高原高海拔地区公路施工控制测量的精度保证技术研究

高原高海拔地区公路施工控制测量的精度保证技术研究

蔡天明

中交二公局第一工程有限公司 邮编：430056

提要：道路平面测量的准确度是直接决定公路施工质量的，是在公路施工过程中。GPS测量技术是高速公路建设中广泛应用的一种平面测量方式，通过距离交会法的卫星导航定位可以有效实现道路平面精度的测量。本文将以张掖至汶川高速公路扁都口至门源段高速公路工程为例来对高原高海拔地区公路平面控制测量精度保证技术进行研究。

关键词：高速公路；控制点；平面控制测量；GPS；精度控制

引言

GPS 系统是一种通过距离交会法，广泛应用于测量领域的卫星导航定位系统，能有效地将中、短边相对误差控制在 ≤ 1.4 × 10-7，长边相对误差控制在 ≤ 1.8 × 10-9 的范围内。但是该技术在高原高海拔地区的应用过程中会因为信号接收的影响等情况而导致测量精度受到影响。所以，如何有效提升GPS技术在高原高海拔地区的测量精度是高速公路平面控制测量中非常重要的研究内容。

1、工程概况

位于青海省海北藏族自治州境内的张掖至汶川高速扁都口(甘青界)至门源(克图)段公路工程，是国家高速公路网中张掖至汶川(G0611)高速公路的组成部分。桩号为K29+025~K50+014.475，道路全长为20.989475km，包含了峨堡互通、主线收费站、峨堡服务区以及卡子沟特大桥等主要工点。本次高速路平面控制测量项目主要内容是对 2020 年上半年施工导线和水平进行复测，对 2019 年复测的坐标点和高程控制点进行布网、选点、埋石等工作，确保满足快速路施工要求的道路平面控制。

2、高速公路平面控制测量要点

高速公路属于带状走廊，平面控制测量中主要以闭合导线或者复合导线等导向测量方式为主。同时在隧道桥梁的测量过程中还需要应用到三角网等测量方式。首先，符合或闭合导线的测量方式对实际长度有明确的要求，需要控制导线长度在 10km 以内，本项目的长度接近21公里，远远超出10公里。而在节点导线的设置过程中，需要控制节点之间的距离在符合导线长度的 70%以内，这样的情况就造成了实际测量应用过程中难以完成的问题。其次是中线测量控制过程中需要将使用的起算点保持为同一个测量系统，防止不同类型的控制点出现相互混杂等情况。但是在实际测量过程中存在基础控制点受到破坏的情况，很难进行导线联测点的确定，对总线控制测量结果会产生一定的影响。第三是公路平面测量控制中路面通视难度存在相对较大的情况，直接影响常规的测量。控制点布设与路线中心之间的距离一般情况下需要控制在 300 米。四是勘测等级比较高的桥梁隧道工程在道路中。如果采用常规方式来进行测量，就需要采用较为费时费力的方式来进行精度控制。同时，隧道桥梁所在区域的地形比较复杂，需要提供更好的通视条件和网状要求，通过视觉化作业等方式在常规测量过程中进行测量。既增加了丈量难度，又增加了丈量成本。在较短时间内，气温差较大，空气密度发生变化，气温比较低，仪器电池的使用时间较短，人员的测量强度较大等。最后，通过平差法解决控制网与路线网之间的衔接，可以在较大长度的桥隧工程测量中得到解决。但由于地形地貌复杂程度较高，对勘测工作的工程量会有所增加，对勘测工作的难度也会有所提高。同时实际操作过程中会受到各种因素的影响而导致测量产生脱节的情况。在施工阶段，测量的成果很大程度上依赖于所选用的测量仪器和设备。当前，随着信息技术的不断推动，测量仪器得到了显著的优化和发展。因此，在选择测量仪器和设备时，应根据公路工程的实际情况科学合理地做出选择，以为测量工作打下坚实的基础。在实际选择过程中，有必要尽可能选择先进的测量仪器和设备，以有效规避传统测量仪器在测量精度方面的不足，并更好地避免外界因素对测量工作的干扰。选定适用的测量仪器设备后，应对其进行检查，确认是否具有合格证，是否是正规企业生产的产品。同时，要按照公路工程建设的相关规范要求，确保仪器设备与工程的匹配性。此外，根据仪器设备使用的相关制度和规定，应及时对测量仪器设备进行检验和维护。按照每10d养护和校准一次的规定进行，以确保各项测量数据的精准性。这种定期的检验和维护措施有助于保障测量工作的稳定性和可靠性，为公路工程的测量工作提供可靠支持。

3、布网和观测

本次测量工程主要是对上次复测成果进行校验，充分结合测量的平面高程控制数据来进行测量准确性的检测。于是利用 GPS 技术在测量过程中进行长边探测，通过 GPS 静态高程拟合的方式来实现测区平面控制网的探测。通过从高级到低级，从整体到局部的原则进行布网加密，并通过复测作业的方式进行测量。复测的控制点位设置为36个，并通过现有控制点复测成果来进行同意平差计算。GPS 测量顶级操作的基本技术要求如表 1 所示。

表 1GPS 测量基本技术要求各等级作业

3.1 平面控制点外部业务数据采集

使用四台中海达 V60 型 GPS 静态接收机，在观测时严格按照《全球卫星定位系统 GPS 测量规范》(GB/T18314-2009)的要求执行， 采用静态定位技术进行测量，采用边连接的方式同步操作图形之间，确保该控制点具有高精度、高可靠性的强图形结构。 通过中海达 HGO 软件进行平差解算的内业数据处理。

3.2 高程控制点对外营业数据采集

使用四台中海达 V60 型 GPS 静态接收机，在观测时严格按照《全球卫星定位系统 GPS 测量规范》(GB/T18314-2009)的要求执行， 观测人员在测量中严格按照仪器操作手册中的要求执行，在接收机开始记录数据、有关卫星次观测数据后， 均注意观察。 观测中注意电力供应，仔细检查蓄电池的容量是否充足。 仪器仪表全部测量一次，前后都按规定进行观测，实时数据及时记录。

3.3施测技术要求

在观测过程中，任何时候都禁止使用对讲机靠近接收机和查看仪器内存。每天的观测工作结束后，为了防止数据的损坏，都及时进行了备份。接收机开机前和测量时，观测员都要填写观测本。采用静态定位技术进行测量，每期观测前后各取一根天线高度， 用钢制小卷尺分别从厂家规定的天线高量测基准面上以 120 °的三个位置分别测量天线与控制点标识面的垂直距离， 互差应在 2mm 以下，取平均值为天线高一度。

3.4观测精度检核

观测资料预处理结果的内部精度指标均符合《软件使用手册》中的相关规定，资料处理一般采用软件中应有的自动方式进行，也采用人工分段处理的方法，在与特殊情况观测资料不佳时进行处理。重复边、同步环、异步环、闭合差，及时检查基线成绩。

3.5内业数据整理

在开展无约束平差卫星网工作时，进一步开展了粗差测试和提出。 对点、边、同步图形达不到精度的，利用重算、返工等手段，及时分析原因，进行补救。 各项准确度要求均已达到。 采用中海达 HGO 软件进行拟合高程解算的内业数据处理。控制网的起测点采用甲方提供的G285、G288、G290、G293、G308、G323，平面坐标系为北京54坐标系，高程系统采用1985年国家高程基准。并联测G285、G286、G287、G288等36个控制点。在公路工程的测量过程中，测量人员作为直接操作者，其专业素养和能力直接影响着测量的准确性，因此，需要进一步加强测量专业队伍的建设，为开展高标准、高质量的测量工作奠定坚实基础。首先，在选择测量人员时，施工单位应该严格按照相关要求进行筛选，核查测量人员的测量资格证，确保所有人员持证上岗，符合测量的规范要求。其次，需要加强对测量人员的专业培训。在施工前的会议上，要强调测量的各项技术要点，明确测量技术的关键和难点，引起测量人员的高度重视。同时，鼓励参与测量的技术人员主动学习GIS技术、数据库技术等先进的测量技术，提升测量人员的信息化水平。此外，施工单位还应邀请相关领域的专业人员对测量队伍进行专题培训，以提高技术人员的责任心和专业水平，为整个工程的测量和施工创造良好的氛围。通过以上举措，可确保测量人员在专业素养和技能方面达到高标准，从而提高测量工作的准确性和可靠性。

4、精度评价

本次测量控制通过华中海大 HGO 软件解算平差后平面控制点约束点边长相对中误差为 1： 76032 ≤ 1/20000，约束平差后边长最弱边长相对中误差为 1：204020 ≤ 1/10000，精度符合要求，高程解算精度符合四等标准要求。复测成果如表2所示。

表 2 复测成绩表平面控制点

结语

综上，本文通过张掖至汶川公路扁都口至门源段高速公路项目说明了高速 GPS测量平面控制在高原高海拔地区复杂地理条件下的精确控制措施。控制网是开展各项测量工作的前提，需要将控制网的精度进行有效控制才能有效保证测量结果的精确度和测量效率。因此在测量过程中需要结合实际情况，严格按照相关规范的要求设置控制网，全面保证测量精度。

参考文献

[1] 吴江周. 山区高速公路平面控制测量中GPS定位技术的运用[J]. 工程建设与设计,2017(6):83-84.

[2] 胡民春. GPS 技术在高速公路平面控制测量中的应用分析[J]. 地球,2013(5):180-181.

[3] 张志标. 试析GPS定位技术在山区高速公路平面控制测量中的应用[J]. 建筑工程技术与设｜计，2015(10):900-900.

[4] 谢正军,潘国兵,宋礼德. GPS定位技术在山区高速公路平面控制测量中的应用研究[J]. 重庆交通大学学报（自然科学版）,2008,27(6):1046-1049.