姬海鵬

(盤(pán)縣公路測(cè)量設(shè)計(jì)隊(duì))

1 測(cè)繪新技術(shù)簡(jiǎn)介

隨著測(cè)繪技術(shù)發(fā)展和提高，測(cè)繪數(shù)據(jù)的采集方式趨向自動(dòng)化、智能化，現(xiàn)代公路勘測(cè)的控制測(cè)量作業(yè)基本已由第一代的經(jīng)緯儀配合測(cè)距儀、第二代的全站儀轉(zhuǎn)變到現(xiàn)今主流的GPS測(cè)量上。山區(qū)公路采用GPS測(cè)量比在平原微丘區(qū)有更高的優(yōu)越性。

(1)GPS作業(yè)有著極高的精度。它的作業(yè)不受環(huán)境和距離限制，非常適合于地形條件困難地區(qū)、局部重點(diǎn)工程地區(qū)等。

(2)GPS測(cè)量可以大大提高工作質(zhì)量。它不受人為因素的影響。整個(gè)作業(yè)過(guò)程全由微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)控制，自動(dòng)記錄、自動(dòng)數(shù)據(jù)預(yù)處理、自動(dòng)平差計(jì)算。

(3)GPS-RTK技術(shù)徹底改變公路測(cè)量模式。RTK能實(shí)時(shí)地得出所在位置的空間三維坐標(biāo)。這種技術(shù)非常適合路線、橋、隧勘察。它可以直接進(jìn)行實(shí)地實(shí)時(shí)放樣、中樁測(cè)量、點(diǎn)位測(cè)量等。

(4)GPS測(cè)量可以極大地降低勞動(dòng)作業(yè)強(qiáng)度，減少野外砍伐工作量，提高作業(yè)效率。作業(yè)效率為常規(guī)測(cè)量方法的3倍以上。

(5)GPS高程測(cè)量同平面測(cè)量一樣，是GPS測(cè)量應(yīng)用的重要領(lǐng)域。特別是在當(dāng)前高等級(jí)公路逐漸向山嶺重丘區(qū)發(fā)展的形勢(shì)下，由于這些地區(qū)地形條件的限制，實(shí)施常規(guī)的幾何水準(zhǔn)測(cè)量有困難，GPS高程測(cè)量無(wú)疑是一種有效的手段。

2 GPS應(yīng)用實(shí)例

盤(pán)縣羊場(chǎng)經(jīng)英武至大山二級(jí)公路全長(zhǎng)102.344 1 km，其中主線64.695 km，起于盤(pán)縣羊場(chǎng)鄉(xiāng)接羊場(chǎng)至柏果二級(jí)公路，經(jīng)英武、馬場(chǎng)、老廠、馬依，止于盤(pán)縣大山鎮(zhèn)接大山至響水二級(jí)公路。支線37.429 km起于馬依，經(jīng)忠義、新民，止于普安縣樓下鎮(zhèn)接樓下至興義二級(jí)公路。

項(xiàng)目控制點(diǎn)設(shè)置完畢后，用6臺(tái)徠卡GPS單頻接收機(jī)對(duì)32個(gè)GPS控制點(diǎn)進(jìn)行靜態(tài)觀測(cè)。為保證測(cè)量精度，觀測(cè)前對(duì)徠卡GPS接收機(jī)的性能和可靠性進(jìn)行全面檢驗(yàn)，各項(xiàng)指標(biāo)合格后才允許參加作業(yè);導(dǎo)線點(diǎn)每個(gè)時(shí)段同步觀測(cè)時(shí)間均不少于45 min，重復(fù)設(shè)站次數(shù)不少于2次;以邊連式方法組網(wǎng)進(jìn)行觀測(cè)，采樣間隔取5 S，截止高度角取20°，GDOP小于6，同時(shí)觀測(cè)到有效衛(wèi)星數(shù)大于5顆;接收機(jī)開(kāi)始記錄數(shù)據(jù)后，隨時(shí)注意衛(wèi)星信號(hào)和信息存儲(chǔ)情況，當(dāng)接收或存儲(chǔ)出現(xiàn)異常時(shí)，調(diào)整觀測(cè)計(jì)劃，延長(zhǎng)接收機(jī)觀測(cè)時(shí)間。每天觀測(cè)結(jié)束后要及時(shí)對(duì)當(dāng)天的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，包括基線解算，同步環(huán)閉合差計(jì)算等，對(duì)超限的點(diǎn)位要進(jìn)行整體分析，如有必要進(jìn)行重測(cè)或補(bǔ)測(cè)。

3 GPS技術(shù)在公路勘測(cè)中的應(yīng)用

GPS技術(shù)通過(guò)信息傳感技術(shù)、空間測(cè)量技術(shù)和衛(wèi)星定位系統(tǒng)被廣泛的應(yīng)用。地球測(cè)量技術(shù)越來(lái)越精確，一些潛在的地質(zhì)狀態(tài)越來(lái)越清晰的展現(xiàn)在我們面前，地質(zhì)災(zāi)害分析也越來(lái)越精確。公路施工中依據(jù)不同的地理狀態(tài)進(jìn)行整體的工程設(shè)計(jì)分析，規(guī)避開(kāi)地質(zhì)災(zāi)害區(qū)域，進(jìn)行最安全穩(wěn)妥的施工方案設(shè)計(jì)，是公路工程質(zhì)量的重要保障。

3.1 GPS數(shù)據(jù)采集

在山區(qū)進(jìn)行GPS測(cè)量時(shí)，由于路線經(jīng)過(guò)峽谷等地形復(fù)雜地段，點(diǎn)位上方的GPS衛(wèi)星信號(hào)會(huì)被遮擋一部分，觀測(cè)條件往往較差，因此作業(yè)前應(yīng)查看觀測(cè)站星空?qǐng)D，選擇適當(dāng)?shù)挠^測(cè)時(shí)間段，用適當(dāng)延長(zhǎng)觀測(cè)時(shí)間等手段來(lái)提高觀測(cè)精度，二、三、四等GPS控制網(wǎng)應(yīng)以邊連式、網(wǎng)連式方法組網(wǎng)觀測(cè)。根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，在山嶺重丘區(qū)，用GPS單頻接收機(jī)對(duì)控制點(diǎn)進(jìn)行靜態(tài)觀測(cè)時(shí)，二級(jí)平面導(dǎo)線每個(gè)時(shí)段同步觀測(cè)時(shí)間不少于45 min，截止高度角取20°。

3.2 GPS數(shù)據(jù)處理

控制網(wǎng)點(diǎn)觀測(cè)完成后，對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行全面檢查和校對(duì)，確認(rèn)外業(yè)數(shù)據(jù)無(wú)誤后，采用高精度的GPS數(shù)據(jù)處理軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。在地形起伏較大、樹(shù)木茂密的山嶺重丘區(qū)，由于GPS接收信號(hào)受到不同程度的影響，在數(shù)據(jù)處理過(guò)程中，往往會(huì)出現(xiàn)大量不合格基線，部分同步環(huán)閉合差、異步環(huán)閉合差會(huì)超限，提高控制網(wǎng)解算精度，盡量避免大量的外業(yè)重測(cè)工作，是測(cè)繪工作者需更深一步研究的問(wèn)題。

GPS基線向量網(wǎng)的平差分為無(wú)約束平差、約束平差、聯(lián)合平差三種類(lèi)型。目前，對(duì)于絕大多數(shù)的地區(qū)聯(lián)合平差是解決GPS網(wǎng)成果轉(zhuǎn)換的有效手段，也是絕大多數(shù)的地區(qū)目前唯一行之有效的方法。因此GPS網(wǎng)一般要聯(lián)測(cè)3～5個(gè)已知點(diǎn);聯(lián)合平差或約束平差成果的精度分析主要考察各類(lèi)觀測(cè)值的改正數(shù)分布是否有明顯粗差，平差坐標(biāo)、點(diǎn)位誤差、轉(zhuǎn)換參數(shù)、單位權(quán)重誤差是否通過(guò)統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)，邊長(zhǎng)相對(duì)精度是否滿(mǎn)足設(shè)計(jì)精度要求。

GPS高程擬合根據(jù)不同軟件的要求，為保證作業(yè)精度，至少要聯(lián)測(cè)4個(gè)水準(zhǔn)高程點(diǎn)。

3.3 中樁放樣

(1)在GPS中選擇“放樣”選項(xiàng)，進(jìn)行放樣測(cè)量作業(yè)，系統(tǒng)軟件會(huì)自動(dòng)根據(jù)輸入到RTK電子簿中的放樣點(diǎn)坐標(biāo)定出放樣點(diǎn)的點(diǎn)位。

(2)山區(qū)公路由于地形條件的限制，RTK放樣常會(huì)遇到許多無(wú)信號(hào)區(qū)域，這就要求放樣工作應(yīng)由RTK配合全站儀共同完成，在無(wú)信號(hào)區(qū)域，可在附近有信號(hào)區(qū)域選定兩點(diǎn)并由RTK實(shí)時(shí)測(cè)定出三維坐標(biāo)供全站儀放樣用。這種組合作業(yè)模式貫穿于整個(gè)外業(yè)測(cè)繪工作中。

3.4 斷面測(cè)量

全站儀具有測(cè)量精度高、速度快、自動(dòng)化程度高等優(yōu)點(diǎn)。全站儀普遍應(yīng)用之后，我國(guó)公路及鐵路勘測(cè)單位相繼使用全站儀的坐標(biāo)測(cè)量功能直接進(jìn)行橫斷面測(cè)量，使用全站儀測(cè)量橫斷面成為高精度及高效橫斷面測(cè)量的首選方法。一些儀器制造商也針對(duì)自身儀器開(kāi)發(fā)了專(zhuān)門(mén)的橫斷面測(cè)量程序(如尼康和徠卡)。

運(yùn)用此類(lèi)程序進(jìn)行橫斷面測(cè)量分兩種情況。

第一種情況是如果只需獲取斷面數(shù)據(jù)，則可自由設(shè)站，測(cè)站不需坐標(biāo)，直接測(cè)定處于斷面線上相鄰兩點(diǎn)間的平距高差，從而獲得橫斷面數(shù)據(jù)，此方法要求斷面線方向需根據(jù)路線前后走向選擇。

第二種情況是既需獲取橫斷面數(shù)據(jù)，同時(shí)還要獲取各斷面點(diǎn)的三維坐標(biāo)，那么就需要設(shè)站于已知坐標(biāo)點(diǎn)上，使用本站定向后，測(cè)定斷面數(shù)據(jù)并同時(shí)保存各斷面點(diǎn)三維坐標(biāo)備查或作他用。少數(shù)隱蔽點(diǎn)在10～15 m以?xún)?nèi)，當(dāng)前后有全站儀測(cè)量點(diǎn)時(shí)，可以用傳統(tǒng)的抬桿法加密補(bǔ)充。

3.5 路線地形圖測(cè)繪

根據(jù)公路等級(jí)特點(diǎn)和成本效益控制山區(qū)二級(jí)及以下公路勘測(cè)地形圖測(cè)繪不必采用高精度大比例尺實(shí)測(cè)或航測(cè)，一般采取擴(kuò)放國(guó)家萬(wàn)分之一地形圖，根據(jù)實(shí)測(cè)的路線控制工點(diǎn)、中樁點(diǎn)位高程等修正路線臨近等高線，并調(diào)繪變化、新增的地物地貌繪制路線地形圖。對(duì)于新建路段或改建路的大型方案調(diào)整路段、大橋隧道等位置，則需實(shí)測(cè)該部分地形予以補(bǔ)充。

4 結(jié)束語(yǔ)

對(duì)于山區(qū)低等級(jí)公路(三、四級(jí))勘測(cè)，測(cè)區(qū)難以獲得高一級(jí)控制點(diǎn)，或控制點(diǎn)難以進(jìn)行附合(閉合)測(cè)量，有的測(cè)區(qū)沒(méi)有萬(wàn)分之一地形圖的情況，控制測(cè)量可以采用全站儀支導(dǎo)線的形式，由于公路是連續(xù)構(gòu)造物，施工放樣和路線平高均是由相鄰導(dǎo)線點(diǎn)連續(xù)控制的，所以只要支導(dǎo)線連續(xù)相鄰點(diǎn)間的平面高程誤差在規(guī)定范圍內(nèi)，無(wú)論支導(dǎo)線的累積誤差最終結(jié)果如何，均能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)和施工要求，對(duì)于沒(méi)有萬(wàn)分之一地形圖的區(qū)域，則可采用獨(dú)立坐標(biāo)高程系統(tǒng)，并沿線手繪近似的路線地形圖。

[1]宗慶，楊留方.城市規(guī)劃核實(shí)測(cè)繪的新方法[J］.城市勘測(cè)，2010，(1).

[2]李俊宇.探討測(cè)繪新技術(shù)在公路勘測(cè)中的應(yīng)用[J］.科技信息，2009，(23).

[3]交通部部頒《公路勘測(cè)規(guī)范》(JTG C10-2007)[S］.

[4]建設(shè)部、質(zhì)監(jiān)局頒《工程測(cè)量規(guī)范》(GB 50026-2007)[S］.