梁開高速公路平面控制測量及山區GPS定位技術探討

熊靈敏 吳泓嶺

摘要：隨著我國當前科技水平的不斷提高，在當前山區高速公路平面控制測量工作中，需要加強對GPS定位技術的深入性分析，并且還需要考慮高速公路當前的復雜地形情況，做好系統坐標的選擇以及控制網的布設，并且還需要優化數據采集的方法，從而使得山區高速公路平面控制測量效果能夠得到全面的提高。與此同時還需要加強對整個測量過程的全面監督以及管理，避免對后續測量結果產生一定的影響，通過科學而合理的工作方式滿足平面控制測量的要求和標準。下面以梁開高速控制網測量為案例進行分析。

關鍵詞：山區高速公路;平面控制測量;GPS定位技術

梁開高速是《重慶市高速公路網規劃（2019-2035年）》中的“八射支線二”，是“八射”重慶至宜昌高速公路加強川渝融合交流的重要組成部分，也是貫徹落實國家打造長江經濟帶決策和建設成渝城市群的重要交通基礎設施。項目建成后將完善成渝城市群高速路網綜合布局，增強高速公路網密度，優化區域高速公路通行路徑，形成梁平、開江、開州之間的最快捷的對內對外通道，構建便捷、通暢、高效、安全的綜合交通運輸體系，促進成渝城市群內部一體化，支撐成渝城市群腹地快速發展。本項目位于渝東北地區，路線大致呈西南至東北走向，起于梁平區云龍鎮石蓮村附近，設樞紐互通與G42滬蓉高速相交。向東北下穿渝萬高鐵、經蔭平、屏錦、聚奎，跨 G318 后布線至齊河村附近設樞紐互通與 G5515 張南高速相接，再沿禮讓、明達、龍門、新盛一線西側布線，止于新盛東北的川渝省界處與四川段路線相接。

此工程屬于山區高速公路，以本工程為例，對山區高速公路GPS靜態測量在平面控制測量上發揮的作用進行討論分析。GPS定位技術采取了距離交匯的方法，在測量領域中的應用非常的廣泛。通過高精度的數據軟件處理系統能夠加強對誤差的全面控制，但是在實際工作中會受到周邊復雜地形條件的影響，對最終的精準度產生一定的偏差，所以在實際工作中，需要利用GPS技術建立高精準度的控制網，以此來完善整體的測量模式，同時在實際控制測量時，需要選擇正確的數據分析和處理方法，完善整體的工作模式，提高最終測量的效果。

一、山區高速公路平面控制測量工作的概述

為了使山區高速公路平面控制測量工作可以更加有序進行，在實際工作中需要了解山區高速公路平面控制測量工作的特點，為后續工作提供重要的理論保證。隨著我國當前社會的不斷發展，測量工程往往涉及到越來越多復雜的場景，特殊地形也是比較常見的，例如山區測量任務在不斷的增多，在實際工作中需要處理好不同的矛盾問題，全面提高整體的測量水平，使得我國測量工作能夠有良好的發展前景[1]。在實際工作中需要結合特殊地形條件下的測量工程來解決實際的工作難度。處理多個方面的任務時，需要考慮不同的影響因素。尤其是在面對特殊地形時存在的一些異常情況時，要加強實際情況的關注力度，避免對后續測量結果產生一定的干擾。在特殊地形下進行測量工作離不開先進的技術支持，選擇先進而合適的策略技術才可以使最終結果能夠具備可靠性的特征，另外也可以獲取非常豐富的信息資料，避免對后續測繪產生一定的影響。在山區高速公路平面控制測量開展工作中，需要保證測量技術本身應用非常的可靠，加強對新技術的關注力度，實現技術方案的轉型和升級，明確調試地形的類型以及對實際測量工作提出的新要求，為后續工作提供重要的參考和指導[1]。為了保證后續測量工作可以更加順利的進行，同時還需要考慮有關野外草圖的繪制，盡可能地清晰優化整體的布局效果，為后續測量工程提供必要性的指導。在實際工作中，可以借助信息化的軟件來完善整體應用模式，使測量工作的精準性能夠得到充分的保障。在山區高速公路平面控制測量工作執行時，要獲取更加全面的野外數據信息，為各種操作技術應用提供重要的基礎，在野外數據采集時，要先明確主要的工作標準，之后再選擇恰當的設備，提高后續工作的科學性，尤其還要規避在技術實施時實際存在的不匹配的問題，增強整體的應用效果。

二、 GPS定位技術在梁開高速公路平面控制測量中的具體應用

1.坐標系統的選擇

梁開高速公路（重慶段）工程坐標系：中央子午線經度為108°，投影面大地高380米，橢球參數為CGCS2000橢球參數。通過該工程我們總結出在山區高速公路平面控制測量中融入GPS定位技術時，首先要進行是坐標系統的選擇，為后續工作科學實施奠定堅實的基礎。先要確定平面直角坐標系測量區域內的投影長度，變形值要小于每千米2.4厘米，海拔高度如果大于100米的話，那么要加強對高程歸化引起長度變形時的精準性測量，在實際工作中只需要考慮正形投影的距離就可以了。在山嶺地區由于地形起伏較大，海拔非常的高，如果并沒有加強對長度變形深入分析的話，那么會導致長度變形值不斷的增加。在具體實施的過程中，需要先進行山區情況的全面分析，之后再完成后續的控制測量，選擇相對應的坐標系統，全面的提高測量的精準度[2]。在具體工作中需要根據山區的特點，結合山區的經緯度和平均高程等相關內容，選擇正確的坐標系投影高層面上的正形投影建立平面直角坐標系。如果在具體工作中任何一個投影帶很難滿足相關要求的話，那么可以劃分為不同的投影帶，值得注意的是投影分帶的位置不要選擇在大型的建筑物處，要適當的提高整體的工作效果。在實際建立時要加強對路線的全面勘測，比如可以根據橋梁和隧道來建立控制網，直接將局部和平面進行相互的融合，構建平面直角坐標系，之后再利用高程規劃和正形投影來加強對控制網邊長影響因素的深入性分析，從而使得投影長度變形能夠符合相關的規范要求，解決在長度變形方面的問題。另外還需要保證投影誤差不會影響控制網的精度，嚴格按照相關的公式進行精準性的計算，提高后續的管理效果以及測量水平，在實際工作中需要取平均曲率半徑和測距邊平均的高程。

2.平面控制網的布設

（1）等級的確定

在進行平面控制網布設時，要先進行等級的確定，在地形較為平坦地區中進行測量時，可以按照和路線的平面控制網同時進行布設。在山區中，由于高速公路包含了大量的橋梁和隧道，并且各級公路和橋梁之間的平面控制網等級存在一定的差異性，所以在實際工作中需要采用路線平面控制網和構造平面控制網分布結合的原則來提高實際的實施效果。為了使構造物平面控制網能夠聯系到路線平面控制網上，在實際實施時需要建立一對相互通式的平面控制點，構成四邊形的形狀，避免對后續測量造成一定的影響。在路線平面控制網建立時，要先布置首級的控制網，根據加密路線平面控制網的建設，滿足實際工作要求及標準。同時還需要考慮加密路線平面控制網的建設，嚴格遵循公路測量的要求以及標準，在高速公路中加密控制網的等級要高于一級導線的精度，對于其他等級的公路來說，加密控制網的等級要高于二級導線的精度[3]。各個隧道和橋梁平面控制網的等級要按照長度和單跨跨度進行日常的操作，防止對后續的使用產生一定的影響，在實際布網的過程中，需要以一級導線為主要基礎，進行加密控制網的建設，并且采取更加科學的測量工作。為了使構造物平面控制網聯系到路線，平面控制網中，在實際工作中需要建立首級平面的控制點，嚴格執行測量規范要求以及標準，提高后續測量的精準性，避免對最終結果產生一定的影響。通過綜合考慮該工程最終采用平面四等GPS平面控制，來滿足工程施工及減小橋隧銜接貫通誤差。

（2）控制網點的布設

在控制網點布設方面，要加強對現場情況的深入分析，確定好控制網設計和點位的選擇定位，之后再滿足實際勘探的確定定位點位，要根據山區地形的特點，選擇在較高的位置，避免對后續的GPS信號產生一定的遮擋。尤其是在隧道進出口內部要考慮GPS信號接收的特點，控制好線路的距離，全面的提高最終的精準度，在點位上方要沒有大面積的遮擋物，同時要遠離大功率的發射臺、高壓線、大型建（構）筑物等，以此來保證有較為寬闊的視野環境。在實際測量時，要加強對現場情況的深入分析以及研究，按照上述的要求可以在路線平面控制中布設25～28個點加密路線，平面控制點要布設170～180個點具體問題要具體分析，采取GPS觀測的方法，利用全站儀進行觀測，從而使得加密路線測量能夠符合相關的標準，提高最終測量的精準性。該工程控制網最終點位布置圖，完全滿足公路規范平面四等規范他要求。

3.GPS數據的采集

在進行GPS數據采集時，要根據路線的特點和地形復雜地段的特點來進行全面的觀測，在實施作業之前要選擇重要而準確性的觀測時間點，適當地延長觀測的時間來提高最終的精準度，在進行控制點設置完成之后，要確定穩定時間，做好數據的全面檢驗，只有各項指標符合相關標準之后，才可以進行接下來的作業。在平面控制網點中，每個時段同步觀測的時間要高于1.5個小時，大型構造物的控制網點要高于兩個小時，以連續性的放置、經常的觀測，避免對后續的數據產生一定的影響。接收機開始記錄數據之后要全面的觀察和檢查衛星信號的儲存情況，當接收和儲存出現異常的話，那么要適當的調整后續的觀測計劃，可以適當的延長觀測的時間。在每天觀測完成之后需要做好數據的記錄，其中包含的是機械計算和同步環閉合差計算等等，需要進行整體性的分析，必要時要進行重新的測量，從而提高整體的工作效果。

4.GPS數據的處理

此次數據處理，基線結算利用中海達后處理軟件HGO進行解算，對解算合格的基線文件導入武漢大學研發的《科傻》平差軟件進行平差處理。該工程復測點位18個，加密點位29個，整個控制網共計47個點位。利用5個設計院提供四等點作為起算點進行平差，最總平差結果滿足四等平面控制網精度，平差精度見下表。

GPS數據處理在實際工作中也是非常重要的，在野外數據核查沒有任何問題之后，需要利用相關軟件進行數據的處理，按照無約束平差的特點來進行日常的檢查，在數據處理時往往會涉及大量不合格的基線或者是合格基線誤差較大，因此在實際工作中需要避免出現大量的重復作業工作，要嚴格按照相關的公式進行全面的計算，也可以錄入計算機平臺中進行精準性的核對。在完整的測量之后，需要進行再一次的檢查以及核對，和實際情況進行相互的比較，及時地發現在測量工作中的不足，提出有效的應對方案。GPS測量方法改變了傳統導線測量耗時耗力的狀況，還提高了整個控制網精度。通過該工程的實際作業，證明GPS靜態測量在高速公路控制網測量中發揮的作業非常大，完全可以取代傳統導線測量。

結束語：

通過該工程的實際操作運用，得出山區高速公路平面控制測量中，要利用GPS定位技術全天候和實時的測量優勢來提高最終的作業效率，從而可取代傳統全站儀測導線的測量方法。在進行山區測量時，需要考慮復雜地段的特點，并且建立穩定性較強的觀測條件，選擇恰當的觀測時間段，從而使最終的測量精準度能夠得到全面的提高，另外還需要根據實際情況確定好主要的工作方案，靈活應對在實際測量中的問題。

參考文獻：

[1]謝勇. GPS技術在公路平面控制測量中的應用[J].中國新技術新產品，2020（24）：135-136.

[2]吳迪軍.山區高速公路施工控制測量的技術研究[J].工程勘察，2020（07）：78-79.

[3]吳勤偉. GPS在山區高速公路縱橫斷面測量中的應用[J].江西測量，2019（02）：30-31.

作者簡介：熊靈敏（1985—），男，漢族，重慶巫山人，工程師，本科，主要從事測繪管理工作。