长距离高速公路平面控制网系统差解决方法的探讨

廖建雄

(上海市测绘院，上海200063)

长距离高速公路由于建设周期长、精度要求高，对平面控制网的要求很高。同时由于它线路长，要与沿线重要的道路、桥梁衔接，因此在布设平面控制网时不能当作独立网布设，而要兼顾其他工程的系统，做到各个平面系统的统一协调。现结合A15高速公路控制网的布设做一些探讨。

一、项目简介

A15高速公路西起浙江与上海交界处的枫泾镇新园村，北接浙江省申嘉杭高速公路，东至浦东机场南进场路，全长83．404 km。A15高速公路经过青浦、金山、松江、闵行、南汇五区，该项目94．2%均为高架桥布置，仅在接近浦东机场时的最后4．82 km为地面道路。

二、平面坐标系统差及解决方法

1、系统差的产生

A15高速公路平面控制网采用二级布网、GPS观测计算的方法。每10 km左右布设一组稳定、可靠的强制归心点作为首级网，首级网的起算点为上海市5个 GPS基准站，见图1，在首级网下面每500m左右布设加密点组成加密网，加密网的起算点为首级控制点。然而A15在跨越黄浦江时，专门成立了第10标，即闵浦大桥标段并已经施工。闵浦大桥平面控制网是以G3173、G3497为起算点，用GPS观测把上海市城市坐标引测到闵浦大桥的两个控制点MP03、MP04上，再采用边角网观测的方法平差6个控制点的坐标，见图2。由于A15高速公路平面控制网和闵浦大桥平面控制网采用的起算点不同、观测方法不同，使两个系统存在系统差，施工单位以闵浦大桥浦西控制点MP02、MP03为起算点布设支导线至我院提供的G97，发现G97坐标差8 cm;同样施工单位以闵浦大桥浦东控制点MP04、MP05为起算点布设支导线至我院提供的G98，发现G98坐标差6 cm。

图1 A15首级平面控制网图

图2 闵浦大桥平面控制网

2、系统差的消除

分析我院 GPS观测计算方案，MP01、MP02、MP03、MP04、MP05、MP06 已经纳入 A15 加密网，每个点上都有GPS观测数据。根据分析讨论，总共尝试了3种解决方案。

方案1：把以上6个点联同 A15首级网G93、G109当做已知点计算G93、G109之间的加密点，比较G94至G108这一段加密点的坐标变化，发现坐标差异在1～3 cm，无法消除系统误差，不能满足施工需要;

方案2：把以上6个点当做未知点计算其坐标，与闵浦大桥原有的坐标比较相差2 cm左右，这样处理相当于把闵浦大桥控制网纳入A15控制网进行整体平差，可以完全消除系统误差，然而根据我院提供的数据计算闵浦大桥边角网，发现其边角网精度达不到设计要求，同时闵浦大桥的主桥墩已根据原有成果 MP02、MP03、MP04、MP05施工，精度要求在5mm，不可能坐标调整2 cm，因此以上两个方案都不可行。

闵浦大桥施工主要使用 MP02、MP03、MP04、MP05四点，MP01、MP06基本不用，并且 MP01、MP06是整个边角网的最弱点，允许坐标有较大的调整，因此我院实施了方案3。

方案3：在浦西以 G93、G92、MP02、MP03 为控制点布设一条一级导线，在浦东以 G109、G108、MP04、MP05为控制点布设一条一级导线，见图3。通过现场测量和内业计算，浦西导线闭合差为1/46 210，浦东导线闭合差为1/117 351，符合一级导线精度要求。在布设导线点的过程中，尽量使用已经选好的GPS点，但浦东段由于点位破坏严重加之通视条件不理想，许多点都是重新布设。所有利用的 GPS点坐标比较见表1，闵浦大桥控制点MP01、MP06坐标比较见表2。

图3 浦东、浦西一级导线布点图

表1

表2

方案3的优点：

1)确保原有 GPS绝大部分成果 G1～G93，G108～G150不做调整，可以继续用于A15施工测量，避免了人力、物力的浪费;

2)G94～G108坐标调整在3～5 cm，由于该标段并未施工，不影响A15今后的施工建设;

3)保证了闵浦大桥控制点MP02、MP03、MP04、MP05坐标不变，满足了闵浦大桥建设需要;

4)消除了A15GPS控制网与闵浦大桥控制网之间的系统差，确保了A15高速公路与闵浦大桥的衔接。

三、结论和建议

1)结合方案比较和数据分析，我院最终根据方案3实施测量和计算，并提供成果给A15各个标段施工单位使用;

2)今后在布设长距离的控制网时，一定要了解控制区域内是否有其他控制网需要衔接，并充分掌握它的起算点和测量方案，尽可能使用相同的起算点，避免系统差的产生;

3)两个控制网衔接时，最好用多种测量方法进行检测，求出其系统差，并根据工程精度要求和系统差的大小制定合理的测量方案消除系统差;

4)GPS已经广泛运用于各种控制网的布设，但不能忽略传统的导线测量，采用GPS测量和导线测量相结合的方法能有效地解决控制网之间的系统差等问题。

[1]施一民．现代大地控制测量[M]．北京：测绘出版社，2003．

[2]李毓麟．在长距离GPS相对定位中的失周处理[C]∥高精度静态GPS定位技术研究论文集．北京：测绘出版社，1996．