長距離高速公路平面控制網(wǎng)系統(tǒng)差解決方法的探討

廖建雄

(上海市測繪院，上海200063)

長距離高速公路由于建設(shè)周期長、精度要求高，對平面控制網(wǎng)的要求很高。同時由于它線路長，要與沿線重要的道路、橋梁銜接，因此在布設(shè)平面控制網(wǎng)時不能當(dāng)作獨立網(wǎng)布設(shè)，而要兼顧其他工程的系統(tǒng)，做到各個平面系統(tǒng)的統(tǒng)一協(xié)調(diào)。現(xiàn)結(jié)合A15高速公路控制網(wǎng)的布設(shè)做一些探討。

一、項目簡介

A15高速公路西起浙江與上海交界處的楓涇鎮(zhèn)新園村，北接浙江省申嘉杭高速公路，東至浦東機場南進場路，全長83．404 km。A15高速公路經(jīng)過青浦、金山、松江、閔行、南匯五區(qū)，該項目94．2%均為高架橋布置，僅在接近浦東機場時的最后4．82 km為地面道路。

二、平面坐標(biāo)系統(tǒng)差及解決方法

1、系統(tǒng)差的產(chǎn)生

A15高速公路平面控制網(wǎng)采用二級布網(wǎng)、GPS觀測計算的方法。每10 km左右布設(shè)一組穩(wěn)定、可靠的強制歸心點作為首級網(wǎng)，首級網(wǎng)的起算點為上海市5個 GPS基準(zhǔn)站，見圖1，在首級網(wǎng)下面每500m左右布設(shè)加密點組成加密網(wǎng)，加密網(wǎng)的起算點為首級控制點。然而A15在跨越黃浦江時，專門成立了第10標(biāo)，即閔浦大橋標(biāo)段并已經(jīng)施工。閔浦大橋平面控制網(wǎng)是以G3173、G3497為起算點，用GPS觀測把上海市城市坐標(biāo)引測到閔浦大橋的兩個控制點MP03、MP04上，再采用邊角網(wǎng)觀測的方法平差6個控制點的坐標(biāo)，見圖2。由于A15高速公路平面控制網(wǎng)和閔浦大橋平面控制網(wǎng)采用的起算點不同、觀測方法不同，使兩個系統(tǒng)存在系統(tǒng)差，施工單位以閔浦大橋浦西控制點MP02、MP03為起算點布設(shè)支導(dǎo)線至我院提供的G97，發(fā)現(xiàn)G97坐標(biāo)差8 cm;同樣施工單位以閔浦大橋浦東控制點MP04、MP05為起算點布設(shè)支導(dǎo)線至我院提供的G98，發(fā)現(xiàn)G98坐標(biāo)差6 cm。

圖1 A15首級平面控制網(wǎng)圖

圖2 閔浦大橋平面控制網(wǎng)

2、系統(tǒng)差的消除

分析我院 GPS觀測計算方案，MP01、MP02、MP03、MP04、MP05、MP06 已經(jīng)納入 A15 加密網(wǎng)，每個點上都有GPS觀測數(shù)據(jù)。根據(jù)分析討論，總共嘗試了3種解決方案。

方案1：把以上6個點聯(lián)同 A15首級網(wǎng)G93、G109當(dāng)做已知點計算G93、G109之間的加密點，比較G94至G108這一段加密點的坐標(biāo)變化，發(fā)現(xiàn)坐標(biāo)差異在1～3 cm，無法消除系統(tǒng)誤差，不能滿足施工需要;

方案2：把以上6個點當(dāng)做未知點計算其坐標(biāo)，與閔浦大橋原有的坐標(biāo)比較相差2 cm左右，這樣處理相當(dāng)于把閔浦大橋控制網(wǎng)納入A15控制網(wǎng)進行整體平差，可以完全消除系統(tǒng)誤差，然而根據(jù)我院提供的數(shù)據(jù)計算閔浦大橋邊角網(wǎng)，發(fā)現(xiàn)其邊角網(wǎng)精度達(dá)不到設(shè)計要求，同時閔浦大橋的主橋墩已根據(jù)原有成果 MP02、MP03、MP04、MP05施工，精度要求在5mm，不可能坐標(biāo)調(diào)整2 cm，因此以上兩個方案都不可行。

閔浦大橋施工主要使用 MP02、MP03、MP04、MP05四點，MP01、MP06基本不用，并且 MP01、MP06是整個邊角網(wǎng)的最弱點，允許坐標(biāo)有較大的調(diào)整，因此我院實施了方案3。

方案3：在浦西以 G93、G92、MP02、MP03 為控制點布設(shè)一條一級導(dǎo)線，在浦東以 G109、G108、MP04、MP05為控制點布設(shè)一條一級導(dǎo)線，見圖3。通過現(xiàn)場測量和內(nèi)業(yè)計算，浦西導(dǎo)線閉合差為1/46 210，浦東導(dǎo)線閉合差為1/117 351，符合一級導(dǎo)線精度要求。在布設(shè)導(dǎo)線點的過程中，盡量使用已經(jīng)選好的GPS點，但浦東段由于點位破壞嚴(yán)重加之通視條件不理想，許多點都是重新布設(shè)。所有利用的 GPS點坐標(biāo)比較見表1，閔浦大橋控制點MP01、MP06坐標(biāo)比較見表2。

圖3 浦東、浦西一級導(dǎo)線布點圖

表1

表2

方案3的優(yōu)點：

1)確保原有 GPS絕大部分成果 G1～G93，G108～G150不做調(diào)整，可以繼續(xù)用于A15施工測量，避免了人力、物力的浪費;

2)G94～G108坐標(biāo)調(diào)整在3～5 cm，由于該標(biāo)段并未施工，不影響A15今后的施工建設(shè);

3)保證了閔浦大橋控制點MP02、MP03、MP04、MP05坐標(biāo)不變，滿足了閔浦大橋建設(shè)需要;

4)消除了A15GPS控制網(wǎng)與閔浦大橋控制網(wǎng)之間的系統(tǒng)差，確保了A15高速公路與閔浦大橋的銜接。

三、結(jié)論和建議

1)結(jié)合方案比較和數(shù)據(jù)分析，我院最終根據(jù)方案3實施測量和計算，并提供成果給A15各個標(biāo)段施工單位使用;

2)今后在布設(shè)長距離的控制網(wǎng)時，一定要了解控制區(qū)域內(nèi)是否有其他控制網(wǎng)需要銜接，并充分掌握它的起算點和測量方案，盡可能使用相同的起算點，避免系統(tǒng)差的產(chǎn)生;

3)兩個控制網(wǎng)銜接時，最好用多種測量方法進行檢測，求出其系統(tǒng)差，并根據(jù)工程精度要求和系統(tǒng)差的大小制定合理的測量方案消除系統(tǒng)差;

4)GPS已經(jīng)廣泛運用于各種控制網(wǎng)的布設(shè)，但不能忽略傳統(tǒng)的導(dǎo)線測量，采用GPS測量和導(dǎo)線測量相結(jié)合的方法能有效地解決控制網(wǎng)之間的系統(tǒng)差等問題。

[1]施一民．現(xiàn)代大地控制測量[M]．北京：測繪出版社，2003．

[2]李毓麟．在長距離GPS相對定位中的失周處理[C]∥高精度靜態(tài)GPS定位技術(shù)研究論文集．北京：測繪出版社，1996．