1、特大桥三维控制测量的实践与探讨摘要：桥梁控制测量是勘测、设计的首要条件，是确保桥梁工程质量的关健条件。文章探讨了大跨度桥梁工程控制网的观测方案，并对桥梁工程中测量控制网的建立作了进一步的分析。 关健词：特大桥;三维控制测量;GPS 测量;跨河水准 Abstract: Bridge construction control survey is a survey, designed first and foremost, is to ensure that the quality of the bridge health condition. The article discusses the l
2、arge span bridge engineering control network observation scheme, and to bridge engineering survey control network establishment has made the further analysis. Key words: bridge; 3D measurement control; GPS measurement; river crossing leveling 中图分类号： O4-34 文献标识码：文章编号： 一、工程简介 特大桥呈南北走向，全线采用 80km/h 设计速度
3、，双向六车道标准。大桥路线长约 2.6km，其中桥长约 1.78km，引道约 0.83km，沿线路走向跨河面宽度超过 1.5 公里。桥两端陆上采用精密水准仪按照三等水准进行测量，跨越河面时，采用倾斜螺旋法进行观测，用三角高程法进行对比校核；首级控制网采用 E 级 GPS 网并与 D 级控制点进行联测。 二、高程控制测量 工程高程控制采用三等水准测量，高程点与平面控制点共用点位。水准网为独立三等水准网，并与规划局提供的四等水准点联测。 高程控制测量等级选用表 1 21 跨河水准测量方法 桥跨越距离很大（500m 以上甚至 12km）时，采用倾斜螺旋法进行观测。 图 2-1 用于倾斜螺旋法的觇板，
4、有 4 条标志线，觇板中央也有小窗口和觇板指标线，借觇板指标线可以读取水准标尺上的读数，如图 2-1 所示。 根据实践，当仪器距水准标尺为 25m 时，水准尺分划线宽以取 1mm为宜。仿此，如果跨河宽度为，则觇板标志线的宽度 （1） 觇板上、下相距最远的两条标志线，也就是标志线 1、4 的中线之间的距离，倾斜螺旋转动一周的范围约为 100“，一般取 80“左右，故 （2） 式中，为跨河距离。觇板的标志线对称安排。觇板的宽度取/5，跨河距离以 m 为单位，觇板宽度的单位为 mm。 22 倾斜螺旋法的基本原理 通过观测对岸水准标尺上觇板的 4 条标志线，并根据倾斜螺旋的分划值来确定标志线之间所张的
5、夹角，然后通过计算的方法求得相当于水平视线在对岸水准标尺上的读数，而本岸水平视线在水准标尺上的读数可用一般的方法读取。 设在本岸水准标尺上的读数为，对岸水准标尺上相当于水平视线的读数为，则两岸立尺点间的高差为（） 。 为了求得值，在远尺上安置觇板，以便对岸仪器照准，如图 2-2 示。图 2-2 图 2-2 中：为觇板标志线 1、4 间的距离；为觇板标志线 2、3 间的距离；为水准标尺零点至觇板标志线 1 的距离；为水准标尺零点至觇板标志线 2 的距离；为标志线 1 至仪器水平视线的距离；为标志线 2 至仪器水平视线的距离。 、 、 、为仪器照准标志线 1、2、3、4 的方向线与水平视线的夹角。
6、这些夹角的值根据仪器照准标志线 1、2、3、4 时倾斜螺旋读数与视线水平时倾斜螺旋读数之差（格数） ，乘以倾斜螺旋分划鼓的分划值而求得。图中为仪器至对岸水准标尺的距离。 由于、 、 、都是小角，所以按图 2-4 可写出下列关系式 由上两式可得 （3） 同理，可得 （4） 由图 2-2 又知 （5） 则取其平均数即为仪器水平视线在对岸水准标尺上的读数，即 （6） 值求出后，即可按一般方法计算两岸立尺点间的高差。设在本岸水准标尺（近尺）上读数为，则高差为 （7） （3）式和（5）式中的、 ，可在测前用一级线纹米尺精确测定；(5)式中的和是由觇板指标线在水准标尺上的读数减去觇板标志线 1、2 的中线
7、至觇板指标线的间距求得。 三、平面控制测量 3.1 四等独立控制网 3.1.1 坐标系统 a、测区采用珠区坐标系，85 国家高程系统。 b、首级 GPS 控制网与三等控制点进行联测。 3.1.2 布设方案 根据测区地形、勘测任务和起算点分布情况，以 E 级（四等）GPS 网作为本测区的首级控制。利用已有的 D 级 GPS 点作为起算点，布设一个四等 GPS 网。点位要求在满足全球定位系统（GPS）勘测规范第 6 条的基础上，原则在距路中线 50200m 之间每 1 公里布设一对相互通视的点。共布设 6 个 GPS 点。编号为 DP01、DP02。 平面控制测量等级表 1 3.2 测量精度要求
8、四等 GPS 网中固定误差不得大于 5mm，最弱相邻点边长相对中误差不得大于 1/35000，起始边边长相对中误差不得大于 1/40000。 3.3 选点埋石及编号 选点埋石时要充分考虑大桥走向的情况，在东江南北面各埋设3 个控制点，每点至少一边通视，通视点间的边长约为 1000 米，选点时GPS 点的点位远离高压线、微波台、发射塔等影响 GPS 信号的物体，同时高度角 15内无障碍物。 为保证控制的稳定性，四等 GPS 点标志均埋设到微风层，标石面规格为 2525cm，中间嵌入顶面钻有 1mm 小孔的 18 圆头螺纹钢直至微风化层，在标石面上压印点号及施测日期，其字头朝北并涂红油漆整饰。埋石
9、后现场绘制点之记，在点位处挂红旗示意。编号为DP01、DP02。 3.4GPS 观测 四等 GPS 观测采用两台南方 S82T 和一台 S66 接收机按边连式推进，与该段高等级的平面控制点联测，在条件允许的情况尽可能多联测控制点。四等 GPS 观测遵照下表的相关指标执行。 四等 GPS 观测技术指标 表 2 内业计算数据取位技术指标 表 3 每天观测完后及时下载数据，并进行基线解算。对于不能满足规范要求的基线，第二天及时进行补测。 3.5 基线解算及平差 基线解算及平差采用随机软件南方测绘 Gps 数据处理进行，平差前先采用世界大地坐标系 WGS-84 的椭球参数进行同、异步环闭合差与复测基线
10、较差的检核，当符合规范的要求后，首先以一个点的WGS84 系坐标作为起算依据进行无约束平差,检查 GPS 基线向量网本身的内符合精度、基线向量间有无明显系统误差，并剔除含有粗差的基线，当满足规范的要求后，再输入已知控制点利用 1980 年西安坐标系椭球参数进行二维约束平差。 重复基线测量的差值符合下式的要求： 同步环闭合差符合下式的要求： 式中：W同步环坐标分量闭合差(mm) 标准差(mm) n同步环中的边数 异步环闭合差符合下式的要求： 式中：V异步环坐标分量闭合差(mm) 弦长标准差 n异步环中的边数 = a固定误差(mm) b比例误差系数(mm/km)d基线长度(km) 四、结语： 综上
11、所述，在进行跨河精密水准测量工作时需合理布置、精心施测，选用优化的布设方案和合理的观测方法相当重要。实际作业中需注意以下几个方面：选择跨河场地时，需保证跨河视线高度，应尽量两岸地形对称，并使跨河点等高为宜；长距离跨河观测条件一般不太好，提高照准精度尤为重要，宜使用可调光标来满足精确照准需要；GPS 测量的基线数量不宜太多，合理的基线数量可以节约人力物力，提高观测精度。博夏点受广告牌遮挡，桔头点受天线干扰，经重测后通过。因此，合理选择最佳时段观测，并适当增加重复设站次数，可以提高观测数据质量。 参考文献： 1 中华人民共和国国家标准工程测量规范 （GB 50026-2007） 2 中华人民共和国国家标准国家三、四等水准测量规范（GB/T12898-2009） 3 中华人民共和国国家标准全球定位系统（GPS）测量规范（GB/T 18314-2009）
