横断面测量的实践及方法改进

刘利亚

摘要：随着国家基础设施建设向山区推进，横断面测量难度增大，GPS测量因地形和植被影响使用受限，利用全站仪高斯坐标较难完成横断面测制，本文采用改进方法建立新坐标系，利用横断面方向与线路方向的交叉角度对里程坐标进行变换，可以高效完成任意角度的横断面测量工作。

关键词：高斯坐标；常规方法；最佳观测位；方法改进；交叉角度

1、引言

横断面测量[1]在工程测量中较为常见，尤其在公路勘测、线路方案比选和工程预算中更是不可缺少的工作。采用GPS测量易受信号限制，而全站仪较为实用。本文结合自己实际工作总结出高效的改进方法。

2、使用全站仪测制横断面的常规方法

在中桩或横断面方向适合设站的某点处利用高斯坐标进行设站、定向，采用拨角至方位角α+β（β为线路方向与横断面方向夹角），一般情况β取90度（垂直线路方向），在此方向上采集地形的高低起伏点完成横断面的测量工作。

2.1当中桩处的地形环境适合架设仪器时的操作步骤

把设计线路的中桩编号和对应高斯坐标导入全站仪内存。如图1，以测量K3+200横断面为例，把仪器架设在K3+200，用K3+220定向，K3+180检查，此时线路方向方位角为α。然后拨方位角至α+β，指挥跑镜员在此方向上测量高低特征点，用读到的水平距离控制横断面的测量宽度；旋转180︒，完成左侧方向的测量。

2.2当中桩处的地形环境不适合架设仪器时的操作步骤

线路中的加桩一般都不适合架设仪器，需要根据地形在横断面方向上选择一个方便架设仪器、视野开阔和便于测量的位置（以下简称最佳观测位）进行设站。如图2，以测量K4+308.2横断面为例，在横断面方向上选择最佳观测位，估计与中桩距离L，计算横断面方向上距K4+308.2为L方位角为α+β的A点坐标：（XK4+308.2+COS（α+β）*L，YK4+308.2+SIN（α+β）*L），利用全站仪放样A点并测定。设站于A点，分别用K4+300和K4+320定向和检查，拨方位角至α+β，平距S+L为线路右侧横断宽度；拨角180度，S-L为线路左侧宽度。

2.3、横断面常规测量方法的弊端

作业中利用高斯坐标测量横断面的方法，仪器只能架设在中桩或者此条横断面上某点处，违背了根据地形和视野确定设站位置的原则；每次设站只能测量一条横断面，效率较低；测量中需要切换不同的界面，增加仪器操作步骤；跑镜员偏离横断面方向的距离无法准确知道，需要多次调整，费时费力；中桩处无法设站和测制带有交叉角度的横断面时，先放样最佳观测位，再设站测量，工序繁琐。

3、横断面测量的方法改进

针对以上问题，引入采用自由坐标系测量横断面的方法，可以根据地形情况任意设站一次测制直线上多条横断面，亦可测制带有交叉角度横断面。

3.1任意设站高效测制线路的横断面

作业中中桩的坐标采用中桩里程和高程表示，选择最佳观测位架设仪器，采用后方交会完成设站。这样建立的自由坐标系，可以通过测量坐标值准确知道棱镜偏离横断面方向的距离和已完成横断面的测量宽度。

以测量K3+200横断面为例，如图3，设站于最佳观测位B点，对K3+160（3160，0，h3160）和K3+220（3220，0，h3220）观测，后方交会完成设站[2]。测量时通过纵坐标值得知偏离横断面方向的距离，使跑镜员更快地回归到横断面方向上；横坐标值为已测宽度，更高效地完成横断面测制。此种方法可以解决2.1问题，更简捷、高效和准确地测制横断面。

3.2任意设站测制带有交叉角度的断面

当设计线路与现有道路、沟渠、河流等交叉时，要测制线状地物的高低起伏变化，断面方向与线路方向为交叉角度β，此类中桩一般都无法架设仪器。在最佳观测位设站，建立以要测制横断面的中桩为基点、以交叉角度为横轴、与线路方向一致且与横轴垂直的方位为纵轴的坐标系，把线路方向上里程坐标投影至新坐标系。

如图4以测制K4+308.2与线路方向交叉角度为β的断面为例：

设L（K4+320-K4+308.2）=4320-4308.2=11.8m为L1

设L（K4+300-K4+308.2）=4300-4308.2=-8.2m为L2

K4+320坐标为：（4308.2+L1*SINβ，L1*COSβ，h4320）

K4+300坐标为：（4308.2+L2*SINβ，L2*COSβ，h4300）

利用后方交会对K4+300和K4+320进行观测完成设站，测量时只需保证棱镜在纵坐标值为4308.2±△X（偏离横断面方向距离限差）即可。此种方法可以解决2.2问题，无需放样横断面方向上的最佳观测位。任意设站，简化工序，高效便捷。

4、结束语

横断面测量常规方法的测量过程直接形象地演绎了横断面的概念。在作业中，希望投入较少的人力和物力、高效作业才能利益最大化，改进方法可以简捷、高效地测制复杂地区横断面。在GPS信号不受影响地区，利用GPS内置程序线放样亦可轻松测制横断面，作业时应当根据实际情况把改进方法和GPS测量结合起来，做到便捷和高效。

参考文献：

[1]周建郑.工程测量学[M].郑州：黄河水利出版社，2006：54-58.

[2]李聚方，赵杰.地形测量[M].郑州：黄河水利出版社，2004：152-156.