大面積苗圃地區測量控制網布設方法研究與應用

何劍甲 易曉峰

摘 要：為解決受苗圃樹木地區測量控制網測量時GPS信號受干擾嚴重測量精度差、常規導線測量視線受阻測量效率低下的難題，本文結合鐵路軌道測量方法，提出一種密集型布網方式、CPIII式測量方法用于解決大面積苗圃地區的控制網測設，不僅保證了控制網的精度、縮短了控制網測設的時間、提高了控制點的實用效率，在相似地形條件下布設控制網具有一定的參考價值。

關鍵詞：苗圃地區 密集型控制網 CPIII測量方法

1.引言

武漢至深圳高速公路嘉魚北段項目起點嘉魚縣與江夏區分界處潘家鎮三灣村至終點嘉魚樞紐互通段（K34+015～K54+660.258），路線全長2 0 . 6 4 5 k m，其中K35+065～K37+045（約2km）處于苗圃和高壓線覆蓋區域，且該區域處于高架穿過區域，結構施工對于控制網的要求較高。在此地形條件下，現有的控制網測設方式-GPS測量和全站儀導線測量均已不再適用。GPS測量信號受遮擋嚴重，衛星高度角不能滿足要求且不能連續的跟蹤衛星導致測量精度差；全站儀導線測量測站之間觀測視線受樹木遮擋，觀測時需要經常挪動儀器，測量勞動強度大、效率低。如何進行該地形條件下的控制網測設，是本工程的重難點。

2.傳統控制網布設

線路K35+065～K37+045處于苗圃和高壓線覆蓋區域，若按照常規項目控制網布設形式，控制點只能選擇在沿線路兩側比較開闊且相互通視的位置，布設方式如圖1。

存在的問題：

（1）該段處于大面積苗圃和高壓線覆蓋區域，樹木比較密集，使用GNSS靜態測量信號較弱且不穩定，難以滿足測量精度要求；

（2）紅線用地寬度為34.5m，加上修筑便道的寬度8m，橫穿苗圃的寬度只有42.5m，想在沿線路兩側距離紅線邊較遠的位置埋設控制點根本無法通視，難以滿足導線復測的要求，且不利于測量放樣使用；

（3）施工工期緊，樹木移完后就進入高峰期施工，機械設備多，交叉作業影響通視條件，不具備滿足測量設站操作的控制點；

（4）下構樁基和墩柱施工過程中，渣土堆放嚴重，控制點間距較大將直接影響通視，不利于測量施工放樣；

綜上所述經現場實際情況考察，常規控制網布設方式無法滿足現場施工放樣，甚至會大大影響測量的工作效率，將對工程進度造成延誤。

3.密集型控制網布設

如圖2所示，測區范圍為一狹長、帶狀路線。貼近紅線兩側都是苗圃、樹木，GNSS靜態測量將受到限制，且施工區域內機械設備較多，堆土較為嚴重，視線受阻，故常規布網方式難以滿足要求。

而鐵路CPIII型控制網是沿軌道兩側布設的密集型帶狀控制網，具有精度高、使用方便、效率高的優點，能更好的滿足鐵路高平順性和高穩定性的要求。

針對以上情況，在常規布網和GNSS靜態測量無法滿足現場施工任務的情況下，提出了一種采用密集型的布網方式，形式類似高速鐵路CPIII控制網的布設方法：即控制點沿線路左右兩側成對設置，點對間距約120m左右，兩點橫向距離約50-60m。布設方式如圖3。

4.CPIII測量方法施測

4.1儀器設備選型

本次CPIII型控制測量采用標稱精度為0.5秒、1mm+1ppm的TCA2003全站儀1臺。測量棱鏡采用普通棱鏡6個，采用腳架架設基座的方法。干濕球氣溫計、空盒氣壓計各1個。

高程控制測量采用DiNi03數字水準儀（±0.3mm/km）1臺、配套的數字因瓦水準尺2把、重量為1kg的尺墊2個。

數據采集采用CPⅢ數據采集專用軟件1套，數據處理采用CPⅢ數據處理軟件1套，筆記本電腦一臺。

4.2測量方法

本次控制測量投入的儀器設備均經過專業鑒定部門的檢定，全部檢定合格，可以投入相應CPⅢ型平面控制網測量。測量方法采用自由設站多測回邊角法，即：采用全站儀自由設站，對相鄰的多個控制點進行觀測，觀測量包含水平方向值、天頂距、斜距等內容。觀測測回數為2測回。

在每站開始自動觀測前，將氣溫、氣壓等參數輸入到儀器中，進行氣象改正。

在每個自由設站上，視現場通視情況以2 x 3 或2 x 2對控制點為測量目標。對相鄰測站，重復觀測2～3對控制點，保證了每個控制點至少被測量2次（圖3），從而得出各點之間高精度的相對位置關系，以滿足高速公路高平順性的要求。

當觀測限差不滿足規范要求時，應進行重新觀測，直至滿足要求為止。特別是在空氣溫度變化較大或者有施工機械震動影響時，要進行重新觀測或者適當增加測回數。

4.3與常規方法相比較

如表1所示，CPIII型控制網測量時間僅需0.5天，具有較高的效率，為工程項目的推進節約了時間；該方法測量采用全站儀自由設站，對周邊環境要求較低，能很好的解決控制點相互不通視的問題。

5.控制網的應用

如圖3所示，密集型控制網控制點縱向間距約為120m，橋梁結構間的距離為30m，現場放樣結構物時采用全站儀自由設站法，100m范圍內可以保證4-6個控制點提供使用。這樣的話無論選擇在什么位置架設儀器，都可以保證有4個以上的控制點可供使用。尤其是在基坑開挖系梁施工放樣樁基中心點時，可以有效的避免轉點放樣，選擇架設儀器的位置比較方便，只需保證設站點的方向角度在30-150°以內。

優點：全站儀設站方面，可以有效的躲避因現場施工帶來的雜土堆或者施工機械阻擋視線；后視點選擇較多，可以隨意從4-6個控制點中選擇2-3個定向點，第四個控制點作為檢查點，形成閉合，保證了施工放樣的準確性。同時控制點選擇性較多，節約了時間，提高了測量效率。

6.結論

本文通過對大面積苗圃地區控制網施測困難進行分析，結合鐵路CPIII布網和測量方法提出一種--使用CPIII測量方法的密集型控制網。不僅解決了常規控制網測量方法測量精度差、效率低、強度大的難題，而且該方法的控制點在細部放樣中實用性更強，能夠更好的為工程施工帶來便捷，在同種地形條件下的工程項目建設中具有一定的推廣應用價值。

參考文獻：

[1]歐陽溯.橋梁施工測量GPS控制網布設的應用[J].全球定位系統，2011，36（3）.

[2]蘇詩培. GPS控制網布設思路及其在某公路工程測量中的應用[J].科技創新導報，2010（11）： 9-9.

[3]張懷仁，吳喬生.高速鐵路精密控制網CPⅢ測量技術分析[J].科技創新導報，2010（6）.

[4]孫立雙，劉家良，佟舟.CPIII平面控制網數據處理方法的研究[J].沈陽建筑大學學報（自然科學版），2017（02）：137-143.