的路線方案放到實際地面上的一項重要測量工作。筆者探討了極坐標法、穿線法、附和導線法、交會導線法等放線測量方法，并分別對其特點、測量步驟等進行分析比較，以便根據(jù)測區(qū)情況、儀器設備等合理地應用這些方法，提高高等級公路放線測量的質量和效率。

1 極坐標法放線

（1）特點。此法放線簡單、靈活，適用于中線通視差的地區(qū)。但放線工作量大，放樣至實地上的中線相對精度不高；并且由于用初測導線點直接定測各放線點，比其他方法要求初測導線點的密度大、測量精度高。

（2）放線過程。如圖1所示，C1，C2，C3，…，Cn為初測導線點，ZD1，ZD2，ZD3，…，ZDn為放線點位，現(xiàn)場放線的步驟如下：①在導線點C1上架設測距儀（或全站儀）；②瞄準另一初測導線C2，根據(jù)計算的放線角度旋轉經(jīng)緯儀至放線點ZD1方向；③在此方向上根據(jù)計算的放線距離用測距儀確定出放線點的位置，并在實地上定設出放線點；④倒鏡后重復②，③的操作過程，取2次定點的中間位置做為最后的放線點位；⑤依此法分別在C2，C3等各導線點架設儀器，可逐一定測出各放線點。

圖1 極坐標法放線過程

（3）注意事項。目前，我國高等級公路的初測工作一般都采用高斯平面坐標系，也就是說，初測導線點坐標和地形圖上確定的中線點坐標均為高斯平面上的坐標，而高斯平面上表示的2點間距與實地上的2點間距存在著高斯投影改正數(shù)之差。在這種情況下，紙上定線和現(xiàn)場放線應考慮歸算至大地水準面和投影到高斯平面上的距離改正數(shù)，即根據(jù)地形上確定的2中線點位坐標和高程反算出2點位的實地距離作為設計距離（樁號間距）；放線時應根據(jù)測站點和放線點的坐標和高程反算出2點位的實地距離作為放線距離。由高斯平面坐標反算實地距離S的公式為

式中：R為地球曲率半徑（6 371km）；Hm為2點位高程的平均值，km；X1，X2，Y1，Y2為2點位縱、橫坐標值；Ym為2點位橫坐標的平均值，km，且不含500km的橫坐標基數(shù)。

如果不考慮歸算和投影的距離改正數(shù)，設計與放樣至實地上的路線中線將存在著一個隨兩點位橫坐標值及高程變化而變化的差值，且放樣中線點的橫向偏差大。將不同的點位坐標代入上式進行計算后就可以發(fā)現(xiàn)，當點位偏離中央子午線的距離較大時，其高斯投影改正數(shù)的值也較大。這時放線點間的相對精度就不能滿足放線精度要求，所以采用極坐標法放線時要注意測區(qū)內(nèi)高斯投影改正數(shù)的大小，必要時要對其進行修正。

2 穿線法放線

（1）特點。這種放線方法通過穿線減少放線點的橫向偏差和發(fā)現(xiàn)放線工作中可能出現(xiàn)的某些錯誤，并且曲線偏角采用實測值，比其他方法的放線質量好，但放線工作量大、效率低。目前，在我國高等級公路的放線工作中較少采用這種放線方法；在放線精度要求較高、且中線通視較好時，宜采用此法放線。穿線時亦可將放樣中線點間的距離實測，并將實測距離做為設計依據(jù)，以便進一步提高放樣中線的相對精度 。

（2）放線過程。①室內(nèi)選點，根據(jù)地形圖上確定出的路線中線位置，在每一直線段上選擇3個以上的放線點位，點位一般應選在地勢較高、宜于保護、且相互通視的地方；②在現(xiàn)場用極坐標法定測出選擇的放線點位，用經(jīng)緯儀將定測出的放線點調(diào)整到一條直線上，即穿線；③穿線時應估計出曲線交點的位置，并在其前后設置騎馬樁，在下一直線段穿線時確定出交點的位置，穿線時亦可不用2臺經(jīng)緯儀交會出曲線交點；④在交點上架設儀器，觀測曲線偏角，然后計算和定測曲線上的放線點。

（3）注意事項。由于直線段上設置的放線點較少，穿線后可根據(jù)定線和中樁測量的需要加設放線點。另外，本方法根據(jù)初測導線點用極坐標定測的放線點應考慮歸算和投影的距離改正數(shù)。

3 附合導線法放線

（1）特點。此法放線亦稱撥角法放線和放樣導線法放線，放線工作中可循序漸進，較其他方法放線工作量小、效率高，并且放線點間的距離和方向均采用實測值，放樣中線的相對精度不受初測導線精度的影響，可減少初測導線的工作量和提高放樣中線的質量。通過與初測導線點或國家平面控制點聯(lián)測能及時發(fā)現(xiàn)工作中可能出現(xiàn)的錯誤，這種放線方法適用于有無初測導線的任何測區(qū)。當用航測圖或原有地形圖進行紙上定線時只能用此法放線，但中線通視條件很差時，放線工作量大，另外，由于設計工作是依據(jù)放樣時的實測數(shù)據(jù)進行的，紙上定線和現(xiàn)場放線可不考慮歸算和投影改正數(shù)的影響，但與初測導線聯(lián)測后計算放線閉合差時應考慮其影響。

（2）放線過程。如圖2所示，M1，M2，…，Mn為初測導線點，ZD1，ZD2，ZD3，…，JD1為放線點，現(xiàn)場放線步驟如下：①首先根據(jù)初測導線點用極坐標法定測出放線點ZD1；②將儀器置于ZD1點，后視M1初測導線點，根據(jù)計算的放數(shù)據(jù)旋轉經(jīng)緯儀至中線方向，在此方向根據(jù)需要定設放線點ZD2，ZD3等，并可用經(jīng)緯儀延伸中線方向，直至確定出曲線交點；③將儀器置于曲線交點上，按設計的曲線偏角撥角，確定出路線轉向后的中線方向，并繼續(xù)定測放線點的工作；④曲線上的放線點依據(jù)已定測出的放線點按極坐標法定測即可；⑤與初測導線聯(lián)測。為檢查放線工作質量和控制放樣中線的絕對位置，在實地上定測出若干個交點后，應與初測導線聯(lián)測，見圖3。

圖2 附合導線法放線過程

圖3 與初測導線聯(lián)測

圖3中JD3，JD4為圖紙上確定出的交點，JD3′，JD4＇為放樣到實地的位置。在JD4上與初測導線點聯(lián)測，聯(lián)測精度可參照初測精度要求確定。根據(jù)聯(lián)測數(shù)據(jù)A1，A2和S及初測導線點M11，MR12坐標計算出JD4的坐標和JD4～JD3的方位角，并與相應的設計值比較，可求得坐標閉合差和方位角閉合差，并由坐標閉合差和放樣導線邊長總和計算出放線長度相對閉合差。放線閉合差也可按附合導線測量的計算方法進行計算，但這種方法計算工作量較大。若閉合差超出允許范圍，應找出原因，及時糾正；如果在允許范圍內(nèi)，閉合差一般不進行調(diào)整，以實測的放線數(shù)據(jù)做為路線設計依據(jù)。以后的放線工作，依據(jù)計算出的聯(lián)測點坐標、聯(lián)測方位角和后面的設計數(shù)據(jù)進行。最后整個路線設計數(shù)據(jù)為獨立坐標系統(tǒng)。

（3）注意事項。公路的設計工作依據(jù)放線時的實測數(shù)據(jù)進行，既有利于簡化測設工作，又有利于保證工作質量。但必須注意，這種方法使得設計與放樣至實地上的中線形成了獨立坐標系，在恢復被破壞的放線點時，應依據(jù)保護完好的放線點位或放線時的聯(lián)測數(shù)據(jù)進行，不能隨意將其他初測導線點坐標和設計中線點坐標混合使用。如果定測和施工時間間隔較長時，在放線工作結束后可將曲線交點和個別中線點與附近的初測導線點或其他固定點進行聯(lián)測，供恢復放線點時參考。

4 交會導線法放線

（1）特點。使用2臺經(jīng)緯儀即可進行放線，放樣中線點橫向偏差及曲線偏角誤差較小。放線點間的長度誤差主要取決于初測導線的精度和放線時的測量誤差。

（2）放線過程。如圖4所示，N1，N2，N3，…為初測導線點，ZD1，ZD2，ZD3，…為放線點，放線過程如下：①將2臺經(jīng)緯儀分別置于N1，N2點，用前方交會法交會出放線點ZD1的位置；②一臺經(jīng)緯儀架設在ZD1點，后視N2點，根據(jù)計算的放線數(shù)據(jù)撥角，確定出路線中線方向；另一臺經(jīng)緯儀依次架設在 N2，N3，N4點上，交會出放線點ZD2，ZD3及JD1；③然后將一臺經(jīng)緯儀置于JD1上，按設計的曲線偏角撥角確定出路線轉向后的方向，按前述方法繼續(xù)放線工作；④曲線上的放線點一般應依據(jù)已定測出的放線點用前方交會法或經(jīng)緯儀配合鋼尺量距進行定測。

圖4 交會導線法放線過程

（3）注意事項。在初測導線的計算工作中，高斯投影的方向改正數(shù)遠小于高等級公路放線測量的允許誤差，所以計算放線角度時一般不考慮投影改正數(shù)的影響，但路線中線的設計長度應考慮其影響，即用兩放線點位的高斯平面坐標及高程求得放線點間的實地距離做為設計距離。

5 結語

在同一高等級公路的放線測量工作中，根據(jù)測區(qū)的不同情況可采用不同放線方法，如中線通視條件較差的測區(qū)宜采用極坐標法放線；兩測設單位的聯(lián)接處和公路與原有構造物聯(lián)接處宜采用穿線法放線；一般測區(qū)宜采用附合導線法放線。另外，在同一公路的不同路段亦可采用不同的精度要求，如有大型建筑的路段可適當提高初測和定測的精度要求，而一般路段應適當放寬精度要求。在放線測量工作中，由于各種放線方法對初測導線點位的密度及精度可有不同的要求，如極坐標法、交會導線法放線，初測導線點的間距不宜超過400m、測量精度不宜低于一級導線的精度要求；而附合導線法放線對初測導線可不做嚴格要求，初測工作中點位間距可按1km左右設置，并按二級導線的精度要求進行測量，所以放線方法應盡可能在初測工作開始前，根據(jù)測區(qū)、儀器設備情況和放線精度要求確定，以便初測工作確定合理的工作量，使整個測量工作既能保證工程需要，又能使工作量小、成本低，取得最佳經(jīng)濟效益。