高等級(jí)公路放線測(cè)量方法及分析

1、高等級(jí)公路放線測(cè)量方法及分析岳新文 朱愛民(山東省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)院 250031) (濟(jì)南交通高等?？茖W(xué)校 250023)【摘 要】 本文論述了高等級(jí)公路放線測(cè)量的方法，分別對(duì)其特點(diǎn)和工作步驟進(jìn)行比較分析，指出了測(cè)量中應(yīng)注意的問題。 一、前 言公路放線測(cè)量是在公路定測(cè)階段把圖上設(shè)計(jì)的路線方案放到實(shí)際地面上的一項(xiàng)重要測(cè)量工作。對(duì)于高等級(jí)公路而言，由于其線型標(biāo)準(zhǔn)高，一般規(guī)定放線點(diǎn)間距離相對(duì)精度不低于1/5 000，放線點(diǎn)橫向偏差不大于2 cm，曲線偏角誤差不大于30&Prime。有大型構(gòu)造物的路段，還應(yīng)適當(dāng)提高放線精度，以滿足大型構(gòu)造物施工測(cè)量的需要。為確保放到實(shí)地上的公路中線具有較高的質(zhì)量

2、，滿足高等級(jí)公路精度的要求，筆者探討了極坐標(biāo)法、穿線法，附合導(dǎo)線法、交會(huì)導(dǎo)線法等放線測(cè)量方法，并分別對(duì)其特點(diǎn)、測(cè)量步驟等進(jìn)行分析比較，以便根據(jù)測(cè)區(qū)情況、儀器設(shè)備等合理地應(yīng)用這些方法，提高高等級(jí)公路放線測(cè)量的質(zhì)量和效率。 二、極坐標(biāo)法放線1. 特點(diǎn)此法放線簡(jiǎn)單、靈活，適用于中線通視差的測(cè)區(qū)。但放線工作量大、放樣至實(shí)地上的中線相對(duì)精度不高；并且由于用初測(cè)導(dǎo)線點(diǎn)直接定測(cè)各放線點(diǎn)，比其他方法要求初測(cè)導(dǎo)線點(diǎn)的密度大、測(cè)量精度高。圖12. 放線過程如圖1所示，、&hellip、n為初測(cè)導(dǎo)線點(diǎn)，ZD、&hellip、n為放線點(diǎn)位，現(xiàn)場(chǎng)放線的步驟如下：(1) 在導(dǎo)線點(diǎn)1上架設(shè)測(cè)距儀(或全站儀)

3、；(2) 瞄準(zhǔn)另一初測(cè)導(dǎo)線點(diǎn)，根據(jù)計(jì)算的放線角度旋轉(zhuǎn)經(jīng)緯儀至放線點(diǎn)ZD1方向；(3) 在此方向上根據(jù)計(jì)算的放線距離用測(cè)距儀確定出放線點(diǎn)的位置，并在實(shí)地上定設(shè)出放線點(diǎn)；(4) 倒鏡后重復(fù)(2)、(3)的操作過程，取兩次定點(diǎn)的中間位置做為最后的放線點(diǎn)位；(5) 依此法分別在、等各導(dǎo)線點(diǎn)架設(shè)儀器可逐一定測(cè)出各放線點(diǎn)。 3. 注意事項(xiàng)目前，我國高等級(jí)公路的初測(cè)工作一般都采用高斯平面坐標(biāo)系，也就是說：初測(cè)導(dǎo)線點(diǎn)坐標(biāo)和地形圖上確定的中線點(diǎn)坐標(biāo)均為高斯平面上的坐標(biāo)，而高斯平面上表示的兩點(diǎn)間距與實(shí)地上的兩點(diǎn)間距存在著高斯投影改正數(shù)之差。在這種情況下，紙上定線和現(xiàn)場(chǎng)放線應(yīng)考慮歸算至大地水準(zhǔn)面和投影到高斯平面上的

4、距離改正數(shù)，即：根據(jù)地形圖上確定的兩中線點(diǎn)位坐標(biāo)和高程反算出兩點(diǎn)位的實(shí)地距離作為設(shè)計(jì)距離(樁號(hào)間距)；放線時(shí)應(yīng)根據(jù)測(cè)站點(diǎn)和放線點(diǎn)的坐標(biāo)和高程反算出兩點(diǎn)位的實(shí)地距離作為放線距離。由高斯平面坐標(biāo)反算實(shí)地距離S的公式為：S=(X)+(Y) 1/2××1-Ym/(2R)+Hm/R式中，R為地球曲率半徑(6 371km)；Hm為兩點(diǎn)位高程的平均值，以km計(jì)；X、為兩點(diǎn)位縱、橫坐標(biāo)值；Ym為兩點(diǎn)位橫坐標(biāo)的平均值，以km計(jì)，且不含500 km的橫坐標(biāo)基數(shù)。如果不考慮歸算和投影的距離改正數(shù)，設(shè)計(jì)與放樣至實(shí)地上的路線中線將存在著一個(gè)隨兩點(diǎn)位橫坐標(biāo)值及高程變化而變化的差值，且放樣中線點(diǎn)的橫向偏

5、差大。將不同的點(diǎn)位坐標(biāo)代入上式進(jìn)行計(jì)算后就可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)點(diǎn)位偏離中央子午線的距離較大時(shí)，其高斯投影改正數(shù)的值也較大。這時(shí)放線點(diǎn)間的相對(duì)精度就不能滿足放線精度要求，所以采用極坐標(biāo)法放線時(shí)要注意測(cè)區(qū)內(nèi)高斯投影改正數(shù)的大小，必要時(shí)要對(duì)其進(jìn)行修正。 三、穿線法放線1. 特點(diǎn)這種放線方法通過穿線減少放線點(diǎn)的橫向偏差和發(fā)現(xiàn)放線工作中可能出現(xiàn)的某些錯(cuò)誤，并且曲線偏角采用實(shí)測(cè)值，比其他方法的放線質(zhì)量好，但放線工作量大、效率低。目前，在我國高等級(jí)公路的放線工作中較少采用這種放線方法；在放線精度要求較高、且中線通視較好時(shí)，宜采用此法放線。穿線時(shí)亦可將放樣中線點(diǎn)間的距離實(shí)測(cè)，并將實(shí)測(cè)距離做為設(shè)計(jì)依據(jù)，以便進(jìn)一步提高放

6、樣中線的相對(duì)精度。2. 放線過程(1) 室內(nèi)選點(diǎn)：根據(jù)地形圖上確定出的路線中線位置，在每一直線段上選擇三個(gè)以上的放線點(diǎn)位，點(diǎn)位一般應(yīng)選在地勢(shì)較高、宜于保護(hù)、且相互通視的地方；(2) 在現(xiàn)場(chǎng)用極坐標(biāo)法定測(cè)出選擇的放線點(diǎn)位，用經(jīng)緯儀將定測(cè)出的放線點(diǎn)調(diào)整到一條直線上，即穿線；(3) 穿線時(shí)應(yīng)估計(jì)出曲線交點(diǎn)的位置，并在其前后設(shè)置騎馬樁，在下一直線段穿線時(shí)確定出交點(diǎn)的位置，穿線時(shí)亦可用兩臺(tái)經(jīng)緯儀交會(huì)出曲線交點(diǎn)；(4) 在交點(diǎn)上架設(shè)儀器，觀測(cè)曲線偏角，然后計(jì)算和定測(cè)曲線上的放線點(diǎn)。3. 注意事項(xiàng)由于直線段上設(shè)置的放線點(diǎn)較少，穿線后可根據(jù)定線和中樁測(cè)量的需要加設(shè)放線點(diǎn)。另外，本方法根據(jù)初測(cè)導(dǎo)線點(diǎn)用極坐標(biāo)定測(cè)

7、的放線點(diǎn)應(yīng)考慮歸算和投影的距離改正數(shù)。 四、附合導(dǎo)線法放線1. 特點(diǎn)此法放線亦稱撥角法放線和放樣導(dǎo)線法放線，放線工作中可循序前進(jìn)，較其他方法放線工作量小、效率高，并且放線點(diǎn)間的距離和方向均采用實(shí)測(cè)值，放樣中線的相對(duì)精度不受初測(cè)導(dǎo)線精度的影響，可減少初測(cè)導(dǎo)線的工作量和提高放樣中線的質(zhì)量。通過與初測(cè)導(dǎo)線點(diǎn)或國家平面控制點(diǎn)聯(lián)測(cè)能及時(shí)發(fā)現(xiàn)工作中可能出現(xiàn)的錯(cuò)誤，這種方法放線適用于有無初測(cè)導(dǎo)線的任何測(cè)區(qū)。當(dāng)用航測(cè)圖或原有地形圖進(jìn)行紙上定線時(shí)只能用此法放線，但中線通視條件很差時(shí)，放線工作量大。另外，由于設(shè)計(jì)工作是依據(jù)放樣時(shí)的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行的，紙上定線和現(xiàn)場(chǎng)放線可不考慮歸算和投影改正數(shù)的影響，但與初測(cè)導(dǎo)線聯(lián)測(cè)后

8、計(jì)算放線閉合差時(shí)應(yīng)考慮其影響。2. 放線過程如圖2所示，、&hellip、n為初測(cè)導(dǎo)線點(diǎn)，ZD、圖2、.、為放線點(diǎn)，現(xiàn)場(chǎng)放線步驟如下：(1) 首先根據(jù)初測(cè)導(dǎo)線點(diǎn)用極坐標(biāo)法定測(cè)出放線點(diǎn)ZD；(2) 將儀器置于1點(diǎn)，后視M1初測(cè)導(dǎo)線點(diǎn)，根據(jù)計(jì)算的放線數(shù)據(jù)旋轉(zhuǎn)經(jīng)緯儀至中線方向，在此方向根據(jù)需要定設(shè)放線點(diǎn)ZD、等，并可用經(jīng)緯儀延伸中線方向，直至確定出曲線交點(diǎn)；(3) 將儀器置于曲線交點(diǎn)上，按設(shè)計(jì)的曲線偏角撥角，確定出路線轉(zhuǎn)向后的中線方向，并繼續(xù)定測(cè)放線點(diǎn)的工作；(4) 曲線上的放線點(diǎn)依據(jù)已定測(cè)出的放線點(diǎn)按極坐標(biāo)法定測(cè)即可；(5) 與初測(cè)導(dǎo)線聯(lián)測(cè)：為檢查放線工作質(zhì)量和控制放樣中線的絕對(duì)位置，在實(shí)

9、地上定測(cè)出若干個(gè)交點(diǎn)后，應(yīng)與初測(cè)導(dǎo)線聯(lián)測(cè)(如圖3所示)。圖3中、為圖紙上確定出的交點(diǎn)，J&prime、&prime為放樣到實(shí)地的位置。在JD4上與初測(cè)導(dǎo)線點(diǎn)聯(lián)測(cè)，聯(lián)測(cè)精度可參照初測(cè)精度要求確定。根據(jù)聯(lián)測(cè)數(shù)據(jù)&alpha、&alpha和S及初測(cè)導(dǎo)線點(diǎn)M、的坐標(biāo)計(jì)算出JD4的坐標(biāo)和JD的方位角，并與相應(yīng)的設(shè)計(jì)值比較可求得坐標(biāo)閉合差和方位角閉合差，并由坐標(biāo)閉合差和放樣導(dǎo)線邊長總和計(jì)算出放線長度相對(duì)閉合差。放線閉合差也可按附合導(dǎo)線測(cè)量的計(jì)算方法進(jìn)行計(jì)算，但這種方法計(jì)算工作量較大。若閉合差超出允許范圍，應(yīng)找出原因，及時(shí)糾正；如果在允許范圍內(nèi)，閉合差一般不進(jìn)行調(diào)整，以實(shí)測(cè)的

10、放線數(shù)據(jù)做為路線設(shè)計(jì)依據(jù)。以后的放線工作，依據(jù)計(jì)算出的聯(lián)測(cè)點(diǎn)坐標(biāo)、聯(lián)測(cè)方位角和后面的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行。最后整個(gè)路線設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)為獨(dú)立坐標(biāo)系統(tǒng)。3. 注意事項(xiàng)公路的設(shè)計(jì)工作依據(jù)放線時(shí)的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行，既有利于簡(jiǎn)化測(cè)設(shè)工作，又有利于保證工作質(zhì)量。但必須注意，這種方法使得設(shè)計(jì)與放樣至實(shí)地上的中線形成了獨(dú)立坐標(biāo)系，在恢復(fù)被破壞的放線點(diǎn)時(shí)，應(yīng)依據(jù)保護(hù)完好的放線點(diǎn)位或放線時(shí)的聯(lián)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行，不能隨意將其他初測(cè)導(dǎo)線點(diǎn)坐標(biāo)和設(shè)計(jì)中線點(diǎn)坐標(biāo)混合使用。如果定測(cè)和施工時(shí)間間隔較長時(shí)，在放線工作結(jié)束后可將曲線交點(diǎn)和個(gè)別中線點(diǎn)與附近的初測(cè)導(dǎo)線點(diǎn)或其他固定點(diǎn)進(jìn)行聯(lián)測(cè)，供恢復(fù)放線點(diǎn)時(shí)參考。 五、交會(huì)導(dǎo)線法放線1. 特點(diǎn)使用兩臺(tái)經(jīng)緯儀即

11、可進(jìn)行放線，放樣中線點(diǎn)橫向偏差及曲線偏角誤差較小。放線點(diǎn)間的長度誤差主要取決于初測(cè)導(dǎo)線的精度和放線時(shí)的測(cè)量誤差。2. 放線過程如圖4所示，、&hellip為初測(cè)導(dǎo)線點(diǎn)，ZD、&hellip為放線點(diǎn)，放線過程如下：圖4(1) 將兩臺(tái)經(jīng)緯儀分別置于、點(diǎn)，用前方交會(huì)法交會(huì)出放線點(diǎn)ZD1的位置；(2) 一臺(tái)經(jīng)緯儀架設(shè)在點(diǎn)，后視N2點(diǎn)，根據(jù)計(jì)算的放線數(shù)據(jù)撥角，確定出路線中線方向；另一臺(tái)經(jīng)緯儀依次架設(shè)在N、點(diǎn)上，交會(huì)出放線點(diǎn)ZD、及JD1；(3) 然后將一臺(tái)經(jīng)緯儀置于上，按設(shè)計(jì)的曲線偏角撥角確定出路線轉(zhuǎn)向后的方向，按前述方法繼續(xù)放線工作；(4) 曲線上的放線點(diǎn)一般應(yīng)依據(jù)已定測(cè)出的放線點(diǎn)用前

12、方交會(huì)法或經(jīng)緯儀配合鋼尺量距進(jìn)行定測(cè)；(5) 與初測(cè)導(dǎo)線聯(lián)測(cè)：如圖5所示，在、及JD點(diǎn)上實(shí)測(cè)角度&alpha、&alpha和&alpha3，根據(jù)N、的坐標(biāo)及聯(lián)測(cè)數(shù)據(jù)可計(jì)算出JD6的坐標(biāo)及JD的方位角，交會(huì)導(dǎo)線的總長度可根據(jù)初測(cè)導(dǎo)線點(diǎn)坐標(biāo)及放線點(diǎn)坐標(biāo)反算求得，其放線閉合差的求得及處理方法與附合導(dǎo)線法放線相同。圖53. 注意事項(xiàng)在初測(cè)導(dǎo)線的計(jì)算工作中，高斯投影的方向改正數(shù)遠(yuǎn)小于高等級(jí)公路放線測(cè)量的允許誤差，所以計(jì)算放線角度時(shí)一般不考慮投影改正數(shù)的影響，但路線中線的設(shè)計(jì)長度應(yīng)考慮其影響，即用兩放線點(diǎn)位的高斯平面坐標(biāo)及高程求得放線點(diǎn)間的實(shí)地距離做為設(shè)計(jì)距離。 六、結(jié)束語在同一高等級(jí)公路的放線測(cè)量工作中，根據(jù)測(cè)區(qū)的不同情況可采用不同放線方法，如中線通視條件較差的測(cè)區(qū)宜采用極坐標(biāo)法放線；兩測(cè)設(shè)單位的聯(lián)接處和公路與原有構(gòu)造物聯(lián)接處宜采用穿線法放線；一般測(cè)區(qū)宜采用附合導(dǎo)線法放線。另外，在同一公路的不同路段亦可采用不同的精度要求，如有大型建筑物的路段可適當(dāng)提高初測(cè)和定測(cè)的精度要求，而一般路段應(yīng)適當(dāng)放寬精度要求。在放線測(cè)量工作中，由于各種放線方法對(duì)初測(cè)導(dǎo)線點(diǎn)位的密度及精度可有不同的要求，如