農(nóng)村公路勘測中線快速測量方法探討

張孝權(quán)　李洪

摘 要：我國多數(shù)的農(nóng)村公路建設(shè)中，其勘測條件較為艱苦，往往沒有先進的測量儀器和設(shè)備，即使在勘測測量中，也容易出現(xiàn)一些測量精度問題。雖然村公路不會對勘測中線的測量有太高的精度要求，然而受自然條件的限制，使得村公路每公里都會有較多的彎道，使得測量存在大量的曲線，還會受到路旁構(gòu)筑物、樹木的影響，導(dǎo)致較差的通視效果。文章通過應(yīng)用GPS-RTK或全站儀的測量放樣方法，介紹一些有效的快速測量方法，以此提高測量作業(yè)的效率。

關(guān)鍵詞：村級公路；計算模型；勘測中線；測量放樣

當(dāng)前的勘測技術(shù)中已經(jīng)普遍引進了GPS-RTK、全站儀等現(xiàn)代化的測量技術(shù)與設(shè)備，大大提高了路橋勘測的精度和作業(yè)效率。在一些農(nóng)村道路的勘測中，缺乏先進的勘測設(shè)備儀器和技術(shù)，在農(nóng)村公路勘測中使用GPS-RTK的還較少。雖然建設(shè)的農(nóng)村公路不要求有較高的勘測精度，然而環(huán)繞農(nóng)村建設(shè)的公路通常有幾十公里，道路曲曲折折，在使用全站儀進行測量時必定受到彎道的影響，阻礙勘測視線，由此，必須要通過多次搬站進行勘測，導(dǎo)致了較低的作業(yè)效率。若在農(nóng)村公路勘測中使用GPS-RTK，仍然會受到一些樹木、建設(shè)的遮擋，使得測量中形成較差的對空通視。由此，文章就要探究怎樣利用GPS-RTK來勘測農(nóng)村公路，保證測量精度，并提高測量勘測效率。x

1 農(nóng)村公路測量中模型的建立

市級或縣級修建農(nóng)村公路，目的是為了改善農(nóng)村的行車條件，將路面硬化，其定測采用的是一階段施工圖，通常為在原有的道路上進行改擴建。然而對于農(nóng)村公路的建設(shè)勘測階段，通常會受到道路兩側(cè)行道的樹木或建筑物的遮擋。農(nóng)村公路一般是由直線、圓曲線組成公路中線，個別三級公路會設(shè)計緩和曲線，其平曲線與直線之間的距離偏短，基本只用到的簡單線型，然而量大，且不具備良好的通視。根據(jù)農(nóng)村公路測量的特點要建立測量的計算模型，先從單個曲線作為研究對象開始研究，其模型建立的對稱曲線的順序是按照“第一直線與緩和曲線+圓曲線+第二緩和曲線與直線”來進行。

將坐標(biāo)原點O設(shè)置在ZH（ZY）的曲線起點處，以原點處的切線為正軸X軸，建立如下圖所示的右邊的相對坐標(biāo)系。

坐標(biāo)原點O的相對坐標(biāo)系圖

然后將R定為曲線半徑，G為曲線總轉(zhuǎn)角，在多點虛交時緩和曲線的長等于所有虛交點的代數(shù)和，切線長度是T，平曲線長是L。根據(jù)下列公式進行計算曲線的各要素：

圖1中的曲線上的任一中樁K到ZH（ZY）的弧長。①在第一直線上的中樁的坐標(biāo)是（t，0），即X=t，Y=0。②在[0，Ls]區(qū)間時，表示中樁在第一緩和曲線上，坐標(biāo)是（，），即X=，Y=，后面的坐標(biāo)表示也是如此。③若在[Ls，L-Ls]區(qū)間時，表示中樁在圓曲線上，坐標(biāo)是（Rsin+Q，R（1-cos）+P），其中的=。④若在[L-Ls，L]區(qū)間時，中樁在第二緩和曲線上，先設(shè)=L-，由此，=L-，帶入到第一緩和曲線的坐標(biāo)中進行計算。HZ上的點坐標(biāo)采取復(fù)數(shù)的表示方式是：T+TG，進一步用復(fù)數(shù)表示第二緩和曲線中樁坐標(biāo)：⑤若≥L，表示中樁在第二直線上，其坐標(biāo)通過復(fù)數(shù)形式可以表示成：

上述5種情況的坐標(biāo)計算，在左轉(zhuǎn)曲線中，Y為負值，此時中樁坐標(biāo)的表示為。

2 公路勘測GPS-RTK測量原理

文章的GPS-RTK測量原理分為3個，有切線支距法、導(dǎo)線支距法、延長弦線支距法，這3個支距法為連續(xù)的，具體如下：

2.1 切線支距法

此法為基礎(chǔ)的測量原理，應(yīng)用廣泛，下圖為切線支距法的示意圖：

切線支距法例圖

首先由ZH到QZ進行順里程作業(yè)，然后根據(jù)曲線對稱性，進行HZ到QZ的逆里程作業(yè)。這里需要注意的是若作業(yè)過程中測量員進行前后反復(fù)走動，不利于提高作業(yè)效率，相反，會降低效率。在測量作業(yè)更加深入時，會使得Y偏距的值漸漸增大，從而加大作業(yè)難度，尤其在轉(zhuǎn)角偏大時作業(yè)更加困難。下圖中有多點虛交，其測量作業(yè)在越過JD4A后，會加大測量距離的難度和確定方向的難度。

多點虛交例圖

2.2 導(dǎo)線支距法

經(jīng)過上一個步驟到JD4A的測量作業(yè)后，本次要將坐標(biāo)原點定在JD4A處，X正軸是AB方向，根據(jù)右手原則，重新建立坐標(biāo)系，具體如下圖。

新建臨時坐標(biāo)系例圖

上圖中的臨時坐標(biāo)系中的中樁K的坐標(biāo)表示法是：

。

在上述LKXY式中，中樁的相對坐標(biāo)KXY通過復(fù)數(shù)形式表示；坐標(biāo)原點的相對坐標(biāo)AXY也通過復(fù)數(shù)形式表示；而臨時坐標(biāo)系X軸的相對坐標(biāo)系的方位角用A表示。

根據(jù)LKXY公式來測量作業(yè)，當(dāng)靠近JD4B后，又將原點定在JD4B點處，X正軸的方向是BC方向，以此再一次建立臨時的坐標(biāo)系，然后采取和前面一樣的計算方法進行重復(fù)循環(huán)的計算和推進，待所有的曲線測量終結(jié)為止。

2.3 延長弦線支距法

測量作業(yè)中，遇到導(dǎo)線偏離中線很遠時，會使得過大的支距Y造成較困難的作業(yè)。解決此類測量難題，可以通過將兩顆中樁K1和K2防止實地處，以此開始延長弦線支距法的測量作業(yè)，下圖為延長弦線支距法例圖：

延長弦線支距法的例圖

上圖中的中樁K2是坐標(biāo)原點，通過K1和K2弦線延長線，也就是作為建立的臨時坐標(biāo)系的X正軸。對于臨時坐標(biāo)系中的中樁K的坐標(biāo)表示也是復(fù)數(shù)表示法，公式如下：

上述公式中的中樁相對坐標(biāo)的復(fù)數(shù)表示形式是KXY；后視中樁相對坐標(biāo)的復(fù)數(shù)表示形式為K1XY；坐標(biāo)原點的相對坐標(biāo)的復(fù)數(shù)表現(xiàn)形式為K2XY。

3 實際測量方法

利用GPS-RTK進行農(nóng)村公路勘測時，其測量操作方法可以通過下圖進行表示：

測量操作法例圖

在放樣坐標(biāo)系中，首先是在坐標(biāo)原點處進行逐段量取，同時要取偏距。為了讓測量方向和偏距能夠垂直，在測量中，要將皮尺零尺放在前面，將尺盒放在后面，確定第一個1號點要從O號點開始量取，如下圖，然后計算出OX的長度：

測量時保持和偏距垂直例圖

然后不要移動O號點和1號點，此時的O點尺盒卡是OX的皮尺讀數(shù)，找另外的第三人將皮尺上的讀數(shù)Y1找到，然后將OK和K1邊的皮尺拉緊，就能將中樁的位置確定下來，這就是第一個步驟，對于下一個中樁的確定也采用前面的方法進行往復(fù)循環(huán)推進。

4 測量注意事項

文章所述的測量方法中，采用簡單的花桿、皮尺等測量工具就能進行測量放樣，這中測量放樣法不會受到通視條件的限制，能夠使得農(nóng)村公路中線的測量精度得到保證，同時有利于提高測量作業(yè)的效率。然而，在測量操作過程中，有以下事項需要注意：

第一，文章所述的所有測量放樣方法均可以在實際的測量作業(yè)中進行交叉應(yīng)用，彼此補充單個放樣方法的不足之處。

第二，由于涉及計算模型的建立，會有大量的復(fù)數(shù)表示形式進行運算，由此，可以將程序提前編制在編程計算器上，方便后面的計算。

第三，為了避免測量作業(yè)中產(chǎn)生太大的量距誤差，需要在作業(yè)中進行精確的對向，不得在距離測量過程中出現(xiàn)花桿的前傾后仰現(xiàn)象。

第四，整個測量作業(yè)過程需要強化檢查，認真仔細測量，尤其會因為測角導(dǎo)致不容易被發(fā)現(xiàn)的粗差。

第五，必須要根據(jù)導(dǎo)線和中線要盡量靠近的準則進行村公路的勘測定線，這樣能夠最大限度地避免過大的偏距Y值，從而減少后期的作業(yè)難度。

5 結(jié)語

綜述，對于村級公路的測量放樣工作，根據(jù)切線支距法、導(dǎo)線支距法、延長弦線支距法等原理，采用文章所述的重復(fù)循環(huán)推進的測量操作方法，就可以對條件有限的農(nóng)村公路進行快速有效的測量勘測，避免測量作業(yè)中不必要的砍伐增加測量損失。

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