公路平面控制網(wǎng)復(fù)測的作用研究

劉 伍，楊 濤

（中交第二航務(wù)工程局有限公司第五工程分公司，湖北 武漢 430000）

1 工程概況

107國道孝感市肖港至張公堤段改建工程，起訖樁號為K1+154.207～K38+640，總長37.241km，以新建路段占比較大，達28.492km。該段的引出點為肖港鎮(zhèn)漢十高速孝感北的互通出口，總體呈南北走向布線趨勢，沿線經(jīng)過包含朋興鄉(xiāng)、西河鎮(zhèn)、毛陳鎮(zhèn)在內(nèi)的多個鄉(xiāng)鎮(zhèn)以及孝感市經(jīng)濟高新技術(shù)開發(fā)區(qū)，最后順接107國道武漢段。

2 總體施工方案

（1）根據(jù)現(xiàn)場情況，共創(chuàng)建首級平面控制點113個，統(tǒng)一采取四等導(dǎo)線點布設(shè)形式。平面測控為重點工作，選用GPS靜態(tài)測量方法，采取D級精度標準。參照設(shè)計院提供的構(gòu)網(wǎng)方式，以此為基準組織GPS平面控制網(wǎng)復(fù)測構(gòu)網(wǎng)相關(guān)工作，總體呈帶狀網(wǎng)的特點。引入數(shù)據(jù)處理軟件HGO，利用該平臺完成基線數(shù)據(jù)處理，配套使用科傻軟件，在其支持下完成三維無約束平差和二維約束平差作業(yè)。經(jīng)過測設(shè)后確定平面控制網(wǎng)，后續(xù)按特定頻率及時復(fù)核測量，生成的結(jié)果如實報送監(jiān)理單位[1]。

（2）選取沿線兩側(cè)穩(wěn)定性較好的區(qū)域，于該處埋設(shè)水準點標志樁，此部分聯(lián)合水準基點，由此構(gòu)成閉合水準路線。經(jīng)過測量作業(yè)后，及時組織內(nèi)業(yè)平臺計算。若結(jié)果達標，應(yīng)整理數(shù)據(jù)并生成詳細報告，將其報送監(jiān)理單位簽認。后期應(yīng)及時復(fù)測各高程控制網(wǎng)，根據(jù)取得的結(jié)果生成報告，報送監(jiān)理單位，以便作進一步的審核。

3 加密控制網(wǎng)復(fù)測的關(guān)鍵要點

3.1 平面控制

坐標系統(tǒng)統(tǒng)一選擇1980西安坐標系，高程采取1985國家高程基準，在此基礎(chǔ)上組織復(fù)測工作。

（1）加密控制平面測量工作均選擇GPS靜態(tài)測量方法，嚴格遵循四等GPS測量精度要求，由此布設(shè)合適的加密控制點。

（2）以原設(shè)計院提供的構(gòu)網(wǎng)方式為基準，由此組織GPS平面加密控制網(wǎng)復(fù)測構(gòu)網(wǎng)相關(guān)工作，構(gòu)成完整的帶狀網(wǎng)，具體包含邊聯(lián)式控制網(wǎng)、控制網(wǎng)和大地四邊形三大要素。

3.2 高程控制

以設(shè)計部門提供的水準點為主要參考，通過對現(xiàn)場情況的分析后，決定適當(dāng)加密平面、高程共用點，主要布設(shè)在道路兩側(cè)。

（1）確定具體施工范圍，選擇沿線兩側(cè)具有足夠穩(wěn)定性的區(qū)域，于該處埋設(shè)水準點標志樁，此部分與水準基點將共同形成具有閉合性質(zhì)的水準路線。

（2）該項目通過全站儀三角高程法完成相關(guān)測量工作，依據(jù)現(xiàn)行規(guī)范進行觀測和平差。

（3）經(jīng)過測量作業(yè)后，根據(jù)所得數(shù)據(jù)計算業(yè)內(nèi)平差，若所得結(jié)果達標，則生成文字報告并將其完整報送監(jiān)理單位，若不達標則及時調(diào)整。

（4）結(jié)束加密高程控制網(wǎng)的測設(shè)工作后，在后續(xù)階段應(yīng)及時組織復(fù)核測量工作，所得結(jié)果依然要報送監(jiān)理單位簽認。

3.3 復(fù)測平面控制網(wǎng)的數(shù)據(jù)處理

基線處理采用GAMIT軟件及IGS精密星歷，基線處理的精度完全達到了項目技術(shù)設(shè)計的要求。在處理數(shù)據(jù)時，可以通過使用相關(guān)軟件來提高效率，如武漢大學(xué)編制的POWERNET科研版軟件、GLOBK軟件等。而對于網(wǎng)平差而言，要保證觀測歷元及框架的基線強制，則需符合歷元及框架的要求，方可實行平差。對于框架網(wǎng)，引入的全球跟蹤站為北京房山、武漢、上海、拉薩、烏魯木齊等，并將這些國際永久跟蹤站作為GNSS控制網(wǎng)的基準。

為了讓GPS的測量數(shù)據(jù)更具準確性，一般都會采用分析起算點兼容性的方式，以進一步降低其對于GPS平差網(wǎng)結(jié)果的影響程度。與此同時，GPS網(wǎng)需運用相關(guān)軟件（如GAMIT等）來讓觀測網(wǎng)的基線解算保持同步；平差時則需使用各同步觀測網(wǎng)的獨立基線向量與全協(xié)方差矩陣來設(shè)置觀測量。

對于有粗差的基線采取的措施如下：第一，在重新解算上述基線的前提下，若解算結(jié)果依舊存在較差，就需重新平差上述基線的方差膨脹（等同于降權(quán)）；第二，當(dāng)在粗差分析之上消除了粗差影響時，其三維無約束平差結(jié)果的驗后單位權(quán)方差還是沒有得以檢驗通過，那么對此情形的處理，就必須依據(jù)三維無約束平差的結(jié)果調(diào)整基線觀測量的方差分量因子，此時，GPS網(wǎng)基線方差分量改正因子需為1.1161[2]。一般情況下，經(jīng)過調(diào)整方差分量改正因子后的三維無約束平差結(jié)果，其單位權(quán)中存在的誤差都會通過檢驗。

由上可知，GPS三維無約束平差的結(jié)果，是整個GPS網(wǎng)的內(nèi)部是否符合精度的客觀反映。

3.4 高程控制網(wǎng)的復(fù)測與穩(wěn)定性分析

復(fù)測高程控制網(wǎng)點盡可能復(fù)測原有的各等級的水準點和GPS控制點，并考慮新增加的GPS控制點和水準點，同時充分考慮孝感市的地形因素，施測成以環(huán)線與附合路線相結(jié)合的二等水準網(wǎng)。

考慮到此次高程控制網(wǎng)的復(fù)測工作以二、三等水準為主體內(nèi)容，利用測區(qū)內(nèi)的一等水準點作為起始數(shù)據(jù)進行平差計算。地震活動頻繁、地殼的長周期運動等影響也會引起點位的變化，因此，對測區(qū)內(nèi)已有的一等水準點按照一等水準測量標準進行了復(fù)測。

4 基于復(fù)測數(shù)據(jù)的處理及分析

4.1 數(shù)據(jù)處理技術(shù)要點

（1）獲取完整的外業(yè)數(shù)據(jù)后，應(yīng)隨即解算基線向量，經(jīng)驗算后確定基線的情況，同時完成同步環(huán)、異步環(huán)等方面的檢驗工作。若實際誤差都可控制在合理范圍內(nèi)，此時即可執(zhí)行基線解算操作（選用的是徠卡LGO軟件），若無誤則將基線向量輸出，再進行平差計算[3]。

（2）二維約束平差在橢球面上順利進行，但在此之前應(yīng)做好對首級控制點的檢查工作，明確其具備的相容性特征，從中選擇相容性表現(xiàn)良好的控制點，以此為基準點，合理組織二維約束平差作業(yè)，所得結(jié)果可作為目標坐標系使用。相較于路線控制測量中橫坐標，若獨立控制網(wǎng)的中檢核點與之存在明顯的差別，則必須合理優(yōu)化構(gòu)造物平面控制網(wǎng)，可通過旋轉(zhuǎn)的方式加以處理，直至坐標差值小于等于40mm為止，若依然不滿足要求則需再次調(diào)整[4]。

4.2 數(shù)據(jù)分析

結(jié)束外業(yè)數(shù)據(jù)的采集工作后，即可處理內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)，所得結(jié)果表明重復(fù)基線和異步環(huán)閉合差都可滿足要求。完成三維無約束平差操作后，便可進入擬穩(wěn)轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，具體見表1。

以表1內(nèi)容為基準，圍繞復(fù)測成果和原測量值展開對比分析，作出GP58點位存在大幅度位移的判斷結(jié)果，其中X向達到-22.5mm，Y向達到-292.1mm，除此之外的其他點位雖然存在誤差但都控制在20mm以下，總體來看穩(wěn)定性表現(xiàn)較好，具有可行性。

表1 已知點擬穩(wěn)轉(zhuǎn)換

4.3 總結(jié)

實際結(jié)果表明，GP58點位并未出現(xiàn)破壞現(xiàn)象，但經(jīng)過復(fù)測后發(fā)現(xiàn)其伴有較大幅度的位移現(xiàn)象，綜合考慮現(xiàn)場情況，認為與當(dāng)?shù)鼐用耖_挖并再次埋設(shè)有關(guān)，此過程中風(fēng)沙掩埋了初始痕跡，導(dǎo)致埋設(shè)的位置缺乏準確性，由此帶來點位偏移現(xiàn)象。

由此說明，控制網(wǎng)復(fù)測工作極具必要性，若缺乏復(fù)測工作而盲目進入施工中，在后續(xù)將難以發(fā)現(xiàn)GP58點位偏移問題，而通過肉眼判斷后所得結(jié)果缺乏準確性，隨之出現(xiàn)測量事故，嚴重阻礙施工作業(yè)的順利推進。

5 結(jié)束語

綜上所述，高速公路建設(shè)具有系統(tǒng)性，通常采取分期分段依次施工的方式，在測量工作中應(yīng)高度注重與施工控制網(wǎng)的銜接問題。復(fù)測是公路工程中不可缺少的一項工作，相關(guān)人員應(yīng)依據(jù)規(guī)范落實到位，經(jīng)過復(fù)測后若發(fā)現(xiàn)存在破壞的點，則應(yīng)及時對其采取修正措施，使其具有準確性，以便給后續(xù)施工提供可靠的依據(jù)。