１.前言

高等級(jí)公路在測(cè)設(shè)過(guò)程中廣泛采用了一些新技術(shù)，如控制測(cè)量采用ＧＰＳ定位技術(shù)；工程地質(zhì)采用遙感技術(shù)；設(shè)計(jì)采用航片定線及廣泛的ＣＡＤ技術(shù)等。這些新技術(shù)代表了當(dāng)今公路勘察設(shè)計(jì)的最為先進(jìn)的測(cè)設(shè)手段和設(shè)計(jì)方法。施工中利用全站儀在ＧＰＳ點(diǎn)的基礎(chǔ)上加密導(dǎo)線點(diǎn)進(jìn)行公路控制測(cè)量并以極坐標(biāo)法放樣得到了最為廣泛的應(yīng)用。

由于初設(shè)階段布設(shè)的ＧＰＳ點(diǎn)經(jīng)歷了初測(cè)、定測(cè)、施工圖設(shè)計(jì)、招標(biāo)投標(biāo)等階段至工程開(kāi)工一般需要二、三年的時(shí)間，而高等級(jí)公路修建地區(qū)一般經(jīng)濟(jì)都較發(fā)達(dá)、人口密集，ＧＰＳ點(diǎn)丟失、遭破壞的情況比較嚴(yán)重，或由于ＧＰＳ點(diǎn)的特性通視情況不盡人意。根據(jù)國(guó)際招標(biāo)項(xiàng)目ＦＩＤＩＣ條款的規(guī)定及施工合同工期的要求，丟失或破壞的導(dǎo)線點(diǎn)應(yīng)恢復(fù)或補(bǔ)設(shè)。

２.二級(jí)導(dǎo)線測(cè)量的主要技術(shù)要求

導(dǎo)線長(zhǎng)度

(km)
平均邊長(zhǎng)

(km)
測(cè)角中誤差(“)
測(cè)距中誤差(mm)
測(cè)距相對(duì)中誤差
測(cè)回?cái)?shù)
方位角閉合差(“)
相對(duì)閉

合差

DJ2
DJ6

2.4
0.25
8
15
1/14000
1
3

≤1/10000

注：表中的n為測(cè)站數(shù)

當(dāng)導(dǎo)線平均邊長(zhǎng)較短時(shí)，應(yīng)控制導(dǎo)線邊數(shù)，但不得超過(guò)上表導(dǎo)線長(zhǎng)度和以平均邊長(zhǎng)算得的邊數(shù)； 當(dāng)導(dǎo)線長(zhǎng)度小于上表規(guī)定長(zhǎng)度的1/3時(shí)，導(dǎo)線全長(zhǎng)的絕對(duì)閉合差不應(yīng)大于13cm。

導(dǎo)線宜布設(shè)成直伸形狀，相鄰邊長(zhǎng)不宜相差過(guò)大。

３.測(cè)量數(shù)據(jù)的處理

由于公路呈帶狀， 一般較長(zhǎng)，沿線地形起伏較大，有些地區(qū)海拔較高，或位于投影帶的邊緣，導(dǎo)線歸算到大地水準(zhǔn)面并投影到高斯平面上產(chǎn)生的變形不可忽視。當(dāng)導(dǎo)線連線的相鄰控制點(diǎn)不在同一投影帶內(nèi)，為了計(jì)算導(dǎo)線閉合差，就需要坐標(biāo)換帶，將鄰帶的坐標(biāo)換成同一帶的坐標(biāo)。控制測(cè)量對(duì)投影的基本要求是角度投影后不發(fā)生變形即正投影。以ＧＰＳ點(diǎn)為附合點(diǎn)進(jìn)行加密及恢復(fù)或補(bǔ)設(shè)導(dǎo)線點(diǎn)時(shí)應(yīng)對(duì)測(cè)距長(zhǎng)度進(jìn)行如下三個(gè)方面的歸化投影計(jì)算（外業(yè)測(cè)量時(shí)，對(duì)全站儀的測(cè)距功能根據(jù)空盒氣壓計(jì)及溫度計(jì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行溫度與氣壓的氣象改正）

(1)測(cè)距邊長(zhǎng)度歸算到測(cè)區(qū)平均高程上;

(2)測(cè)距邊長(zhǎng)度歸算到參考橢球面上S=S’(1-Hm/R);

（一般為大地水準(zhǔn)面，Hm為導(dǎo)線的平均高程，S’為建筑面上的丈量長(zhǎng)度）

(3)測(cè)距邊長(zhǎng)度投影到高斯平面上

（Ym為球面上的邊長(zhǎng)S距中央子午線平均距離.）

實(shí)際應(yīng)用中由于第一項(xiàng)及第三項(xiàng)中△Y （測(cè)距邊兩端點(diǎn)近似橫座標(biāo)的增量）對(duì)結(jié)果影響甚微，可忽略，第二項(xiàng)中Hm值近似采用導(dǎo)線兩端點(diǎn)高程的平均值, 不再對(duì)每一邊分別計(jì)算改正數(shù)，而是綜合考慮歸化投影計(jì)算，從而形成一個(gè)邊長(zhǎng)改正數(shù)系Ｋ，實(shí)踐證明這樣做是可行的。

式中:H1,H2---坐標(biāo)起算點(diǎn)、附和點(diǎn)的高程(m)

Y1,Y2---坐標(biāo)起算點(diǎn)、附和點(diǎn)的橫坐標(biāo)(m)（除去帶號(hào)及西移的500km）

R-------地球半徑6378000m

因此計(jì)算邊長(zhǎng)=實(shí)測(cè)邊長(zhǎng)×Ｋ

導(dǎo)線是以縱、 橫坐標(biāo)增量的總和∑△Ｘ，∑△Ｙ計(jì)算閉合差的，進(jìn)行檢核時(shí)只需求出兩次改化后的增量總和即可。

∑△Ｘ＝∑Ｓ’Ｃｏｓαi

∑△Ｘ＝∑Ｓ’Ｓｉｎαi

式中: α為導(dǎo)線各邊的方位角

導(dǎo)線平均高程區(qū)

大地水準(zhǔn)面

采用簡(jiǎn)化法平差，利用編寫的計(jì)算機(jī)程序計(jì)算導(dǎo)線點(diǎn)的座標(biāo)。導(dǎo)線最弱點(diǎn)的點(diǎn)位精度是用控制導(dǎo)線的坐標(biāo)閉合差來(lái)保證的，平差以后（嚴(yán)密平差后以資比較）導(dǎo)線最弱點(diǎn)的點(diǎn)位中誤差不應(yīng)超過(guò)5cm。 提高測(cè)量精度是減小點(diǎn)位中誤差的重要方法。進(jìn)行測(cè)量之前一定對(duì)儀器檢測(cè)，包括對(duì)測(cè)距的檢測(cè)，修正儀器的測(cè)距加乘數(shù)。嚴(yán)格按操作規(guī)程操作儀器，尤其是要保持旋轉(zhuǎn)方向一致，不得反旋，最后照準(zhǔn)時(shí)應(yīng)均勻旋進(jìn)，以減小軸系的機(jī)械傳動(dòng)誤差的影響。準(zhǔn)確、快速的操作是提高精度的重要手段。

４.恢復(fù)定線

坐標(biāo)放線就是置儀器于導(dǎo)線點(diǎn)或其它已知坐標(biāo)點(diǎn)上，用極坐標(biāo)的方法測(cè)設(shè)中線。

如圖，設(shè)儀器置于導(dǎo)線點(diǎn)Ａ，以導(dǎo)線點(diǎn)Ｂ為定向點(diǎn)，欲定出中線上Ｃ點(diǎn)，只要知道〈Ａ和距離ＡＣ即可。在實(shí)際工作中，是用事先編好的逐樁坐標(biāo)計(jì)算程序在微機(jī)上計(jì)算出中樁座標(biāo)， 工地放樣時(shí)， 采用ＣＡＳＩＯfx-4500p袖珍計(jì)算器（或全站儀）的程序功能可以快捷地算出放樣元素（〈Ａ及距離ＡＣ，程序附后）。用極坐標(biāo)法測(cè)設(shè)中線時(shí)，應(yīng)把高斯平面上的坐標(biāo)點(diǎn)再投影到建筑面上來(lái)，這是一個(gè)相反的過(guò)程。下面在不同導(dǎo)線點(diǎn)上分別置鏡（Ａ，Ｂ）測(cè)中線上同一點(diǎn)Ｃ，如上圖。

已知三點(diǎn)坐標(biāo)如下：

ＸA=65074.151 ＸB=65481.555 ＸC=65276.321

ＹC=37513.357 ＹB=38016.585 ＹC=37967.348

計(jì)算放樣元素如下表：

夾角
計(jì)算邊長(zhǎng)
影歸算后邊長(zhǎng)(m)

<A=14°59’20"
AC=496.971
AC=497.013

<B=37°30’59"
BC=211.058
BC=211.076

改正系數(shù)K=0.99991572

如果C點(diǎn)不投影歸算到建筑面上來(lái), 理論上以A、B兩點(diǎn)分別置鏡測(cè)設(shè)同一點(diǎn)C會(huì)產(chǎn)生C點(diǎn)不在同一位置上,兩次測(cè)設(shè)的點(diǎn)相差5.5cm,超出了限值。實(shí)踐中也證實(shí)了這一點(diǎn), 這不會(huì)令人滿意的。所以應(yīng)考慮投影歸算后的變形對(duì)結(jié)果的影響，而角度為正形投影不產(chǎn)生變形，不考慮其對(duì)結(jié)果的影響。

５.結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)以上分析，綜合改正系數(shù)Ｋ的運(yùn)用，既能保證高等級(jí)公路平面控制的測(cè)量精度，又能保持方便和易于掌握的特點(diǎn)。實(shí)際應(yīng)用中也證實(shí)了這種方法的可靠性。