梁开高速公路平面控制测量及山区GPS定位技术探讨

熊灵敏 吴泓岭

摘要：随着我国当前科技水平的不断提高，在当前山区高速公路平面控制测量工作中，需要加强对GPS定位技术的深入性分析，并且还需要考虑高速公路当前的复杂地形情况，做好系统坐标的选择以及控制网的布设，并且还需要优化数据采集的方法，从而使得山区高速公路平面控制测量效果能够得到全面的提高。与此同时还需要加强对整个测量过程的全面监督以及管理，避免对后续测量结果产生一定的影响，通过科学而合理的工作方式满足平面控制测量的要求和标准。下面以梁开高速控制网测量为案例进行分析。

关键词：山区高速公路;平面控制测量;GPS定位技术

梁开高速是《重庆市高速公路网规划（2019-2035年）》中的“八射支线二”，是“八射”重庆至宜昌高速公路加强川渝融合交流的重要组成部分，也是贯彻落实国家打造长江经济带决策和建设成渝城市群的重要交通基础设施。项目建成后将完善成渝城市群高速路网综合布局，增强高速公路网密度，优化区域高速公路通行路径，形成梁平、开江、开州之间的最快捷的对内对外通道，构建便捷、通畅、高效、安全的综合交通运输体系，促进成渝城市群内部一体化，支撑成渝城市群腹地快速发展。本项目位于渝东北地区，路线大致呈西南至东北走向，起于梁平区云龙镇石莲村附近，设枢纽互通与G42沪蓉高速相交。向东北下穿渝万高铁、经荫平、屏锦、聚奎，跨 G318 后布线至齐河村附近设枢纽互通与 G5515 张南高速相接，再沿礼让、明达、龙门、新盛一线西侧布线，止于新盛东北的川渝省界处与四川段路线相接。

此工程属于山区高速公路，以本工程为例，对山区高速公路GPS静态测量在平面控制测量上发挥的作用进行讨论分析。GPS定位技术采取了距离交汇的方法，在测量领域中的应用非常的广泛。通过高精度的数据软件处理系统能够加强对误差的全面控制，但是在实际工作中会受到周边复杂地形条件的影响，对最终的精准度产生一定的偏差，所以在实际工作中，需要利用GPS技术建立高精准度的控制网，以此来完善整体的测量模式，同时在实际控制测量时，需要选择正确的数据分析和处理方法，完善整体的工作模式，提高最终测量的效果。

一、山区高速公路平面控制测量工作的概述

为了使山区高速公路平面控制测量工作可以更加有序进行，在实际工作中需要了解山区高速公路平面控制测量工作的特点，为后续工作提供重要的理論保证。随着我国当前社会的不断发展，测量工程往往涉及到越来越多复杂的场景，特殊地形也是比较常见的，例如山区测量任务在不断的增多，在实际工作中需要处理好不同的矛盾问题，全面提高整体的测量水平，使得我国测量工作能够有良好的发展前景[1]。在实际工作中需要结合特殊地形条件下的测量工程来解决实际的工作难度。处理多个方面的任务时，需要考虑不同的影响因素。尤其是在面对特殊地形时存在的一些异常情况时，要加强实际情况的关注力度，避免对后续测量结果产生一定的干扰。在特殊地形下进行测量工作离不开先进的技术支持，选择先进而合适的策略技术才可以使最终结果能够具备可靠性的特征，另外也可以获取非常丰富的信息资料，避免对后续测绘产生一定的影响。在山区高速公路平面控制测量开展工作中，需要保证测量技术本身应用非常的可靠，加强对新技术的关注力度，实现技术方案的转型和升级，明确调试地形的类型以及对实际测量工作提出的新要求，为后续工作提供重要的参考和指导[1]。为了保证后续测量工作可以更加顺利的进行，同时还需要考虑有关野外草图的绘制，尽可能地清晰优化整体的布局效果，为后续测量工程提供必要性的指导。在实际工作中，可以借助信息化的软件来完善整体应用模式，使测量工作的精准性能够得到充分的保障。在山区高速公路平面控制测量工作执行时，要获取更加全面的野外数据信息，为各种操作技术应用提供重要的基础，在野外数据采集时，要先明确主要的工作标准，之后再选择恰当的设备，提高后续工作的科学性，尤其还要规避在技术实施时实际存在的不匹配的问题，增强整体的应用效果。

二、 GPS定位技术在梁开高速公路平面控制测量中的具体应用

1.坐标系统的选择

梁开高速公路（重庆段）工程坐标系：中央子午线经度为108°，投影面大地高380米，椭球参数为CGCS2000椭球参数。通过该工程我们总结出在山区高速公路平面控制测量中融入GPS定位技术时，首先要进行是坐标系统的选择，为后续工作科学实施奠定坚实的基础。先要确定平面直角坐标系测量区域内的投影长度，变形值要小于每千米2.4厘米，海拔高度如果大于100米的话，那么要加强对高程归化引起长度变形时的精准性测量，在实际工作中只需要考虑正形投影的距离就可以了。在山岭地区由于地形起伏较大，海拔非常的高，如果并没有加强对长度变形深入分析的话，那么会导致长度变形值不断的增加。在具体实施的过程中，需要先进行山区情况的全面分析，之后再完成后续的控制测量，选择相对应的坐标系统，全面的提高测量的精准度[2]。在具体工作中需要根据山区的特点，结合山区的经纬度和平均高程等相关内容，选择正确的坐标系投影高层面上的正形投影建立平面直角坐标系。如果在具体工作中任何一个投影带很难满足相关要求的话，那么可以划分为不同的投影带，值得注意的是投影分带的位置不要选择在大型的建筑物处，要适当的提高整体的工作效果。在实际建立时要加强对路线的全面勘测，比如可以根据桥梁和隧道来建立控制网，直接将局部和平面进行相互的融合，构建平面直角坐标系，之后再利用高程规划和正形投影来加强对控制网边长影响因素的深入性分析，从而使得投影长度变形能够符合相关的规范要求，解决在长度变形方面的问题。另外还需要保证投影误差不会影响控制网的精度，严格按照相关的公式进行精准性的计算，提高后续的管理效果以及测量水平，在实际工作中需要取平均曲率半径和测距边平均的高程。

2.平面控制网的布设

（1）等级的确定

在进行平面控制网布设时，要先进行等级的确定，在地形较为平坦地区中进行测量时，可以按照和路线的平面控制网同时进行布设。在山区中，由于高速公路包含了大量的桥梁和隧道，并且各级公路和桥梁之间的平面控制网等级存在一定的差异性，所以在实际工作中需要采用路线平面控制网和构造平面控制网分布结合的原则来提高实际的实施效果。为了使构造物平面控制网能够联系到路线平面控制网上，在实际实施时需要建立一对相互通式的平面控制点，构成四边形的形状，避免对后续测量造成一定的影响。在路线平面控制网建立时，要先布置首级的控制网，根据加密路线平面控制网的建设，满足实际工作要求及标准。同时还需要考虑加密路线平面控制网的建设，严格遵循公路测量的要求以及标准，在高速公路中加密控制网的等级要高于一级导线的精度，对于其他等级的公路来说，加密控制网的等级要高于二级导线的精度[3]。各个隧道和桥梁平面控制网的等级要按照长度和单跨跨度进行日常的操作，防止对后续的使用产生一定的影响，在实际布网的过程中，需要以一级导线为主要基础，进行加密控制网的建设，并且采取更加科学的测量工作。为了使构造物平面控制网联系到路线，平面控制网中，在实际工作中需要建立首级平面的控制点，严格执行测量规范要求以及标准，提高后续测量的精准性，避免对最终结果产生一定的影响。通过综合考虑该工程最终采用平面四等GPS平面控制，来满足工程施工及减小桥隧衔接贯通误差。

（2）控制网点的布设

在控制网点布设方面，要加强对现场情况的深入分析，确定好控制网设计和点位的选择定位，之后再满足实际勘探的确定定位点位，要根据山区地形的特点，选择在较高的位置，避免对后续的GPS信号产生一定的遮挡。尤其是在隧道进出口内部要考虑GPS信号接收的特点，控制好线路的距离，全面的提高最终的精准度，在点位上方要没有大面积的遮挡物，同时要远离大功率的發射台、高压线、大型建（构）筑物等，以此来保证有较为宽阔的视野环境。在实际测量时，要加强对现场情况的深入分析以及研究，按照上述的要求可以在路线平面控制中布设25～28个点加密路线，平面控制点要布设170～180个点具体问题要具体分析，采取GPS观测的方法，利用全站仪进行观测，从而使得加密路线测量能够符合相关的标准，提高最终测量的精准性。该工程控制网最终点位布置图，完全满足公路规范平面四等规范他要求。

3.GPS数据的采集

在进行GPS数据采集时，要根据路线的特点和地形复杂地段的特点来进行全面的观测，在实施作业之前要选择重要而准确性的观测时间点，适当地延长观测的时间来提高最终的精准度，在进行控制点设置完成之后，要确定稳定时间，做好数据的全面检验，只有各项指标符合相关标准之后，才可以进行接下来的作业。在平面控制网点中，每个时段同步观测的时间要高于1.5个小时，大型构造物的控制网点要高于两个小时，以连续性的放置、经常的观测，避免对后续的数据产生一定的影响。接收机开始记录数据之后要全面的观察和检查卫星信号的储存情况，当接收和储存出现异常的话，那么要适当的调整后续的观测计划，可以适当的延长观测的时间。在每天观测完成之后需要做好数据的记录，其中包含的是机械计算和同步环闭合差计算等等，需要进行整体性的分析，必要时要进行重新的测量，从而提高整体的工作效果。

4.GPS数据的处理

此次数据处理，基线结算利用中海达后处理软件HGO进行解算，对解算合格的基线文件导入武汉大学研发的《科傻》平差软件进行平差处理。该工程复测点位18个，加密点位29个，整个控制网共计47个点位。利用5个设计院提供四等点作为起算点进行平差，最总平差结果满足四等平面控制网精度，平差精度见下表。

GPS数据处理在实际工作中也是非常重要的，在野外数据核查没有任何问题之后，需要利用相关软件进行数据的处理，按照无约束平差的特点来进行日常的检查，在数据处理时往往会涉及大量不合格的基线或者是合格基线误差较大，因此在实际工作中需要避免出现大量的重复作业工作，要严格按照相关的公式进行全面的计算，也可以录入计算机平台中进行精准性的核对。在完整的测量之后，需要进行再一次的检查以及核对，和实际情况进行相互的比较，及时地发现在测量工作中的不足，提出有效的应对方案。GPS测量方法改变了传统导线测量耗时耗力的状况，还提高了整个控制网精度。通过该工程的实际作业，证明GPS静态测量在高速公路控制网测量中发挥的作业非常大，完全可以取代传统导线测量。

结束语：

通过该工程的实际操作运用，得出山区高速公路平面控制测量中，要利用GPS定位技术全天候和实时的测量优势来提高最终的作业效率，从而可取代传统全站仪测导线的测量方法。在进行山区测量时，需要考虑复杂地段的特点，并且建立稳定性较强的观测条件，选择恰当的观测时间段，从而使最终的测量精准度能够得到全面的提高，另外还需要根据实际情况确定好主要的工作方案，灵活应对在实际测量中的问题。

参考文献：

[1]谢勇. GPS技术在公路平面控制测量中的应用[J].中国新技术新产品，2020（24）：135-136.

[2]吴迪军.山区高速公路施工控制测量的技术研究[J].工程勘察，2020（07）：78-79.

[3]吴勤伟. GPS在山区高速公路纵横断面测量中的应用[J].江西测量，2019（02）：30-31.

作者简介：熊灵敏（1985—），男，汉族，重庆巫山人，工程师，本科，主要从事测绘管理工作。