梁開高速公路平面控制測(cè)量及山區(qū)GPS定位技術(shù)探討

熊靈敏 吳泓嶺

摘要：隨著我國(guó)當(dāng)前科技水平的不斷提高，在當(dāng)前山區(qū)高速公路平面控制測(cè)量工作中，需要加強(qiáng)對(duì)GPS定位技術(shù)的深入性分析，并且還需要考慮高速公路當(dāng)前的復(fù)雜地形情況，做好系統(tǒng)坐標(biāo)的選擇以及控制網(wǎng)的布設(shè)，并且還需要優(yōu)化數(shù)據(jù)采集的方法，從而使得山區(qū)高速公路平面控制測(cè)量效果能夠得到全面的提高。與此同時(shí)還需要加強(qiáng)對(duì)整個(gè)測(cè)量過(guò)程的全面監(jiān)督以及管理，避免對(duì)后續(xù)測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生一定的影響，通過(guò)科學(xué)而合理的工作方式滿足平面控制測(cè)量的要求和標(biāo)準(zhǔn)。下面以梁開高速控制網(wǎng)測(cè)量為案例進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：山區(qū)高速公路;平面控制測(cè)量;GPS定位技術(shù)

梁開高速是《重慶市高速公路網(wǎng)規(guī)劃（2019-2035年）》中的“八射支線二”，是“八射”重慶至宜昌高速公路加強(qiáng)川渝融合交流的重要組成部分，也是貫徹落實(shí)國(guó)家打造長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶決策和建設(shè)成渝城市群的重要交通基礎(chǔ)設(shè)施。項(xiàng)目建成后將完善成渝城市群高速路網(wǎng)綜合布局，增強(qiáng)高速公路網(wǎng)密度，優(yōu)化區(qū)域高速公路通行路徑，形成梁平、開江、開州之間的最快捷的對(duì)內(nèi)對(duì)外通道，構(gòu)建便捷、通暢、高效、安全的綜合交通運(yùn)輸體系，促進(jìn)成渝城市群內(nèi)部一體化，支撐成渝城市群腹地快速發(fā)展。本項(xiàng)目位于渝東北地區(qū)，路線大致呈西南至東北走向，起于梁平區(qū)云龍鎮(zhèn)石蓮村附近，設(shè)樞紐互通與G42滬蓉高速相交。向東北下穿渝萬(wàn)高鐵、經(jīng)蔭平、屏錦、聚奎，跨 G318 后布線至齊河村附近設(shè)樞紐互通與 G5515 張南高速相接，再沿禮讓、明達(dá)、龍門、新盛一線西側(cè)布線，止于新盛東北的川渝省界處與四川段路線相接。

此工程屬于山區(qū)高速公路，以本工程為例，對(duì)山區(qū)高速公路GPS靜態(tài)測(cè)量在平面控制測(cè)量上發(fā)揮的作用進(jìn)行討論分析。GPS定位技術(shù)采取了距離交匯的方法，在測(cè)量領(lǐng)域中的應(yīng)用非常的廣泛。通過(guò)高精度的數(shù)據(jù)軟件處理系統(tǒng)能夠加強(qiáng)對(duì)誤差的全面控制，但是在實(shí)際工作中會(huì)受到周邊復(fù)雜地形條件的影響，對(duì)最終的精準(zhǔn)度產(chǎn)生一定的偏差，所以在實(shí)際工作中，需要利用GPS技術(shù)建立高精準(zhǔn)度的控制網(wǎng)，以此來(lái)完善整體的測(cè)量模式，同時(shí)在實(shí)際控制測(cè)量時(shí)，需要選擇正確的數(shù)據(jù)分析和處理方法，完善整體的工作模式，提高最終測(cè)量的效果。

一、山區(qū)高速公路平面控制測(cè)量工作的概述

為了使山區(qū)高速公路平面控制測(cè)量工作可以更加有序進(jìn)行，在實(shí)際工作中需要了解山區(qū)高速公路平面控制測(cè)量工作的特點(diǎn)，為后續(xù)工作提供重要的理論保證。隨著我國(guó)當(dāng)前社會(huì)的不斷發(fā)展，測(cè)量工程往往涉及到越來(lái)越多復(fù)雜的場(chǎng)景，特殊地形也是比較常見(jiàn)的，例如山區(qū)測(cè)量任務(wù)在不斷的增多，在實(shí)際工作中需要處理好不同的矛盾問(wèn)題，全面提高整體的測(cè)量水平，使得我國(guó)測(cè)量工作能夠有良好的發(fā)展前景[1]。在實(shí)際工作中需要結(jié)合特殊地形條件下的測(cè)量工程來(lái)解決實(shí)際的工作難度。處理多個(gè)方面的任務(wù)時(shí)，需要考慮不同的影響因素。尤其是在面對(duì)特殊地形時(shí)存在的一些異常情況時(shí)，要加強(qiáng)實(shí)際情況的關(guān)注力度，避免對(duì)后續(xù)測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生一定的干擾。在特殊地形下進(jìn)行測(cè)量工作離不開先進(jìn)的技術(shù)支持，選擇先進(jìn)而合適的策略技術(shù)才可以使最終結(jié)果能夠具備可靠性的特征，另外也可以獲取非常豐富的信息資料，避免對(duì)后續(xù)測(cè)繪產(chǎn)生一定的影響。在山區(qū)高速公路平面控制測(cè)量開展工作中，需要保證測(cè)量技術(shù)本身應(yīng)用非常的可靠，加強(qiáng)對(duì)新技術(shù)的關(guān)注力度，實(shí)現(xiàn)技術(shù)方案的轉(zhuǎn)型和升級(jí)，明確調(diào)試地形的類型以及對(duì)實(shí)際測(cè)量工作提出的新要求，為后續(xù)工作提供重要的參考和指導(dǎo)[1]。為了保證后續(xù)測(cè)量工作可以更加順利的進(jìn)行，同時(shí)還需要考慮有關(guān)野外草圖的繪制，盡可能地清晰優(yōu)化整體的布局效果，為后續(xù)測(cè)量工程提供必要性的指導(dǎo)。在實(shí)際工作中，可以借助信息化的軟件來(lái)完善整體應(yīng)用模式，使測(cè)量工作的精準(zhǔn)性能夠得到充分的保障。在山區(qū)高速公路平面控制測(cè)量工作執(zhí)行時(shí)，要獲取更加全面的野外數(shù)據(jù)信息，為各種操作技術(shù)應(yīng)用提供重要的基礎(chǔ)，在野外數(shù)據(jù)采集時(shí)，要先明確主要的工作標(biāo)準(zhǔn)，之后再選擇恰當(dāng)?shù)脑O(shè)備，提高后續(xù)工作的科學(xué)性，尤其還要規(guī)避在技術(shù)實(shí)施時(shí)實(shí)際存在的不匹配的問(wèn)題，增強(qiáng)整體的應(yīng)用效果。

二、 GPS定位技術(shù)在梁開高速公路平面控制測(cè)量中的具體應(yīng)用

1.坐標(biāo)系統(tǒng)的選擇

梁開高速公路（重慶段）工程坐標(biāo)系：中央子午線經(jīng)度為108°，投影面大地高380米，橢球參數(shù)為CGCS2000橢球參數(shù)。通過(guò)該工程我們總結(jié)出在山區(qū)高速公路平面控制測(cè)量中融入GPS定位技術(shù)時(shí)，首先要進(jìn)行是坐標(biāo)系統(tǒng)的選擇，為后續(xù)工作科學(xué)實(shí)施奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。先要確定平面直角坐標(biāo)系測(cè)量區(qū)域內(nèi)的投影長(zhǎng)度，變形值要小于每千米2.4厘米，海拔高度如果大于100米的話，那么要加強(qiáng)對(duì)高程歸化引起長(zhǎng)度變形時(shí)的精準(zhǔn)性測(cè)量，在實(shí)際工作中只需要考慮正形投影的距離就可以了。在山嶺地區(qū)由于地形起伏較大，海拔非常的高，如果并沒(méi)有加強(qiáng)對(duì)長(zhǎng)度變形深入分析的話，那么會(huì)導(dǎo)致長(zhǎng)度變形值不斷的增加。在具體實(shí)施的過(guò)程中，需要先進(jìn)行山區(qū)情況的全面分析，之后再完成后續(xù)的控制測(cè)量，選擇相對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)系統(tǒng)，全面的提高測(cè)量的精準(zhǔn)度[2]。在具體工作中需要根據(jù)山區(qū)的特點(diǎn)，結(jié)合山區(qū)的經(jīng)緯度和平均高程等相關(guān)內(nèi)容，選擇正確的坐標(biāo)系投影高層面上的正形投影建立平面直角坐標(biāo)系。如果在具體工作中任何一個(gè)投影帶很難滿足相關(guān)要求的話，那么可以劃分為不同的投影帶，值得注意的是投影分帶的位置不要選擇在大型的建筑物處，要適當(dāng)?shù)奶岣哒w的工作效果。在實(shí)際建立時(shí)要加強(qiáng)對(duì)路線的全面勘測(cè)，比如可以根據(jù)橋梁和隧道來(lái)建立控制網(wǎng)，直接將局部和平面進(jìn)行相互的融合，構(gòu)建平面直角坐標(biāo)系，之后再利用高程規(guī)劃和正形投影來(lái)加強(qiáng)對(duì)控制網(wǎng)邊長(zhǎng)影響因素的深入性分析，從而使得投影長(zhǎng)度變形能夠符合相關(guān)的規(guī)范要求，解決在長(zhǎng)度變形方面的問(wèn)題。另外還需要保證投影誤差不會(huì)影響控制網(wǎng)的精度，嚴(yán)格按照相關(guān)的公式進(jìn)行精準(zhǔn)性的計(jì)算，提高后續(xù)的管理效果以及測(cè)量水平，在實(shí)際工作中需要取平均曲率半徑和測(cè)距邊平均的高程。

2.平面控制網(wǎng)的布設(shè)

（1）等級(jí)的確定

在進(jìn)行平面控制網(wǎng)布設(shè)時(shí)，要先進(jìn)行等級(jí)的確定，在地形較為平坦地區(qū)中進(jìn)行測(cè)量時(shí)，可以按照和路線的平面控制網(wǎng)同時(shí)進(jìn)行布設(shè)。在山區(qū)中，由于高速公路包含了大量的橋梁和隧道，并且各級(jí)公路和橋梁之間的平面控制網(wǎng)等級(jí)存在一定的差異性，所以在實(shí)際工作中需要采用路線平面控制網(wǎng)和構(gòu)造平面控制網(wǎng)分布結(jié)合的原則來(lái)提高實(shí)際的實(shí)施效果。為了使構(gòu)造物平面控制網(wǎng)能夠聯(lián)系到路線平面控制網(wǎng)上，在實(shí)際實(shí)施時(shí)需要建立一對(duì)相互通式的平面控制點(diǎn)，構(gòu)成四邊形的形狀，避免對(duì)后續(xù)測(cè)量造成一定的影響。在路線平面控制網(wǎng)建立時(shí)，要先布置首級(jí)的控制網(wǎng)，根據(jù)加密路線平面控制網(wǎng)的建設(shè)，滿足實(shí)際工作要求及標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)還需要考慮加密路線平面控制網(wǎng)的建設(shè)，嚴(yán)格遵循公路測(cè)量的要求以及標(biāo)準(zhǔn)，在高速公路中加密控制網(wǎng)的等級(jí)要高于一級(jí)導(dǎo)線的精度，對(duì)于其他等級(jí)的公路來(lái)說(shuō)，加密控制網(wǎng)的等級(jí)要高于二級(jí)導(dǎo)線的精度[3]。各個(gè)隧道和橋梁平面控制網(wǎng)的等級(jí)要按照長(zhǎng)度和單跨跨度進(jìn)行日常的操作，防止對(duì)后續(xù)的使用產(chǎn)生一定的影響，在實(shí)際布網(wǎng)的過(guò)程中，需要以一級(jí)導(dǎo)線為主要基礎(chǔ)，進(jìn)行加密控制網(wǎng)的建設(shè)，并且采取更加科學(xué)的測(cè)量工作。為了使構(gòu)造物平面控制網(wǎng)聯(lián)系到路線，平面控制網(wǎng)中，在實(shí)際工作中需要建立首級(jí)平面的控制點(diǎn)，嚴(yán)格執(zhí)行測(cè)量規(guī)范要求以及標(biāo)準(zhǔn)，提高后續(xù)測(cè)量的精準(zhǔn)性，避免對(duì)最終結(jié)果產(chǎn)生一定的影響。通過(guò)綜合考慮該工程最終采用平面四等GPS平面控制，來(lái)滿足工程施工及減小橋隧銜接貫通誤差。

（2）控制網(wǎng)點(diǎn)的布設(shè)

在控制網(wǎng)點(diǎn)布設(shè)方面，要加強(qiáng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)情況的深入分析，確定好控制網(wǎng)設(shè)計(jì)和點(diǎn)位的選擇定位，之后再滿足實(shí)際勘探的確定定位點(diǎn)位，要根據(jù)山區(qū)地形的特點(diǎn)，選擇在較高的位置，避免對(duì)后續(xù)的GPS信號(hào)產(chǎn)生一定的遮擋。尤其是在隧道進(jìn)出口內(nèi)部要考慮GPS信號(hào)接收的特點(diǎn)，控制好線路的距離，全面的提高最終的精準(zhǔn)度，在點(diǎn)位上方要沒(méi)有大面積的遮擋物，同時(shí)要遠(yuǎn)離大功率的發(fā)射臺(tái)、高壓線、大型建（構(gòu)）筑物等，以此來(lái)保證有較為寬闊的視野環(huán)境。在實(shí)際測(cè)量時(shí)，要加強(qiáng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)情況的深入分析以及研究，按照上述的要求可以在路線平面控制中布設(shè)25～28個(gè)點(diǎn)加密路線，平面控制點(diǎn)要布設(shè)170～180個(gè)點(diǎn)具體問(wèn)題要具體分析，采取GPS觀測(cè)的方法，利用全站儀進(jìn)行觀測(cè)，從而使得加密路線測(cè)量能夠符合相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，提高最終測(cè)量的精準(zhǔn)性。該工程控制網(wǎng)最終點(diǎn)位布置圖，完全滿足公路規(guī)范平面四等規(guī)范他要求。

3.GPS數(shù)據(jù)的采集

在進(jìn)行GPS數(shù)據(jù)采集時(shí)，要根據(jù)路線的特點(diǎn)和地形復(fù)雜地段的特點(diǎn)來(lái)進(jìn)行全面的觀測(cè)，在實(shí)施作業(yè)之前要選擇重要而準(zhǔn)確性的觀測(cè)時(shí)間點(diǎn)，適當(dāng)?shù)匮娱L(zhǎng)觀測(cè)的時(shí)間來(lái)提高最終的精準(zhǔn)度，在進(jìn)行控制點(diǎn)設(shè)置完成之后，要確定穩(wěn)定時(shí)間，做好數(shù)據(jù)的全面檢驗(yàn)，只有各項(xiàng)指標(biāo)符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)之后，才可以進(jìn)行接下來(lái)的作業(yè)。在平面控制網(wǎng)點(diǎn)中，每個(gè)時(shí)段同步觀測(cè)的時(shí)間要高于1.5個(gè)小時(shí)，大型構(gòu)造物的控制網(wǎng)點(diǎn)要高于兩個(gè)小時(shí)，以連續(xù)性的放置、經(jīng)常的觀測(cè)，避免對(duì)后續(xù)的數(shù)據(jù)產(chǎn)生一定的影響。接收機(jī)開始記錄數(shù)據(jù)之后要全面的觀察和檢查衛(wèi)星信號(hào)的儲(chǔ)存情況，當(dāng)接收和儲(chǔ)存出現(xiàn)異常的話，那么要適當(dāng)?shù)恼{(diào)整后續(xù)的觀測(cè)計(jì)劃，可以適當(dāng)?shù)难娱L(zhǎng)觀測(cè)的時(shí)間。在每天觀測(cè)完成之后需要做好數(shù)據(jù)的記錄，其中包含的是機(jī)械計(jì)算和同步環(huán)閉合差計(jì)算等等，需要進(jìn)行整體性的分析，必要時(shí)要進(jìn)行重新的測(cè)量，從而提高整體的工作效果。

4.GPS數(shù)據(jù)的處理

此次數(shù)據(jù)處理，基線結(jié)算利用中海達(dá)后處理軟件HGO進(jìn)行解算，對(duì)解算合格的基線文件導(dǎo)入武漢大學(xué)研發(fā)的《科傻》平差軟件進(jìn)行平差處理。該工程復(fù)測(cè)點(diǎn)位18個(gè)，加密點(diǎn)位29個(gè)，整個(gè)控制網(wǎng)共計(jì)47個(gè)點(diǎn)位。利用5個(gè)設(shè)計(jì)院提供四等點(diǎn)作為起算點(diǎn)進(jìn)行平差，最總平差結(jié)果滿足四等平面控制網(wǎng)精度，平差精度見(jiàn)下表。

GPS數(shù)據(jù)處理在實(shí)際工作中也是非常重要的，在野外數(shù)據(jù)核查沒(méi)有任何問(wèn)題之后，需要利用相關(guān)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理，按照無(wú)約束平差的特點(diǎn)來(lái)進(jìn)行日常的檢查，在數(shù)據(jù)處理時(shí)往往會(huì)涉及大量不合格的基線或者是合格基線誤差較大，因此在實(shí)際工作中需要避免出現(xiàn)大量的重復(fù)作業(yè)工作，要嚴(yán)格按照相關(guān)的公式進(jìn)行全面的計(jì)算，也可以錄入計(jì)算機(jī)平臺(tái)中進(jìn)行精準(zhǔn)性的核對(duì)。在完整的測(cè)量之后，需要進(jìn)行再一次的檢查以及核對(duì)，和實(shí)際情況進(jìn)行相互的比較，及時(shí)地發(fā)現(xiàn)在測(cè)量工作中的不足，提出有效的應(yīng)對(duì)方案。GPS測(cè)量方法改變了傳統(tǒng)導(dǎo)線測(cè)量耗時(shí)耗力的狀況，還提高了整個(gè)控制網(wǎng)精度。通過(guò)該工程的實(shí)際作業(yè)，證明GPS靜態(tài)測(cè)量在高速公路控制網(wǎng)測(cè)量中發(fā)揮的作業(yè)非常大，完全可以取代傳統(tǒng)導(dǎo)線測(cè)量。

結(jié)束語(yǔ)：

通過(guò)該工程的實(shí)際操作運(yùn)用，得出山區(qū)高速公路平面控制測(cè)量中，要利用GPS定位技術(shù)全天候和實(shí)時(shí)的測(cè)量?jī)?yōu)勢(shì)來(lái)提高最終的作業(yè)效率，從而可取代傳統(tǒng)全站儀測(cè)導(dǎo)線的測(cè)量方法。在進(jìn)行山區(qū)測(cè)量時(shí)，需要考慮復(fù)雜地段的特點(diǎn)，并且建立穩(wěn)定性較強(qiáng)的觀測(cè)條件，選擇恰當(dāng)?shù)挠^測(cè)時(shí)間段，從而使最終的測(cè)量精準(zhǔn)度能夠得到全面的提高，另外還需要根據(jù)實(shí)際情況確定好主要的工作方案，靈活應(yīng)對(duì)在實(shí)際測(cè)量中的問(wèn)題。

參考文獻(xiàn)：

[1]謝勇. GPS技術(shù)在公路平面控制測(cè)量中的應(yīng)用[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2020（24）：135-136.

[2]吳迪軍.山區(qū)高速公路施工控制測(cè)量的技術(shù)研究[J].工程勘察，2020（07）：78-79.

[3]吳勤偉. GPS在山區(qū)高速公路縱橫斷面測(cè)量中的應(yīng)用[J].江西測(cè)量，2019（02）：30-31.

作者簡(jiǎn)介：熊靈敏（1985—），男，漢族，重慶巫山人，工程師，本科，主要從事測(cè)繪管理工作。