探析線路工程控制測量

引言：線路工程指的是長和寬之比都很大的工程，比如公路、鐵路、輸電線路、供水明渠工程等。在一般的線路工程建設過程中，大都需要進行測量。本文闡述了線路工程控制測量的相關內容。

線路測量的目的，是服務于各種大型線路和管道工程設計和施工的，首先可以為設計提供斷面圖和地形圖；其次，在施工時按設計位置要求敷設線路。線路控制測量具有全線性、階段性、漸近性等特點。全球定位系統是新一代衛星導航和定位系統，具有全球性，高精度，高效益的顯著特點。近年來，GPS定位技術在基礎研究，科學實驗，硬件與軟件的開發，推廣應用方面取得了可喜的成果。這就為路線工程控制測量的應用，奠定了良好的理論實踐基礎。目前，GPS測量技術在路線工程測量中應用主要是建立路線工程測量控制網。

1、路線控制測量的基本要求

路線工程的最大的特點是呈帶狀延伸形，其縱向長度從幾十公里到數千公里不等，此類工程一般要分段進行，而作為路線工程的整體最后必須按要求貫通起來，路線及其橋梁，隧道等大型的工程還要和沿線的城市的相關的設施正確連接；另外，建立的路線控制網又要將是其他的沿線工程的測量控制基礎。因此，路線控制測量是十分重要的。是保證線路工程質量的基礎技術工作。

路線控制測量包括平面控制測量和高程控制測量。

（1）路線平面控制測量

路線平面控制測量，包括路線，橋梁，隧道及其它的大型建筑物的平面控制測量。平面控制測量的主干控制網指的就是路線控制網，線路沿線的所有工程的平面控制都必須聯系這個控制網。主干控制網的主要作用就是統一平差，權限貫通。

三角測量，導線測量，三邊測量，全球定位系統測量等方法都可以用于線路平面控制網的建立。下面主要討論GPS在線路控制中的應用。

當采用GPS控制網時，一般有一級，二級，三級和四級四個等級之分。

在布設平面控制網時，要設置于距路中心大于50米同時小于300米的位置，這樣也方便測距、測角、定測放線和地形測量。在設計路線平面控制點時，必須把沿線的隧道，橋梁等構造物布設控制網的要求考慮進來，在大型構造物的兩邊，平面控制點要各設一對。

（2）路線高程控制測量

在同一條線路的控制測量中，要采用同一個高層系統，當同一高程系統不能被運用時，一定要給定高程的轉換關系，否則就不行。當三級以下公路或者獨立工程聯測有困難的時候，可以用假定高程，一樣可以達到不錯的效果。

公路高程控制測量采用水準測量。在采用水準的確有困難的山嶺地帶及沼澤，水網地區，四，五等水準測量可才用光電測距三角測量。

光電測距三角高程測量時，采用高一級的水準測量聯測一定數量的GPS控制點，作為三角測量的起閉依據。視距的長度不得大于1千米，垂直角不得超過15度。高程導線的最大長度不應該超過響應的等級水準路線的最大長度。

在進行內業計算的時候，垂直角度取位的精度必須達到0.1\"，高程要精確到1mm。

2、GPS控制網的布設

在進行GPS控制網的布設時，要根據公路的等級，作業時衛星的狀況，精度要求和沿線地形地物等因素進行綜合設計，同時進行技術設計書的編寫。

當路線實在太長的時候，可以根據情況把線路分成很多個投影帶，并把一對相互通視的GPS點布設在各個分帶交界附近。在設計同一路線工程特殊構造物的測量控制網時，應同路線控制網一次完成設計，施工，平差。特殊構造物測量控制網的等級要求一旦過高，可以將其作為首級控制網，同時以此為基礎，擴展其它的測量控制網，從而達到更好的效果。

在路線工程的首級控制網是GPS，同時要采用其他測量方法進行加密時，每隔五千米，就要設置一對相互通視的GPS點。當施工控制網直接就是GPS首級控制網時，在各個GPS點，至少要與一個相臨點通視。在GPS網設計的時候，要有一個或者多個獨立的觀測環組成，同時含有比較多的閉合條件。當GPS控制網是由非同步GPS觀測邊構成多邊形閉合環或附合路線的時候，它的邊數必須達到以下要求：（1）一級GPS控制網的邊小于或等于五條；（2）二級GPS控制網的邊小于或等于六條；（3）三級GPS控制網的邊小于或等于七條；（4）四級GPS控制網小于或等于八條。（5）網連式和邊連式適用于一二級GPS控制網布網；點連式適用于三四級GPS控制網布網。（6）自由基線不能出現在GPS控制網。（7）如果附近有等級高的國家平面控制網，GPS控制網要與其聯測，聯測的點數要大于或等于三個，分布均勻，能控制本控制網。（8）同一路線工程的GPS控制網分為多個投影帶時，在分帶交界附近應同國家平面控制網聯測。GPS點盡可能和高程點聯測，可采用使GPS點與水準點重合，或GPS點與水準點聯測的方法。此時的GPS點同時兼作路線工程的高程的高程控制點。（9）平原和微丘地形聯測點的數量必須大于三個；聯測點的間距要小于二十千米。而且要分布均勻。各級GPS控制網的高程聯測應不低于四等水準測量的精度。

3、GPS控制網的觀測工作

GPS的外業的觀測利用接收機接收來自GPS衛星發出的無線電信號，它是外業的核心工作。

外業觀測前要作好周密的計劃。首先應編制GPS衛星可見性預見表。預見表包括衛星星號，衛星高度角，最佳觀測星組，最佳觀測時間等。

3.1 安置天線

為了避免嚴重的重影及多路徑現象干擾信號的接收，確保觀測成果質量，必須妥善安置天線。天線要盡量利用腳架安置，直接在點上對中。當控制點建有尋常標時，應在安置天線之前先放倒戰標，只有在特殊的情況下，此時歸心元素應以解析法測定。天線的定向標志線應指向正北。定向誤差不應大于5度。天線底盤的圓水準器泡必須居中。天線安置后，應在每時段觀測前后各量天線高一次。對備有專門測高標尺的接受設備，將標尺插入天線的專用孔中，下端垂準中心標志，直接讀出天線高。對其他的接受設備，可采用測量方法，從腳架互成120度的三個空擋測量天線底盤下表面至中心標志面的距離，互差小于3毫米時，取平均值為L，若天線的底盤半徑為R時，廠方提供的平均相位中心至底盤下表面的高度為HC，按下面的式子計算天線高：h=（L2_R2）1/2+HC。

3.2 觀測作業

捕捉GPS衛星信號是觀測作業的主要任務，同時對其進行跟蹤，量測，處理，從而獲取所需要的定位信息和觀測數據。

在天線的附近安放接收機，接通接收機至電源，天線，控制器的連接電纜，并通過預熱和靜置，即可起用此接受機進行觀測。接受機開始記錄數據后，觀測員可用專用功能鍵和選擇菜單，查看測站信息，接收衛星數量，實時定位的結果和變化。觀測員要操作細心，觀測期間嚴防接收設備震動。

參考文獻

[1]劉新強.GPS系統在公路工程控制測量中的應用[J].黑龍江交通科技.2012（03）.

[2]黃利華.線路測量中長度變形的分析[J].企業科技與發展.2009（02）.

[3]張廣軍，潘爾仁.全站儀兩點參考線測量與放樣在高鐵特大橋建設中的應用[J].科技創新與應用.2013（20）.

[4]方順賢.GPS技術在公路工程控制測量中的應用思路探討[J].科技資訊.2011（09）.

（作者單位：四川地質礦產勘查開發局攀西測繪院）