复杂地形条件下控制点选择与布设的测量技术难点

摘要：本文以夏驾河景观提升工程为例，探讨了复杂地形条件下控制点选择与布设的技术难点及解决方案。研究分析了河道弯曲、植被茂密等因素导致的视线通达性、稳定性与可靠性等问题，并阐述了多层次控制网设计、GNSS与全站仪联合应用、无人机航测辅助定位等技术的实践效果。结果表明，合理的点位布设策略和多技术融合方法能有效提高测量精度和效率，对同类工程具有重要参考价值，可为河道景观工程的测量工作提供技术支持。

关键词：控制点布设；复杂地形；夏驾河；多技术融合；测量精度

0 引言

随着城市建设与景观提升工程的发展，测绘工作作为基础环节，其精度与可靠性直接影响工程质量。在复杂地形条件下，尤其是河道景观工程中，控制点选择与布设面临诸多技术难点[1]。本文以夏驾河（南浜路-昆嘉路段）景观提升工程为例，探讨复杂地形条件下控制点选择与布设的测量技术难点及解决方案。夏驾河项目测区地形复杂多变，包括河道弯曲、植被茂密、水位变化等特点，这些因素为控制点布设带来了困难。本研究旨在分析这些技术难点，总结项目实践经验，为类似工程提供参考。研究内容主要包括控制点布设的视线通达性、稳定性、精度控制及实用性问题分析，旨在提高复杂地形条件下测量工作的效率与精度。

1 工程背景

1.1 夏驾河景观提升工程概况

夏驾河（南浜路-昆嘉路）景观提升工程是昆山经济技术开发区的重要项目，位于昆山市经济技术开发区夏驾河两岸（南浜路至昆嘉路段），设计范围约78公顷。该项目旨在改善水环境质量，提升生态系统功能，打造滨水景观带，为市民提供优质的休闲娱乐空间。工程设计以"生态优先、自然修复"为理念，主要建设内容包括河道清淤疏浚、岸线生态修复、景观绿化、亲水平台建设以及配套设施完善等。

1.2 测绘服务项目内容

本项目测绘服务内容丰富多样，涵盖了工程全过程的测量需求。主要包括：（1）地形测量：获取项目区域的地形地貌信息，为工程设计提供基础数据；（2）土方测量：计算工程挖填方量，指导施工进度；（3）控制点测量：建立工程控制网，为后续各项测量提供基准；（4）定位放样：将设计成果转化为实体工程；（5）管线探测：查明地下管线分布，防止施工冲突；（6）树木调查：记录并保护区域内现有树木资源；（7）断面测量：获取河道横断面数据，指导河道整治；（8）正射影像与航拍：获取工程区域的高分辨率影像，辅助规划设计与监督管理。

1.3 工程地形特点分析

夏驾河工程区域地形条件复杂，包括河道弯曲度较高，存在多处急转弯，增加了测量视线通达的难度；其次，两岸植被覆盖率高，特别是南岸具有大面积的成熟林地，树木平均高度达15米以上，枝叶茂密，严重影响GNSS信号接收与全站仪视线通达；再次，工程区内分布有多处人工建筑物，包括3座桥梁、4处泵站及多个管线接入点，增加了控制点布设的复杂性；最后，河道水位具有明显的季节性变化，汛期水位较枯水期平均高出1.2米，且水面宽度变化显著，对河岸附近控制点的稳定性和可靠性提出了严峻挑战。这些特点共同构成了本项目测量工作的复杂地形条件，需要采用科学合理的技术方案予以解决。

2复杂地形条件下控制点选择与布设的技术难点

2.1 视线通达性问题

在夏驾河复杂地形条件下，视线通达性成为控制点选择与布设的首要技术难点。河道的高曲率特性导致沿河控制点之间难以形成直接视线连接，特别是在河道转弯处，相邻控制点间的通视率仅为35%，远低于常规地形的85%以上。同时，两岸茂密的植被也严重影响了视线通达，调查数据显示，夏驾河南岸林地区域的通视距离平均仅为80米，最短处甚至不足30米，大大限制了全站仪的有效工作范围。此外，桥梁、泵站等人工建筑物也形成了视线屏障，使得传统的控制网布设方法难以应用。在实际作业中，由于视线受阻，测量团队不得不增加约40%的控制点数量以确保网络完整性，这不仅增加了工作量，也增加了后期平差计算的复杂度[2]。

2.2 稳定性与可靠性问题

控制点的稳定性与可靠性是确保测量精度的关键因素，而夏驾河工程区域的特殊条件给这一要求带来了严峻挑战。首先，河岸边缘由于水土交互作用，地质状况相对松软，稳定性较差。实地勘测发现，河岸5米范围内的土壤含水率平均高出其他区域25%，承载力明显降低。其次，河道水位的季节性变化进一步加剧了这一问题，汛期时河岸浸水区域平均向外扩展3.2米，直接威胁近岸控制点的安全[3]。第三，工程施工活动对已布设控制点构成干扰，统计数据显示，在夏驾河前期工程中，约18%的控制点因施工活动被损毁或移位，其中包括3个重要的基准点，严重影响了测量工作的连续性和一致性。这些因素共同导致控制点的稳定性难以保证，必须采取特殊措施予以解决。

2.3 精度控制与平差问题

在复杂地形条件下，精度控制与平差计算面临特殊的技术难点。首先，由于视线受限，控制网结构往往不够理想，呈现出"弱连接"特性，网形强度系数平均值为0.68，远低于理想状态的0.85以上，导致误差传播放大。其次，观测条件的限制使得某些观测角度不佳，当观测方向与河道走向平行时，侧向定位精度较差，横向定位误差可达纵向的1.8倍。第三，网形结构不规则增加了平差计算的复杂性，传统的自由网平差方法在此类情况下往往效果不佳，平差后点位中误差均值为±12mm，个别点位甚至达到±18mm，难以满足一级测量的精度要求。此外，由于控制点数量增加且分布不均，常规的平差权值确定方法难以适应，需要根据观测条件和网络结构进行特殊的权值设计。

2.4 实用性与安全性问题

控制点的实用性与安全性是工程测量中不可忽视的实际问题。在夏驾河工程中，由于地形复杂，部分理论上理想的控制点位置在实际操作中难以到达或使用。例如，河道急转弯内侧的最佳控制点位置往往位于陡坡或淤泥区，人员和仪器难以安全稳定架设，实地踏勘发现约25%的理论最优点位存在安全隐患。同时，水域环境下的测量工作也面临特殊的安全风险，特别是在进行断面测量时，有约30%的测线需要涉水作业，增加了人员安全风险和设备损坏可能性[4]。此外，控制点的保护与恢复也是一大难题，夏驾河工程中，由于环境复杂，控制点标识易被掩盖或损毁，平均每月需要恢复或重建的控制点达总数的15%，显著增加了维护工作量。更为严峻的是，一些关键控制点一旦丢失，由于原有观测条件难以重现，重建后的精度往往无法达到原有水平，导致新旧数据衔接困难。

3 夏驾河项目中的实践应用案例与难点解决

3.1 控制点布设方案设计

夏驾河景观提升工程测量控制网采用了多层次、多方法相结合的设计方案。控制网结构分为三个等级：一级控制网采用GNSS静态测量方法建立，布设在视野开阔的区域，共设立8个点位，平均间距约500米；二级控制网采用导线测量方法，沿河道两侧各布设一条导线，共计32个点位，平均间距约150米；三级加密控制点则根据施工需要灵活布设，采用极坐标法进行联测，共计68个点位。在点位选择时综合考虑了视线通达性、点位稳定性和使用便利性，优先选择地质稳定、视野开阔且易于保护的位置。为提高点位的差异性识别，设计了编码系统，以"XJHG01-A01"格式命名，其中"XJH"代表夏驾河，"G"代表等级，数字表示序号，字母后缀表示方位。

3.2 视线通达性问题的解决方案

针对夏驾河复杂地形导致的视线通达性问题，项目团队采用了多技术融合的解决方案。在林地茂密区域，采用GNSS RTK与全站仪相结合的方法，先利用RTK在林缘建立辅助控制点，再通过全站仪测量传递至林内目标点位。在河道弯曲区域，采用"跳跃式"布点方法，增加约25%的中间控制点，以确保相邻点位之间的视线通达[5]。对于特别困难的区域，如南岸的大面积林地区段，项目团队采用了无人机航测辅助定位技术，通过识别地面标志点提高控制效率，该技术在此区域提高工作效率约32%。

在实际应用中，视线问题最为典型的案例是昆嘉路桥附近的控制点布设。该区域桥梁、植被与河道弯曲三重因素叠加，视线极为复杂。项目团队首先通过无人机获取高精度正射影像，分析视线通道；然后利用BIM技术建立三维模型，模拟各潜在点位的视线情况；最终优化出"Z"字形的控制点分布方案，成功解决了视线阻碍问题，控制点间视线畅通率提高至96%。

3.3 稳定性与可靠性问题的应对措施

对于夏驾河岸边控制点的稳定性问题，项目采用了"深埋加固+防护设施"的综合解决方案。针对河岸5米范围内的控制点，采用了深度达1.2米的混凝土基础，底部加装φ16mm螺纹钢作为锚固装置；在水位波动区域的控制点，则采用钢筋混凝土结构的保护桩，桩顶嵌入不锈钢标志。同时，在汛期可能淹没的区域，设置了高程参照标志，便于水位退去后进行点位恢复。

针对施工活动对控制点的干扰，项目团队采取了"预防+恢复"双重保障措施。首先，在施工前进行风险分析，识别出高风险区域的25个控制点，采用临时保护措施或预先建立等效替代点；其次，建立了控制点状态监测机制，每周定期检查控制点完好情况；最后，制定了快速恢复方案，一旦发现控制点受损，立即启动恢复程序，平均恢复时间从原来的3天缩短至1天以内。

3.4 精度控制实践与数据处理

夏驾河项目采用了多项创新技术手段提高控制网精度。首先，针对网形不规则问题，采用了"强制对中+限差观测"技术，每个控制点安装对中装置，确保仪器架设精度；观测时采用四测回法，限差标准设定为水平角20″，竖直角15″，距离5mm+5ppm。其次，在数据处理方面，采用了"分区平差+整体联合"的策略，将整个控制网分为三个相对独立的区域进行初步平差，然后通过公共点进行整体平差。

针对观测条件受限导致的精度不均问题，项目团队创新性地采用了"观测权值动态调整法"。根据实际观测条件，将观测值分为四个等级，分别赋予不同权重，大大提高了平差结果的合理性。对于特别困难区域，采用了多期次重复观测方法，通过4次独立观测，平差后获得高可靠度的坐标值。

3.5 实用性与安全性保障措施

对于水边作业区域，项目团队设计了"安全走廊"系统，在危险区域预先设置固定安全绳索和立足点，并配备专用防滑鞋和轻型安全帽，有效降低了测量人员的安全风险。同时，针对不同季节的测量条件，编制了差异化作业指南，如汛期增加水位监测和紧急撤离预案。

在点位标识与保护方面，采用了"多层次识别系统"。所有控制点除常规标石外，还埋设了RFID芯片，便于电子探测仪快速定位；重要控制点周围设置醒目的保护标志及防护装置；同时建立了GIS数据库，记录每个控制点的详细信息、历史观测数据和维护记录，便于管理和恢复。在实际应用中，此系统大大提高了控制点的利用效率，现场寻找控制点的平均时间从15分钟降至3分钟，控制点完好率从原来的78%提升至94%以上。

4 结语

本文通过夏驾河景观提升工程测绘服务项目的实践案例，系统探讨了复杂地形条件下控制点选择与布设的测量技术难点及解决方案。研究表明，在河道弯曲、植被茂密的环境中，通过多层次控制网设计、多技术融合应用以及针对性的保护措施，可有效解决视线通达性、稳定性与可靠性、精度控制与实用安全性等关键问题。夏驾河项目的实践经验对类似复杂地形的测量工作具有重要参考价值，为今后河道景观提升工程中的控制点布设提供了可行的技术路径。

参考文献

[1]马明吉.建筑施工测量技术重点、难点分析及解决方法[J].四川建材，2022，48（07）：211-212.

[2]陈红领.公路设计前期首级控制网测量的难点及分析[J].中国高新科技，2021，（03）：121-122.

[3]潘守瑜，刘振伟.复杂地形条件下的岩土工程施工控制网布设方案研究[J].世界有色金属，2020，（07）：258-259.

[4]陈慕一.广域多点定位系统在复杂地形条件下的选址方案分析[J].航空电子技术，2019，50（02）：47-52.

[5]朱未.复杂地质条件下的隧道施工技术难点分析[J].四川水泥，2019，（04）：229.