施工控制网复测技术方案.docx
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施工控制网复测技术方案
新建铁路
施工控制网测量技术方案
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施工控制网测量技术方案
1.工程概况
本标段共设4座特大桥,其中望虞河特大桥长5694.645m,常熟高架站特大桥长1687.215m,常浒河特大桥长8577.195m,跨苏嘉杭高速公路特大桥长6820.985m,共计22779.96米,占线路全长91%(4座桥实际为同一座桥的4个桥段)。
2.技术标准
(1)《高速铁路工程测量规范》(TB10601-2009)
(2)《铁路工程卫星定位测量规范》(TB10054-2010)
(3)《全球定位系统(GPS)测量规范》(GB/T18314-2009)
(4)《国家一、二等水准测量规范》(GB/T12897-2006)
(5)《精密工程测量规范》(GB/T15314-1994)
3.施工控制网任务及精度
3.1.任务来源
沪通铁路标段进行第五次控制网加密测量。
3.2.内容及精度
(1)、平面控制网加密:
四等GPS;
(2)、水准网加密(联测深埋点):
国家二等水准。
4.测量人员与设备
4.1.主要测量人员
根据施工控制网测量的任务需求,设1个GPS测量组、2个水准测量组。
测量人员选派具有资质、经验丰富、参加国内多条高铁或客专精密控制网测量的专业技术人员组成,张辉对项目负责,王波负责数据处理,潘兴权负责现场测量组织,施测由测绘大队具体实施。
投入主要人员:
工程师3人,技术员4人,测量技工15人,主要测量人员资质证书见附件1。
4.2.主要测量仪器
本次施工复测拟使用的测量仪器均经省级以上计量检定部门检定合格并在检定有效期内,仪器的标称精度以及技术状态均满足规范复测要求,测量仪器检定证书见附件2。
表4.2-1拟投入使用的主要测量仪器
序号
仪器名称
品牌
设备序列号
规格(精度)
数量
检定日期
1
GPS接收机
ATX1230+GNSS
ATX1230+GNSS
GX1203+
GX1230GG
GX1230+
GX1230GG
194211
194219
353177
353407
480391
822173
5mm+1ppm
6台
2017年05月26日
2017年05月26日
2017年05月26日
2017年05月26日
2017年05月26日
2017年05月26日
2
Trimble
电子水准仪
DINI03
731139
732572
0.3mm/km
2台
2017年05月26日
2016年09月02日
3
Trimble
条码铟瓦标尺
Trimble
36670/36683
37001/37002
3m
2套
2017年04月10日
2017年01月03日
4.3.工期安排
本次复测计划从2017年06月23日开始至07月07日完成全部外业测量工作,07月09日前完成测量成果的整理、编制工作,2017年07月10日提交复测成果报告,具体工期安排如下:
平面控制网加密:
2017年07月04日~2017年07月07日。
二等水准复测:
2017年06月23日~07月07日;
成果报告编写:
2017年07月08日~07月09日。
5.平面高程系统
5.1.平面坐标系统
平面控制网采用工程独立坐标系,基于国家2000椭球参数(长半轴a=6378137m,扁率1/f=298.257222101)、按边长投影在相应的线路设计轨道平均高程面上变形值不大于10mm/km要求进行分带投影。
表5.1-1投影带划分表
投影分带
序号
中央子午线经度
投影高程面
大地高(m)
平均高程
异常(m)
水准面高程
(m)
投影名
1
120°45′
20
8.5
11.5
CGCS2000-120-45-20m
5.2.高程系统
高程系统使用1985年国家高程系统。
6.平面控制网加密
6.1.控制网现状
在控制网加密之前对控制桩现状进行了调查,见表6.1-1。
(注:
CPI、CPII为设计提供点)
表6.1-1控制网现状调查表
点类别
原设计
数量
复测当前现状
老点
补设
新增
说明
CPI
8
7
1
CPI21D破坏,补设后更新为CPI21E
NCPI22=CPII104
NCPI24=CPI119
CPII
46
41
5
CPII098、CPII106、CPII109、CPII122、CPII129破坏,补设后更新为CPII098E、CPII106E、CPII109E、CPII122E、CPII129E
加密点
65
6.2.与相邻标段联测
为了保证相邻标段间的线路衔接,本次控制网加密包括相邻标段的共用桩在内。
平面与2标搭接点号为CPI19,与4标搭接点号为NCPI26。
搭接点必须严格按要求测量,若成果有更新,由两家单位协商解决。
6.3.外业观测
6.3.1.技术要求
控制网加密测量按照国家四等技术要求组织实施。
控制网加密测量时按照同级扩展的方法就近符合到CPI或CPII控制点,边联结方式扩展,形成由三角形或大地四边形组成的带状网并采用固定数据平差。
测量观测时段长度不小于60分钟,同步观测一个时段。
GPS网联式构网如图6.3-1所示(图中是采用4台GPS进行测量),当采用多台GPS进行测量时,合理的进行测站安排。
图6.3-1GPS测量网联结构网示意图
GPS的外业测量过程中,每台仪器派专人盯守,并对仪器的工作状态时时检查,发现有异常时(例如断信号)时,应及时通知调度组长,调度组长根据测量时间进行合理的安排。
测量过程中,应按表6.3-1的要求进行控制。
表6.3-1GPS测量作业的基本技术要求
等级
项目
四等(加密网)
静态测量
卫星截止高度角(°)
≥15
同时观测有效卫星数
≥4
有效时段长度(min)
≥45
观测时段数
1
数据采样间隔(s)
15
接收机类型
双频
PDOP或GDOP值
≤10
6.3.2.注意事项
(1)、作业前基座光学对点器必须检查校准,对中误差不大于1mm。
(2)、测前根据星历预报,详细制定观测计划;观测中严格执行调度计划。
为提高观测精度,外业观测采取提高外业等级的观测模式进行观测。
按照表6.3-1规定时间进行同步观测作业;
(3)、GPS操作员听从指挥,按照指令同步开机。
到达测站后,首先核对点号是否正确,无误后再安置接收机,对中整平做好开机准备。
(4)、天线高使用专用量高弯尺测量。
天线高在每个时段的测前(开机之前)和测后(关机之后)各量取一次,测前测后天线高读数互差不大于2mm,否则该时段作废。
(5)、接收机开始工作后,及时记录测站点号、天线高信息。
观测过程中要观察卫星变化、接收信号质量、存储器余量与电池余量等,遇到特殊情况及时汇报,由组长决定处理方法。
(6)、观测员在作业期间不得擅自离开测站,应防止碰动仪器或仪器受震动。
注意防止行人和其它物体靠近天线遮挡卫星信号。
观测人员要保证通信畅通,配备手机或对讲机在GPS测量时,在使用对讲机时,保证对讲机距天线20m以外。
(7)、在同一时段观测过程中不得关闭并重新启动仪器,不得改变仪器等参数设置,不得转动天线位置。
(8)、观测过程中若遇到强雷雨、风暴天气,则立刻停止当前观测时段的作业。
(9)、测站上所有规定的作业项目、记录资料必须填写完成,检查无误后将点位恢复原状方可迁站。
(10)、当天的观测数据及时备份,不得进行任何剔除或删改,不得调用任何对数据实施重新加工组合的操作指令。
由组长完成此项工作。
(11)、每天观测结束后收集当天观测数据并进行数据处理和分析,检查观测数据质量、基线解算精度、重复基线较差、环闭合差等技术精度,并根据检查结果确定第二天作业任务及观测时段安排。
6.4.平差方法
控制网加密以稳定可靠的CPI点及CPII点进行约束平差。
控制网加密均采用全网整体平差模式平差计算。
根据我标段只有一个投影带及点位分布情况,全网统一平差选择在120°45′投影带下进行。
6.4.1.主要技术要求
GPS测量的主要技术要求如下:
表6.4-1GPS测量的精度指标
控制网
测量等级
基线边方向中误差
最弱边相对中误差
加密点
四等
≤2.0″
1/70000
表6.4-2GPS测量主要技术指标
控制网
固定误差a
比例误差b
基线方位角
中误差
约束点间边长
相对中误差
约束平差后最弱边
边长相对中误差
加密点
≤5mm
≤2mm/km
2.0″
1/100000
1/70000
注:
当基线长度短于500m时,一、二、三等边长中误差应小于5mm。
6.4.2.数据处理软件
GPS基线向量采用LeicaLGOv8.4软件解算,网平差采用武汉大学CosaGPSv5.21进行平差。
此两款软件均为铁路行业常规测量软件,经过大量的项目验证,平差精度指标满足要求。
6.4.3.基线解算及质量检核
基线解算:
(1)、基线解算时采用广播星历,卫星高度角采用15°,双差固定解。
(2)、同一时段观测值的数据剔除率小于10%。
(3)、任一时段的同步观测时间不满足规范要求,则该时段作废。
质量检验:
(1)、同一基线不同时段重复观测基线较差应满足:
。
(2)、基线向量精度满足规范要求后,进行环闭合差检验。
由若干条独立基线边组成的独立环各坐标分量闭合差(Wx、Wy、Wz)及全长闭合差(Ws)应符合下式规定:
式中:
n——闭合环的边数;
——基线长度中误差(mm),a、b的取值参照表6.4-2进行取值,环的平均边长d(单位以km计)。
6.4.4.三维无约束平差
在基线质量检验合格后进行三维无约束平差。
无约束平差中,基线分量的改正数绝对值应符合下式:
式中:
——基线长度中误差(mm),a、b的取值参照表6.4-2进行取值,基线弦长的平均边长d(单位以km计)。
无约束平差基线分量的改正数超限时,则认为该基线或者其附近的基线存在粗差,应进行分析并剔除含有粗差的基线然后再次平差。
平差后提供无约束平差WGS-84坐标系中各点空间直角坐标、基线向量平差值及其改正数和精度信息。
6.4.5.二维约束平差
(1)、约束点精度要求
平面控制网约束平差约束点必须点位稳定,相邻点相对精度满足规范要求。
三维无约束平差完成后,将无约束平差基线向量边长,与设计提供的基线向量边长进行对比,基线长度较差的相对精度加密平面控制网要满足1/100000的精度要求时,方可作为起算点。
(2)、约束平差精度指标
平差合格后,提供约束平差后基线向量平差值及其改正数和精度,其中基线向量各分量改正数与无约束平差同一基线改正数较差的绝对值应符合下式要求:
式中:
——基线长度中误差(mm),a、b的取值参照表6.4-2进行取值,基线弦长的平均边长d(单位以km计)。
约束平差后检查基线方位角中误差、最弱边相对中误差、相邻点相对精度等指标是否满足规范要求。
7.高程控制网加密
7.1.水准基点现状
在控制网加密之前对深埋水准点、二等水准基点现状进行调查,确定合理水准路线。
详细情况见下表。
表7.1-1水准点现场调查表
点类别
原设计
数量
复测当前现状
老点
补设
新增
说明
普通二等
水准点
14
13
1
-
CPI21D破坏,补设后更新为CPI21E
深埋水准点
2
2
-
-
SMBM水准基点
加密水准点
89
7.2.与相邻标段联测
为了保证相邻标段间的线路衔接,本次控制网加密包括相邻标段共用桩在内,与2标搭接至SBM06,与4标搭接至NCPI26。
7.3.外业测量
7.3.1.测量方法
使用数字水准仪及配套的铟钢水准标尺、尺垫、尺撑进行观测。
以相邻加密水准点之间为最小测段,在普通二等水准点之间组成大测段,最终形成以深埋水准点为起闭点的水准路线。
要求每个测段采用“单线路、往返测”方式进行观测,以“偶数站结束”,并形成一个完整的外业文件,测量过程中遵守各项限差要求。
表7.3-1水准测量限差要求(mm)
水准测量
等级
每千米高差偶然中误差MΔ
每千米高差全中误差MW
限差
测段、路线往返测
高差不符值
附合路线或环线闭合差
检测已测测段高差之差
平原
山区
二等
≤1mm
≤2mm
注:
1、表中K为测段水准路线长度,单位为km;L为水准路线长度,单位为km;Ri为检测测段长度,单位为km;n为测段水准测量站数。
2、当山区水准测量每公里测站数n≥25站以上时,采用测站数计算高差测量限差。
7.4.平差方法
二等水准基点以深埋水准点为起闭点、全标段作为整网进行约束平差,本项目采用的软件为武汉大学开发的CosaWin6.0地面控制测量数据处理软件包进行。
此软件为市场最常用严密平差软件,精度指标可靠。
7.5.水准观测主要技术要求
高程控制网测量全部采用数字水准仪施测。
二等水准复测水准路线通过施工加密点作为转点。
表7.5-1水准观测主要技术要求(m)
等级
水准仪
最低型号
水准尺
类型
视距
前后
视距差
测段的前后
视距累积差
视线高度
重复测量
次数
二等
DS1
铟瓦
≥3且
≤50
≤1.5
≤6.0
≥0.55且≤2.8
≥2次
表7.5-2水准观测的测站限差(mm)
项目
等级
基、辅分划
读数之差
基、辅分划
所测高差之差
检测间歇点
高差之差
上下丝读数平均值
与中丝读数之差
二等
0.5
0.7
1
3
表7.5-3水准测量数据取位要求
等级
往(返)测距离总和
往(返)测距离中数
各测站
高差
往(返)测高差总和
往(返)测高差中数
高程
二等
0.01km
0.1km
0.01mm
0.01mm
0.1mm
0.1mm
7.6.水准观测外业注意事项
7.6.1.仪器设备精度
二等水准测量应使用不低于DS1级仪器,本次复测使用2台天宝DINI03电子水准仪,每公里高差偶然中误差0.3mm,满足规范要求。
水准测量所使用的仪器及水准尺,应符合下列规定:
(1)、水准仪视准轴与水准管轴的夹角(i角)应小于15″。
(2)、水准尺上的米间隔平均长与名义长之差不应超过0.15mm;
7.6.2.观测时间和气象条件
水准观测应在标尺成像清晰、稳定时进行,下列情况下不观测:
(1)、日出后与日落前30min内;
(2)、太阳中天前后各约2h内;
(3)、标尺分划线的影像跳动剧烈时;
(4)、气温突变时;
(5)、风力过大而使标尺与仪器不能稳定时。
7.6.3.设置测站
(1)、根据路线土质情况选用尺垫(质量不轻于5kg)作转点尺承,并辅以专门的尺撑,以保证标尺稳定、铅直。
(2)、测站视线长度、前后视距差、前后视距累积差、读数误差、视线高度等规定执行。
7.6.4.测站观测方法
(1)、一个测站操作程序如下(以奇数站为例):
①整平仪器;②望远镜对准后视标尺,用垂直丝照准条码中央,精确调焦至条码影像清晰,测量并记录;③旋转望远镜照准前视标尺条码中央,精确调焦至条码影像清晰,测量并记录;④重新照准前视标尺,测量并记录;⑤旋转望远镜照准后视标尺条码中央,精确调焦至条码影像清晰,测量并记录。
⑥显示测站成果,测站检核合格后迁站。
(2)、二等水准测量按测段进行往返观测。
测站观测顺序为:
往测:
奇数站“后-前-前-后”,偶数站“前-后-后-前”。
返测:
奇数站“前-后-后-前”,偶数站“后-前-前-后”。
每一测段结束时测站数应为偶数
(3)、测段水准路线较长时,应每1千米设立固定转点,或以加密水准点作为转点。
(4)、在每一个测站测量过程中,严格按规范要求对各项指标进行检查,在全部满足规范后才能进行下一站测量。
7.6.5.仪器操作注意事项
(1)、观测前,将仪器置于露天阴影下30min,并在使用前进行预热,预热不少于20次单次测量。
(2)、每一测段的往测与返测,其测站数均应为偶数。
由往测转向返测时,两支标尺应互换位置,并应重新整置仪器。
(3)、水准测量作业期间,每一测段进行一次
角检查和标尺气泡检查。
(4)、避免视线被遮挡,遮挡不应超过标尺在望远镜中截长的20%;仪器只能在厂家规定的温度范围内工作;确信震动源造成的震动消失后,才能启动测量键。
7.7.数据处理
7.7.1.观测数据质量检核
外业工作结束后,对观测数据质量进行检核,检核的内容主要包括:
测站数据观测各项限差检查、水准路线往返测高差不符值检查。
测站数据观测各项限差在外业观测时控制,内业处理时检查;测段往返测高差不符值应满足
规定,符合要求后取往返测高差平均值作为最终测量成果参加平差计算;超限时应补测。
7.7.2.计算测量精度
按测段往、返测高差不符值计算每千米高差偶然中误差M△。
M△应满足表7.3-1的规定,超限时应对往返测高差不符值差值较大的测段(水准路线)进行重测。
M△按下列公式计算:
式中:
Δ——测段往、返测高差不符值(mm);L——测段长度,以km计;n——测段数。
7.8.控制网加密测量精度分析
(1)、以相邻普通二等水准点为测段统计往返测高差不符值应满足
限差要求;
(2)、当各项较差超限时,应进行二次复测;
(3)、采用同精度内插方法更新成果时应提交监理和设计单位确认;
8.测量安全措施
(1)在遇到暴雨、强风等恶劣天气时第一时间与局指说明情况,不予作业,以免发生人身安全事故。
点位如被雨水淹没,还需与项目部及时配合工作人员清理积水,做到不耽误工期的原则。
(2)天气在炎热等情况下作业需作业人员注意休息时间,防暑设备、药品等提前准备;
(3)如因天气原因导致工期滞后时,增加作业人员来保证按时完成复测内容。
9.提交成果资料
控制网加密完成后应提交以下成果资料:
1、任务依据、技术标准;
2、测量日期、作业方法、人员、设备情况;
3、控制网加密点的现状及数量、测量作业过程及内业处理方法;
4、控制网加密测量精度统计分析:
(1)独立环闭合差及重复基线较差统计;
(2)GPS三维无约束平差、约束平差后最弱边方位角中误差和边长相对中误差统计;
(3)水准测量各测段间往返测高差不符值、附合水准路线高差闭合差、水准路线每千米高差偶然中误差统计。
5、加密点平面、高程成果表。
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