高等级道路工程测量勘测阶段理论与实践探究

高等级道路工程测量勘测阶段理论与实践探究

苑晓峰

辽宁融达工程测绘有限公司 辽宁 盘锦 124010

摘要：阐述利用GNSS进行平面控制网的技术设计、施测；水准测量结合GNSS的局部似大地水准面精化模型制作；全要素地形图测绘、成图；纵横断面的测量方法。

关键词：GNSS；RTK；线路勘测；变形监测

引言

高等级道路工程测量的实施阶段分为设计阶段、施工阶段、运营阶段。各阶段测量任务不同，对于测量专业工程技术人员提交的成果亦不相同。在设计阶段进行首级平面控制网的建立，地形图测绘，纵横断面测量、与河流、沟渠、其他公路、铁路交叉及大型设施的重点部位的数据采集；施工阶段进行控制网复测、基平、中平测量；运营阶段进行控制网复测，监测网的建立，变形监测。本文重点论述在工程设计阶段的勘测工作。

1首级平面控制测量

按E级网要求设计与施测。收集测区附近的国家B级、C级GNSS控制点或国家四等以上三角点，作为起算点。进行现场踏勘，检查点位的完好性，确保数据可用。并且控制点在线路工程中分布均匀，即起、中、末位置都要有控制点。主要技术指标：平均边长2 km；最弱点的点位中误差±50 mm；相邻点的相对点位中误差±30 mm；最弱边的相对中误差1/40000；与原有控制点的坐标较差<50mm。

利用已有小比例尺地形图或公众版卫星影像图进行图上设计，加密点选取，各点连线，生成网型。检查网型中各边长度，最短边不小于最长边的1/3，如地形类别为山地与平原结合，各点的分布应在山地与平原中各占一定比例。

网型设计完成后，到实地进行标石的选埋，点位的选择应符合如下技术要求：

（1）点位的选择有利于使用其他测量方法进行联测；

（2）点位的基础应坚定稳固，易于长期保存，并有利于安全作业；

（3）点位应便于安置接收设备和操作，视野开阔，被测卫星的地平高度角应大于15°；

（4）点位应远离大功率无线点发射源（如电视台、微波站等），其距离不得小于200米，并应远离高压输电线，其距离不得小于50米；

（5）点位附近不应有强烈干扰接收卫星信号其他物体或容易产生多路径效应的场地如大面积的水面。

（6）点位标志类型：由于本工程建设周期较长，为保证控制桩长期稳定保存，优先选用水泥预制标石，利用水泥混凝土现场浇筑。

（7）所有控制点均在实地按规定绘制点之记。

观测要求

（1）观测时应严格按调度表规定的时间进行作业，保证同步观测同一卫星组；

（2）仪器对中误差不大于2mm,每时段开机前，作业员应量取天线高，并记录测站名、年月日、时段号、天线高等信息。关机后再量取一次天线高作校核，两次量取天线高互差不得大于3mm，取均值作为最后结果；

（3）一个时段观测过程中不得进行以下操作：关闭接收机又重新启动、进行自测试（发生故障除外）、改变卫星高度角、改变数据采样间隔、改变天线位置等；

（4）观测员在作业期间不得擅自离开测站，并防止仪器受震动和被移动，防止人和其他物体靠近天线，遮挡卫星信号；

GPS基线向量的计算和检核的基本技术要求：

（1）GPS基线向量应采用厂家提供的商用软件计算，应采用双差固定解基线成果；

（2）外业作业中,应及时对观测值进行处理,对同步环、重复边、异步环进行检核。其闭合差限差按《全球定位系统GPS测量规范》（GB/T18314-2009）执行；

（3）当同步观测时间少于40％时，可以视为非同步观测；

（4）当用N台接收机同步观测时，独立基线向量取N-1条；

（5）平差计算：

无约束平差：基线分量的改正数绝对值应满足下式：VΔx≤3σ, VΔy≤3σ, VΔz≤3σ

式中σ为相应级别规定的精度（按实际平均长度计算）；

约束平差：基线分量的改正数与剔除粗差后的无约束平差结果的同名基线相应改正数的较差(dVΔx, dVΔy, dVΔz) 应符合下式要求：dVΔx≤2σ, dVΔy ≤2σ, dVΔz≤2σ

式中σ为相应级别规定的精度（按实际平均长度计算）。

网平差计算过程的基本技术要求

（1）首先应进行无约束平差，以进一步分析GPS观测值中是否存在粗差，确定无粗差后再进行约束平差；

（2）GPS网平差后精度指标：应符合相关测量规范中的要求。

（3）平差结束后，应打印出观测基线数据文件、闭合差计算结果文件和平差计算结果等文件，并装订成册。数据处理中生成的文件应存入磁盘。

（4）平差结束后，应对成果进行外业检测，其方法可采用精密测距仪或与GPS接收机同等精度的测距仪进行测边检验。

2高程控制测量

按四等水准测量的要求设计与施测。收集测区附近的国家四等以上水准点，作为起算点。进行现场踏勘，检查点位的完好性，确保数据可用。并且控制点在线路工程中分布均匀，即起、中、末位置都要有水准点。主要技术指标：每公里偶然中误差不超过5mm、环线闭合差不超过20√L。

利用已有小比例尺地形图或公众版卫星影像图进行图上设计，结点选取，逐点连线，生成环形（往返）线路。

在测区周围选择高程精度较高的控制点计算测区高程异常，利用各点水准测量测得的正常高与GNSS测得的大地高进行匹配计算，建立局部似大地水准面精化模型高程精化参数模型，剔除残差较大的控制点，未参与匹配计算的水准点作为检查点，逐点联测，使所有未参与匹配计算的控制点精度满足限差。建立局部似大地水准面精化模型的目的，是满足规范容许的精度利用GNSS快速的测得正常高。但由于重力异常参数难以收集，仅限于局部精化，也就是说建立的局部似大地水准面精化模型仅限于测区内使用。

3地形图测绘

利用GNSS网络-RTK或GNSS基站-RTK进行地形点采集，并存储到手簿内，现场绘制草图，供数字化成图时参考。每天新建作业文件，以当天日期进行编号。

如遇林区、RTK网络信号盲区等情况，应采用全站仪极坐标法进行地形点采集。设站时量取仪器高，定向完成后输入目标高程进行检核。检核较差不超过5cm，方可采集。采集的地物点坐标、高程数据存储到全站仪存储器，现场绘制草图，供数字化成图时参考。

如遇大面积建筑群区，并且地形平缓、光照均匀、地表植被较少，可采用低空无人机摄影测量。注意：在摄影测量工作站进行矢量化处理时，应对接近相对航高高度的建（构）筑物进行影像描边，与相对航高高差相差20米以上的建（构）筑物应用全站仪进行现场补测。

一般地区测量地物点时，应采集它们轮廓明显点坐标；一般地区测量地形点时，应采集地形变化特征点坐标和高程；（在大范围无明显地形变化点时，1:500比例尺采样间距不超过15m，1:1000比例尺采样间距不超过30m，1:2000比例尺采样间距不超过50m。）

4纵横断面测量

地形图提交线路设计，图上定线完成后。将道路直（曲）线要素导入到GNSS手簿中，利用RTK进行纵横断面地形点采集。纵断面测量应采集地形变化特征点，如大面积人眼无法识别地形变化，任何比例尺采样间距不宜超过15m。在纵断面线上生成横断面线，并采集横断面上的地形变化点，横断面间距一般为20米，采集范围为纵断面线两侧各50米。

将采集好的纵横断面数据展绘到CAD中，并逐个制作断面图与断面里程数据。

结语

随着时代发展，测绘科学技术不断创新、优化，数据生产的自动化水平不断增高，甚至非直接接触的遥感技术已日益成熟。但高等级道路勘测是应用型工程测量技术，并且测绘生产的成果直接用于施工图设计、工程量计算等涉及经济要素的重要环节，测绘工作以GNSS为主要框架，结合导线测量、水准测量等传统测绘技术，提高效率的同时，也提高了控制测量、碎部测量成果的精度与可靠性。

参考文献：

[1]李昆.GPS-RTK技术在道路工程测量中的实践分析[J].运输经理世界,2021(09):29-30.

[2]黎军.GNSS技术在城市道路工程测量方面的应用研究[J].运输经理世界,2021(04):11-12.