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1、公路桥梁工程控制网的布设与测量摘要：目前，如何在公路桥梁工程中布设测量控制网,成为技术施工人员关 注的问题之一，对此问题有多种方法可以获取测量控制网，此篇采用GPS静态测 量来获取控制点的坐标，通过水准路线获取控制点的高程，所得测量结果即为测 量控制网，此文为其他工程布设控制网提供参考。关键词：控制网，测量，GPS，水准1 前言随着社会的发展与使用年限的增长，需要修建新的道路桥梁，修建桥梁过程 中建立控制网是不可或缺的一步。技术的发展使得获取控制网的手段日益增加， 自20世纪90年代，GPS技术逐步应用于平面控制网的制作，很大效率的提高了 平面控制网的测量质量与速度。可以通过GPS技术获取水平
2、控制网，再通过电子水准仪来测得高程控制网， 从而结合建立完整的控制网。建立的控制网用于日后的各种测量工作：例如桥梁 墩柱点位测量、桥梁现浇梁的高程测量、桥梁的变形监测、桥梁质量检查等。2 控制网布设规范2.1 选点与埋石标准1选点准备工作：选点人员通过收集工程范围资料充分了解已有控制点、卫星 定位连续运行基准站等。选点人员充分了解工程范围内交通、气候、通讯等情况选点点位要求：1.便于安置接收装备和操作、视野开阔、视场内障碍物高度 角不宜超过 15；2.远离大功率无线电发射源；3.附近无反射卫星信号的物体； 4.交通方便；5.地面基础稳固，有利于标石保存；6.环境与测站环境应相同，减 少气象元素
3、的影响。选点作业：选点人员按照设计书进行勘测，按照选点点位要求选定点位，并 加以标记；需要水准联测的点，还应实地勘察水准路线；记录点之记；选点完成 后，绘制GPS网选点图。标石：标石类型分为天线墩、基本标石和普通标石，根据具体情况选用，需 满足标石稳定、易于长期保存；在标石中心设中心标志，可选用铜、不锈钢、铁 或坚硬的复合材料制作，标石中心应有清晰的十字丝或其他直径小于0.5mm的中 心点。埋石作业：标石用混凝土灌制；埋设标石需使各层标志中心在同一铅垂线上 偏差不大于2mm；埋石所占土地，应经过土地使用者或管理部门的同意。一、二 级平面控制点标石规格及埋设结构图如下图2-1所示表示外部装饰：在
4、标识上标注控制点类级、埋设时间；在旁边埋设指示牌。选点后所形成的控制网要求：首级网布设时，宜联测2 个以上高等级国家控 制点或地方坐标系的高等级控制点；对控制网内的长边，宜构成大地四边形或中 点多边形；控制网应由独立观测边构成一个或若干个闭合环或附合路线：各等级 控制网中构成闭合环或附合路线的边数不宜多于 6 条；各等级控制网中独立基 线的观测总数，不宜少于必要观测基线数的 1.5 倍；2.2仪器选择与检校2按等级选择仪器标准如下表2-1。等级二等三等四等一级二级接收机类双频双频双频双频型双频或单频或单频或单频或单频10mm+10mm+器标称精度 2ppm 5ppm10mm+10mm+5ppm
5、 5ppm10mm+5ppm观 载波测量 相位载波 载波 载波相位 相位 相位载波相位表 2-1 仪器选择标准仪器检验：天线或基座的圆水准器、光学对中器、天线高量尺，在使用期间 需一个月检校一次。仪器维护：接收机由专人看管，不得碰撞、倒置或重压；注意仪器的防晒、 防潮、防震、防辐射等；作业完成后，及时擦拭接收机上的尘埃和水汽，放入仪 器箱内，置于干燥、通风的地方；严谨拆卸接收机部件，天线不得擅自改装。2.3 作业要求各等级 GPS 控制测量作业的基本技术要求如表 2-3 所示2；二三四一二等级等等等级级卫星三1三1三1三1三1高度角静态55555（）快速静态 5 5静态三5有效观测卫星数 快速
6、 静态观测 30时段长度 静态 90 （min）快速 静态数据 10采样间隔 静态 30（s）快速 静态点位几何图形强度因子PDOPW6三5三4三4三4三5三520151010604530301010151510101010303030305151556688表2-2 GPS控制测量作业的基本技术要求作业要求：对规模较大的工程区域，编制作业计划；作业前，对接收机进行预热和静置，同时应检查电池的容量、接收机的内存 和可储存空间是否充足；天线安置的对中误差不应大于2mm，天线高的量取应精确至1mm；观测中，避免在接收机近旁使用无线电通信工具；作业同时，应做好测站记录，包括控制点点名、接收机序列号、
7、仪器高、开 关机时间等相关的测站信息。2.4数据处理要求1数据起算点的单点定位观测时间，不宜少于30min；GPS 控制测量外业观测的全部数据应经同步环、异步环和复测基线检核，满足下表2-4要求；闫涉旺切合差导歩环闭合差自划呈垄K度较差1 0 V+C C V t.! H -F”* M . n 田.口 *厂n-同步平中毘线边的吓数n 貝疔环中基线边葩乍数训一叵琴卜坏统全良为台差L mm 恂_牙涉坏坏线全氐雄差mn _表2-4、3 GPS控制测量外业观测数据检核要求平差结果，应输出观测点在相应坐标系中的二维或三维坐标、基线向量的改 正数、基线长度、基线方位角等，以及相关的精度信息，需要时，还应输出
8、坐标 转换参数及其精度信息；控制网约束平差的最弱边边长相对中误差应满足表2-2的要求。3 数据平差处理原理3.1平差类型平差类型：根据平差空间分为三维平差与二维平差，根据观测值与已知条件 分为无约束平差、约束平差与联合平差。三维平差：平差在三维空间坐标系中进行，观测值为三维空间中的观测值， 解算出的结果为点的三维空间坐标。二维平差：平差在二维平面坐标系下进行，观测值为二维观测值，解算出的 结果为点的二维平面坐标。无约束平差：在平差时不引入会造成 GPS 网产生由非观测量所引起的变形的 外部起算数据。约束平差：平差时所采用的观测值完全是 GPS 观测值（即 GPS 基线向量）， 而且，在平差时引
9、入了使得 GPS 网产生由非观测量所引起的变形的外部起算数据联合平差：平差时所采用的观测值除了 GPS 观测值以外，还采用了地面常规 观测值，这些地面常规观测值包括边长、方向、角度等观测值等。3.2 三维联合平差在某一个地方坐标系下进行的，平差所采用的观测量除了 GPS 基线向量外， 有可能还引入了常规的地面观测值，这些常规的地面观测值包括边长观测值、角 度观测值、方向观测值等；平差所采用的起算数据一般为地面点的三维大地坐标， 除此之外，有时还加入了已知边长和已知方位等作为起算数据。3.3 二维联合平差二维联合平差与三维联合平差很相似，不同的是二维联合平差一般在一个平面坐标系下进行。与三维联合
10、平差一样的是，平差所采用的观测量除了 GPS基线 向量外，有可能还引入了常规的地面观测值，这些常规的地面观测值包括边长观 测值、角度观测值、方向观测值等；平差所采用的起算数据一般为地面点的二维 平面坐标，除此之外，有时还加入了已知边长和已知方位等作为起算数据。4 工程实例4.1 工程概况廊坊临空经济区航企及物流企业运营区市政路网及配套基础设施工程，施工 地点位于大兴国际机场临空经济区廊坊片区航企物流园的西侧，北邻永兴河，南 邻冀荣道、冀翔道，西邻太行路、东邻机场环线（东路）。本工程的主要目的是 为了构建大兴国际机场临空经济区一体化市政基础设施，完善临空经济区廊坊片 区航企物流运营区的路网体统，
11、共同服务园内对内、对外过境交通和集散区域交 通，开展航企及物流运营区市政路网及配套基础设施的建设。本工程涉及 10 条 道路及配套设施，分别为机场环线、永兴河北路、冀兴道、翔合路、冀荣道、燕 山路、永定路、子牙路、冀翔道、清河路，其中涉及桥梁建设的道路主要围绕在 机场环线，包括永兴河北路立交与保惠路立交。4.2 工程采用的坐标系与起算数据平面坐标系统采用 2000 国家大地坐标系，高程系统采用 1985 国家高程基准 中央子午线为东经 117。平面控制网测量以下表 5的 LK05、LS06、DL145 控制 点坐标为起算数据，高程控制网测量以表 5 的 LK05 点高程数据为起算。点八、号X(
12、m)Y(m)Z(m)L4376447457679.20.K05.383528193L4370555451395.22.K06.016072093D4372280455344.25.L4378681464302.17.K01.73249992636L145.259248055表 4-1 起算数据（已知点坐标）4.3 工程控制网布设在本工程中首级控制网按照一级控制网来布设，次级控制网按照二级控制网 布设，点位满足便于安置接收装备和操作、视野开阔、视场内障碍物高度角不宜 超过 15，远离大功率无线电发射源，附近无反射卫星信号的物体，交通方便， 易于水准测量等要求。埋设按照图 2-1 进行埋设。控制网
13、保护措施为在控制点周 围立标志牌，个别点用围挡将其保护。4.4 工程控制网测量方法高程控制网采用三等水准测量，平面控制网采用静态观测。控制点加密严格 按照I级导线要求加密，根据现场状况，分别在道路两侧加密14个控制点。静 态平面控制网测量采用四等水准测量，要求仪器精度为10mm+5ppm，卫星高度角 15，有效观测卫星数三4,观测时长1545min,数据采样间隔1030s。在 观测前，对接收机进行了预热与静置，并检查了电池容量，借手机内存和可存空 间充足；天线安置对中误差精确在2mm内，天线高的量取精确至1mm；观测时， 没有无线电通讯设备在附近并做好了测站记录，包括点名、接收机序号、仪器高
14、开关机时间等信息3。4.5 工程控制网测量流程首先对已知控制点进行了复测，以LK05,DL145,LK01复测验算LK06；再以 LK06,DL145,LK01 复测验算 LK05；再以 LK06,DL145,LK05 复测验算 LK01 ；再以LK06, LK05, LK01复测验算DL145。复测结论：已知控制点精度满足施工要求， 后续控制网将以已知控制点为依据，进行首级控制网的加密测量。加密首级控制网采用GPS静态观测，本工程使用3台GPS接收机，按照静态 相对定位模式同步观测，最终得到一级控制点平面坐标。高程控制网采用三等水 准观测，本工程使用徕卡电子水准仪搭配铟瓦水准尺，按照三等水准的标准进行 往返测，最终得到一级控制点高程。通过首级控制网的布设与测量得到14个精度均满足要求的一级控制点再以一级控制点为依据，进行次级控制网的加密测量。同样采用GPS静态观测，三台GPS接收机按照静态相对定位模式同步观测， 得到二级控制点的平面坐标。高程测量与首级控制网相同
