铁路精密控制网复测技术方案.doc

编号：XX铁路精密控制测量精密控制网复测技术方案XX勘察设计院集团有限公司工程设计证书 甲级 工程勘察证书 甲级 二 年 月XX铁路精密控制网复测技术方案编写单位：XX勘察设计院集团有限公司编 写 者： 二XX年九月审核意见：审核者： 职务：总工程师二XX年九月XX铁路精密控制网复测技术方案目录XX铁路复测技术方案1一、任务依据1二、工程概况1三、复测工作内容1四、技术标准24.1 主要技术依据24.2 主要技术要求及精度指标2五、坐标系统35.1 平面坐标系统35.2 高程系3六、复测组织安排36.1 生产组织36.2 人员投入36.3 设备和软件投入3七、平面控制网复测47.1 CPI、CPII观测方案47.2各级GPS测量47.3 GPS网数据处理57.4 坐标约束点的选取67.5 GPS网平差计算67.6 平面复测坐标成果比较与点位稳定性分析7八、高程控制网复测88.1 各项精度指标88.2 高程复测方案88.3 水准高程测量88.4 精度分析98.5 桩位稳定性分析98.6 高程复测成果计算10九、资料清单10 1XX铁路精密控制网复测技术方案XX铁路精密控制网复测技术方案一、任务依据根据XX公司要求和部相关文件要求，对XX铁路基础平面控制网（CPI）、线路平面控制网（CPII）及二等水准高程控制网进行复测。复测范围为：金华枢纽至温州枢纽：DK0+000DK187+570，雅塘联络线路7公里，合计长194.57公里。XX铁路精测网复测任务由中铁四院航空勘察处负责技术指导，中铁咨询航遥院负责质量管理和咨询，各分管施工单位负责外业测量、成果计算与提交。二、工程概况测区大致呈西北东南走向，线路自金华南站引出， 经丽水到达温州车站与甬台温铁路接轨。本次作业范围地理位置：东经1194212003，北纬28382910。测区大部分地区经济发达，地势起伏较大，高山、河流较多，植被茂盛，且封山育林，交通不太方便。三、复测工作内容（1）通过对XX铁路精密控制网的现场踏勘、调查平面、高程控制点标石损毁情况，并实施恢复测量。（2）平面复测CPI点从CPI001至CPI075，其中联测甬台温CPI点2个，联测国家三角点4个，联测沪昆客专CPI点2个，共计124个；CPII点从CPII001至CPII292共85个。（3）高程复测高程复测从CPI001到CPII073，联测国家一等水准点4个，沪昆线二等水准点2个，联测甬台温水准点2个联测水准网中共计109个点。（4）对既有平面、高程观测数据进行平差、计算，得到复测初步成果。（5）对复测初步成果，进行稳定性分析，得出复测结论。（6）提交复测成果。四、技术标准4.1 主要技术依据（1）全球定位系统（GPS）测量规范GB/T18314-2009；（2）全球定位系统（GPS）铁路测量规范，TB10054-97；（3）国家一、二等水准测量规范，GB/T12897-2006；（4）高速铁路工程测量规范，TB 10601-2009；4.2 主要技术要求及精度指标高速铁路工程平面控制测量按逐级控制的原则布设，各级平面控制网的复测应满足表1的规定。表.1 各级平面控制网的主要技术要求控制网测量方法测量等级点间距相邻点的相对 中误差（mm）备注CPGPS二等4km10点间距800mCPGPS三等600800m8导线三等400800m8附合导线网CP、CP控制网GPS测量的精度指标应符合表2的规定：表2 CP、CP控制网GPS测量的精度指标控制网基线边方向中误差最弱边相对中误差CP1.31/180 000CP1.71/100 000二等水准测量复测精度要求如表3。表3 水准测量精度（mm）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限 差检测已测段高差之差往返测不符值符合路线或环闭合差二等水准1.02.0五、坐标系统5.1 平面坐标系统XX铁路精密平面控制网（CPI、CPII）复测的坐标系延用原独立工程坐标系统，即采用北京54椭球（长半轴a=6378245.0 ，扁率1/f= 298.3）带高程抵偿的高斯分带投影的平面直角坐标系统，如下表4；表4 坐 标 系 统（待升级后重新划分）中央子午线CPI范围投影面大地高平均高程异常水准面高程最大变形系数(PPM)投影名起点终点119-55-00CPI001CPI046150.065 85.0 -17.7Beijin54119-55-150119-55-00CPI039CPI05790.0 65 25.0 -7.6 Beijin54119-55-90120-25-00CPI051CPI06390.0 65 35.0 9.9 Beijin54120-25-90120-25-00CPI060CPI075110.0 65 45.0 9.7Beijin54120-25-1105.2 高程系二等水准的高程基准采用与原高程系统相同的85国家高程基准。六、复测组织安排6.1 生产组织根据XX公司的要求，各施工单位组织双频GPS、数字水准仪，按计划要求完成外业工作，并及时进行数据处理、稳定性分析和编写技术总结报告。6.2 人员投入参建各施工单位组织的测量人员，需具备相关资质和一定的精测测量经验。6.3 设备和软件投入根据高速铁路工程测量规范的要求和建议。GPS控制网采用徕卡或天宝双频GPS接收机进行观测。要求GPS接收机的静态定位标称精度优于5mm+1ppm，高程控制网的复测使用徕卡或天宝数字水准仪。所有仪器均应经过国家鉴定部门鉴定并在有效期内，且作业前按规定进行检验。XX铁路CPI、CPII平面及二等水准复测拟采用的测量设备和软件如表5和表6所示：表5 测量仪器设备表仪器设备精度等级用 途数字水平仪（Leica或Trimble）0.3mm/km二等、精密水准双频GPS（Leica或Trimble）5mm+1ppmCPI、CPII复测表6 测 量 软 件 表软件名称用途备 注LGO V6.0GPS数据处理软件LEICA GPS随机软件COSA GPS数据处理软件GPS网平差处理软件武汉大学研制，通过评审COSA地面测量数据处理软件导线、水准测量平差软件七、平面控制网复测7.1 CPI、CPII观测方案CPI、CPII控制网采用静态定位技术施测，根据原控制网为带状线形布设的特点，为保证取得高精度的观测成果，GPS网观测时要求连续推进，并有很强的网形结构。同步作业网形之间采用边连接和网连接相结合的方式。7.2各级GPS测量按高速铁路工程测量规范， CPI、CPII的GPS测量主要技术指标见表7。表7 CPI、CPII GPS测量作业主要技术要求项 目CPICPII卫星截止高度角1515同时观测有效卫星数5颗4颗时段中任一卫星有效观测时间30 min20 min观测时段长度90min60min观测时段数（平均重复设站次数）22数据采样间隔15秒15秒几何图形强度因子PDOP68天线对中精度脚架2mm脚架2mm天线高应在观测前、后各量测一次，读数至1mm，互差不大于2mm，最后取均值作为天线高。每次应在相同的位置从天线三个不同方向（间隔120）量取。如果只有一个天线高量测标志的仪器，应特别注意天线高读数，保证其准确无误。外业记录须包括如下信息：测量员、点名、点号、时段名、数据文件名、观测日期、观测起止时间、天线高、卫星状况等基本要素。由于仪器类型不同，如果观测所用仪器有的项目指标不能实时显示，可在内业时补充完整。7.3 GPS网数据处理GPS网的数据处理，包括GPS的基线解算、基线质量检核、网平差和成果计算等方面。7.3.1 基线处理7.3.1.1 CPI、CPII基线向量解算应符合下列要求：1 基线向量应采用广播星历进行基线解算。2 同一时段观测值的数据剔除率宜小于10%。3 观测值：L1载波7.3.1.2 每天CPI、CPII外业观测结束后，随即进行基线解算，并按以下要求进行同步环、异步环、重复观测基线的检验。（a）同步环基线闭合差W应小于下列数值： ， ，其中为相应级别规定的标准差，其相应计算公式为：上式中：为固定误差，单位mm为比例误差，单位mm/km为基线长度或闭合环平均基线长度，单位为km。（b）异步环检验若干条独立基线构成闭合环时，各坐标差分量闭合差应符合下式：，其中，为异步环的边数，为相应等级的标准差（计算同前式）。（c）重复观测基线检核同一条边重复观测两个时段的成果较差，应满足：式中：为重复观测的基线较差，为相应等级的标准差（计算同前式）。表8 CPI、CPII GPS测量精度指标级别CPICPIIa（mm）55b（mm/km）117.4 坐标约束点的选取CPI采用网内满足精度的国家三角点坐标。若发现CPI不存在显著性位移变化， CPII采用CPI的2009原测坐标作为约束条件。若发现CPI存在显著性位移变化，为保证坐标的统一性，CPII采用CPI复测成果的二维坐标作为约束条件。7.5 GPS网平差计算GPS控制网平差采用武汉大学测绘学院研制的“科傻系统（COSA）系列软件之四 -“GPS工程测量网通用平差软件包（简称COSAGPS）”进行。对经过外业检验合格的基线，应选取独立基线构成GPS基线向量网，进行控制网的平差计算。（1）GPS网三维无约束平差把参加平差的所有独立基线，在WGS-84坐标系下先进行三维无约束平差，检验三维无约束平差后基线改正数是否满足限差。主要目的是检验GPS网的内符合精度情况，剔除粗差等。（2）GPS网二维约束平差为评定CPI成果在平面坐标系上的基线边方位角、边长相对精度等指标，须将平差所得CPI控制点的WGS-84坐标（WGS-84椭球的三维坐标）进行坐标转换，求出其二维平面坐标。根据CPI点位稳定性分析结果和CPI的二维平面坐标，固定网内CPI点坐标进行二维约束平差，求出各CPII的坐标。7.6 平面复测坐标成果比较与点位稳定性分析用本次计算的平面控制网复测成果和建网测量的平面控制网坐标成果进行比较、分析以及更新。（1）坐标成果比较与分析在二维平面坐标系中进行。（2）CPI平面复测坐标与原测成果的x、y坐标较差限差为15mm，当较差满足限差要求时，采用原测成果，否则应按同精度扩展方法更新坐标成果。（3）CPI点位稳定性分析：原基线和复测基线长度较差的限差为。CPI控制点的复测应满足X、Y坐标差值不大于15mm的要求。因此，在本次CPI平面控制网复测时，先比较原基线和复测基线长度较差；CPI的二维平面坐标，与原控制网设计CPI点坐标成果x、y的坐标进行并比较，当较差15mm的要求时，采用原测成果，否则应按同精度扩展方法更新坐标成果，并对超限点进行稳定性分析。（4）CPII稳定性分析：利用上一级CPI复测成果，对复测CPII控制网进行约束平差，坐标较差限值为10mm 。当较差10mm的要求时，采用原测成果，否则应按同精度扩展方法更新坐标成果，并对超限点进行稳定性分析。八、高程控制网复测8.1 各项精度指标二等水准测量的精度和主要技术标准应符合见表9、表10的规定。表9 水准测量主要技术标准等级每千米高差全中误差（mm）路线长度（km）水准仪等级水准尺观测次数往返较差或闭合差（mm）与已知点联测符合或环 线二等2400DS1铟瓦往返往返4表10 水准测量观测要求等级水准尺类型水准仪等级视距（m）前后视距差（m）测段前后视距累积差（m）视线高度（m）二等因瓦DS1501.03.0下丝读数0.55DS05608.2 高程复测方案高程控制网复测按二等水准测量的技术要求执行，逐点复测相邻水准点之间的高差，通过复测高差和设计高差的对比分析，确认高程控制点是否发生显著沉降，是否满足后续施工测量要求。测量时，前后视距差及前后视距累积差必须符合表11的相关规定，减少水准仪i角对高差观测的影响，作业前及作业过程中检查i角均应不超过15；水准尺须采用辅助支撑进行安置，测量转点应安置尺垫，尺垫选在坚实的地方并踩实以防尺垫的下沉。水准线路采用往返观测，并沿同一路线进行。每一测段均采用偶数站结束，往返观测在一日的不同时间段进行，由往测转为返测时，互换前尺再进行观测。奇数站时采用后前前后，偶数站时采用前后后前的观测顺序。观测数据采用仪器内置储存器记录，并转换成电子手簿。8.3 水准高程测量二等水准控制网采用数字水准仪进行观测。要求水准仪的等级不低于DS1。作业前，接收机应按规定进行检验后方可投入作业。所有仪器均应经过国家鉴定部门鉴定并在有效期内。8.4 精度分析水准测量作业结束后，每条水准路线应计算水准路线闭合差，按测段计算往返测高差不符值和每千米水准测量偶然中误差M，要求Mmm，每公里水准测量偶然中误差按下式计算：式中： 测段往返测（或左右路线）高差不符值，mm；测段长度，km；测段数。二等水准复测数据统计分析表如下表12、表13：表12 复测高差统计表序号起点终点距离L（m）往测高差（m）返测高差（m）往返测高差较差（mm）限差4（mm）合限状态1表13 与原测高差比较表起点终点距离L（km）复测高差（m）原测高差（m）与原测比较较差（mm）限差6（mm）合限状态8.5 桩位稳定性分析对比复测高差与原测高差，其高差较差应符合检测已测段高差之差须小于，对不满足要求的高程控制点