大地高代替正常高在低等级公路工程测量中的应用

石恩强

摘要：目前国家大力开展乡乡通、村村通战略，三、四级低等级公路的建设如雨后春笋般在全国各地铺开。但往往低等级公路的勘察、设计费用偏低。在实际的生产过程中，勘察设计企业为减少企业生产成本，往往在外业控制测量过程中，采用大地高代替水准高作为高程控制点的做法。但由于我国幅员辽阔，地势地貌复杂。普遍存在似大地水准面与椭球面不平行的情况。采用大地高直接代替水准高作为高程控制点。往往在后期水准测量中闭合超限甚至无法闭合，导致后期施工出现很多的问题。本文对如何综合利用现有测量技术手段获取质量可靠同时降低企业生产成本的方法进行探究。

关键词：大地高;正常高;水准面;椭球面;不平行

随着中国经济的快速发展，中国的交通领域也得到了长足发展，同时交通的便利又促进了经济的发展，二者相辅相成。这其中，公路工程在交通领中具有举足轻重的地位，在公路工程建设中低等级公路无疑是工程数量最多，惠及面最广的项目。如何在控制测量生产成本的同时，保证工程的质量及工程的顺利实施。是摆在低等级公路勘察设计中非常实际和重要的问题。

一、目前低等级公路高程控制测量的主要方法及存在的问题

目前在低等级公路高程控制测量中往往采用GPS拟合高程，GPS拟合高程结合了GPS全天候、高效、实时、高精度的特点同时又通过拟合的方式解决了椭球面与似大地水准面不平行的问题，目前取得了较好的经济效益。但实施拟合的前提是公路沿线有分布较均匀的高等级国家高程控制点。但往往很多公路工程沿线的高等级国家高程控制点分布不均匀甚至无分布的情况。在这样的情况下如何充分利用GPS椭球高程数据是非常有必要探讨的问题。

当前对于无国家高程控制点分布的低等级公路控制测量比较混乱，勘察设计企业为节约成本普遍直接采用GPS大地高代替水准测量高，导致后期施工时存在道路路面高程前后衔接偏差，结构物高程偏差，土方工程量与实际不符，施工验收标高与设计图纸不符等等问题。

二、采用GPS高程测量与水准测量复核相结合的方法在低等级公路高程控制测量中的应用

1.项目应用实例

以四川省乐山市某三级公路（公路Ⅰ）和四川省绵竹市某三级公路（公路Ⅱ）为例，两条公路长度均约为20km。公路沿线均无分布国家高等级控制点。

2. GPS施测方案

控制点布设（全线共布设22个点）-采用GPS静态观测-静态数据处理-三维无约束网平差-高斯投影-获取独立坐标系下的平面位置坐标和椭球高

静态观测精度要求：按照《公路勘测规范》（JTG-C10- 2007）GPS二级精度观测指标执行。

3.水准仪测量复核

选取K2-K3和K17-K18两处GPS椭球高程进行复核，两处分别选取3、4号点及17、18号点进行复核。同时以3号点和17号点椭球高程视为准确高程，采用水准仪往返闭合测量方式，经水准平差后求出4号点及18号点高程。

水准观测精度要求：按照《公路勘测规范》（JTG-C10- 2007）三等观测精度执行。

4.数据对比结果

5.求出因水准面与椭球面不平行引起的偏差与规范要求比较

按照工程测量规范及公路勘测规范要求三级公路高程控制需满足五等水准测量精度要求，即符合闭合差应满足≤45mm。

由计算得知公路Ⅰ求出的两点高程偏差满足五等水准测量精度要求，可直接采用GPS大地高程代替水准测量高程。公路Ⅱ求出的两点高程偏差不满足五等水准测量精度要求，需重新进行公路全线水准测量，测量结果经平差后应满足五等水准测量精度要求。

6.工程结果

目前公路Ⅰ项目已经施工竣工，并已完成竣工验收，公路Ⅱ也已完成路面工程。施工期间两项目均未提出因控制高程点偏差出现的工程问题。由此证明本方法的应用在保证工程质量的同时降低了企业生产成本，取得了较好的经济效应。

三、应用本方法的注意事项及使用范围

1.GPS与水准测量观测前，应对仪器进行效核，不得因仪器本身精度问题影响测量结果。

2.本方法仅适用于二级及以下公路，高等级公路须按照规范要求采用水準测量或其他规范允许的方法进行。

3.采用水准测量效核时，应采用至少比规范要求的测量等级高一级的技术要求进行。

4.低等级公路路线上有大桥、特大桥及隧道时不得使用此法。

5.加强技术管理，依照公路等级严格按照测量规范进行外业的数据获取和后期数据处理。

6.本方法主要适用于公路沿线国家高等级控制点无分布或分布点极少的情况，故选择施测方案前应尽量收集公路沿线国家高等级高程控制点资料，采用GPS拟合水准进行。

四、结语

工程测量贯穿了整个工程实施的全过程，工程测量成果的质量的优劣，影响了整个工程后期的实施与运营。要充分利用现有的测量技术手段，综合运用，探索出一条快捷、高效同时又质量可靠的综合技术手段，为工程建设为服务。

参考文献：

[1]孔祥元 郭际明《控制测量学》上册[M]武汉.武汉大学出版社2006

[2]孙金礼.确定投影面与矿区椭球面相吻合的方法研究[J]矿山测量2008.12

[3]张勤等.GPS测量原理及应用[M]北京.北京科学出版社，2006