长沙地铁控制测量技术设计书.doc

长沙市轨道交通建设集团长沙市轨道交通建设集团 长沙市城市快速轨道交通线网长沙市城市快速轨道交通线网 2050 2050 框架网控制测框架网控制测 量暨量暨 2 2 号线一期控制测量技术设计书号线一期控制测量技术设计书 2009 年 5 月 长沙市城市快速轨道交通线网 2050 框架网控制测量暨 2 号线一期控制测量技术设计书 长沙市勘测设计研究院 长沙市曙光中路 165 号 邮编 4100071 目目 录录 1 1 概述概述 3 3 1 1 项目背景 3 1 2 方案研究 5 1 3 测区概况 5 2 2 作业区已有的成果资料分析和利用作业区已有的成果资料分析和利用 6 6 2 1 原有平面控制网成果资料分析和利用 6 2 2 原有高程控制网成果资料分析和利用 7 3 3 测绘基准测绘基准 8 8 3 1 平面坐标系统 8 3 2 高程坐标系统 9 4 4 技术依据技术依据 9 9 5 5 长沙市城市快速轨道交通线网长沙市城市快速轨道交通线网 2050 2050 框架网设计方案框架网设计方案 9 9 5 1 项目概述 9 5 2 精度要求 10 5 3 布设方案 10 5 4 观测方案及成果检核 12 5 5 平差计算 15 5 6 项目特点及难点 15 6 6 2 2 号线一期号线一期 C C 级级 GPSGPS 首级平面控制网设计方案首级平面控制网设计方案 1616 6 1 项目概述 16 6 2 精度要求 16 6 3 布设方案 16 6 4 观测方案及成果检核 19 6 5 平差计算 21 7 7 2 2 号线一期精密导线控制网设计方案号线一期精密导线控制网设计方案 2222 7 1 工程概况 22 7 2 精度要求 22 7 3 选点设计 22 7 4 标石埋设 23 7 5 观测方案 23 7 6 数据处理及平差解算 25 8 8 2 2 号线一期二等水准控制网设计方案号线一期二等水准控制网设计方案 2626 8 1 任务情况 26 8 2 精度要求 27 8 3 点位设计 27 8 4 标石埋设 27 长沙市城市快速轨道交通线网 2050 框架网控制测量暨 2 号线一期控制测量技术设计书 长沙市勘测设计研究院 长沙市曙光中路 165 号 邮编 4100072 8 5 观测方案 28 8 6 跨河水准测量 30 8 7 平差计算 31 9 9 质量控制质量控制 3232 1010 检查验收检查验收 3232 1111 工作量及经费工作量及经费 3333 11 1 预计工作量 33 11 2 经费预算 33 12 12 工作组织及实施计划工作组织及实施计划 3434 12 1 工作组织 34 12 2 设备投入 34 12 3 实施计划 34 13 13 提交资料提交资料 3535 13 1 2050 GPS 框架网提交资料 35 13 2 二号线一期工程 GPS 三等首级控制网提交资料 35 13 3 二号线一期工程精密导线网提交资料 35 13 4 二号线一期工程二等水准网提交资料 36 长沙市城市快速轨道交通线网 2050 框架网控制测量暨 2 号线一期控制测量技术设计书 长沙市勘测设计研究院 长沙市曙光中路 165 号 邮编 4100073 长沙市轨道交通建设集团长沙市轨道交通建设集团 长沙市城市快速轨道交通线网长沙市城市快速轨道交通线网 2050 2050 框架网控制测量暨框架网控制测量暨 2 2 号线一期控制测量技术设计书号线一期控制测量技术设计书 1 1 概述概述 1 11 1 项目背景项目背景 长沙市是湖南省省会 长江中游地区重要的中心城市 长株潭 长沙 株洲 湘潭 两型社会 资源节约型和环境友好型 建设综合配套改革试验区的核心 区域 国家历史文化名城 市区面积 975km 城市建成区接近 200km2 主城区 常住人口 241 万 规划 2020 年长沙城区常住人口为 310 万 流动人口 100 万 城市建设用地 550 650 km2 城市人口将大幅增加 城区面积将大幅扩大 对 城市交通的需求及压力将大幅提高 同时 由于受湘江阻隔影响导致城市空间 结构与布局不够合理 过江交通成为制约城市发展的瓶颈 中心城区 48 19 的 土地面积集中了 72 的人口和 74 的就业岗位 在全市机动车保有总量稳步增长 的背景下 单靠路面交通已经不能满足城市化的需要 国内外各大城市的发展 经验证明 发展城市轨道交通使解决大城市交通问题和实现可持续发展的最有 效的途径之一 因此 长沙市城市快速轨道交通线网 2050 的规划及逐步实施 不仅是作为建设现代化历史文化名城的需要 也是建设长株潭 两型社会 的 需要 更是切实缓解城市交通问题和以人为本 实现可持续发展的需要 长沙城市轨道交通远景线网 2050 年 由 1 号线及其支线 1A 线 2 号线及其 2A 2B 3 号线和 4 号线共 6 条线组成 见下图 1 总约 180 公里 设站 82 座 其中换乘站 14 座 设车辆综合基地 2 处 车辆段 2 处 停车场 6 处 在 2015 年前建成贯穿城市东西和南北轴向的 1 2 号线的主要路段 与城市最重要的客 流走廊相对应 形成轨道交通 十 字型核心线路 在 2020 年前建成 2A 线和 3 号线在中心城区的主要路段 与先期建成的 1 2 号线主要路段一起形成轨道 交通骨干网络 2020 年至 2050 年在骨干网络基础上建设 1 2 3 号线延伸线 工程以及 4 号线工程和 1A 2B 支线工程 也可能还要建环线 形成网格加放射 形状的网络系统 随着长沙河西先导区的开发建设 根据科学发展观的要求 长沙城市轨道交通远景线网增至 12 条线路 长沙市城市快速轨道交通线网 2050 框架网控制测量暨 2 号线一期控制测量技术设计书 长沙市勘测设计研究院 长沙市曙光中路 165 号 邮编 4100074 图 1 长沙市城市快速轨道交通远景规划 2050 年 长沙市轨道交通近期建设规划由 1 号线 2 号线 2 号支线和 3 号线组成 1 号线一期工程 2010 年开工 2014 年完成 线路起于汽车北站站 沿芙 蓉路由北向南 经由伍家岭 芙蓉广场 侯家塘 铁道学院 省政府新址 至 终点站万家丽路站 线路全长 22 77km 设站 17 座 2 号线一期工程 2008 年开工 2012 年完工 线路起于汽车西站站 向东 沿枫林路至溁湾镇 过湘江后沿五一大道 经五一广场 芙蓉广场 袁家岭至 长沙火车站 下穿长沙火车站后沿荷花路 经体育新城线路转上劳动路 沿劳 动路向东经新长沙站 终点至黄花镇光达村站 线路全长 22 262km 均为地下 线 设站 19 座 长沙市城市快速轨道交通线网 2050 框架网控制测量暨 2 号线一期控制测量技术设计书 长沙市勘测设计研究院 长沙市曙光中路 165 号 邮编 4100075 2 号线工程 2015 年开始建设 2017 年投入运营 线路起于古曲路站 向东前行至汽车东站站 马坡岭站后线路左转 沿泉塘河向北进入星沙 最后 至线路终点潇湘路站 线路全长 13 79 设站 8 座 3 号线一期工程 2015 年开始建设 2020 年前完工 线路起于师大南院站 经湖南大学站后过湘江 经侯家塘线路拐上劳动路 沿劳动路向东经东塘 树 木岭 体育新城至线路终点新长沙站 线路全长 15 75 设站 11 座 1 21 2 方案研究方案研究 长沙市勘测设计研究院作为一家拥有两甲一乙资质 工程勘察综合类甲级资 质 甲级测绘资质以及城市规划编制乙级资质 的综合单位 是长沙市城市规划 建设的一支重要力量 受长沙市轨道交通建设集团的委托 我院对长沙市轨道交通控制网的测绘 进行了大量的调研工作 早在去年就成立了以刘颖迥院长 戴建清总工程师为 领导的工作组 作为院管重点工程及创优样板工程 多次赴北京 天津 上海 广州 深圳等城市考察 学习总结经验 结合长沙市独有的实情 对我院承担 的地铁施工控制网项目 确定了以下的方案 平面控制网采取三级布设 分别 为长沙市城市快速轨道交通线网 2050 框架网 以下简称 2050 框架网 C 级 GPS 首级平面控制网及精密导线控制网 高程控制网布设二等水准网 1 31 3 测区概况测区概况 1 3 11 3 1 行政隶属行政隶属 长沙是湖南的省会 是全省政治 经济 文化 教育 科技 交通 通信 金融的中心 国务院首批公布的 24 个历史文化名城之一和首批对外开放的旅游 城市之一 全市现辖芙蓉 天心 岳麓 开福 雨花五区和长沙 望城 宁乡 三县及浏阳市 总面积 11825 km 人口约 571 91 万 其中新规划长沙市面积 约 2893 km 2009 年城市总体规划修编预计规划面积为 4000km 现长沙市区 面积约 975 km 常住人口约 241 万 建成区约 200 km 1 3 21 3 2 地形地貌地形地貌 长沙位于东经 111 54 114 15 北纬 27 51 28 40 之间 东西长 长沙市城市快速轨道交通线网 2050 框架网控制测量暨 2 号线一期控制测量技术设计书 长沙市勘测设计研究院 长沙市曙光中路 165 号 邮编 4100076 约 233 公里 南北宽约 90 公里 从东至西依次是浏阳市 长沙县 长沙市 望城县和宁乡县 长沙市区处于湘江和浏阳河交汇的河谷台地 跨湘江两岸 位于湘中东北部之湘江下游 城市布局以湘江为中轴 呈对称状分布 基本处 于湘中丘陵与洞庭湖冲积平原过渡地带和湘浏盆地 周围为地势较高的山丘 1 3 31 3 3 气候特征气候特征 长沙属亚热带季风湿润气候区 温和湿润 季节变化明显 冬寒夏热 四 季分明 春秋短促 冬夏绵长 充分体现了亚热带大陆性季风气候的典型特点 长沙平均气温为 17 2 1 月最冷 平均 4 7 7 月最热 平均气温 29 4 全年无霜期平均 275 天 积雪日为 6 天 长沙降雨不均匀 年平均降水量 1360 毫米 年平均雨日 152 天 其中 3 5 月平均降雨日数有 52 8 天 约占全年总 降雨日数的 35 夏季降水不均 旱涝无定 秋冬雨水明显减少 长沙地区年 日照时数达 1677 小时 作物生长期长 1 3 41 3 4 交通情况交通情况 长沙自古交通发达 湘江连通洞庭湖及资 沅 澧等大小几百条河道 107 319 国道和多条高速公路在境内相联 长沙市城区已修建三环线 长沙已 列为全国 45 个公路主枢纽城市之一 京广铁路经株洲东连浙赣线 西接湘黔线 石长铁路与枝柳线连接 在建武广客运专线 拟建沪昆高速铁路 贯穿长沙东 西南北 黄花机场为国际空港 已开通 35 条航线 水路通江达海 航运经岳阳 上达重庆 中抵武汉 下至上海 其立体交通网络 使长沙具有了与国内外进 行广泛联系的能力 大大完善了长沙市场的聚集 辐射和媒介功能 1 3 51 3 5 测区范围测区范围 本次测量控制范围为长沙市规划区 东至永安 西至白若铺 北至铜官 南至株易路口 面积约为 3000 平方公里 测区属中等困难地区 2 2 作业区已有的成果资料分析和利用作业区已有的成果资料分析和利用 2 12 1 原有平面控制网成果资料分析和利用原有平面控制网成果资料分析和利用 2004 年 我院建立覆盖长沙市五区 长沙县 望城县的 C 级 GPS 网 面积 达 5000km 该网已由湖南省测绘产品质量监督检验授权站检验合格 并获湖 南省二 00 五年优秀勘察设计一等奖 该网点根据 2050 框架网布网方案及实地 长沙市城市快速轨道交通线网 2050 框架网控制测量暨 2 号线一期控制测量技术设计书 长沙市勘测设计研究院 长沙市曙光中路 165 号 邮编 4100077 情况可优先考虑作为本次 2050 框架网点及精度检核点 2007 年 我院领导审时度势 按科学发展观的要求 建立了长株潭 GNSS 连续运行参考站系统 CZTCORS 该系统采用当前最先进的双星 GPS GLONASS 定位技术 将测绘科学技术 计算机科学技术和电子通讯技术等多种技术集成 的综合应用系统 系统由 6 个参考站 一个数据处理中心组成 覆盖面积达 13000 多平方公里 长沙市主要覆盖市五区 长沙县 望城县全部 宁乡县 浏阳市部分 湘潭市主要覆盖市区及湘潭县 韶山市部分 株洲市主要覆盖市 区及周边区域 该系统于 2007 年 5 月开始建设 10 月建成投入试运行 12 月 完成各项精度指标和性能测试 并通过湖南省测绘产品质量监督检验授权站的 检验 目前系统稳定 处于正常运行之中 该系统可综合应用于城市规划 测绘 地籍管理 城乡建设 环境监测 灾害监测 安全监测 交通控制 气象预报等领域 系统通过 GPRS CDMA 通讯 链路 可向用户提供四个层次的定位信息服务 毫米级 厘米级 分米级和米 级精度的定位服务 毫米级精度定位可用于地表及高层建筑物的形变监测 厘 米级精度的定位信息可用于快速建立测量控制网 数字化测图及施工控制等 分米级精度的定位信息可用于城市基础地理信息的动态更新 通信 电力 石 油 化工 林业 精细农业 土地平整等方面 米级精度的定位信息可用于交 通指挥 智能交通决策 公共安全 同时还为各行各业提供导航服务 该系统是长株潭地区实现城市现代化管理和数字化城市不可缺少的重要组 成部分 系统的建成 统一了长株潭基础坐标框架基准 为长株潭城市群两型 社会的建设奠定了基础 为长沙市轨道交通线网以及长株潭轻轨的建设提供了 测绘基准 保证了同一地区乃至不同地区交通线网的衔接 该系统 6 个永久参考站最弱点点位中误差为 1 2mm 在运行一年半后 通 过对相邻站间的基线进行解算 其基线长度变化最大为 8mm 最小为 0mm 平均 为 3 1 mm 平均年变化率为 2 0 mm 年 可作为本次 2050 框架网点的起算点 同时其 24 小时连续记录的一秒一个历元的 GNSS 数据可参与控制网的监测 乃 至地铁施工时建筑物 管线的变形监测 长沙市城市快速轨道交通线网 2050 框架网控制测量暨 2 号线一期控制测量技术设计书 长沙市勘测设计研究院 长沙市曙光中路 165 号 邮编 4100078 2 22 2 原有高程控制网成果资料分析和利用原有高程控制网成果资料分析和利用 根据资料收集 在长沙市范围内 及附近 有 50 70 年代长江水利委员会 和湖南省测绘局所测汉长线 长常线和长易线等一等水准点 20 多个 有 80 年 代湖南省测绘局所测新长线 II 湘长 15 II 湘 II 03 52 等二等水准点 10 多个 据实地踏勘 上述点位除少数点位已毁外 绝大部份保存完好 其高程系统为 56 年黄海高程系统和 85 国家高程基准 2004 年 我院建立覆盖长沙市五区 长沙县 望城县的三等水准网 面积 达 5000km 其高程系统为 56 年黄海高程系统 该网已由湖南省测绘产品质量 监督检验授权站检验合格 并获湖南省二 00 五年优秀勘察设计一等奖 经查阅其相关精度分析资料 上述水准点符合有关规范要求 一等水准点 可作为本次地铁 等水准网测量的起算点 二 三等水准点可作为检核点 3 3 测绘基准测绘基准 3 13 1 平面坐标系统平面坐标系统 长沙市轨道交通线网属于城市交通网络的一部分 是城市建设的大手笔 坐标系统必须采用与现有规划建设一致的长沙市独立坐标系 由于长沙地铁 2 号线的轨道的平均高程为 20 米 最高为 28 26 米 溁湾镇 最低为 9 03 米 湘江 长沙市独立坐标系采用的城市平均面的高程为 80 米 两者相差 60 米 根据 城市轨道交通工程测量规范 的要求两者的高差影响每 千米不大于 5mm 则两站的高差不能大于 31 米 计算公式为 3 1 um n HH hD R 3 2 222 cossin cos n MNMN R NAMAMNMA 式中 D 测距边水平距离 测距边所在城市平均高程 u H 测距边高出大地水准面的平均高程 m H 沿测距边方向参考椭球面法截弧的曲率半径 M 和 N 分别为卯酉圈曲率半 n R 径 按长沙市的平均纬度 28 12 则 M 6349 812Km N 6383 026Km A 为法截弧方位角 长沙市城市快速轨道交通线网 2050 框架网控制测量暨 2 号线一期控制测量技术设计书 长沙市勘测设计研究院 长沙市曙光中路 165 号 邮编 4100079 故介于 M 和 N 之间 n R 根据长沙城市轨道交通线网 2050 的布网方案 长沙地铁其他线路的平 均高程都比 2 号线高 同时长株潭轻轨都在地面上 其高程应高于长沙地铁的 平均高程 因此结合长沙市城市规划建设的具体情况 拟选长沙城市轨道交通 线网的平均高程为 40 米 既满足规范要求 同时有能与现有城市建设保持较好 的衔接 因此长沙市轨道交通线网平面坐标系统采用长沙市独立坐标系 其高程 投影面为 40 米 3 23 2 高程坐标系统高程坐标系统 高程坐标系统采用国家 1956 黄海高程坐标系统 4 4 技术依据技术依据 城市轨道交通工程测量规范 GB50308 2008 全球定位系统 GPS 测量规范 GB T 18314 2001 国家一 二等水准测量规范 GB12897 91 城市测量规范 CJJ8 99 5 5 长沙市城市快速轨道交通线网长沙市城市快速轨道交通线网 2050 2050 框架网设计方案框架网设计方案 5 15 1 项目概述项目概述 规划中的长沙市城市快速轨道交通线网 2050 总体目标为 2008 年 2015 年 建成贯穿长沙市东西和南北轴向的轨道交通 十 字形核心线路 2015 年 2020 年 在 十 字形核心线路的基础上 建成轨道交通骨干网络 2020 年 2050 年 远景年 完全覆盖长沙市主城区 辐射外围城区 构筑与长沙市城 市发展相适应的 高效率 一体化和人性化的城市综合交通体系 规划采用分 区 分期 分阶段建设 大多处于 10 米至 20 米深的地下 深度依据地形 地 面建筑物等各有不同 其中最深的湘江大道站还将达到 30 米左右 地铁隧道为 6 4 米内径的平行双洞 初步计划在地铁区间采用盾构法施工 而在地铁车站 则采用明挖法施工 因此该项目具有覆盖面广 1000 km2以上 施工周期长 40 年以上 各线路交叉点多 13 个节点 施工难度大的的特点 故对施工控制 长沙市城市快速轨道交通线网 2050 框架网控制测量暨 2 号线一期控制测量技术设计书 长沙市勘测设计研究院 长沙市曙光中路 165 号 邮编 41000710 网的精度有更严格的要求 为了保证各条线路 同一线路不同时期的衔接 不 同线路 C 级 GPS 首级平面控制点的起算点须保证一致 为此需布设 2050 框架网 2050 框架网作为长沙市城市快速轨道交通线网 2050 项目建设基准 也是长时 期施工中 C 级 GPS 首级平面控制点的检核和起算基准 5 25 2 精度要求精度要求 2050 框架网采用 GPS B 级网的精度 相邻点间基线长度精度要求如下 3 1 262 10 ab d 式中 标准差 定义相邻点基线精度指标 mm a 固定误差 8 mm b 比例系数误差 1 d 相邻点间的距离 mm 5 35 3 布设方案布设方案 5 3 15 3 1 20502050 GPSGPS 框架网的图形结构设计框架网的图形结构设计 2050 框架网按 GPS B 级点要求布设成连续环网 每点的连接点数不少于 3 点 所有观测边都是独立基线向量 独立闭合环点数不大于 6 平均边长 10km 2050 框架网共需新布设 17 点 其中基岩点预计 9 点 已知点联测 6 个 长株潭 GNSS 连续运行参考站系统 CZTCORS 参考站 共需观测 48 条独立基线 构成 32 个多边形闭合环 图 2 为 2050 框架网结构图 长沙市城市快速轨道交通线网 2050 框架网控制测量暨 2 号线一期控制测量技术设计书 长沙市勘测设计研究院 长沙市曙光中路 165 号 邮编 41000711 图 2 2050 框架网结构图 黑色点为 CZTCORS 系统 GPS 基站点 5 3 25 3 2 选点原则选点原则 1 基岩控制点点位尽可能选在能长期保存的地点 充分考虑周围苗木 建 筑物以及未来城市规划的影响 2 楼顶控制点点位尽可能选在稳定的建筑物顶上 以便于永久保存 利用 旧点时 应检查该点的稳定性及完好性 以及是否满足 GPS 观测要求 要与业 主交涉好 便于控制点的保存及使用 3 所选点位便于安置 GPS 接收机天线 并视野开阔 视场内周围障碍物高 度角一般应小于 15 并适当考虑交通情况 以提高作业效率 4 点位应尽量远离大功率无线电发射源 如电视台 微波站及微波通道等 及高压电线 其间距分别不小于 200M 和 50M 以避免周围磁场对信号的干扰 5 点位周围不应有对电磁波反射 或吸收 强烈的物体 如大片水域 以减 弱多路径效应的影响 6 点位分布尽量均匀 同时兼顾城区密 外围稀 尽量多布设在线路的交 点及线路端点的实际需求 长沙市城市快速轨道交通线网 2050 框架网控制测量暨 2 号线一期控制测量技术设计书 长沙市勘测设计研究院 长沙市曙光中路 165 号 邮编 41000712 5 3 35 3 3 标石埋设及编号标石埋设及编号 2050 框架网点均应埋设永久性标石 坑底填以砂石 捣固夯实或浇灌混凝 土底层 上面埋设盘石和柱石 点位埋设示意图见图 4 两层标石中心的偏离 值应小于 3mm 根据实际情况可埋设当埋设基岩点 普通地面点 楼顶点 以 上点位标心均采用不锈钢材料 并应有明确的点位中心 基岩点设计为钢管式基岩标 采用钻探方式 打钻孔到岩层并进入岩层 0 5 米 将钻探用的 127 毫米直径金属放至岩层 管标底灌注水泥浆与基岩固 结 然后挖开地表部分 将不锈钢标志头焊接在金属套管上成为一个整体 做 好水泥护柱 如图 3 普通地面点标石埋设采用现场挖坑浇注法 就是在稳定的地面 现场开挖 一 500mm 500mm 500mm 的基坑 在基坑的 4 各侧面及下地面分别嵌入若干根 300mm 的钢钎 浇注水泥后稳固特制不锈钢质专用控制点钢钉 图 6 为结构示 意图 楼顶点标石设上下两标志 下标为 8 毫米的铜蕊 埋设在楼顶面内 复盖 薄膜保护与上标石分离 然后现场捣制 30 20 15 毫米 3的标石 上下标志的 偏离值应小于 1 5mm 如图 5 控制点编号采用符号及地名双重编号 如勘测院楼顶 编号可以设计为 2050B01 和 2050 勘测院 画好点之记 包括 地名 交通路线图 概略地理坐 标 详细点位 并照像 控制点标石埋好后 在标示上或半径 1m 醒目的地方 做好警示性的保护措 施 条件允许的情况下 可委托附近的人保护看管 长沙市城市快速轨道交通线网 2050 框架网控制测量暨 2 号线一期控制测量技术设计书 长沙市勘测设计研究院 长沙市曙光中路 165 号 邮编 41000713 图 3 基岩点示意图 图 4 普通地面点示意图 图 5 楼顶点标石示意图 图 6 楼顶点标石示意图 5 45 4 观测方案及成果检核观测方案及成果检核 5 4 15 4 1 观测仪器及其检核观测仪器及其检核 拟采用 2 台套美国产阿司泰克公司 Z X 双频机 5 台套法国产泰雷兹公司 Z MAX 双频机 2 台 JAVAD GPS 双频机进行联合观测 接收机的标称精度都为 5mm 1ppm 优于 GPS B 级网的精度要求 在工程开始观测和结束时对接收机进 行基线检测各一次 检测的观测时间要求覆盖实际测量时的各个时段 在测前或测后要按规定对采用的 GPS 接收机进行鉴定 5 4 25 4 2 观测技术要求观测技术要求 2050 框架网 GPS 控制测量作业的基本要求应符合表 1 的规定 表 1 项 目要 求 接收机类型双频 观测量载波相位 接收机标称精度5mm 1 10 6 卫星高度角 15 有效观测卫星数 9 同时观测有效卫星数 4 有效观测时段长度 min 240 数据采样间隔 S 30 时段中任一卫星有效观测时间 min 15 点位几何图形强度因子 PDOP 6 重复设站数 4 同步观测接收机数 4 长沙市城市快速轨道交通线网 2050 框架网控制测量暨 2 号线一期控制测量技术设计书 长沙市勘测设计研究院 长沙市曙光中路 165 号 邮编 41000714 5 4 35 4 3 观测计划及作业要求观测计划及作业要求 1 作业组在进行施测之前 应事先编制 GPS 卫星可见性预报表 预报表应 包括可见卫星号 卫星高度角和方位角 最佳观测卫星组 最佳观测时间 点 位图形几何图形强度因子等内容 2 作业组在观测前应根据作业的接收机台数 GPS 网形设计及卫星预报表 编制作业调度表 其内容应包括观测时间 测站号 测站名称及接收机号等项 3 观测组应严格按调度表规定的时间进行作业 保证同步观测同一卫星组 当情况有变化需修改调度计划时 应经作业队负责人同意 4 接收机电源电缆和天线电缆应连接无误 接收机预置状态应正确 然后 方可启动接收机进行观测 5 每时段开机前 作业员应及时记录测站名 日期 天气情况等信息 6 观测员在作业期间不得擅自离开测站 并应防止仪器受震动和被移动 防止人和其他物体靠近天线 遮挡卫星信号 7 接收机在观测过程中不应在接收机近旁使用对讲机 手机 雷雨过境时 应关机停测 并卸下天线以防雷击 8 观测中应保证接收机工作正常 数据记录正确 每日观测结束后 应及 时将数据转存至计算机硬盘 并对原始数据进行备份 确保观测数据不丢失 5 4 45 4 4 基线解算检验基线解算检验 2050 框架网基线采用 2 套通用的商业软件 Ashteck Solution 及 Trimble TGO 进行基线比较解算 为便于以后验算 当天的数据必须确认点号和天线高 都正确无误后将原始数据保存起来 2050 框架网基线解算采用精密星历 为确保基线的解算质量 对解算基线 时作如下规定 1 基线解算必须从有精确 WGS84 坐标的参考点开始 2 数据利用率至少达到 90 即数据剔除率不能超过 10 3 如果某颗卫星的数据质量不好 剔除该卫星计算基线时 剔除该卫 星后 PDOP 值不能超过 6 4 求解基线向量时 要采用双差固定解 长沙市城市快速轨道交通线网 2050 框架网控制测量暨 2 号线一期控制测量技术设计书 长沙市勘测设计研究院 长沙市曙光中路 165 号 邮编 41000715 对 GPS 观测成果应进行如下几项检核 1 同步多边形环闭合差的检核 同步环坐标分量闭合差应小于 3ppm 其环线全长相对闭合差应小于 5ppm 2 异步环闭合差的检核 异步环闭合差是检核 GPS 基线质量的最重要的指标 异步环闭合 差超限必须要返工 由若干条独立的 GPS 边构成 N 边形异步环闭 合差应满足 式中 n 异步环中基线边个数 W 环闭合差 标准差 a 固定误差 mm b 比例误差系数 ppm d 网中相邻点距离 km 5 4 55 4 5 补测与重测补测与重测 当异步环闭各差超限时 应分析 查明原因 及时重测质量较差的基线 对于由于点位不符合 GPS 测量要求而造成一个测站多次重测仍不能满足各项限 差技术规定时 应另增造新点进行重测 复测基线的长度较差应满足下式要求 3 7 22 ds 5 55 5 平差计算平差计算 平差计算采用武汉大学测绘学院的 Power ADJ 后处理软件进行处理 分两 步进行 先在 WGS 84 坐标系中固定一点的 WGS 84 坐标进行三维无约束平差 然后在长沙独立坐标系中进行二维约束平差 无约束平差后 基线向量改正数的绝对值应满足下列各式要求 V x 3 3 8 nWX2 nWY2 nWZ2 nW32 3 2 3 2 3 4 3 5 2 2 bda 3 6 长沙市城市快速轨道交通线网 2050 框架网控制测量暨 2 号线一期控制测量技术设计书 长沙市勘测设计研究院 长沙市曙光中路 165 号 邮编 41000716 V y 3 3 9 V z 3 3 10 约束平差在长沙独立坐标系统中进行 输出结果包括重复基线互差统计表 同步闭合环统计表 异步闭合环统计表 平差结果统计表 平差结果统计表中 包含基本平差信息 平差结果 GPS 基线向量的残差 测站点位精度和误差椭 圆元素 GPS 测站间方向和距离的精度 基线向量的改正数与同名基线无约束 平差相应改正数的较差应满足下列各式要求 dV x 2 3 11 dV y 2 3 12 dV z 2 3 13 5 65 6 项目特点及难点项目特点及难点 2050 框架网长沙市是整个长沙市轨道交通项目的控制基准 是各地铁线路 首级 GPS C 级控制网的起算基准及检核基准 使用周期长 控制范围广 因此 该项目的难点在选点布网及点位的保护 6 6 2 2 号线一期号线一期 C C 级级 GPSGPS 首级平面控制网设计方案首级平面控制网设计方案 6 16 1 项目概述项目概述 轨道交通 2 号线作为长沙市轨道交通东西向核心线路 十字核心线路中的 一横 串联了城市东西向大客运枢纽 武广新长沙火车站 长沙火车站 汽车西 站 和 4 大客流集散中心 荣湾镇 五一广场 芙蓉广场和袁家岭 首期开工建 设的 2 号线一期工程自汽车西站站 金星大道站 西湖公园站 荣湾镇站 橘 子州站 湘江大道站 五一广场 芙蓉广场 迎宾路站 袁家岭站 长沙火车 站站 东二环站 万家丽路站 古曲路站 长沙大道站 体育新城 黎托站 新长沙火车站 黄花镇光达村站止 线路全长 22 262km 均为地下线 设站 19 座 均为地下车站 平均站间距 1186 6m 设换乘站 6 座 分别为荣湾镇站 与 5 号线换乘 芙蓉广场站 与 1 号线换乘 长沙火车站 与 2A 线换乘 万家 丽广场站 与 4 号线换乘 体育新城站 与 3 号线换乘 和新长沙站 与 3 号线换 乘 轨道交通 2 号线一期工程 能切实缓解沿湘江一桥和五一大道的公交客流 长沙市城市快速轨道交通线网 2050 框架网控制测量暨 2 号线一期控制测量技术设计书 长沙市勘测设计研究院 长沙市曙光中路 165 号 邮编 41000717 压力 能有效解决河东河西交通瓶颈 同时作为与其他规划线路的换乘枢纽 项目建成后 对引导河西新城 武广新长沙火车站地区乃至全市经济社会发展 都具有重要意义 6 26 2 精度要求精度要求 2 号线一期工程 C 级 GPS 首级平面控制网测量具体精度要求如下 最弱点点位中误差 12mm 相邻点的相对点位中误差 10mm 最弱边相对中误差 1 10 万 与旧有测量控制点的坐标较差 50mm 6 36 3 布设方案布设方案 6 3 16 3 1 GPSGPS 图形结构设计图形结构设计 2 号线一期工程 C 级 GPS 首级平面控制网沿 2 号线地铁走向布设 由多边 形闭合环构成控制网多边形锁 每条边都为独立基线向量 并且要求闭合环中 的边数不多于 6 条 按每一个车站埋设 3 点为基本原则 预计需埋设 57 点 其 中基岩点 10 个 楼顶点 47 个 根据实际情况 在保证规范及施工测量精度的 要求下 应充分利用站与站之间的通视 减少控制点的埋设 降低成本 2 号 线一期工程 C 级 GPS 首级平面控制网已知点采用 6 个 2050 框架网点 图 7 为 2 号线一期工程 C 级 GPS 首级平面控制网结构图 长沙市城市快速轨道交通线网 2050 框架网控制测量暨 2 号线一期控制测量技术设计书 长沙市勘测设计研究院 长沙市曙光中路 165 号 邮编 41000718 图 7 2 号线一期工程 C 级 GPS 首级平面控制网结构图 6 3 26 3 2 选点设计选点设计 1 为保证施工的绝对精度和绝对可靠 采取冗余设计 每个车站布设 3 个 点 离车站最近的点要有 2 各及以上的通视方向 离车站最近的点与车站的距 离尽量控制在 300 米左右 2 基岩控制点点位尽可能选在能长期保存的地点 充分考虑周围苗木 建 筑物以及未来城市规划的影响 3 楼顶控制点点位尽可能选在稳定的建筑物顶上 以便于永久保存 利用 旧点时 应检查该点的稳定性及完好性 以及是否满足 GPS 观测要求 要与业 主交涉好 便于控制点的保存及使用 楼高尽量控制在 60 米以下 这是本项目 的难点 4 所选点位便于安置 GPS 接收机天线 并视野开阔 视场内周围障碍物高 度角一般应小于 15 并适当考虑交通情况 以提高作业效率 5 点位应尽量远离大功率无线电发射源 如电视台 微波站及微波通道等 及高压电线 其间距分别不小于 200M 和 50M 以避免周围磁场对信号的干扰 6 点位周围不应有对电磁波反射 或吸收 强烈的物体 如大片水域 以减 弱多路径效应的影响 7 选点中 尽量考虑站与站间的通视点 能充分利用以减少点数 缩减 长沙市城市快速轨道交通线网 2050 框架网控制测量暨 2 号线一期控制测量技术设计书 长沙市勘测设计研究院 长沙市曙光中路 165 号 邮编 41000719 成本 6 3 36 3 3 标石埋设及编号标石埋设及编号 2 号线一期工程 C 级 GPS 首级平面控制点均要求埋设强制对中墩 含对中器 或 强制对中钢标 根据现场情况及技术要求 分别埋设基岩点 楼顶点 基岩点设计为钢管式基岩标 采用钻探方式 打钻孔到岩层并进入岩层 0 5 米 将钻探用的 127 毫米直径金属放至岩层 管标底灌注水泥浆与基岩固 结 然后挖开地表部分 将不锈钢标志头焊接在金属套管上成为一个整体 做 好水泥护柱 如图 8 楼顶点标石设上下两标志 下标为固定在楼顶面内 30 30 20 厘米 3的标 石 上标为强制对中铁架 高 1200mm 并安装 400mm 高的强制对中花杆 如图 9 图 8 基岩点示意图 图 9 楼顶点示意图 控制点编号采用符号及地名双重编号 如勘测院楼顶 编号可以设计为 T02C01 和 02 勘测院 02 表示是 2 号线 C 表示控制点的等级 01 表示 2 号线 的第一个点 画好点之记 包括 地名 交通路线图 概略地理坐标 详细点 位 并照像 控制点标石埋好后 在标石上或半径 1m 醒目的地方 做好警示性的保护措 施 条件允许的情况下 可委托附近的人保护看管 长沙市城市快速轨道交通线网 2050 框架网控制测量暨 2 号线一期控制测量技术设计书 长沙市勘测设计研究院 长沙市曙光中路 165 号 邮编 41000720 6 46 4 观测方案及成果检核观测方案及成果检核 6 4 16 4 1 观测仪器及其检核观测仪器及其检核 拟采用 2 台套美国产阿司泰克公司 Z X 双频机 5 台套法国产泰雷兹公司 Z MAX 双频机 2 台 JAVAD GPS 双频机进行联合观测 接收机的标称精度都为 5mm 1ppm 优于 GPS B 级网的精度要求 在工程开始观测和结束时对接收机进 行基线检测各一次 检测的观测时间要求覆盖实际测量时的各个时段 在测前或测后要按规定对采用的 GPS 接收机进行鉴定 6 4 26 4 2 观测技术要求观测技术要求 2 号线一期工程 C 级 GPS 首级平面控制网测量作业的基本要求应符合表 2 的规定 表 2 C 级 GPS 首级平面控制网测量作业的基本要求 项 目要 求 接收机类型双频 观测量载波相位 接收机标称精度5mm 1 10 6 卫星高度角 15 有效观测卫星数 4 有效观测时段长度 min 5 公里以下边观测时间 90 5 公里以上边观测时间 120 数据采样间隔 S 15 点位几何图形强度因子 PDOP 6 重复设站数 2 同步观测接收机数 3 6 4 36 4 3 观测计划及作业要求观测计划及作业要求 1 作业组在进行施测之前 应事先编制 GPS 卫星可见性预报表 预报表应 包括可见卫星号 卫星高度角和方位角 最佳观测卫星组 最佳观测时间 点 位图形几何图形强度因子等内容 2 作业组在观测前应根据作业的接收机台数 GPS 网形设计及卫星预报表 编制作业调度表 其内容应包括观测时间 测站号 测站名称及接收机号等项 3 观测组应严格按调度表规定的时间进行作业 保证同步观测同一卫星组 当情况有变化需修改调度计划时 应经作业队负责人同意 长沙市城市快速轨道交通线网 2050 框架网控制测量暨 2 号线一期控制测量技术设计书 长沙市勘测设计研究院 长沙市曙光中路 165 号 邮编 41000721 4 接收机电源电缆和天线电缆应连接无误 接收机预置状态应正确 然后 方可启动接收机进行观测 5 每时段开机前 作业员应及时记录测站名 日期 天气情况等信息 6 观测员在作业期间不得擅自离开测站 并应防止仪器受震动和被移动 防止人和其他物体靠近天线 遮挡卫星信号 7 接收机在观测过程中不应在接收机近旁使用对讲机 手机 雷雨过境时 应关机停测 并卸下天线以防雷击 8 观测中应保证接收机工作正常 数据记录正确 每日观测结束后 应及 时将数据转存至计算机硬盘 并对原始数据进行备份 确保观测数据不丢失 6 4 46 4 4 基线解算检验基线解算检验 2 号线一期工程 C 级 GPS 首级平面控制网基线采用 2 套通用的软件 Ashteck Solution 及 Trimble TGO 进行基线比较解算 为便于以后验算 当天的数据必 须确认点号和天线高都正确无误后将原始数据保存起来 2 号线一期工程 C 级 GPS 首级平面控制网基线解算采用广播星历 为确保基 线的解算质量 对解算基线时作如下规定 1 基线解算必须从有较精确 WGS84 坐标的 2050 框架点开始 2 数据利用率至少达到 90 即数据剔除率不能超过 10 3 如果某颗卫星的数据质量不好 剔除该卫星计算基线时 剔除该卫 星后 PDOP 值不能超过 6 4 求解基线向量时 要采用双差固定解 对 GPS 观测成果应进行如下几项检核 1 同步多边形环闭合差的检核 同步环坐标分量闭合差应小于 3ppm 其环线全长相对闭合差应小于 5ppm 2 异步环闭合差的检核 异步环闭合差是检核 GPS 基线质量的最重要的指标 异步环闭合 差超限必须要返工 由若干条独立的 GPS 边构成 N 边形异步环闭 合差应满足 4 1 nWX2 4 2 nWY2 长沙市城市快速轨道交通线网 2050 框架网控制测量暨 2 号线一期控制测量技术设计书 长沙市勘测设计研究院 长沙市曙光中路 165 号 邮编 41000722 4 3 nWZ2 4 4 nW32 4 5 2 2 bda 式中 n 异步环中基线边个数 W 环闭合差 标准差 a 固定误差 mm b 比例误差系数 ppm d 网中相邻点距离 km 6 4 56 4 5 补测与重测补测与重测 当异步环闭各差超限时 应分析 查明原因 及时重测质量较差的基线 对于由于点位不符合 GPS 测量要求而造成一个测站多次重测仍不能满足各项限 差技术规定时 应另增造新点进行重测 复测基线的长度较差应满足下式要求 4 6 22 ds 6 56 5 平差计算平差计算 平差计算采用武汉大学测绘学院的 Power ADJ 后处理软件进行处理 分两 步进行 先在 WGS 84 坐标系中固定一点的 WGS 84 坐标进行三维无约束平差 然后在长沙独立坐标系中进行二维约束平差 无约束平差后 基线向量改正数的绝对值应满足下列各式要求 V x 3 4 7 V y 3 4 8 V z 3 4 9 约束平差在长沙独立坐标系统中进行 输出结果包括重复基线互差统计表 同步闭合环统计表 异步闭合环统计表 平差结果统计表 平差结果统计表中 包含基本平差信息 平差结果 GPS 基线向量的残差 测站点位精度和误差椭 圆元素 GPS 测站间方向和距离的精度 基线向量的改正数与同名基线无约束 平差相应改正数的较差应满足下列各式要求 dV x 2 4 10 dV y 2 4 10 长沙市城市快速轨道交通线网 2050 框架网控制测量暨 2 号线一期控制测量技术设计书 长沙市勘测设计研究院 长沙市曙光中路 165 号 邮编 41000723 dV z 2 4 12 7 7 2 2 号线一期精密导线控制网设计方案号线一期精密导线控制网设计方案 7 17 1 工程概况工程概况 2 号线一期工程自汽车西站站 金星大道站 西湖公园站 荣湾镇站 橘 子州站 湘江大道站 五一广场 芙蓉广场 迎宾路站 袁家岭站 长沙火车 站站 东二环站 万家丽路站 古曲路站 长沙大道站 体育新城 黎托站 新长沙火车站 黄花镇光达村站止 线路全长 22 262km 均为地下线 设站 19 座 均为地下车站 平均站间距 1186 6m 该线路途径地段繁杂 其中 新长 沙火车站 黄花镇光达村站为城郊地区 体育新城 黎托站 新长沙火车站为 施工地段 其他路线为城市繁华地段 车多人多 每个车站长度不一 如起始 站汽车西站站 261 4 米 最短的车站橘子州站 139 3 米 最长的车站荣湾站 553 3 米 施工方式多样 如暗挖法施工 明挖法施工等 不同的地段可能由 不同的施工单位进行施工 因此 作为指导地铁各设施施工的直接平面基准 2 号线一期精密导线控制网在设计及布设上 要充分考虑上述各因素的影响 难度较大 7 27 2 精度要求精度要求 2 号线一期工程精密导线网技术指标如表 3 表 3 2 号线一期工程精密导线网技术指标 测回数平均 边 长 m 导线 总长 度 km 每边 测距 中误 差 mm 测距相 对中误 差 测角 中误 差 级 全站 仪 级 全站 仪 方位角 闭合差 全长 相对 闭合差 相邻点 的相对 点位中 误差 mm 350 3 5 61 60000 2 5465n1 35000 8 7 37 3 选点设计选点设计 1 为保证施工的绝对精度和绝对可靠 采取冗余设计 每个车站和井口附 近至少 3 个点 离车站和井口最近的点与车站的距离尽量控制在 150 米左右 2 精密导线点的位置要选在因地下铁路工程施工而发生沉降区域以外的地 长沙市城市快速轨道交通线网 2050 框架网控制测量暨 2 号线一期控制测量技术设计书 长沙市勘测设计研究院 长沙市曙光中路 165 号 邮编 41000724 方 3 点位应避开地下管线等建筑物 3 精密导线点与相邻 GPS 控制点间的垂直角不应大于 30 4 相邻导线点的实现距障碍物的距离以不受旁折光影响为原则 5 应充分利用城市已有的导线点 这些点经多年的沉降 比较稳固 6 点位尽量布设在地面 可克服楼顶点使用不方便的缺点 楼顶点所在楼 的楼层高不宜过高 7 精密导线网应起 闭于 2 号线一期工程 C 级 GPS 首级平面控制网 7 47 4 标石埋设标石埋设 标石埋设采取 3 种方式 这也是我们长期施工测量中经验的总结 分别为 现场挖坑浇注法 现场挖坑埋设预制标石柱及冲击钻法 现场挖坑浇注法和冲 击钻法在平时作业中用的很频繁 也很牢靠 现场挖坑埋设预制标石柱用的比 较少 现场挖坑浇注法就是在稳定的地面 现场开挖一 300mm 300mm 400mm 的基 坑 在基坑的各侧面及下地面分别嵌入若干根 300mm 长的钢钎 浇注水泥后稳 固特制不锈钢质专用控制点钢钉 图 10 为结构示意图 冲击钻法就是在稳固的地面 如水泥路面 平