探讨静态测量在工程控制网中的应用

探讨静态测量在工程控制网中的应用

肖祥 徐家斌 付恒得 王伟财

中国建筑第八工程局有限公司南方公司 广东深圳 518000

摘要：随着全球卫星导航系统（GPS）技术的普及和成熟， 工程GPS测量技术早已广泛应用在工程测绘之中，静态测量因其采用相对定位方法，不要求测站间具备通视条件，相比常规测量技术，静态测量有着全天候、观测时间短、数据量大但处理速度快，以及成果精度高的优点。在实际工作中，项目测量技术人员一般采用RTK技术进行放样测量工作，但工程控制网的平差则一般采用常规测量技术，如导线测量和水准测量，进行平面位置和高程的测绘工作。本文将通过静态测量的上述优点，探讨静态测量在工程控制网平差过程中的应用。

关键词：工程控制网 平差 静态测量 导线测量 水准测量

前言：在大型工程项目中，由于建筑面积大或者施工条 件的限制，所需要布设的测站往往较多，给工程控制网的平差计算带来了很大的工作量，提高了平差计算的难度。此外，由于观测条件和测量技术人员本身的因素，如阴沉天气光线较差，仪器操作和观测过程不够严谨，使得进行内业计算时，有时不易发现观测值中的粗差，难以排查出哪些测站的数据存在问题，会给平差结果的精度和可靠性带来较大的影响。测站数量较多的情况下，对整个工程控制网再次进行测量，会给测量技术人员造成时间和数据计算上的重复工作，对现场测量工作造成影响。实际工作中，往往受到天气因素影响，一般的导线测量和水准测量工作会需要数天的碎片化时间完成，因此往往整体重复测量的时间会进一步增加。在已有测站和甲方所提供的控制点上选择符合静态测量基线长度的测站，进行静态测量，利用静态测量的优势，可以排查出或进一步提高平差结果的精度。

1. 常规工程控制网测量

工程控制网测量作为项目前期的基础工作，对于项目施工的正常开展是非常重要的，在这一阶段，通常甲方会提供满足现场测量工作的控制点及其数据，在此基础上，项目测量技术人员会根据现场的地形和建筑间通视等主要条件布设可供整个项目现场使用的工程控制网，在符合现行的《城市测量规范》和《工程测量规范》等文件的要求下，使其有着足够的精度和密度。在现场选择符合要求的测站，并布设控制点测钉后，测量技术人员按照工程控制网的设计，进行各个控制点点位的平面坐标和高程坐标的测量，即对应的导线测量和水准测量。经历现场外业测量工作，会得到各个测站的测量数据，根据其测角和水平距离等相对位置关系，计算得到各个点位的方位角和坐标角度闭合差，根据工程控制网平差原则和合适的平差方法，进而得到各个点位的平面坐标和高程坐标。但由于天气因素和其他工作安排等外界因素，测量方法和测量仪器带来的系统误差，以及测量技术人员本身的仪器操作水平和观测水平所带来的偶然误差和不易发现的粗差，不排除对整个工程控制网进行重测，测站较多的情况下，工作量会大增加，造成时间和精力上的浪费，由于工程控制网的进度往往滞后于现场施工，前期部分时间会依赖于甲方所提供的少数控制点，重测带来的时间和精力的浪费，会在一定程度上进而影响其他测量工作的正常进行。

2. 静态测量在工程控制网测量中的作用

工程GPS测量技术在项目上的主要应用为实时动态载波相位差分技术，即RTK测量技术，RTK是能够在现场实时得到厘米级定位精度的测量方法，它的出现提高了工程放样、地形测量及收方测量的作业效率。RTK技术由于其厘米级精度，通常情况下是不能应用在需要较高精度的平面和高程控制网中。相比RTK，静态测量的布设灵活，不需要测站间满足通视条件，各测站的测量精度相互独立，因此可根据工程的精度要求和交通状况采取不同的布网方式。

正如上文所说，导线测量和水准测量会由于观测条件和测量技术人员本身的因素，而其测量方法本身存在着误差累积传递，进行内业计算时，有时不易发现观测值中的粗差。我们可以采用静态测量的E级GPS网，得到少数测站的高精度测量值，将整个项目现场的导线测量和水准测量分为若干段，减小测站间误差累积传递造成的精度偏差，在整个工程控制网的平差计算中，作为一套独立的控制点数据对导线测量和水准测量的平差过程进行辅助计算，降低不易发现的粗差带来的影响，便于发现较大误差时，可以排查出哪一段导线测量或水准测量出现了粗差，测量技术人员就能将出现问题的部分测站进行重测，可以避免整个工程控制网的重复测量，以到达静态测量辅助和提高工程控制网平差精度，提升测量技术人员工作效率的目的。

3. 静态测量在工程控制网测量的应用难点

相比RTK、导线测量和水准测量技术来说，静态测量技术在工程项目中的使用较少，要求测量技术人员具备相应的操作经历。此外，一般工程项目较小，而静态测量对基线长度，即测站间的平面距离，有着相应的要求。GPS网等级由高到低分为A、B、C、D、E，其中E级的主要技术要求如表1：

注：当边长小于200m时，边长中误差应小于20mm

面积较大的工程项目也一般只符合静态测量的E级GPS网。与此同时，尽管GPS网的布设相对灵活，如果不是测绘本专业出身的测量技术人员，难以根据现场工作实际选择相应的布网形式。由上可知，大多工程项目难以满足静态测量的E级GPS网要求，就难以普及静态测量作为一种常见的测量形式应用在现场实际工作之中。但静态测量作为一项成熟的技术，符合要求的工程项目则可以利用静态测量技术提高工程控制网的精度水平，以满足日益严格的项目管理水平。

4. 工程案例

以桂林某在建项目来说，占地面积大，建筑单体跨度大，考虑到通视条件，导线测量需要布设较多的控制点，但主体建筑在建前，项目内部已修好一条永久临时道路，可以将控制点在道路上布设，因此尽管点位数量较多，依旧适合导线测量工作的进行。但考虑到项目占地面积大，如若进行静态测量，项目的实际情况满足E级GPS网的布设条件。进行静态测量，可以利用其精度高的优点，选取部分符合基线长度要求的测站，作为静态测量的测站。在实际的导线测量工作中，由于测站数量多，现场其他测量工作的影响，导线测量工作时间断断续续，内业计算时闭合差较大，且无法发现导线测量中的粗差，即便使用RTK技术进行辅助，也未能排查出哪些测站出现问题，导致不得不对整个工程控制网进行重复观测，造成时间和精力上的浪费，也影响到其他测量工作的进行。因此，本文试讨论该项目情况在无法发现导线测量中的粗差时，可以利用静态测量辅助工程控制网的粗差排查和平差计算，同时静态测量结果也可以作为一套测量数据进行使用。

结语：在符合静态测量工作条件的项目，可以利用静态测量技术和导线测量、水准测量技术进行结合，可以在一定程度上减少测量技术人员的时间和精力成本，也能在很大程度上提高整个工程控制网的精度水平。但考虑到静态测量的适用条件，以及对测量技术人员本身的技术要求，静态测量在建筑领域的应用还需要进一步的研究和探讨。