張 宇

(陜西水環(huán)境工程勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，陜西西安710018)

測(cè)量控制網(wǎng)由位于地面的一系列控制點(diǎn)構(gòu)成，控制點(diǎn)的空間位置是通過(guò)已知點(diǎn)的坐標(biāo)以及控制點(diǎn)之間邊長(zhǎng)(或空間基線)、方向(角度)或高差等觀測(cè)量確定的。按其范圍和用途，測(cè)量控制網(wǎng)分為三大類(lèi):全球控制網(wǎng)、國(guó)家控制網(wǎng)和工程控制網(wǎng)。全球控制網(wǎng)是由國(guó)際組織在全球范圍建立的大地測(cè)量參考框架，主要用于確定、研究地球的形狀、大小及其運(yùn)動(dòng)變化，確定和研究地球的板塊運(yùn)動(dòng)等。國(guó)家控制網(wǎng)是由各國(guó)測(cè)繪部門(mén)建立的區(qū)域性大地測(cè)量參考框架。國(guó)家控制網(wǎng)的主要作用是:提供全國(guó)范圍內(nèi)的統(tǒng)一地理坐標(biāo)系統(tǒng);保證國(guó)家基本圖的測(cè)繪和更新;為精密地確定地面點(diǎn)的位置提供已知點(diǎn)及其在特定坐標(biāo)系下的坐標(biāo)，如以地球參考橢球面為基準(zhǔn)面的大地坐標(biāo)或高斯平面坐標(biāo)，以大地水準(zhǔn)面為基準(zhǔn)面的高程。為了控制測(cè)量誤差積累，國(guó)家控制網(wǎng)采用逐級(jí)方式布設(shè)，其特點(diǎn)是控制面積大，控制點(diǎn)間距離較長(zhǎng)，點(diǎn)位的選擇主要考慮點(diǎn)的密度、穩(wěn)定性和布網(wǎng)是否有利等。工程控制網(wǎng)是工程項(xiàng)目的空間位置參考框架，是針對(duì)某項(xiàng)具體工程建設(shè)測(cè)圖、施工或管理的需要，在一定區(qū)域內(nèi)布設(shè)的平面和高程控制網(wǎng)。

在小型工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)時(shí)，建立一個(gè)工程控制網(wǎng)，這個(gè)工程控制網(wǎng)不但要滿(mǎn)足建設(shè)區(qū)域的大比例尺地形圖測(cè)繪和放線需要，而且要與國(guó)家小比例尺地形圖相匹配。這是因?yàn)樵O(shè)計(jì)人員在工程建設(shè)前期經(jīng)常采用國(guó)家小比例尺地形圖進(jìn)行工程的前期規(guī)劃和可行性研究。如果建設(shè)區(qū)域及其附近有數(shù)量足夠的國(guó)家高等級(jí)控制點(diǎn)，建立滿(mǎn)足要求的工程控制網(wǎng)就極為方便，但如果建設(shè)區(qū)域及其附近沒(méi)有或者只有一個(gè)國(guó)家高等級(jí)的控制點(diǎn)，這就比較困難了。本文就后一種情況下，介紹如何采用一點(diǎn)一方向的方法建立與國(guó)家小比例尺地形圖較為匹配的工程控制網(wǎng)。

1一點(diǎn)一方向

一點(diǎn)一方向是指采用一個(gè)固定點(diǎn)的坐標(biāo)做為工程起算點(diǎn)，以一個(gè)指定方向的方位角做為工程控制網(wǎng)的起算邊，從而建立相對(duì)獨(dú)立的坐標(biāo)系的方法。這種方法在大橋和大壩等工程建設(shè)中應(yīng)用較多，它們的指定方向?yàn)榇髽蚩刂凭W(wǎng)的橋軸線方向和大壩控制網(wǎng)的壩軸線方向。采用一點(diǎn)一方向方法建立的工程控制網(wǎng)有較高的精度，又便于與國(guó)家控制網(wǎng)相統(tǒng)一，因而在工程測(cè)量控制網(wǎng)建設(shè)中有著廣泛的應(yīng)用。

2 缺少已知點(diǎn)的一點(diǎn)一方向建立工程控制網(wǎng)

工程控制網(wǎng)的作用是為工程建設(shè)提供工程范圍內(nèi)統(tǒng)一的參考框架，為各項(xiàng)測(cè)量工作提供位置基準(zhǔn)，滿(mǎn)足工程建設(shè)不同階段對(duì)測(cè)繪在質(zhì)量(精度、可靠性)、進(jìn)度(速度)和費(fèi)用等方面的要求。工程控制網(wǎng)也有控制全局、提供基準(zhǔn)和控制測(cè)量誤差積累的作用。工程控制網(wǎng)與國(guó)家控制網(wǎng)有著密切的關(guān)系。工程控制網(wǎng)建立前，首先應(yīng)該收集測(cè)區(qū)及其附近已有的平面、高程控制點(diǎn)資料，布設(shè)的工程控制網(wǎng)應(yīng)與國(guó)家控制點(diǎn)聯(lián)測(cè)，這樣建立的工程控制網(wǎng)不但具有精度高的優(yōu)勢(shì)，而且與國(guó)家控制網(wǎng)相連接，便于以后的轉(zhuǎn)換應(yīng)用。

但在實(shí)際建立工程測(cè)量控制網(wǎng)的過(guò)程中，我們經(jīng)常遇到?jīng)]有或只有一個(gè)國(guó)家高等級(jí)的控制點(diǎn)的情況。這種情況下，要建立與國(guó)家小比例尺地形圖匹配精度最好的控制網(wǎng)，我們可以在小比例尺地形圖上判讀一個(gè)明顯點(diǎn)做為固定點(diǎn)，如果有高等級(jí)控制點(diǎn)的情況下，最好以這個(gè)高等級(jí)控制點(diǎn)作為固定點(diǎn)，再選擇另外一個(gè)明顯點(diǎn)作為方向點(diǎn)，以固定點(diǎn)和方向點(diǎn)的方位角做為指定方向。固定點(diǎn)與方向點(diǎn)之間要通視，且它們的距離要盡可能的長(zhǎng)，這樣能保證控制網(wǎng)與國(guó)家小比例尺地形圖的匹配程度最好。再用全站儀測(cè)出固定點(diǎn)與方向點(diǎn)的距離，以固定點(diǎn)與方向點(diǎn)的連線作為方位角，這樣就能計(jì)算出方向點(diǎn)的坐標(biāo)。用固定點(diǎn)和計(jì)算出的方向點(diǎn)坐標(biāo)作為工程起算點(diǎn)，建立的工程控制網(wǎng)與國(guó)家小比例尺地形圖的匹配效果很好，不但能夠滿(mǎn)足施工需要，而且與前期設(shè)計(jì)人員的規(guī)劃設(shè)計(jì)相配套。

3 案例

以陜北綏德縣淮寧河田莊鎮(zhèn)段防洪治理工程測(cè)量項(xiàng)目為例，測(cè)區(qū)位于綏德縣田莊鎮(zhèn)淮寧河兩岸，測(cè)區(qū)內(nèi)淮寧河左岸有210國(guó)道可以通行，交通便利。測(cè)區(qū)右岸為山地地區(qū)，高坎較多，地形復(fù)雜。測(cè)區(qū)內(nèi)平面資料只有該地區(qū)的1/10 000的地形圖，沒(méi)有高等級(jí)的平面控制點(diǎn)，且設(shè)計(jì)部門(mén)已用1/10 000的地形圖進(jìn)行了前期全面規(guī)劃和可行性研究?，F(xiàn)在為了滿(mǎn)足大比例尺地形圖測(cè)量和實(shí)地放線要求，需要建立一個(gè)局部GPS控制網(wǎng)，這個(gè)GPS控制網(wǎng)要盡可能的與已有1/10 000地形圖相匹配。

根據(jù)測(cè)區(qū)實(shí)際情況，在該測(cè)區(qū)布設(shè)了6個(gè)控制點(diǎn)T1、T2、T3、T4、T5、T6，為了達(dá)到設(shè)計(jì)要求及便于判讀控制點(diǎn)坐標(biāo)的需要，將T3和T4特意布設(shè)在地形圖上一大橋的西南角和東南角。在1/10 000的電子圖判讀大橋東南角T4坐標(biāo)為X=4 144 242.482，Y=425 949.551，并以其為固定點(diǎn)，同時(shí)判定大橋西南角T3為方向點(diǎn)，在1/10 000電子地形圖上可以量出T4-T3方位角為247°13'50.21″，并用全站儀測(cè)量出T4-T3的實(shí)際距離為613.852 m，這樣就可以計(jì)算出T3坐標(biāo)為 X=4 144 004.907，Y=425 383.536。T3、T4 可以做為工程起算點(diǎn)。

測(cè)區(qū)平面控制采用4臺(tái)華測(cè)GPS接收機(jī)按E級(jí)精度進(jìn)行施測(cè)，邊連式布網(wǎng)，共觀測(cè)2個(gè)時(shí)段，每時(shí)段觀測(cè)時(shí)間不小于40分鐘。外業(yè)觀測(cè)完成后，內(nèi)業(yè)以華測(cè)自帶的Compass靜態(tài)處理軟件進(jìn)行平差，以T3、T4作為約束點(diǎn)，進(jìn)行約束平差，平差結(jié)果做為控制點(diǎn)的平面坐標(biāo)。將控制點(diǎn)的平面坐標(biāo)展入1/10 000地形圖上，能夠看出控制點(diǎn)圖上位置與實(shí)地位置能夠較好的匹配。

為了驗(yàn)證該控制網(wǎng)的整體精度，采用全站儀對(duì)控制點(diǎn)邊長(zhǎng)進(jìn)行測(cè)量，實(shí)測(cè)邊長(zhǎng)與GPS平差邊長(zhǎng)比較結(jié)果如下表:

全站儀邊長(zhǎng)檢測(cè)對(duì)比表 單位:m

由上表可以看出，采用一點(diǎn)一方向方法建立的GPS控制網(wǎng)中各邊長(zhǎng)的相對(duì)精度大于1/40000，完全能夠滿(mǎn)足施工放線的需要。

為了進(jìn)一步驗(yàn)證基于此控制網(wǎng)測(cè)量的大比例尺地形圖測(cè)量成果與1/10 000地形圖的匹配情況，再將部分明顯地物點(diǎn)的坐標(biāo)成果與1/10 000地形圖的判讀坐標(biāo)進(jìn)行比較。通過(guò)比較，基于此控制網(wǎng)的測(cè)量成果與1/10 000地形圖能夠進(jìn)行較好的匹配，能夠滿(mǎn)足設(shè)計(jì)部門(mén)的要求。

4 結(jié)語(yǔ)

一點(diǎn)一方向測(cè)量方法具有較高的整體精度，能夠滿(mǎn)足實(shí)際工程需要。同時(shí)，在控制點(diǎn)缺少時(shí)，能夠有效的利用已有小比例尺地形圖進(jìn)行判點(diǎn)和定方向，以此為基礎(chǔ)建立的工程控制網(wǎng)與國(guó)家小比例尺地形圖能夠較好的匹配，保證了測(cè)量成果的一致性和高精度。

[1]張正祿等.工程測(cè)量學(xué).武漢:武漢大學(xué)出版社，2005