公路测量中导线点检测方法的确定及精度分析

测绘工作是道路建设最基础的工作，测绘成果的质量，直 接影响到高速公路的建设质量。特别是控制测量，是最基本、最 重要的测绘工作。目前，随着测绘仪器设备的更新、作业人员技 术力量的提高，基础控制测绘成果均采用先进 GPS 技术或常规 光电测距导线测量来布设首级控制网，精度能较好地达到规范 和设计的要求。
如何加强控制点的检测和提高工作效率，保证道路施工的 顺利进行，本人根据几条高速公路的测绘和检测将从以下几个 方面进行总结和分析，供同行参考。
2 检测的方法
目前，施工单位对设计方提供控制网成果的检测方法以 RTK GPS、静态 GPS 测量、导线测量为主。RTK GPS 测量检测导 线点的精度随距离的远近发生变化，且施工单位大多数不具备 此条件；静态 GPS 测量方法由于使用成果的一致性和计算方法 的统一性，不会存在问题，较易检测成功，在此不在赘述。本文 主要探讨使用导线测量对已知点的检测。
2 数字地面模型的建立
数字地面模型习惯简称为 DTM （Digital Terrian Model），即 是用数字方式对地形表面状态的表述，它是依据地表面上点的 三维大地坐标的集合以及在集合中配有的内插规则，而建立起 来的一个数字化的地面模型。
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道路施工单位在道路施工放样前，按规定要对先期的控制 点进行平面和高程的检测，以保证放样的准确性，这是必要的 一步，它可以发现原先控制网的不足和点位的变化情况。施工 单位的检测方法和计算方法却各家不一，观测工作比较细致， 但使用起算点的资料大多欠分析，资料来源、成果的投影方式、 边长如何改算等，却被部分作业人员忽略了，致使向监理部门 和设计部门反映控制成果不合要求，影响了施工的进度。
19.8 1/7624（1/18833）
3
11
10 D45 I23
5 -40.2 1/5711（1/16619）
4
15
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I26 I31
7
3.9 1/10095（1/25514）
5
8
7 I21-1 I25
4 -13.8 1/7635（1/16704）
6
7
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I363 I01
5
23.8 1/10678（1/29597）
段首末的一级导线点作为起算点，组成一条导线进行平差，这样， 就牵涉到发展层次的不合理性，根据误差传播定律，一级导线再 发展导线，且在破坏点位的地方和为施工放样方便增设导线点的 地方增点，要满足一级导线的精度指标就不是那么容易了。
对于施工单位使用公路设计部门提供的成果，要查清资料 来源和精度情况。每个工区都有不同的情况变化，山区与平地、 离中央子午线的远近、投影带的划分、投影面的确定、设计单位 根据具体情况的特殊要求等，对测绘的结果都有直接的影响， 调阅原资料的精度说明非常重要。
地质、勘察、测绘 专栏
公路测量中导线点检测方法的确定及精度分析
赵书成
（广东省 广州市 510000）
摘 要：针对高速公路施工,测量恢复定线之放样过程及方法,测量过程中常见问题及解决方法作简要介绍。根据公路建设施工中的测 量工作，针对测量人员对已知导线点的检测方法、计算方法进行总结，对检测导线点的精度情况进行分析，进一步的阐述和说明如何利 用已知资料进行检测，保证测量控制点的精度满足施工放样的需要，提高公路建设的速度和质量。 关键词：导线测量；检测；精度分析；质量
（3）建议使用边角法检验导线的精度，即分别测定角度、边 长，计算出角度、边长较差和中误差，对原有的成果进行综合分 析和质量评价。
（4）当使用边角法检验导线的精度时，若已知点被破坏不 能满足施工放样要求时，可以布设二级导线点，作为道路中线 的放样测站。
（5）导线点坐标取值是用设计方所给数值，还是用施工方 复核计算的平差结果，施工单位和监理部门的意见不一，本人 建议使用复核后的坐标，这样可以避免在设计、交接、检核等时 间段内的点位变化，检测后的导线点有现实性，有利于提高道 路放样的精度，提高高速公路建设的速度和质量。
1 引言
近年来，随着我国经济建设的飞速发展，高速公路的建设 更加发展迅猛，国家四通八达的道路网架已基本形成，经济较 发达地区，已开始对原有的高速公路进行大规模的扩建，同时 也给测绘工作带来商机，专业的测绘队伍首先完成建设道路所 需的控制测量和地形图测绘工作，道路施工部门则按设计部门 的要求，将美丽的蓝图，描绘到广袤的地球上。
由于以上 5 点问题的存在，从理论上讲，若想达到规范要 求很难的,它们均直接影响到导线测量的精度。按照严格直伸导 线的误差传播理论,平差后测距的系统误差可以完全消除，事实 上导线不可能严格直伸,且随导线边数的变化而变化,边数越多, 误差便越大。导线的最弱点在中部，最弱点的点位中误差由测 量误差和起始数据误差所引起的, 起始或测量的长度元素引起 导线点位的纵向误差、角度引起导线点位的横向误差。导线端 点的点位中误差 M 是由导线测量的纵向误差 mt 和横向误差 mu、 起 始 数 据 纵 向 误 差 mt′ 和 横 向 误 差 mu′ 引 起 的 , 即 ：M =
一般导线测量是在首级 GPS 控制网的基础上发展的，按照 《公路勘测规范》要求，光电测距一级导线长度不得超过 10km， 最弱点点位中误差为 ±20cm，导线全长相对闭合差小于 1/ 15000，方位角闭合差小于±10（″ n 为折角数），各家测量单位在 完成基础控制测量和一级导线测量时，这些精度指标是必须要 保证的。
姨 2 2 ′2 ′2 mt +mu +mt +mu ，导线端点的点位中误差具体的反映为导线 全长相对闭合差，相对闭合差的大小直接检定了导线的精度。
以上的分析可以看出，导线检测要按照布设导线的步骤和 技术要求进行，不可以放样工作方便而随意增点或无限制地增 加边数，特别是短边对导线的精度影响最大；对于角度、边长的 观测，要加强测回间的检核，对全站仪、棱镜基座的对点器也应 校正。
常规的导线检测方法是测定距离和固定角，计算出测距中 误差和测角中误差来衡量导线的精度，而施工单位和监理部门 则要求道路施工单位进行导线贯通检查，按照一级导线的精度 要求来衡量导线测量精度，这对保证道路的施工确实有极大的 好处，但大家忽略了一个重要的问题，就是发展层次和增加过渡 点的问题，若从基础控制点起算，无可非议，却多数单位是以标
4
-5.8
1/77946
20
4
3
I493 I454
2
-1.2
1/235697
21
5
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I26 I494
3
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1/265956
表 1 中，前 8 条导线计算出的导线全长相对闭合差均超 限，分析其原因是，导线边长未进行投影改正，与已知点不在统 一的投影面上，计算出的边长、角度、坐标增量改正数必定很 大，造成导线相对闭合差超限，这是对原始资料基本情况的掌 握和精度分析不够所造成的，如将观测数据在统一的平面上计 算，导线全长相对闭合差则出现括号内的结果，完全满足一级 导线的精度要求，后面 13 条导线的计算方法正确，精度较高， 充分说明原成果和本次检测的精度是可靠的。
（3）航空数码相机的应用技术，与传统的胶片航摄相机比 较，测量专用的航摄数码相机的最大优势在于不增加飞行成本 的最大重叠度影像获取能力，能大幅度提高影像匹配及立体测 图的精度和可靠性，并制作真正正射影像。
利用上述几种采集方法相结合的办法可获取真正地表的 高精度三维信息，即可做出满足施工图设计精度要求的数字地 面模型，极大地减轻外业测量强度，提高效率。
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8
7
D8 D16
3
-9
1/91064
14
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10 H34 H12
1
9.5
1/48491
15
10
9
H20 D81Biblioteka 251/26360
16
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H29 H28
2
-22
1/153846
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D12 H35
1
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1/19569
18
5
4
I68 D67
1
2.7
1/210232
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29
28 I454 D14
1 地面数据采集
数字地面模型数据的采集技术通常有以下几种：
（1）利用全站仪或者 GPS RTK 在野外进行实地测量获取， 采点平均间隔 10m，最大不大于 15m，此方法缺点是野外工作 量大，工作强度高，相对效率低，优点是采点精度高，还可以对 某些地形复杂，植被茂密等航空测量盲区进行高精度测量；
（2）激光测距三维成像技术，即是利用飞机上装载差分 GPS 和惯性系统 IMU 构成的组合导航系统可以获取摄像机的对外方 位元素和飞机的绝对位置，实现定点摄影成像和无地面控制的 高精度对地直接定位，并用激光对地面进行扫描能获取真实地 表的高精度三维激光点云；
3 精度分析
现依据某高速公路 13 个标段导线检测的数据来分析一下
检测的精度。导线布设、观测、精度统计如下表：
表 1 导线布设、观测、精度统计表
号线编 号
折角数
边数
1
22
21
起点 I362
终点 E45
补点 7
方位角 闭合差
导线相对闭合差
35 1/8713（1/86958）
2
38
37
D45 I36
19
196
广东科技 2010.1 总第 229 期
7
5
4
D45 I05
3
16 1/10231（1/26398）
8
6
5
D17 D47
4
1.3 1/46145（1/26182）
9
10
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D20 D20
-
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1/28532
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10
9
E59 E59
-
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11
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11 D18-1 D22
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1/22683
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9
D17 E63-1 6
11.6
1/15387
但从导线的设计、观测的情况分析，这 8 条导线联测的设 计、点数的增加、观测的精度可能存在一定的问题，表现在：① 导线路线偏长、边长比远离规范的要求，短边偏多；②导线的折 角数最多达 38 个；③检测的点为 96 个，而新增的点达到 54 个；④第 5 条导线的起算点是从原一级导线点引点后发展的； ⑤8 条导线有 5 条导线方位角闭合差偏大。
4 经验与建议
对已知导线点的检测方法、计算方法是多样化的，各单位 可根据自身的仪器设备而确定。对于使用光电测距导线作为检 测方法的施工单位，一定要注意以下几点：
（1）对甲方提供的控制点资料要作细致的资料分析，首先 查清资料来源和精度、投影带的划分、投影面的确定等，根据实 际情况制定相应的检测方法。
（2）如组成附合导线进行检核，要按照规范的要求进行设 计和观测，并从高一级控制点起算，过渡点不宜增多，标段接头 处，应衔接平差，不要相互独立，整条道路全线平差计算，应该 是最佳方案。
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广东科技 2010.1 总第 229 期
专栏 地质、勘察、测绘
数字地面模型在公路横断面测量中的应用
熊祖志
摘 要：本文介绍了运用数字地面模型在设计阶段横断面测量中的数据采集、建模、剖切横断面、精度分析。 关键词：数字地面模型；航空激光测距三维成像技术；三角构网；横断面；剖切横断面
前言
公路横断面测量方法一般采用水准仪-皮尺法、GPS RTK 方 法、全站仪法、经纬仪视距法等，通常以中桩作为横断面的“控制 点”，测量出每一个中桩在道路路线正交方向上一定范围内相对 中桩的距离和高差，然后根据所测数据在米格纸或计算机上绘 制成横断面图。在通行、通视条件差的山区，传统方法定向精度 差，测量成果实际精度也有限。横断面图的最主要用途是为路基 设计和土石方量计算提供横断面的地面线及其相关数据。由于 受到测区天气、交通、地形、植被茂密等条件的制约，测量外业工 作强度大，测量进度也可能受到影响，使整个工程计划延迟。
公路的设计过程是一个反复比选调整的过程, 当发现土方 量过大、设计横断面与实际地面组合不很合理、挖填方严重失 衡、边坡较高或受地质条件的限制而需要不断地调整平面中心 线、纵坡等。当设计线路进行调整时，采用传统测量方法就不能 够实时地得到调整后的公路横断面图，应用三维建模技术建立 的数字地面模型就能在满足精度的条件下实时地对调整后的 公路形状剖切横断面,计算改变后的土石方量，工程造价，使方 案更加美观、切实、可行。