嚴密平差法在公路導線測量中的應用

呂少華

(秦皇島路橋建設開發有限公司)

1 公路工程平面控制發展現狀及存在問題

對于線路控制來說，傳統的導線布設形式為單一附合導線，公路路基施工技術規范(JTJ033-95)也只針對近似平差的精度作了規定。公路勘測規范要求高等級公路及特大橋的平面控制網，應按最小二乘原理采用嚴密平差法平差并進行精度評定。近幾年來隨著全站儀、GPS的廣泛應用，依據現場地形地物及現存控制點的情況，考慮路線控制的方便，布設成導線網的形式是完全可行的，對于路線長度超過10 km的導線布設，宜采用GPS控制網，以提高路線控制精度。

對于大型橋梁、隧道工程來說，由于工程本身的精度要求較高，對控制網的要求也較線路控制高，由于測距手段的限制，傳統的布網方案多為帶有基線的三角網，現在已逐步被測邊網、邊角同測網所取代。邊角網不但能有效的提高控制網的精度，對布網方案的選擇也更加靈活，可根據現場的情況靈活布設，避免因圖形條件的要求使網形過分復雜。墩、臺放樣也以極坐標定點法最為常用。如今可針對橋梁的設計方案、施工方法、施工機具及場地布置、橋址地形及周圍的環境條件、精度要求等方面進行研究，擬定布網方案，近而用模擬法估算控制網的精度，進行控制網優化設計。最終決定控制網的布設方案，用以指導施工生產。

如今國內施工單位全站儀配備較多，GPS則較少，主要受GPS實時動態測量精度的限制。可由設計單位沿線路布設合適密度的GPS控制點，施工單位依據這些GPS點用全站儀加密控制，加密時主要考慮施工控制的方便和保證足夠的控制精度。加密形式在路線上以導線網為宜，既可提高精度又可根據現場情況及工程需要靈活布設。對于橋梁、隧道控制網則以邊角同測的獨立網為宜，充分發揮全站儀的優勢，使邊角精度相匹配，提高控制網的總體精度。滿足工程對平面控制的要求。

2 公路工程平面控制網布設

高等級公路施工控制中，雙頻RTK實時動態GPS、全站儀等已經得到廣泛的應用，但相應的軟件針對性、通用性較差，未能充分發揮儀器的先進性能，而且對施工控制的誤差分析較少。將適合于公路工程的嚴密平差軟件與全站儀相結合，可以有效地提高平面控制的精度。通過對測角網和邊角網的模擬法優化設計計算，可以看到邊角網的精度提高很大，特別是對于圖形條件不好的控制網。導線網的精度也較附合導線有較大提高。因此在適當的應用軟件支持下，可根據工程實際情況，通過對控制網中最弱點和最弱邊的精度分析，對控制網進行優化設計，靈活布網，避免過度復雜的網形，用合適的精度和密度的平面控制網指導施工生產。本文通過工程實例，對導線網的布設及精度分析作一介紹，說明只要輔以合適的計算程序，就可以充分發揮儀器的效能，以較高的精度方便有效地提供平面控制。

3 路線導線布設及間接差計算

3.1 概述

高等級公路中線主要控制樁由導線控制，因此施工前必須根據設計資料認真做好導線復測工作。

公路工程由于是線形結構物，為節省工期、造價，加快進度，一般各段路基、各部分結構物采用機械化同時施工，最后構成整體。這樣必須迅速、及時地放樣測量，才能滿足施工需要。同時必須保證測量精度以達到各部分構造物、路基間的正確銜接。

對原有導線點不能滿足施工要求時，應進行加密，保證在道路施工的全過程相鄰導線點間能互相通視，滿足路線控制精度。

公路路基施工技術規范(JTJ033-95)規定:導線起訖點應與設計單位測定結果比較，測量精度除設計有特殊要求者外應滿足以下要求:

導線復測時，必須與相鄰施工段的導線閉合。

在公路施工中，都是用近似平差的方法復測導線，先計算角度閉合差fβ，不超限時，再將其平均分配，然后計算坐標相對閉合差，不超限時，再按邊長成正比將其分配，最后計算出各點坐標。但這種計算方法得出的結果只能用作低級導線的資用坐標或高等導線的外業概算，而且要求起訖點必須分別至少有一條基線，即分別有一個起始方向角。同時這種方法只能計算單一附合導線。對導線網無法平差計算，極大限制了導線布設形式。

在施工現場，由于地方問題及資金到位因素的限制，施工單位進場后，設計單位布設的導線點或多或少都存在丟失或懷疑有松動的情況。復測導線時，如果采用嚴密平差的方法，不但可以提高導線計算精度，還可以根據現場情況靈活布設導線，更好地控制路基橋涵，一般在小橋涵附近便于控制的地方都可以加設一個導線點。而且可以隨意聯測設計單位提供的已知控制點而無需考慮導線形式。

3.2 導線復測間接平差計算實例

在五常—樺甸一級公路舒蘭—豐廣段A4合同施工中，施工單位進場時，只在A3合同找到兩個導線點，A4合同中段、A5合同段各找到一個導線點，由于當時工期緊，設計單位也未能及時提供更多的控制點。如利用傳統導線計算方法，由于只有一條基線，無法計算角度閉合差，也就無法用近似平差的方法計算導線成果。依據現場情況，筆者運用嚴密平差方法，從A3合同段GPS18-GPS19基線向A5合同段的GPS28點復測全段導線，中間聯測了GPS24點，導線復測示意圖如圖1。

導線計算結果及精度情況統計見表1、表2和表3。

表1 五樺線A4合同導線網形及精度統計表

圖1 五樺線A4合同導線復測示意圖

表2 五樺線A4合同導線網形及精度統計表

表3 五樺線A4合同導線相對點位誤差統計表

導線點平差計算驗后平面單位權中誤差0.858 2，待定點中最大平面點位中誤差為±13.50 mm，最大平面相鄰點間相對點位誤差為±9.99 mm，最大方位角誤差6.93＂，最大邊長誤差為±3.10 mm，最大邊長比例誤差為1/12 186。精度完全滿足公路施工要求。

4 結束語

隨著計算機技術的飛速發展，數據處理無論是處理的數量還是處理的方法都發生了質的飛躍。以前由于計算方法和手段的局限，很多計算費時費力，容易出錯，而且由于中間計算環節多產生了計算誤差的積累，甚至有些計算根本無法完成。現在數據處理不但方便快捷，工作量大，而且效率也成倍提高。基于計算機技術的計算科學的發展給公路界也帶來了新的生機。現在隨著全站儀的普及應用，配合以間接平差計算程序等計算軟件，可以依據工程現場的實際情況，科學分析各種誤差的來源和控制方法，科學制定控制網、導線網的布設形式，精確設計有效的觀測及放樣方法、方案，更加有效地指導施工，提高精度。本文以實例說明了嚴密平差導線的應用方法，不妥之處請指正。

［1］交通部第一公路工程總公司.中華人民共和國行業標準(JTJ033-95).公路路基施工技術規范［S］.人民交通出版社，1996.

［2］栗志海.導線測量技術要求探析［J］.公路，2003，(12).

［3］顧孝烈，毛鋒.測量電算程序設計［M］.石油大學出版社，1992.