對基于GPS的公路平面控制測量技術應用的幾點探討

唐能寶

廣東省水利水電第三工程局有限公司 廣東 東莞 523710

引言

伴隨著我國社會經濟高速發展，我國在基礎設施建設中投入的資金日益增加，其中公路建設工程等交通行業工程數量最多。各個城市的公路建設情況，無疑反映該城市的經濟發展水平，甚至可間接反映這一城市的整體發展狀態[1]。但想要保證公路工程施工質量達到標準，嚴格控制公路工程的質量水平，所以，施工主管部門必須準確認識到公路工程測量的必要性及重要性，需明確公路平面控制測量對公路工程建設的積極作用與積極意義，積極探究更理想的測量技術，保證所獲取的公路平面控制測量數據準確可靠，結合測量數據指導后期公路工程建設工作，提升公路工程建設的整體質量，最大限度上延長公路的應用壽命，提升后期公路運行的安全性及有效性，為城市發展做出相應貢獻[2-3]。以前進行公路平面控制測量工作時，施工主管部門多應用傳統測量方法達到公路平面控制測量的目的，獲取相應的測量數據，結合數據指導公路工程后期進行高質量、高效率建設工作[4-5]。但從實際應用可發現，傳統測量技術存在一定局限性，且伴隨著科學技術的高速發展，傳統測量技術誘發的問題日益增多，難以滿足現代化背景下公路平面控制測量的需求[6-7]。伴隨著科學技術的高速發展，GPS測量技術問世并在公路平面控制測量工作中投入使用。相較于傳統測量技術，GPS測量技術的應用優勢明顯，所以在公路工程測量工作中得到了全面應用。

1 公路背景及測量問題

老撾沙灣拿吉省他潘通縣的塔潘通道路升級工程項目，施工內容包含道路全長88.2km中的38.2km的道路（KM20+000-KM58+200段）建設、道路全長88.2km中的19座橋梁拆除及重建工程。本工程屬于現有道路升級項目，其目的是擴大公路面積、改善該區域的交通通行。道路完成升級后，3km塔潘通縣城區道路的寬達到12m，85.2km普通公路的寬達到9m，19座現澆混凝土橋的總長度達到458m。該公路的地理位置十分特殊，直接影響沙灣拿吉省的經濟社會發展水平。道路等級標準屬于老撾Ⅳ級，設計時速達到80km/h，公路面層為雙層瀝青表面處治。該公路項目現今已經完成各項公路建設內容，包含橋梁施工、道路施工、防護欄安裝與交通指示牌安裝等等，目前本工程質保期結束，已經完成了項目竣工驗收移交。現今，該公路工程項目順利完成，無疑為沙灣拿吉省通暢交通往來提供更理想的條件，可促進當地商業、生產、旅游發展，可有效促進沙灣拿吉省經濟發展，提升當地人民經濟水平，改善人們的生活質量。

該公路工程建設項目十分復雜，平面控制測量應將導線測量作為主要測量工作，比如閉合導線以及附合導線等等。針對公路工程中比較重要的建筑物（以橋梁為主），還需積極應用三角網等多種測量技術。但若應用常規測量方法，則需存在以下問題：①公路工程建設項目涉及的導線均有實際長度要求，比如高等級公路工程必須滿足一級導線要求[8-9]。所以，公路中所使用的導線均需控制在合理范圍內。若屬于結點導線，則需將結點距離控制在附合導線長度的70%以內。但從實際調查可發現，很多公路工程建設項目并不能達到這一項要求，容易出現超規現象，所以必須選擇更適宜的測量技術。②路線測量控制期間涉及起算點，但起算點往往無法維持同一測量系統，不同類型控制點往往處于相互混雜狀態，所以涉及系統兼容性這一方面的問題。但因為公路工程建設過程中，部分施工人員并未認識到嚴格控制基礎控制點，保證基礎控制點無錯的必要性，導致部分合理基礎控制點被摒棄，或是因為保護意識不足導致人為破壞現象。所以在這些公路區域進行測量工作，往往無法明確導線聯測點，難以保證公路控制測量數據的質量水平。③現今我國未針對公路平面控制測量制定規范統一的測量系統，所以既往進行公路測量工作時，有軍測、國測、城市控制點等多種模式，控制起算點往往會被大量因素影響，繼而導致起算點破壞，影響公路平面控制測量工作順利開展，所以難以保證實際測量結果的準確性與可靠性。④開展公路平面控制測量工作期間，需準確設置路線控制點，必須保證其處于距離路線中心線的300m以內。但這一限制導致測量地區可能出現通視障礙，若采用傳統測量方法，無法滿足實際測量要求。⑤橋梁等建筑比較特殊，實際測量工作比較復雜，測量工作難度較大，若采用傳統測量方法進行測量工作，難以及時獲取準確的測量數據，且測量過程中的花費比較大，實際測量工作進程比較緩慢，測量結果缺乏準確性、客觀性與真實性，難以滿足測量實際需求。

2 GPS測量技術的測量優勢

2.1 定位精準度高

實際應用GPS測量技術的時候，測量人員可發現，相較于傳統公路平面測量技術，GPS測量技術具有更高的測量精準度。該技術投入公路平面測量時，需在相關基線上合理設計多個觀測點，這些觀測點可促使靜態相對定位形成，保障實際測量精準度。比如在長度800km以上的公路工程上應用GPS測量技術，其定位測量精準度最大可達到10-8；在長度100km至500km的公路工程上應用GPS測量技術，其定位測量精準度最大可達到10-6-10-7；在長度小于50km公路工程上應用GPS測量技術，其定位測量精準度最大可達到（1-2）10-6。

2.2 測站無須通視

GPS測量技術在公路平面測量中應用時，并未明確要求測站與測站之間始終維持通視狀態，只需要在平坦開闊、視野清晰的區域上設置測站點便可。所以實際測量期間，不僅可方便進行測量工作，還可有效減少測量造價費用，可節省測量工作的實際支出。因該技術不具備相應的通視要求，所以測站點實際位置、相互間距離往往只需結合實際需求設置便可，點位選擇以及距離選擇十分靈活，可有效節省控制觀測網選點計算工作，可節省測算工作人員的時間，有效降低測算工作的難度，還可有效提升測量精準度。

2.3 可提供三維坐標

應用GPS測量技術完成公路平面測量工作后，需應用配套軟件進行數據處理，處理后獲取的結果可經坐標充分顯示出來，還可分開計算高程坐標與平面坐標，獲取的坐標數據進行前后對比后，則可獲取精確定位測站點的實際平面位置，還可獲取相應的高程點位三維坐標。

2.4 可進行全天候作業

在公路平面控制測量工作中應用GPS測量技術，還可實現24小時工作，這與GPS設備設施具有極強的適應性相關。這一特點導致GPS設備設施能夠在任何環境下完成測量作業，即便環境十分惡劣，也不會影響GPS測量技術的應用，也能夠獲取更為精準可靠的測量數據與測量結果，還可在全球任意時間、任意點完成相應的觀測工作，獲取詳細豐富的GPS測量數據，輔助施工人員高效準確的完成公路平面控制測量工作。

3 GPS測量技術的實際應用

3.1 布設控制網

想要在公路平面控制測量工作中有效應用GPS測量技術，首先要在公路工程建設區域合理布置控制測量網。布置過程中，第一，要結合甲方要求、GPS測量規范標準進行合理設計，保證控制測量網布置的科學性與合理性，保證控制測量網的閉合環充足，也就是存在獨立觀側邊形成的閉合圖形，保證閉合圖形平差及強度。第二，點位重合必須滿足控制測量網要求，方便結合已經明確的觀測點左邊進行待測點坐標測算。也就是說，需將GPS控制網點和地面上已知控制網點進行有效重合，充分發揮控制測量網的作用，讓重合點能夠均勻分布在控制測量網中。還需讓觀測網點、水準點進行有效重合，為工作人員進行地面水準點觀測工作、數據分析提供相應的參考數據。第三，布置控制測量網的時候，還需保證GPS站點觀測具備足夠開闊的視野，避免被樹木等多種障礙物影響。雖然GPS測量技術具有較強的適應能力，但想要保證觀測精準性，還需保證觀測站點于高度15°以上沒有其他障礙物。第四，若進行實際測量工作時，需應用聯測法或是進行控制測量網擴展，必須保證多個觀測站點均具備理想的通視條件。想要滿足公路工程的實際測量精準度要求，讓GPS測量技術真正在公路測量工作中發揮作用，輔助工程有效生產作業，則需明確甲方相應測量精準度要求，并將要求有效落實，才能達到測量工作的最終目的。第五，在應用GPS平面測量控制網的相關精準度指標時，還需和公路工程精準度需求、實際應用的儀器設備特點進行有效結合，還需明確技術條件造成的影響，結合GPS測量規范中的相鄰點位距離標準差指標明確最終精準度數值。

3.2 測量外業

進行GPS靜態控制測量技術進行外業測量時，必須結合測量設計要求在公路相關測量區域中合理布設相應的GPS觀測點以及導線點等等。為了有效預防電磁場對實際測量信號造成的影響，所選擇點位必須盡可能與大功率無線電發射源、高壓電線保持合理距離，選取視野開闊、交通便利、無遮擋物的地方。明確最終選點，結束選點工作時，還需結合公路工程的現場實際澆筑混凝土樁完成標記工作與記錄工作。進行公路平面控制測量工作的時候，想要獲取更精確的測量數據，還需在現有GPS觀測點上應用三角支架完成觀測工作。進行平面觀測工作的時候，需盡量滿足公路平面測量規范要求，積極應用相同方式測量其他布置觀測站點，獲取3個平面觀測結果，但結果數值不能超過2cm，將這3個結果數值作為觀測站點平面坐標觀測結果。完成觀測工作后，還需積極應用相應數據處理軟件進行基線解算、網平差等多項數據處理工作。明確GPS測量控制點三維坐標后，還需積極保證同步觀測精準度、復測基線觀測精度、異步環觀測進度等多項進度指標充分滿足設計要求。

4 結束語

伴隨著社會經濟水平的高速發展，城市規模日益擴大，城市公路修建及改建工程數量日益增多。但想要保證工作的有效性與合理性，還需進行科學測量工作，保證公路工程質量與進度，獲取精準度更高的測量結果，輔助公路工程完成施工。