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浅谈公路工程测量网

2013-07-19 01:00 摘要：本文针对公路测量的特点及过程，论述了公路测量采用的方法，并阐述了公路测量技术的应用原理。
关键词：公路测量 应用原理
        0 引言
        所有工程建设项目都必须以社会与效益为依据，按照条件和预期目的，进行规划设计，测量工作是工程建设中的一项最基础的工作，在道路、桥梁、隧道工程建设中起着重要的作用，为选取一条最经济、最合理的路线，首先要进行路线勘测，绘制带状地形图，进行纵、横断面测量，进行纸上定线和路线设计，并将设计好的路线平面位置、纵坡及路基边坡在地面上标定出来，以指导施工，当路线跨越河流时，拟设置桥梁跨越之前，应测绘河流及两岸地形图，测定桥轴线的长度及桥位处的河床断面，桥位处的河流比降，为桥梁方案选择及结构设计提供必要的依据，当路线纵坡受地形限制，采用避让山岭绕线平面线形不能满足规范要求，而选用隧道方案时，测定隧道进出口大比例尺地形图，为隧道洞口布置选择提供必要的数据。
        1 公路工程测量不同阶段的工作
        1.1 初步设计阶段的测量工作 初步设计根据批准的设计任务书和初测资料编制，主要拟定修建原则，选定设计方案主要工程数量，提出施工方案意见，编制设计概算，提供方案说明及图表资料，初测阶段为初设提供平面、高程控制、地形图、特殊地段的控制桩及纵、横断面资料。初步设计比选方案一般在1：10000地形图上做多个比选方案，纸上布线后，对各方案进行1：2000地形图测量，在1：2000地形图上进行纸上定线，布置桥涵、通道、隧道等，实地调查计算工程数量，编制概算文件，特殊复杂困难地段，为加深勘探调查及分析比例，实地放桩，进行平、纵、横测量。①平面高程控制测量②地形图测量③必要的平纵横测量。 （转载自http://zw.NSEAC.com科教作文网）
        1.2 施工图设计阶段的测量工作 施工图设计根据批准的初步设计文件，在1：2000图上进行方案比选，确定路线方案，进行施工图详测。①中线放样②纵断面测量③横断面测量④主要工点地形图测量⑤主要控制地物高等控制测量。
        2 控制测量的目的、坐标系统的选择、建立方法、独立高等控制网的建设方法
        2.1 控制测量的目的 控制测量一般是指在工程建设地区的地面布设一系列的控制网点。并精确地确定这些点的位置，以便为后期地形测图和各种工程建设测量放样打好基础。控制测量是一切后续测量工作的基础，没有控制测量，往后的测图和放样等工作是不可想象的。控制网把测区各部分的测量工件联系起来，即起骨架作用，又起限制误差传递和累积作用，控制网在勘测设计阶段的作用是：①各设计阶段需要适当比例尺地形图作依据，而地形图测绘又必须依靠控制网点来确定地形图中各部分地貌地物之间的相对位置和保证地形图的精度。②各设计阶段必须以控制网为基础将路线、桥梁、隧道等设计的位置精确地放样在地面上，搜集相应的路基、构造物用于设计阶段的各种资料。
        2.2 坐标系统的选择 坐标系统的选择是我们经常碰到，也是一些作业人员难以理解的问题。
        2.2.1 大地水准面、椭球、坐标系大地测量和工程控制测量工作都是在地面上进行的，而地球的自然表面又是一个有山、谷、江、湖、海洋等起伏的复杂曲面。它是一个不规则的、不能用简单的数学公式来表达的曲面，因此，不能在这个曲面上来解算测量学中所产生的几何问题，为便于计算控制网点的位置和测绘地形，应选择一个形状和大小都很接近于地球而其数学运算又很方便的体形，来代替地球的形体，以便把观测结果归化到此体形的表面上进行计算。 （科教范文网 lw.nSeAc.com编辑发布）
        由力学知识可知，地球上任何一个质点都同时受到两个力的作用:一个是地球质心对该质点的引力F，另一个是地球自转所产生的离心力P，这两个力的合力，就是作用于该质点的重力G，重力G 的方向就是众所周知的铅垂线的方向，即G=P+F。
        曲面上每一点均与铅垂线方向垂直的曲面叫做水准面，水准面有无穷多个，我们可以选择一个与平静的海水面相重合的水准面（平均水准面）来代替地球的表面，通常把这个与平均海水面相重合的水准面叫大地水准面。大地水准面是按近于地球的自然表面，但它仍是一个不规则的曲面，因而有必要选择一个形状和大小都与大地体接近，面且能用简单数学式表示的体形来代替大地体。
        参考椭球面是一国家（或者一区域）大地测量计算的参考面，该椭球面上各点与大地水准面上各相应点之间的高差的平方和为最小，参考椭球中心与地球质心重合，旋转轴与地球自转轴重合，赤道面重合，两者体积相等，总质量与地球总质量相等，自转角速度相等。
        2.2.2 高斯平面直角坐标系 公路线路尤其是高速公路一般跨越多个地区，绵延数百里，为了坐标系统的统计以及与国家其它工程衔接，目前普遍采用国家坐标系换带计算方法。即高斯正形投影平面直接坐标系。①高斯正形投影的实质 设想将一个截面为椭圆的横柱（简称圆柱）面套在地球椭球面上，使横圆柱面与椭球面的一个子午椭圆相切，横圆柱的轴与地球椭球的轴互相垂直，这样将靠近子午椭圆的那部分地球表面的图形投影到圆柱面上，再将圆柱面展开就得到平面上的图形。这种投影，实际上就是将地球椭球面上与柱面相切的子午线两旁的一条带状区域按正形投影到平面上，投影后，只有相切的这条子午线上的长度比等于1，而离开这条子线愈远，长度变形愈大，相切的子午线称为中央子午线，这一带区两旁边缘上的子午线叫分界子午线，地球上的D点投影到平面上成为d点，d点的坐标可用x和y表示。②坐标分带 为了不使这种变形过大，每一个带的宽度不能太大，一般每带分界子午线间的经度分为6°（或3°）为便于设计施工放样，使坐标反算长度与实地长度差不超过规范要求而不影响施工质量时，采用平移子午线的方式进行坐标换带计算，这一点在公路工程测量中是经常遇到的，通常称坐标系统的选择。 （转载自中国科教评价网http://www.nseac.com）
        2.3 控制网建立方法 平面：采用先四等控制，后一级导线公路为线状物，四等控制普遍采用GPS测量，它的特点是：①定位精度高②观测时间短③测站间无需通视④可提供三维坐标⑤操作简便⑥全天候作业。 
        GPS采用测距后方交会的原理，接收机接收卫星测距信号，只需同时获得3颗以上GPS卫星信号，就可利用后方交会的原理解算的绝对坐标，当有两台接收机同时观测相同3颗以上卫星信号时，其基线解算可达10-6精度，然后通过点或边连接，联测到已知高等控点上，经平差计算得到各未知点的坐标。四等点一般以5km左右一对为宜，5km一对是为便于一级导线加密时附合到已知边上，为便于设计及施工放样，一般采用常规仪器（全站仪或测距仪配经纬仪）进行。高程：采用水准仪进行四等高程施测，也可采用严格按规范施行的三角高程代替四等水准方法，附合到三等以上高程控制点。