平面和高程控制网加密测量方案
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中铁大桥局渝利铁路Ⅲ标项目经理部
二00九年二月
精密工程测量控制网加密方案
一、概况
大桥局承建的新建铁路渝利线Ⅲ标段二分部内的蔡家沟双线特大桥、尖锋1号、2号隧道及两隧之间约300m的路基工程,线路全长约4310.8m。起止里程D3K107+309.2～D3K111+620。
设计院共提供给本施工标段CPI级控制点4个：CPI27、CPI28、XCPⅠ106、XCPⅠ107等级为B级；CPII级GPS控制点8个：CPII75、CPII76、CPII76-1、CPII76-2、CPII76-3、CPII76-4、CPII76-5、CPII76-6等级为C级，二等水准高程控制点共8个BM44、BM44-1、BM44-2、BM44-3、BM44、BM45、BM46、BM44-2。
二、技术依据
2.1《全球定位系统(GPS)铁路测量暂行规定》（TB10054-97）
2.2《客运专线无碴轨道铁路工程测量暂行规定》（铁建设(2006)189号）
2.3《时速200~250公里有碴轨道铁路工程测量指南(试行)》（铁建设函(2007)76号）
2.4《国家一、二等水准测量规范》（GB/T12897-2006）
2.5《新建铁路工程测量规范》（TB10101-99）
2.6《新建铁路渝利线精测网技术交底材料》
三、加密工作内容
3.1、控制网加密的原因：
由于渝利线在本标段内线路改线，设计院提供的原有控制点CPI27、CPI28、XCPⅠ106、XCPⅠ107、CPII76共5个点无法利用，同时由于设计院在尖峰1号及尖峰2号两遂道之间设计没有布设平面及高程控制点，在尖峰2#隧道出口由于设计图纸未到导致施工方案不能确定,影响了2#号隧道出口加密点的布设。此次计划新布设加密点一个，利用原有控制点2个。为满足施工需要我分部计划对本施工区域控制网进行加密。
3.2为了达到《客运专线无碴轨道铁路工程测量暂行规定》及《时速200~250公里有碴轨道铁路工程测量指南(试行)》的要求我们采用加密等级与交桩资料等级一致的原则进行加密。平面控制网计划采用GPS按C级网进行加密，高程计划按二等水准进行加密。
3.3本次加密工作平面计划埋设控制点11个,高程控制点17个部分点采用平面与高程合用。
〔1〕选点
①在点位选取过程中，尽量考虑选在基础稳定，并易于长期保存的地点。
②应便于安置接受机设备和操作，视野开阔，视场内不应该有高度角大于15°的成片障碍物。距离选点位置400米范围内不应有强烈干扰卫星信号接受的物体，上空尽量避开高压输电线路。
⑵埋石
埋设点位时，挖30x30cm,深100cm的基坑。然后用混凝土进行浇注，中心标志用小钢锭埋设，并做有清晰、精细的十字线。
〔3〕点位布置情况
①平面点位计划在布置在蔡家沟双线特大桥沿线路方向左右两侧埋设7个控制点；在尖峰顶1号隧道和2号隧道之间埋设3个控制点；在尖峰顶2号隧道出口新埋设1个控制点原有控制点三个。
②计划联测原CPI、CPII控制点5个。
③高程点控制点计划埋设二等水准点17个，其中在蔡家沟双线特大桥沿线路方向左右两侧埋设7个水准点；在尖峰顶1号隧道和2号隧道之间埋设3个水准点；在尖峰顶2号隧道出口与三分部接头部位计划埋设7个水准点。
④计划联测原二等水准点5个。
3.4 拟选用的仪器设备如下：
为确保此次加密任务的完成质量及技术要求，根据我项目部的实际情况，计划配置的仪器设备，见以下各表：
表1-1 测量仪器与设备表
| 名 称 | 数量 | 标称精度 | 生产厂家 | 性能状态 |
| 南方NGS9600型GPS接收机 | 5台 | ±（5mm+1ppm）（静态） | 南方 | 检测合格 |
| Trimble Dini03电子水准仪 | 1 | ±0.3mm/km | Trimblel公司 | 检测合格 |
| 笔记本电脑 | 1台 | 戴尔 | ||
| 交通车 | 2辆 | |||
| 对讲机 | 6台 | 信禾 |
所有仪器均经过国家授权的计量部门鉴定合格。
3.5 拟参与的人员及分工
为确保此次加密任务的完成质量及技术要求，根据我项目部的实际情况，计划配置以下人员。
表2-1 主要参与人员
| 序号 | 姓名 | 职称 | 复测中的责任 |
| 1 | 李付伟 | 高级工程师 | 总负责 |
| 2 | 杨汉凤 | 高级工程师 | 技术负责 |
| 3 | 刘 棋 | 高级技师 | 内、外业 |
| 4 | 李根照 | 工程师 | 内外业、协调 |
| 5 | 张学雷 | 助理工程师 | 内、外业 |
| 6 | 楚 晓 | 测量员 | 外业 |
| 7 | 高全国 | 助理工程师 | 外业 |
| 8 | 王运兴 | 测量员 | 外业 |
| 9 | 张立成 | 测量员 | 外业 |
| 10 | 唐立钊 | 测量员 | 外业 |
| 11 | 刘传正 | 测量员 | 外业 |
| 12 | 牛 欢 | 测量员 | 外业 |
3.6计划时间安排
平面：2009年1月22日至月底。
水准: 2009年2月19日至月底。
四、加密平面和高程控制网技术设计
4.1、平面控制网加密基准
平面：计划采用固定4~5个点对整个网进行二维约束平差。
4.1.1坐标系统
加密控制网计划采用以下坐标系：
1、工程独立坐标系：采用1954年北京坐标系椭球体参数，中央子午线为107.5°，投影面大地高260米。
4.1.2 网平差基准
计划选用WGS-84基线网平差基准和平面坐标系平差基准。
4.2高程基准
4.2.1高程系统计划选用1985国家高程基准。
4.2.2高程：计划以BM44、BM44-1、BM44-2、BM46 共4个深埋水准点作为起算点形成3条符合水准路线。
4.3、控制网加密基本要求
CPII控制网外业加密采用GPS接收机，仪器平面标称精度5mm+1ppm，用静态相对定位作业模式，根据《客运专线无碴轨道铁路工程测量暂行规定》（铁建设【2006】189号）按C级网精度进行施测。
4.3.1、CPII测量的精度指标
| 控制网级别 | 基线边方向中误差 | 最弱边相对中误差 | a（mm） | b（mm/km） |
| CPⅡ（C级） | ≤1.7″ | 1/100 000 | ≤10 | ≤1 |
4.3.2、CPII控制网加密基本技术指标
| 项 目 | 设计规定指标 | 具体实施技术指标 |
| 卫星高度角 | ≥15° | ≥15° |
| 数据采样间隔 | 15～60sec | 15sec |
| 观测时段长度 | ≥60m | 90m |
| 观测时段数 | 1～2 | 2 |
| 有效观测卫星数 | ≥6 | 最少6颗 |
| GDOP值 | ≤6 | 6 |
4.3.3、GPS观测有利时段选择：
GPS观测定位精度与所观测卫星的几何分布有密切关系，卫星几何图形的强度越强，即GDOP越小，定位精度越高，因此，在GPS观测工作之前，要进行卫星可见性预报，选择最佳观测时段。
五、作业过程中应注意事项
根据每天的观测作业量，综合交通条件、仪器设备、运输工具以及点位的地理位置，制定好外业计划，是组织实施GPS测量的一项关键工作。外业实施所采集到的数据是内业进行数据处理的依据，其数据量的多少，质量的好坏都直接影响到成果的精度，为此，在作业中要注意以下几点：
5.1在外业实施之前对GPS接收机、外接电源、配套三脚架、连接基座、交通工具等设施进行充分细致的准备、检查工作。
①作业前要对GPS接收机进行性能检测。
②外业观测必须按命令统一调度，按作业步骤进行操作。
③外业观测中，天线安置一定要严格对中，天线底板上的圆水准仪气泡必须居中，天线定北标志线应指向正北，定向误差一般应不超过3°～5°。
④天线高的量取应精确，测前、测后量取两次，取平均值，并记录在测量手簿上。记录手薄见下表。
GPS观测记录手薄
日期： 天气： 仪器型号:
| 控制点 点号 |
开机时间 | 关机时间 | 仪器高 | 仪器运转 情况 |
记录人 | 备注 |
⑤GPS观测作业及记录
观测作业的主要任务是捕获GPS卫星信号对其进行跟踪接收和处理，以获得所需的定位和观测数据。作业人员应按规定的操作程序进行作业，以确保接收机接收到的各种信息、数据有效和准确。GPS接收机的观测结果，均被记录到存储介质上。
六、GPS数据处理方案
对于GPS观测数据，采用商用GPS数据处理软件利用广播星历进行基线向量解算和初步数据处理，对存在的周跳、残差进行修复、剔除当剔除数据超过10％时应重测。确保数据正确、可靠，采用高精度GPS基线分析与数据处理软件进行分析、解算和处理。
6.1数据处理基本原则
利用严格的平差理论进行网平差，平差前对各基线向量进行解算并严格质量控制，对不符合质量要求的数据应进行筛选。
(1)软件选择
数据处理软件：☆ＴＧＯ 1.62
(2)星历数据
星历数据采用广播星历。
6.2已知点控制
为了确保精度和稳定性，在数据处理中引入高精度控制数据加以适当约束。
WGS-84坐标系成果采用ITRF2005为坐标框架的坐标，WGS84基线网平差时采用一个观测时间长、地质条件好的CPI或CPII点的大地坐标做为平差基准；
平面网平差：在WGS-84坐标系平差通过后，在工程坐标系中采用4~5个CPI和CPII控制点作为固定点进行平差，根据平差结果检查其余CPI、CPII控制点的精度。
6.3对流层延迟修正
基线解算时采用Goad&Goodman对流层模型，使用缺省的气象参数。
6.4基线处理
1 采用自动模式进行处理，每时段进行单独基线处理。基线解算时对存在的周跳、残差较大等质量较差的观测数据，进行了修复、剔除，确保数据正确、可靠。
2 GPS观测数据的截止角用15度，共同历元数小于10%即舍去。
七、二等水准加密及数据处理方案
7.1 作业依据及基本要求
根据《国家一、二等水准测量规范》（GB/T12897-2006）、《客运专线无碴轨道铁路工程测量暂行规定》（铁建设【2006】189号）的相关规定，渝利客运专线高程控制网加密采用二等精度要求实施，具体要求如下：
| 水准测量等级 | 每千米水准测量偶然中误差M△ | 每千米水准测量
全中误差MW |
往返测
不符值 |
附合路线或
环闭合差 |
| 二等水准 | ≤1 | ≤2 | ≤4√L | ≤4√L |
7.2仪器配置及作业过程的要求
7.2.1计划采用1台 美国Trimble DINI03电子水准仪及配套铟钢尺尺垫，标称精度为±0.3mm/公里。水准仪与水准标尺在使用前均进行检校，并符合下列规定：①水准仪视准轴与水准管轴在竖直面上的夹角(i角)不超过15″；②当水准标尺位于垂直位置时水准标尺的圆水准气泡居中。
7.2.2二等电子水准作业采用同一台仪器单独进行线路往返观测,每一测段完成后即时进行往返测高差不符值检验,当高差在4√L以内时采用往返测高差平均值进行平差。
7.2.3水准测量采用5kg尺垫作为转点支承,观测时标尺成像清晰稳定;观测时测站视线长度、视线高度按下表执行；
水准测量视线长度、高度(m)
| 水准测量等级 | 视距 | 前后视距差 | 前后视距累计差 | 视线高度 |
| 二等 | ≥3且≤50 | ≤1.5 | ≤6 | ≤2.8且≥0.55 |
7.2.4二等水准测站观测顺序如下：①往测：奇数站为后—前—前—后,偶数站为前—后—后—前；②返测：奇数站为前—后—后—前,偶数站为后—前—前—后。在水准测量工作间歇时,首先选择在水准点上结束观测,在水准点上结束观测条件不好时,则选择两个坚稳可靠、光滑突出、便于放置标尺的固定点作为间歇点。间歇后先进行间歇点高差测量,只有当测量结果符合限差要求,才从间歇点开始观测,否则从前一水准点起测。
7.3水准测量的实施及成果的取舍
7.3.1本次水准测量按二等水准要求进行附合水准测量实施。
7.3.2观测成果的取舍及重测符合下列要求：
①凡经检验超出规定限差均进行重测。
②往返测高差不符值超限时,首先对可靠性较小的往测与返测进行整段重测。
③当往返观测高差不符值超限时,先重测1个单程,并与原测结果中符合限差的1个单程取中数作为采用值；当重测结果与原往返测结果均符合限差要求时,则取3个单程结果的中数作为采用值；当重测结果与原往返测结果都超限时，则应分析原因并组织重测2个单程，直到符合限差要求为止。
④当往返测观测高差不符值计算的每千米水准测量的偶然中误差M△超限时,重测测段高差不符值较大的测段,直到符合要求为止。
7.4数据处理
计划采用两人独立计算往返高差不符值当满足要求时,采用人工平差模式进行数据处理。
八、拟加密高程控制网水准线路
本施工标段内计划加密形成3条附合水准路线。计划以BM44和BM44-2两个深埋水准点形成第一个附合水准路线；以BM44-1和BM46两个深埋水准点形成第二个附合水准路线；以BM44-1和BM46-2两个深埋水准点形成第三个附合水准路线，将高程联测到每个水准点上。
九、测量及安全注意事项：
1、参与复测作业人员要服从统一安排。
2、仪器设备严格按照《仪器设备管理办法》和《仪器操作使用规程》执行。
3、注意仪器的使用及保养，时刻做好安全教育工作，确保测量工作的顺利进行。
4、施测人员检查所有作业项目均按规定完成并符合要求，方可
迁站。
5、进行外业作业要人身及仪器设备注意安全。
