苏通长江公路大桥桥位首级平面和高程控制网复测

1 苏通长江公路大桥桥位首级平面和高程控制网复测 技术计划书 1 概述 任务来源 苏通长江公路大桥（以下简称苏通大桥）位于江苏省东部的南通市和苏州（常熟）市之间，西距江阴大桥约 80公里，东距长江入海口约 110 公里，是交通部规划的黑龙江嘉荫至福建南平国家重点干线公路跨越长江的重要通道，也是江苏省公路主骨架的重要组成部分。该项目的建设对完整国家和江苏省干线公路网，增强上海经济辐射作用，促进区域经济均衡发展，合理布局长江下游过江通道，改善过江设施、缓解过江交通压力、减少对长江航运的干扰、保证航运安全等 都具有十分重大的意义。 2001年 8 月，国测一大队完成了苏通大桥桥位首级平面和高程控制网的布设测量工作，并于 2003 年 5月进行了第一次复测。比较两次观测的成果，部分控制点在水平和垂直两个方向上发生了不同程度的位移，在水平方向上最大位移量达 15垂直方向上最大下沉量达 16于桥址区域地表松散层较厚和地下水开采等原因，使得控制网点的自然稳定期较长，加上受大桥施工及各项地方建设施工的影响，控制点在复测后很难长期保持稳定。 2004 年 3 月份，主墩钢吊箱及承台开始施工，计划 7 月份进行墩身 的施 工，在该施工阶段对放样的精度要求较高，因此对首级平面和高程控制网进行第二次复测很有必 2 要。另外原首级平面和高程控制网点已无法满足桥轴线上各桥墩特别是江中桥墩施工放样的要求，需增设桥轴线加密控制网。 受江苏省苏通大桥建设指挥部委托，长江水利委员会第十一工程勘测院拟于 2004 年对苏通大桥桥位首级平面和高程控制网进行复测。本次复测的技术方案与前期基本相同，主要区别在于高程控制网中跨河测量路线及跨河测量方法不同。增加的桥轴线加密控制网，其方案另做设计。 测区自然地理概述 苏通大桥位于东经 120 59，北纬 31 47。桥 位处于冲积平原的新三角洲，地势低平，海拔高程仅 2 3 米。河沟成网，纵横交错。南岸居民点较密。桥位处水面宽约 江堤之间宽约 堤高 4 5 米、宽 46 米。两岸江堤均可通大车和汽车。桥位西约 6通常汽渡。桥位区外围四周市、集镇均有公路通至桥位附近，交通十分方便。 桥位区属亚热带湿润季风气候区。气候较温和，雨水充沛。受季风影响，四季分明。年平均气温 最热月平均 28 30（七月份），(一月份 )。年高温 35仅 平均降水量 最多降水日数为 143 天（ 8 9）月。每年 5 月至 10 月为汛期。 11月至次年3 月份为枯水期。 1月或 2 月水位最低。洪峰多出现在 6至 8 月。常规风力 46 级，台风主要出现在 7 9 月份，瞬间极大风速为 s。年均雾日为 般出现在春、秋、冬季的上午。 桥位区覆盖层较厚，以粘土、亚粘土、粉沙、粗沙和砾石为主。地层处于下沉趋势，江南不均匀下沉显著，对平面和高程控制点稳定性不利。 2 复测的主要工作量和进度计划 3 测主要工作量见表 表 号 项 目 数 量 1 首级平面控制网 17点 2 精密激光测距边 5条 3 17点 4 精密激光测距边计算 5条 5 首级高程控制网 二等水准观测及平差计算 35公里 6 跨河水准观测及计算 5条 7 测距三角高程及计算 10条 8 桥轴线加密平面控制网 桥轴线控制点放样 4点 9 17点 10 精密激光测距边 5条 11 17点 12 精密激光测距边计算 5条 测工作进度计划 复测工作计划拟于 2004 年 4月初开始外业工作， 5 月底完成内业计算、资料整编、检查验收工作。 3 已有测绘资料情况 2001 年苏通大桥桥位首级平面和高程控制网技术设计书及成果资料； 2003 年苏通大桥桥位首级平面和高程控制网复测技术设计书及成果资料； 桥轴线设计资料。 以上资料由苏通大桥建设指挥部提供。 4 技术依据 （ 1）苏通长江公路大桥桥位首级平面和高程控制网复测主要技术要求 （苏通大桥建设指挥部）； （ 2）全球定位系统（ 量规范（ 18314 2001）； 4 （ 3）公路全球定位系统（ 量规范（ 98）中一级标准； （ 4）全球定位系统城市测量技术规程（ 97）中二级标准； （ 5）精密工程测量规范（ 94）中的精密测距测量纲要； （ 6）中、短程光电测距规范（ （ 7）国家三角测量规范（ 17942 2000）； （ 8）国家一、二等水准测量规范（ 91）； （ 9）全球定位系统（ 量型接受机检定规程（ 1995）； （ 10）测 绘产品检查验收规定（ 1995）。 5 坐标系统、投影面、高程系统 坐标系统 （ 1）世界大地坐标系 坐标为相应 际地球参考框架在参考历元为 坐标）。 （ 2）独立坐标系，中央子午线为 120 59 00，投影面分别为参考椭球面和正常高“ 0 米”、“ 8米”、“ 76米”，高程异常 =。 高程系统 高程系统采用 1985国家高程基准。 6 平面和高程控制网主要精度指标 控制网的基本精度指标： （ 1）平面控制网中各相邻点点位中误差不 大于 5 （ 2）高程控制网中各相邻点高程中误差不大于 5 （ 3）桥轴线控制点偏离轴线不超过 5 7 仪器配置 5 本次复测采用的主要仪器详见表 表 号 仪 器 标称精度或型号 数 量 1 双频 5700） 4 2 光电测距仪 1 11 3 光学经纬仪 3) 4 4 自动安平水准仪 3 5 水准标尺 线条式分划因瓦标尺 3 6 通风干湿温度表 若干 7 空盒气压表 若干 仪器检验 所有投入作业的仪器均送省部级以上国家法定检定部门检定，并按相应规范规定对作业时必需自检的项目进行检验。 8 平面控制网的复测 平面控制网网形设计 平面控制网采用原网的点位设计，由于南岸 次复测不再恢复，这样由南岸 9个点 岸 8 个点 17个点组成平面控制网。平面控制网示意图见附图一。 施测方案 观测按常规静态作业方式，由 4台以上同类型 频接收机（内置抑径板天线）组成同步图形进行观测。同步环和同步环之间采用边连接。 观测技术要求 本技术要求 （ 1） 观测技术要求参照全球定位系统（ 量规范 表 6 （ 2）观测时段的分布应日夜均匀，夜间观测从日落后 1 小时开始起算至日出为止。也可日夜 24小时连续观测。 （ 3）测量时必须同时观 测记录各项气象元素和天气状况。 （ 4）雷电、风暴天气时不宜进行 表 星截止高度角（） 15 同时观测有效卫星数 4 有效观测卫星总数 9 观测时段数 4 时段长度（ 360 采样间隔（ s） 30 时段中任一卫星有效观测时间（ 30 测前准备 （ 1）观测前应事先编制 （ 2）每天出发前应检查电池容量是否充足。 （ 3）作业前应检查接收机内存容量是否足够。 （ 4）天线应整平，天线基座上的圆气泡应居中， 天线的指向应相同。当天线安置在较高处或风较大的地方，须采取措施，以防天线被风刮倒。 测作业要求 （ 1）观测组应严格按调度表规定的时间进行作业，保证同步观测同一组卫星。 （ 2）每时段开机前、关机后各量取天线高一次，两次量测互差应小于 3次在互为 120三个方向上量测，量测互差应小于 2记录量测方式。 （ 3）仪器中的参数设置，未经技术负责人同意，不得随意改变或删除。 （ 4）仪器正常工作后，作业员应及时按照记录手簿的内容做好观测记录。每时段在观测开始、中间、观测结束时记录气象元素。气象观 测所用通风干湿表需挂在测站附近，与天线相位中心大致等高。 7 （ 5）观测员作业期间不得擅自离开测站，并应防止仪器受震动和移动，防止他人和其它物体靠近天线，遮挡卫星信号。 （ 6）接收机在观测过程中不应在接收机附近 10m 内使用对讲机和 50m 内使用电台；当遇雷、闪电或大风雨时，应立即停止观测。 （ 7）经认真检查，所有规定作业项均已全面完成，并符合要求，记录资料完整无误，且将标盖复原后方可迁站。 数据处理 (1)基线向量解算 选用 用 为保证控制点的 坐标精度，作基线精处理时，与上海和武汉两个 久 （ 2）基线解 算 的质量检核 基线解算的质量检验按全球定位系统（ 量规范（ 183142001）对 独立闭合环或附合路线坐标闭合差应满足： 2 n 2 n 2 n 平面控制网的检核边长测量 为了检核 量的外部符合精度，采用 光测距仪施测 5 条精密测距边。 观测时，每条边观测两个时段，上午和下午对称观测，每个时段测量 8 三个测回，每测回读数三次。每时段测前、测后测站和镜站各读取干温、湿温和气压一次，温度读至 气压读至 长测量记录采用 项限差由记录程序自动控制，气象改正由程序自动进行。 平差计算 平差计算使用两种 先进行三维无约束平差，剔除基线向量改正数超过限差的基线，然后再用满足限差要求的独立基线重新进行三维约束平差。采用独立坐标系的一个点作为起算点，一个方向作为起算方向，精密测距边进行投影改正后作为高精度观测边长进行二维约束平差，输出平差结果。通过计算结果对控制点的稳定性进行分析，若确定 定，仍以 定 方位角进行平差计算。 分别计算 标和 独立坐标系中投影面分别为参考椭球面和正常高“ 0 米”、“ 8 米”、“ 76 米”的坐标。平差计算结束后，输出相应坐标系中的二维坐标、基线向量改正数、基线边长、方位及点位中误差、边长相对中误差。 9 高程控制网复测 程控制网网形设计 本次复测的高程控制网主要由以下几种控制点组成： （ 1）平面控制网的所有点均布设为高程控制网点，共 17个； （ 2） 5 个钢管深井点； （ 3） 桥轴线加密控制网点均布设为高程控制网点，共 13个。 苏通大桥高程控制网共由 35 个高程控制点组成。凡是能用直接水准测量的采用几何水准方法测量；不能用直接水准测量的桥轴线控制点标面高程采用 9 测距三角高程法测量；水中试桩控制点的高程采用跨河水准测量经纬仪倾角法测量。高程控制网示意图见附图二。 在复测观测进行前对原有控制网点进行普查、维护，最终确定复测施测网形。 直接水准测量 直接水准测量按二等水准精度要求施测。施测时严格按照国家一、二等水准测量规范（ 的有关规定执行。 观测技术要求 （ 1） 测站视线长度（仪器至标尺距离）、前后视距差、视线高度按表 表 m 等级 仪器类型 视线长度 前后视距差 任一测站上前后 视距差累积 视线高度 （下丝读数） 二等 50 2） 测站观测限差应不超过表 规定。 表 级 上下丝读数平均值与中丝读数的差 基辅 分划 读数的差 基辅分划所测高差的差 检测间歇点 高差的差 1二等 3） 往返测高差不符值、环闭合差和检测高差较差的限差应不超过表 表 级 测段、区段、路线 往返测高差不符值 附合路线闭合差 环闭合差 检测已测 测段高差之差 二等 4 K 4 L 4 F 6 R 注： K 测段、区段或路线长度， L 路线长度， F 环线长度； R 检测已测段长度， 10 （ 4） 水准测量的精度 每公里水准测量的偶然中误差 超过 1 测距三角高程测量 受轴线控制点标高和地形条件的限制， 4 个轴线控制点的标面高程将采用测距三角高程测量方法传递高程。南北两岸测距三角高程路线各自组成附合路线。 垂直角观测 采用两台经纬仪用中丝法对向 观测垂直角，每条垂直角观测二个时段，每时段观测六测回，第二光段仪器互换位置。各项观测限差见表 表 微器两次重合读数限差 同一方向各测回指标差互差 同一垂直角各测回互差限差 1 7 5 边长观测 采用 行边长测量，每条边观测二个时段，每时段观测三测回，每测回三次读数。 各项观测限差见表 表 测回读数间较差限值 测回间较差限值 时段较差限值 2 3 2 (1+1 D 10跨河水准测量 高程控制网中布设有 5条跨河路线，长度从 500m 3500见表 表 河路线 视线长度 南岸 1试桩 约 3000m 1试桩北岸 约 3500m 南岸 5试桩 约 1500m 5试桩 8试桩 约 500m 11 8试桩南岸 约 1000m 施测方案 跨河水准测量采用经纬仪倾角法：使用两台经纬仪对向观测，用垂直度盘测定水平视线上、下两标志的倾角，计算水平视线的位置，求出两岸高差。照准标志 采用专用跨河觇灯。 （ 1） 跨河水准测量，以跨河视线长度确定应观测的时间段数、测回数与限差。 应观测的时间段数、测回数及组数，按表 定执行， 受潮水、风浪和视线高的影响，测回数可适当增加。 表 河视线长度（ m） 二 等 最少时间段数 双测回数 半测回中的组数 501 1000 4 8 6 1001 1500 6 12 8 1501 2000 8 16 8 2000以上 4s 8s 8 （ 2）各单测回数的互差 M 。 式中： 每公里水准测量的偶然中误差限值， N 单测回的测回数； S 跨河视线长度， （ 3）观测限差按表 表 一标志四次读数互差 指标差互差 同一标志垂直角互差 3 8 4 由于水中试桩控制点稳定性差（施工单位测量人员介绍：江面一、二级风时，垂直角变化约 10 秒），影响观测精度，在观测过程中视情况适当放宽限差。 施测时要求 （ 1）长江涨潮落潮、风大浪高、行船密度大、跨河视线低、水中试桩稳定性不 高等许多不利因素，观测员应选择最佳观测时间； 12 （ 2）因测站设在水中试桩上，观测时注意人身和仪器设备安全； （ 3）垂直角观测严格同步，一测回中每组两岸同时开始观测。 数据处理 数据处理采用长江委安全监测与