农村公路勘测中线快速测量方法探讨

张孝权　李洪

摘 要：我国多数的农村公路建设中，其勘测条件较为艰苦，往往没有先进的测量仪器和设备，即使在勘测测量中，也容易出现一些测量精度问题。虽然村公路不会对勘测中线的测量有太高的精度要求，然而受自然条件的限制，使得村公路每公里都会有较多的弯道，使得测量存在大量的曲线，还会受到路旁构筑物、树木的影响，导致较差的通视效果。文章通过应用GPS-RTK或全站仪的测量放样方法，介绍一些有效的快速测量方法，以此提高测量作业的效率。

关键词：村级公路；计算模型；勘测中线；测量放样

当前的勘测技术中已经普遍引进了GPS-RTK、全站仪等现代化的测量技术与设备，大大提高了路桥勘测的精度和作业效率。在一些农村道路的勘测中，缺乏先进的勘测设备仪器和技术，在农村公路勘测中使用GPS-RTK的还较少。虽然建设的农村公路不要求有较高的勘测精度，然而环绕农村建设的公路通常有几十公里，道路曲曲折折，在使用全站仪进行测量时必定受到弯道的影响，阻碍勘测视线，由此，必须要通过多次搬站进行勘测，导致了较低的作业效率。若在农村公路勘测中使用GPS-RTK，仍然会受到一些树木、建设的遮挡，使得测量中形成较差的对空通视。由此，文章就要探究怎样利用GPS-RTK来勘测农村公路，保证测量精度，并提高测量勘测效率。x

1 农村公路测量中模型的建立

市级或县级修建农村公路，目的是为了改善农村的行车条件，将路面硬化，其定测采用的是一阶段施工图，通常为在原有的道路上进行改扩建。然而对于农村公路的建设勘测阶段，通常会受到道路两侧行道的树木或建筑物的遮挡。农村公路一般是由直线、圆曲线组成公路中线，个别三级公路会设计缓和曲线，其平曲线与直线之间的距离偏短，基本只用到的简单线型，然而量大，且不具备良好的通视。根据农村公路测量的特点要建立测量的计算模型，先从单个曲线作为研究对象开始研究，其模型建立的对称曲线的顺序是按照“第一直线与缓和曲线+圆曲线+第二缓和曲线与直线”来进行。

将坐标原点O设置在ZH（ZY）的曲线起点处，以原点处的切线为正轴X轴，建立如下图所示的右边的相对坐标系。

坐标原点O的相对坐标系图

然后将R定为曲线半径，G为曲线总转角，在多点虚交时缓和曲线的长等于所有虚交点的代数和，切线长度是T，平曲线长是L。根据下列公式进行计算曲线的各要素：

图1中的曲线上的任一中桩K到ZH（ZY）的弧长。①在第一直线上的中桩的坐标是（t，0），即X=t，Y=0。②在[0，Ls]区间时，表示中桩在第一缓和曲线上，坐标是（，），即X=，Y=，后面的坐标表示也是如此。③若在[Ls，L-Ls]区间时，表示中桩在圆曲线上，坐标是（Rsin+Q，R（1-cos）+P），其中的=。④若在[L-Ls，L]區间时，中桩在第二缓和曲线上，先设=L-，由此，=L-，带入到第一缓和曲线的坐标中进行计算。HZ上的点坐标采取复数的表示方式是：T+TG，进一步用复数表示第二缓和曲线中桩坐标：⑤若≥L，表示中桩在第二直线上，其坐标通过复数形式可以表示成：

上述5种情况的坐标计算，在左转曲线中，Y为负值，此时中桩坐标的表示为。

2 公路勘测GPS-RTK测量原理

文章的GPS-RTK测量原理分为3个，有切线支距法、导线支距法、延长弦线支距法，这3个支距法为连续的，具体如下：

2.1 切线支距法

此法为基础的测量原理，应用广泛，下图为切线支距法的示意图：

切线支距法例图

首先由ZH到QZ进行顺里程作业，然后根据曲线对称性，进行HZ到QZ的逆里程作业。这里需要注意的是若作业过程中测量员进行前后反复走动，不利于提高作业效率，相反，会降低效率。在测量作业更加深入时，会使得Y偏距的值渐渐增大，从而加大作业难度，尤其在转角偏大时作业更加困难。下图中有多点虚交，其测量作业在越过JD4A后，会加大测量距离的难度和确定方向的难度。

多点虚交例图

2.2 导线支距法

经过上一个步骤到JD4A的测量作业后，本次要将坐标原点定在JD4A处，X正轴是AB方向，根据右手原则，重新建立坐标系，具体如下图。

新建临时坐标系例图

上图中的临时坐标系中的中桩K的坐标表示法是：

。

在上述LKXY式中，中桩的相对坐标KXY通过复数形式表示；坐标原点的相对坐标AXY也通过复数形式表示；而临时坐标系X轴的相对坐标系的方位角用A表示。

根据LKXY公式来测量作业，当靠近JD4B后，又将原点定在JD4B点处，X正轴的方向是BC方向，以此再一次建立临时的坐标系，然后采取和前面一样的计算方法进行重复循环的计算和推进，待所有的曲线测量终结为止。

2.3 延长弦线支距法

测量作业中，遇到导线偏离中线很远时，会使得过大的支距Y造成较困难的作业。解决此类测量难题，可以通过将两颗中桩K1和K2防止实地处，以此开始延长弦线支距法的测量作业，下图为延长弦线支距法例图：

延长弦线支距法的例图

上图中的中桩K2是坐标原点，通过K1和K2弦线延长线，也就是作为建立的临时坐标系的X正轴。对于临时坐标系中的中桩K的坐标表示也是复数表示法，公式如下：

上述公式中的中桩相对坐标的复数表示形式是KXY；后视中桩相对坐标的复数表示形式为K1XY；坐标原点的相对坐标的复数表现形式为K2XY。

3 实际测量方法

利用GPS-RTK进行农村公路勘测时，其测量操作方法可以通过下图进行表示：

测量操作法例图

在放样坐标系中，首先是在坐标原点处进行逐段量取，同时要取偏距。为了让测量方向和偏距能够垂直，在测量中，要将皮尺零尺放在前面，将尺盒放在后面，确定第一个1号点要从O号点开始量取，如下图，然后计算出OX的长度：

测量时保持和偏距垂直例图

然后不要移动O号点和1号点，此时的O点尺盒卡是OX的皮尺读数，找另外的第三人将皮尺上的读数Y1找到，然后将OK和K1边的皮尺拉紧，就能将中桩的位置确定下来，这就是第一个步骤，对于下一个中桩的确定也采用前面的方法进行往复循环推进。

4 测量注意事项

文章所述的测量方法中，采用简单的花杆、皮尺等测量工具就能进行测量放样，这中测量放样法不会受到通视条件的限制，能够使得农村公路中线的测量精度得到保证，同时有利于提高测量作业的效率。然而，在测量操作过程中，有以下事项需要注意：

第一，文章所述的所有测量放样方法均可以在实际的测量作业中进行交叉应用，彼此补充单个放样方法的不足之处。

第二，由于涉及计算模型的建立，会有大量的复数表示形式进行运算，由此，可以将程序提前编制在编程计算器上，方便后面的计算。

第三，为了避免测量作业中产生太大的量距误差，需要在作业中进行精确的对向，不得在距离测量过程中出现花杆的前倾后仰现象。

第四，整个测量作业过程需要强化检查，认真仔细测量，尤其会因为测角导致不容易被发现的粗差。

第五，必须要根据导线和中线要尽量靠近的准则进行村公路的勘测定线，这样能够最大限度地避免过大的偏距Y值，从而减少后期的作业难度。

5 结语

综述，对于村级公路的测量放样工作，根据切线支距法、导线支距法、延长弦线支距法等原理，采用文章所述的重复循环推进的测量操作方法，就可以对条件有限的农村公路进行快速有效的测量勘测，避免测量作业中不必要的砍伐增加测量损失。

参考文献

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