中交二航局第四工程有限公司 安徽省 241000
摘要：在实际公路平面控制测量过程中，GPS技术的应用可提高点位布设的灵活度，网形结构也更加合理、成果更加精确可靠，测量结果的精确度远远高于传统测量方法，能满足后期公路施工所需。此外，自动化程度较高，能有效减轻测量工作量和工作强度，提高了工作效率，尤其在一些地形复杂的地区进行测量，采用GPS进行控制测量可获得显著的经济效益。
关键词：GPS技术；公路平面控制测量；应用
1GPS测量主要特点
就目前来看，GPS已经在我国很多领域得到渗透和应用，从测量行业角度，GPS的出现和应用可谓是一次技术革命，相较于传统测量方法，GPS测量具有下列特点：（1）无通视要求。测点间的通视始终是测量专业的难题，但采用GPS测量时无通视要求，能从根本上解决这一问题，使选点更为灵活与便利。但测站的上空要尽可能开阔，避免卫星信号正常接收受到影响与干扰[1]。（2）定位精准。在双频接收机支持下，基线解精度不低于5mm+1ppm，而在红外测距仪支持下，标称精度不低于5mm+5ppm，两者的精度相当，但伴随距离不断延长，GPS所具有的优越性越来越突出。（3）观测时间相对较短。如快速相对定位，其观测时间仅为几分钟。（4）可提供实时三维坐标。采用GPS测量，能在对测站所处平面位置进行准确测定的基础上得出观测点对应的大地高。（5）操作便利。GPS测量具有自动化特点，实时观测时现场人员仅需完成仪器布置与按钮操作，确定仪器高，观察仪器状态，主要观测任务均由仪器完成，彻底解放人员双手，使其能将更多的精力放在其他方面。（6）支持全天候连续作业。在任何一个地点与时间段都能连续施测，基本不会被天气等因素限制和影响。
2公路平面控制测量对GPS的应用
2.1工程概况
本次测区为嵊州EPC基础建设项目部，其内部道路纵横交错，共计约20公里，测区中交通条件较差，大部分地段只有简易便道，使测量难度增加。测区平面主要采用二级控制，测量等级为D级，其中，一级为GPS首级控制，而二级采用I级导线。按照设计要求，测点需对整个测区实现覆盖和辐射，I级导线点布设在两侧50～200m之内，按800m的距离进行交叉布设，使测定放样达到要求。除此之外，应对桥隧进行适当的加密布点。公路所处地带一般为带状走廊，其平面控制测量以导线测量为主，如常见的附合导线、闭合导线，针对比较重要的构筑物，包括桥梁与隧道等，还需采用三角网等其他形式。路线控制测量时，常规方法存在下列问题：
（1）附合或闭合导线实际长度都有明确的要求，高等级公路工程需达到一级导线标准，基于此，导线长度应控制在10km以内，而结点导线，其结点之间的距离应控制在附合导线长度70%以内，该要求在实践中较难达到，会出现超规的情况；（2）在路线测量控制过程中使用的起算点之间通常难以保持同一个测量系统，不同类型的控制点相互混杂，就涉及系统兼容性方面的问题，但基础控制点很多都是在20世纪五六十年代完成的，某些点为符合经济要求会被破坏，或由于保护意识不到位产生人为破坏现象，若在这些地区开展测量工作，通常难以确定导线联测点，对路线控制测量结果的实际质量造成影响；（3）地面通视难度相对较大，对常规测量有很大影响。一般控制点主要布设于和路线中心线之间的距离不超过300m的位置，考虑到通视条件难以满足，尤其是在植被覆盖比较密集的地区，无法开展常规控制测量工作。
2.2布网和观测
业主给出的交桩报告可得，测区中布设前可使用的点共有5个GPS点，10个Ⅰ级导线点。GPS网采用四边形进行连边推进。各闭合环当中通过一个以上异步边；I级导线采用在GPS网上起闭的附合线路来设置。考虑到测区中现有成果资料相对较少且十分陈旧，在整条线路的两侧仅可以找出3个导线点，处于线路两端与中间，与GPS网进行联测。在外业测量时，利用GPS接收机实施，该接收机的标称精度能达到5mm+1ppm，按照有关规定，可参照星况预报制定观测计划，在要求的时间段内实施观测，观测时间按120min控制。由于测点中部分点位的所处条件较差，因此实际的观测时间稍有延长。
2.3计算和成果分析
2.3.1基线预处理
基线的处理采用LGO（8.4）基线结算软件进行，从不同方面入手对基线精度进行检定。在GPS网当中，共有40个闭合环，其中，同步环的坐标增量闭合差结果为：闭合差＜0.5cm的环数为14，占比为35%，闭合差在0.5～1.0cm范围内的环数为6，占比为15%，闭合差在1.0～1.5cm范围内的环数为16，占比为40%，闭合差在1.5～2.0cm范围内的环数为2，占比为5%，闭合差＞2.0cm的环数为2，占比为5%；异步环的坐标增量闭合差结果为：闭合差＜1.0cm的环数为13，占比为32.5%，闭合差在1.0～2.0cm范围内的环数为13，占比为32.5%，闭合差在2.0～3.0cm范围内的环数为3，占比为7.5%，闭合差在3.0～4.0cm范围内的环数为6，占比为15%，闭合差在4.0～5.0范围内的环数为2，占比为5%，闭合差＞5.0cm的环数为3，占比为7.5%。从以上结果可以看出，同步环95%的闭合差都在2cm以内，只有两个同步环的闭合差超过2cm，相对闭合差在5ppm以内；而异步环90%的闭合差都在5cm以内，有三个异步环的闭合差超过5cm，相对闭合差也不超过5ppm。复测边绝对较差在2.11cm以内，平均值0.98cm。在I级导线中，共有60个闭合环，其相对较差等于18.07ppm，平均值为10ppm，90%以上的闭合环闭合差在5cm以内，相对闭合差比10ppm小得多，表明以上观测成果准确、可靠。
2.3.2平差计算
平差计算均采用科傻（Cosa V5.20）平差软件进行，测区内的10个导线点通过检查，其点位准确无误[7]。在平差计算中，使用上述导线点，三维约束平差计算确定各项结果。完成平差后，K0为最弱点，定位中误差等于3.88cm，平均值为2.43cm，中误差在1～2cm范围内的点数为3，占比20%，中误差在2～3cm范围内的点数为1，占比7%，中误差在3～4cm范围内的点数为0。完成对GPS网的平差之后，以K0-JM2为最弱边，边长的相对中误差等于19.10ppm，平均值为3.15ppm，中误差＜1ppm的点数为8，比率为53%，中误差在1～5ppm范围内的点数为4，比率为27%，中误差在5～10ppm范围内的点数为3，比率为20%，中误差＞10ppm的点数为0。相对中误差在10ppm以上的，均为短边。I级导线借助附合线路设置，平差结束后，以JM4为最弱点，点位中误差2.84cm，平均值为0.1cm。中误差＜1.0cm的点数为14，占比93%，中误差在1.0～2.0cm范围内的点数为1，占比7%，中误差在2.0～3.0cm范围内的点数为0。I级导线完成平差后以JM1-JM4为最弱边，边长的相对中误差等于47.68ppm，其原因为JM4临近建筑，信号较差。中误差＜1.0的边数为34，占比19%，中误差在1.0～5.0ppm范围内的边数为92，占比51%，中误差在5.0～10.0范围内的边数为47，占比26%，中误差＞10.0ppm的边数为7，占比4%。根据上述结果可知，该工程二级测量精度可以满足规范提出的要求。
结束语
公路平面控制测量的目的是为及时发现公路工程施工质量问题并改正，在观测时要求采用先进的适应性强的测量技术才能保证测量结果的全面和准确。因此，在公路平面控制测量中应用GPS技术，可利用其高效高精度、连续性和全天候、实用性强的优势，提高公路控制测量的效率和质量，加快公路工程建设的进度。
参考文献：
[1]马超.高速公路特长隧道工程的贯通控制测量方法[J].中国高新科技，2020（06）：84-85.
[2]何文才.基于GPS技术公路控制测量研究[J].中国新技术新产品，2020（05）：113-114.
[3]吕小华，张攀科.高速公路特长隧道贯通误差控制测量技术[J].中国高新科技，2019（16）：69-71.
[4]王橙，王次雨，孙健，王正超.高速公路特长隧道贯通误差控制测量技术[J].四川建材，2019，45（02）：66-67.