現(xiàn)代測繪技術(shù)在山區(qū)公路測量中的運用
隨著測繪科學技術(shù)的發(fā)展和進步，現(xiàn)代地形圖的大量艱巨的測繪工作已由傳統(tǒng)的野外白紙測圖轉(zhuǎn)向現(xiàn)代化的測繪，例如室內(nèi)的航空攝影測繪和航天遙感測繪，并已逐漸邁向全數(shù)字化、自動化測圖。
對于公路橋梁勘察設(shè)計行業(yè)，測繪工作是先驅(qū)，其效率、精度控制以及與設(shè)計本身結(jié)合的緊密程度，從一定程度上影響勘察設(shè)計的進展速度和成果質(zhì)量。筆者從事公路勘測十余年，總結(jié)出該行業(yè)測繪工作一些自身的特點，按公路勘測基本流程分述如下：
一、踏勘選點
選點就是在測區(qū)內(nèi)選定控制點的位置。首先收集測區(qū)已有地形圖和高一級控制點的成果資料。根據(jù)規(guī)范要求，二級及其以下公路導線等級一般選用二級導線，據(jù)此在地形圖上擬定導線初步布設(shè)方案，再到實地踏勘，選定導線點的位置。若測區(qū)范圍內(nèi)無可供參考的地形圖時，通過踏勘，根據(jù)測區(qū)范圍、地形條件直接在實地擬定導線布設(shè)方案，選定導線的位置。
1、如果采用全站儀進行導線測量，導線點點位選擇必須注意以下幾個方面：
（1）.為了方便測角，相鄰導線點間要通視良好，視線遠離障礙物，保證成像清晰；
（2）.導線邊應離開強電磁場和發(fā)熱體的干擾，測線上不應有樹枝、電線等障礙物。
（3）.導線點應埋在地面堅實、不易被破壞處，一般應埋設(shè)標石。
（4）.導線點要有一定的密度，以便控制整個測區(qū)。
（5）.導線邊長要大致相等，不能懸殊過大。根據(jù)計算，前視點距離600米，水平角每偏一秒，點位水平位置誤差為3毫米，而前后邊長懸殊越大，水平角測角誤差越大。
2、GPS導線測量
（1）.導線點應選在視線開闊、衛(wèi)星高度角充分處，并應避開強電磁場（包括使用對講機和其他無線通訊設(shè)備）、開闊水域等不利因素。
（2）.雖然GPS測量導線點間不需要通視，但為了滿足路線測量、施工放樣的要求，應至少保證每相鄰兩點間相互通視。
導線點埋設(shè)后，要在樁上用紅油漆寫明點號，并用紅油漆在固定地物上畫一箭頭指向?qū)Ь€點并繪制“點之記”方便尋找導線點。
二、控制測量
現(xiàn)代公路勘測的控制測量作業(yè)，基本已由第一代的經(jīng)緯儀配合測距儀、第二代的全站儀轉(zhuǎn)化到現(xiàn)今主流的GPS測量上。山區(qū)公路采用GPS測量比在平原微丘區(qū)有更高的優(yōu)越性：
第一，GPS作業(yè)有著極高的精度。它的作業(yè)不受環(huán)境和距離限制，非常適合于地形條件困難地區(qū)、局部重點工程地區(qū)等。
第二，GPS測量可以大大提高工作及成果質(zhì)量。它不受人為因素的影響。整個作業(yè)過程全由微電子技術(shù)、計算機技術(shù)控制，自動記錄、自動數(shù)據(jù)預處理、自動平差計算。
第三，GPS－RTK技術(shù)徹底改變公路測量模式。RTK能實時地得出所在位置的空間三維坐標。這種技術(shù)非常適合路線、橋、隧勘察。它可以直接進行實地實時放樣、中樁測量、點位測量等。
第四，GPS測量可以極大地降低勞動作業(yè)強度，減少野外砍伐工作量，提高作業(yè)效率。作業(yè)效率為常規(guī)測量方法的3倍以上。
第五，GPS高精度高程測量同高精度的平面測量一樣，是GPS測量應用的重要領(lǐng)域。特別是在當前高等級公路逐漸向山嶺重丘區(qū)發(fā)展的形勢下，往往由于這些地區(qū)地形條件的限制，實施常規(guī)的幾何水準測量有困難，GPS高程測量無疑是一種有效的手段。
1、GPS數(shù)據(jù)采集
在山區(qū)進行GPS測量時，由于路線經(jīng)過峽谷等地形復雜地段，點位上方的GPS衛(wèi)星信號會被遮擋一部分，從整體上講觀測條件往往較差，因此作業(yè)前應查看觀測站星空圖，選擇適當?shù)挠^測時間段，適當延長觀測時間等手段來提高觀測精度，二、三、四等GPS控制網(wǎng)應以邊連式、網(wǎng)連式方法組網(wǎng)觀測。根據(jù)實踐經(jīng)驗，在山嶺重丘區(qū)，用GPS單頻接收機對控制點進行靜態(tài)觀測時，二級平面導線每個時段同步觀測時間不少于45分鐘，截止高度角取20。。
如某公路項目控制點設(shè)置完畢后，用6臺徠卡GPS單頻接收機對32個GPS控制點進行靜態(tài)觀測。為保證測量精度，觀測前對徠卡GPS接收機的性能和可靠性進行全面檢驗，各項指標合格后才允許參加作業(yè)；導線點每個時段同步觀測時間均不少于45分鐘，重復設(shè)站次數(shù)不少于2次；以邊連式方法組網(wǎng)進行觀測，采樣間隔取5S，截止高度角取20。，GDOP小于6，同時觀測到有效衛(wèi)星數(shù)大于5顆；接收機開始記錄數(shù)據(jù)后，隨時注意衛(wèi)星信號和信息存儲情況，當接收或存儲出現(xiàn)異常時，調(diào)整觀測計劃，延長接收機觀測時間。每天觀測結(jié)束后要及時對當天的測量數(shù)據(jù)進行處理，包括基線解算，同步環(huán)閉合差計算等，對超限的點位要進行整體分析，如有必要進行重測或補測。
2、GPS數(shù)據(jù)處理
控制網(wǎng)點觀測完成后，對原始數(shù)據(jù)進行全面檢查和校對，確認外業(yè)數(shù)據(jù)無誤后，采用高精度的GPS數(shù)據(jù)處理軟件進行數(shù)據(jù)處理工作。在地形起伏較大、樹木眾多的山嶺重丘區(qū)，由于GPS接收信號受到不同程度的影響，在數(shù)據(jù)處理過程中，往往會出現(xiàn)大量不合格基線或者合格基線誤差較大，部分同步環(huán)閉合差、重復基線較差、異步環(huán)閉合差會超限，如何提高控制網(wǎng)解算精度，盡量避免大量的外業(yè)重測工作，是測繪工作者需更深一步研究的問題。
GPS基線向量網(wǎng)的平差分為三種類型：一是無約束平差，二是約束平差，三是聯(lián)合平差。目前，對于絕大多數(shù)的地區(qū)聯(lián)合平差是解決GPS網(wǎng)成果轉(zhuǎn)換的有效手段，也是絕大多數(shù)的地區(qū)目前唯一行之有效的方法。因此GPS網(wǎng)一般要聯(lián)測3～5個已知點；
聯(lián)合平差或約束平差成果的精度分析：主要考察各類觀測值的改正數(shù)的分布是否有明顯粗差，平差坐標、點位誤差、轉(zhuǎn)換參數(shù)、單位權(quán)中誤差是否通過統(tǒng)計檢驗，邊長相對精度是否滿足設(shè)計精度要求。
GPS高程擬合根據(jù)不同軟件的要求，為保證作業(yè)精度，至少要聯(lián)測4個水準高程點。
三、中樁放樣
1、在GPS中選擇“放樣”選項，進行放樣測量作業(yè)，系統(tǒng)軟件會自動根據(jù)輸入到RTK電子簿中的放樣點的坐標定出放樣點的點位。
2、山區(qū)公路由于地形條件的限制，RTK放樣常會遇到許多無信號區(qū)域，這就要求放樣工作應由RTK配合全站儀共同完成，在無信號區(qū)域，可在附近有信號區(qū)域選定兩點并由RTK實時測定出三維坐標供全站儀放樣用。這種組合作業(yè)模式貫穿于整個外業(yè)測繪工作中。
四、斷面測量
全站儀具有測量精度高、速度快、自動化程度高等優(yōu)點。全站儀普遍應用之后,我國公路及鐵路勘測單位相繼使用全站儀的坐標測量功能直接進行橫斷面測量,使用全站儀測量橫斷面成為高精度及高效橫斷面測量的首選方法。一些儀器制造商也針對自身儀器開發(fā)了專門的橫斷面測量程序（如尼康和徠卡）。
運用此類程序進行橫斷面測量，分兩種情況：
第一種情況：如果只需獲取斷面數(shù)據(jù)，則可自由設(shè)站，測站不需坐標，直接測定處于斷面線上相鄰兩點間的平距高差，從而獲得橫斷面數(shù)據(jù)，此方法要求斷面線方向需根據(jù)路線前后走向選擇正確。
第二種情況是既需獲取橫斷面數(shù)據(jù)，同時還要獲取各斷面點的三維坐標，那么就需要設(shè)站于已知坐標點上，使用本站定向后，測定斷面數(shù)據(jù)并同時保存各斷面點三維坐標備查或作他用。
少數(shù)隱蔽點在10～15m以內(nèi),當前后有全站儀測量點時,可以用傳統(tǒng)的抬桿法加密補充。
五、路線地形圖測繪
二級及以下公路勘測，根據(jù)公路等級特點和成本效益控制，此類公路地形圖測繪不必采用高精度大比例尺實測或航測，一般采取擴放國家萬分之一地形圖，根據(jù)實測的路線控制工點、中樁點位高程等修正路線臨近等高線，并調(diào)繪變化、新增的地物地貌的方法繪制路線地形圖。對于新建路段或改建路的大型方案調(diào)整路段、大橋隧道等位置，則需實測該部分地形圖予以補充。
六、山區(qū)特有限制條件下測繪的精度控制原則
對于山區(qū)低等級公路（三、四級）勘測，測區(qū)難以獲得高一級控制點，或控制點難以進行附合（閉合）測量，甚至測區(qū)沒有萬分之一地形圖的情況，控制測量可以采用全站儀支導線的形式，根據(jù)筆者對多條低等級公路的勘測實踐，由于公路是連續(xù)構(gòu)造物，施工放樣和路線平高均是由相鄰導線點逐一連續(xù)控制的，所以只要支導線連續(xù)相鄰點間的平面高程誤差在規(guī)定范圍內(nèi)，無論支導線的累積誤差最終結(jié)果如何，均能滿足設(shè)計和施工要求，對于沒有萬分之一地形圖的區(qū)域，則更可采用獨立坐標高程系統(tǒng)，并沿線手繪近似的路線地形圖。
總之，在山區(qū)公路設(shè)計時，一定要從實際出發(fā)，因地制宜的靈活采用各項現(xiàn)代測繪技術(shù)，在確保山區(qū)公路測量的精度滿足規(guī)范要求的情況下，提高測繪和整個道路設(shè)計的工作效率。
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