公路带状地形图控制网测量的技术设计

董月云

山西省公路局大同分局 山西大同 037006

1 控制网的意义

在测区内，按测量任务所要求的精度，测定一系列控制点的平面位置（平面控制网）和高程（高程控制网），建立起测量控制网，作为各种测量的基础，这种测量工作称为控制测量。控制网具有控制全局，限制测量误差累积的作用，是各项测量工作的依据。对于地形测图，等级控制是扩展图根控制的基础，以保证所测地形图能互相拼接成为一个整体。

2 控制网的技术设计

2.1 项目概况

应阐明测区的任务来源、测量目的与要求、测图范围和面积、主要工作内容、工作时间等。同时应阐明测区所在的地理位置（经纬度）、行政隶属、地形特征、地形分布、居民地情况和分布、交通状况和测区的其他困难情况。

2.2 项目主要技术要求

（1）项目的作业依据。应根据测量要求和技术设计需要选取国家的相关规范和要求作为项目的作业依据，公路带状地形图控制测量的作业依据一般有：《公路勘测规范》JTGC10-2007（以下简称规范）、《公路勘测细则》JTG/TC10-2007、《卫星定位城市测量技术规范》CJJ/T73-2010、《全球定位系统实时动态测量（RTK）技术规范》CH/T2009-2010、《国家一、二等水准测量规范》GB/12897-2006国标、《国家三、四等水准测量规范》GB/12898-2009国标。

（2）平面坐标系的选择。主要内容：①项目采用的坐标系统应依据甲方要求选取，一般常用的有CGCS2000坐标系、1954年北京坐标系、1980年西安坐标系和各地方独立坐标系或工程坐标系；②选定采用的坐标系统后，为满足规范要求，应合理选择测区的中央子午线和高程投影面[1]。以实例说明中央子午线和高程投影面的选择对公路测图的影响：

投影变形计算公式：

式中：Hm为重点位置实地高程，Ym为重点位置距测区所选中央子午线的横坐标值。

某项目呈东北往西南走向，路线大体高程在250-300m左右运行。平均纬度约30°，坐标系为1980西安坐标系，测区中央的中央子午线为120°00′。路线起点和终点分别距中央子午线约10km、7km。项目的平面投影变形起点为1.2cm，终点为0.6cm，项目的高程投影变形起点为-4.0cm，终点为-4.9cm，那么投影变形起点为-2.8cm，终点为-4.3cm。从以上数据可以看出，虽然所选中央子午线处在测区中央，平面投影变形较小，但由于测区高程较大，高程投影变形较大，投影变形不能满足规范要求，（规范对投形长度变形值得要求为：测区内投影长度变形值小于2.5cm/km。大型构造物投影长度变形值小于：1cm/km）。

若选择中央子午线为119°30′，则路线起点和终点分别距中央子午线约49km、56km。那么项目的平面投影变形起点为3.0cm，终点为3.8cm，项目的高程投影变形起点为-4.1cm，终点为-4.9cm，那么投影变形起点为-2.1cm，终点为-1.1cm。从以上数据可以看出，投影变形能够满足规范对投形长度变形值得要求。从以上实例可以看出，中央子午线和投影面的选择对测区的投影变形有较大的影响，应通过精密计算进行合理选择。

（3）高程基准的选择。高差基准根据测量要求和技术设计需要，一般选用国家正常高高程基准，即1985国家高程基准。较小的独立项目也可选择使用工程独立高程系统，但要注意与相邻工程项目或国家等级水准点的联测和检核。

2.3 项目控制网的设计

（1）平面控制点等级的选择。平面控制点的等级选择应根据测量要求和相关规范要求选择，各级公路及桥梁、隧道平面控制等级不应低于规范P12的平面控制测量等级选用表的要求。

（2）平面控制点的测量精度要求。平面控制点的测量精度不应低于规范的平面控制测量精度表的要求。

（3）控制点的选埋设计。选择好平面控制点等级和精度后应对控制点的选埋进行设计，随着GPS测量的应用范围越来越广。精度不断提高，现在各等级控制点的选埋均应满足GPS测量和拓展的需要，主要应满足以下要求：①控制点埋石点位，必须充分考虑：点位稳固，能长期保存；视野开阔，便于使用；点位所在地平缓，利于架设仪器；土质坚硬，保证点位不位移，不沉降过大。一般选在距中心线50-150m，尽可能相互通视[2]。

（4）GPS测量。GPS平面控制点测量的基本技术要求：同时最少观测卫星数4颗；采样间隔30s；观测采用静态观测；主要技术要求不应该低于规范P16页的GPS测量的主要技术要求表的要求。

GNSS平面控制点数据处理。基线解算应采用双差相位观测值。同一时段观测值的数据剔除率不宜大于10%。重复基线长度较差应满足ds≤22σ计算的要求，σ为标准差。控制网同步环闭合差、异步环坐标分量闭合差和全长闭合差、无约束平差中基线分量的改正数、约束平差中基线分量的改正数与经过粗差剔除后的约束平差结果的同一基线相应较差的绝对值应符合规范要求。

2.4 项目高程控制点测量设计

（1）高程控制等级的选择。应根据规范要求和设计需要进行，各级公路及构造物的高程控制测量等级不得低于规范P24的高程控制测量等级选用的要求。

（2）高程控制测量的精度要求。高程控制测量的精度根据所采用的控制点测量等级和测量方法不同有不同要求。水准测量的精度要求主要应符合规范P25水准测量的主要技术要求表的要求。

（3）高程控制测量的测量方法和测量仪器。高程测量等级和精度确定之后，应按相应的等级和精度要求，选择合适的仪器。高程测量方法应按相应的等级和精度要求选择合适的测量方法。控制点的高程一般采用水准联测。房顶、山头上等用水准联测困难的控制点的高程可用三角高程导线、GNSS高程拟合求算[3]。

（4）高程控制测量的计算和平差。高程控制测量完成后，应进行验算和平差：先按相应等级水准限差要求进行外业验算。各项观测限差应满足规范要求，各项闭合差应控制在限差的1/2以内。水准内业数据处理、平差计算和精度评定采用专业的平差软件进行平差。

3 结语

综上所述，公路地形图测量的控制网技术设计是公路地形图测量的基础，也是公路设计和施工的基础性数据。应综合考虑个方面的因素，满足规范要求和测量要求，为地形图测量和设计、施工提供满足要求的控制测量成果。