沪昆客专长昆湖南段IV标施工控制网加密技术方案.doc

精品 可编辑修改 标段：CKTJ-IV 标 新建铁路沪昆客运专线 长沙至昆明（湖南段） 施工控制网加密 技术方案 中交一公局沪昆客专长昆湖南段项目经理部 二二 O O 一一 O O 年十月 精品 可编辑修改 新建铁路沪昆客运专线 长沙至昆明（湖南段） 施工控制网加密技术方案 编 写： 审 核： 中交一公局沪昆客专长昆湖南段项目经理部 二二 O O 一一 O O 年十月 精品 可编辑修改 目目 录录 1任务概述.1 2主要技术依据.1 3坐标系统.2 3.1平面坐标系统 .2 3.2高程系统.2 4选点埋石.3 4.1选点.3 4.1.1平面控制点的选点.3 4.1.2水准点的选点.3 4.2点号编排.4 4.3标石规格.4 4.4标石中心标志 .6 4.5点之记.7 5施工控制网加密采用的方法及精度.7 5.1平面控制网加密的方法和精度.7 5.2高程控制网加密的方法和精度.8 6施工控制网加密测量使用的仪器设备和人员组成.8 6.1拟投入使用的仪器设备.8 6.2拟投入的主要技术人员.9 7平面控制网加密的实施.9 7.1外业观测.9 7.1.1GPS 施工控制网加密测量外业观测要求.9 7.1.2GPS 测量网型设计.10 7.1.3GPS 观测设站.10 7.2GPS 数据处理.11 7.2.1基线处理.11 7.2.2GPS 网平差计算.12 8高程控制网加密的实施.13 8.1外业观测 .13 8.1.1水准测量的外业观测要求.13 精品 可编辑修改 8.1.2观测的时间和气象条件.13 8.1.3测站观测顺序和方法.14 8.1.4观测中应遵守的注意事项.14 8.2内业计算 .15 8.2.1观测数据质量检核.15 8.2.2加密点间高差计算.15 9提交资料清单 .16 10附件.17 附件 1：加密点点之记（模板）.17 精品 可编辑修改 沪昆铁路客运专线长昆湖南段施工控制网加密沪昆铁路客运专线长昆湖南段施工控制网加密 技术方案技术方案 1 任务概述 沪昆铁路客运专线长昆湖南段 IV 标起止里程为 DK167+155DK217+366，全长 50.211Km。经现场实地勘察，本标段设 计单位所移交的 CP、CP网点数量和密度并不能满足下一步线下工 程施工放样的需要，CP网的点间距一般为 600800m，水准网的点间 距一般为 2km 左右，在 CPI、CP点上直接进行施工放样，使用很不方 便，而且有的点距离太远，影响放样精度。为保证下一步线下工程施工 放样的精度，并方便现场作业，需对原精测网进行加密。 本次施工控制网加密分为平面控制网加密和高程控制网加密。平面 控制网加密是在原精测网的基础上向下一级发展，采用 GPS 测量方法； 高程控制网加密是在原精测网的基础上进行同级扩展，采用水准测量方 法。 2 主要技术依据 精品 可编辑修改 (1)全球定位系统（GPS）测量规范 （GB/T 18314-2009） (2)铁路工程卫星定位测量规范 （TB 10054-2010） (3)高速铁路工程测量规范 （TB 10601-2009） (4)国家一、二等水准测量规范 （GB/T 12897-2006） (5)长昆铁路客运专线湖南段精测网加密测量管理办法 （2010.9） (6)长昆铁路客运专线湖南段精测网加密测量作业指导书 （2010.9） 3 坐标系统 3.1平面坐标系统 平面坐标系统采用 2000 国家大地坐标系椭球高斯投影工程独立 坐标系统，投影变形值满足高速铁路工程测量规范 （TB10601-2009） 不大于10mm/km 的要求。本标段具体投影分带及大地高设置如表3.1。 表 3.1 施工坐标系的划分 段落里程坐标系统备注 DK167+155 DK167+300.1111 中央子午线 1120000 投影面大地高 115m 高程异常值-18m 第十四施工坐标系 IV 标 DK167+300.1111 DK172+000.106436 中央子午线 1120000 投影面大地高 95m 第三施工坐标系 精品 可编辑修改 段落里程坐标系统备注 高程异常值-18m DK172+000.106436D K217+366 中央子午线 1112400 投影面大地高 215m 高程异常值-18m 第四施工坐标系 3.2高程系统 高程系统采用 1985 国家高程基准。 4 选点埋石 4.1选点 4.1.1 平面控制点的选点 (1)平面控制点应在铁路设计中线两侧 50m200m 范围内，按 300m500m 间隔布设一个点，且相互通视，困难地段至少有一个通视 点，且点间距不得小于 300 米。 (2)平面控制点的布设应首先在图纸上设计，设计时考虑点位高程面 应尽量在线路平均高程面上。 精品 可编辑修改 (3)外业选点时依据点位设计，选在地质条件稳固、地基坚实，利于 GPS 观测，不易被施工等因素破坏，能长期保存的区域。 (4) 平面控制点选点时应考虑如下因素： a 点位必须选择在四周开阔的区域，在地面高度角 15 度内不应有 成片的障碍物。 b 点位应选择在交通方便，且利于安全作业的地方。 c 点位附近不应有大面积水域或其它强烈干扰卫星信号接收的物体 （如金属广告牌等） 。 d 点位须远离大功率无线电发射源（如电视台、电台、微波站等） ， 其距离不宜小于 200m，并远离高压输电线其距离不宜小于 50m。 4.1.2 水准点的选点 (1)水准点的布设一般要求不大于 2km 一个，并位于离开线路中线 50300m 范围内。必须保证地基坚实稳定，不受施工影响，利于标石 的长期保存与观测。平面控制点在满足二等水准对点位的要求时，可共 用。 (2) 下列地点不应选埋水准点： 精品 可编辑修改 a 易受水淹、潮湿或地下水位较高的地点； b 易发生土崩、滑坡、沉陷等地面局部变形的地区； c 土质松软的地点； d 距既有铁路 50 米、公路 30 米以内； e 在修建铁路及其设施时可能毁坏标石的地点； f 地形隐蔽不便观测的地点。 4.2点号编排 平面施工控制网加密点点号由“JM”加标段号，再加 3 位流水号 组成，如“JM4”；高程施工控制网加密点点号由“JMB” 加标 段号，再加 3 位流水号组成，如“JMB4”，自长沙至昆明方向 连续编号。当二等水准基点与平面控制点共桩时，桩号采用平面控制点 编号，桩号唯一。 4.3标石规格 施工控制网加密平面控制点标石埋设规格应符合图 4.1 的规定。 精品 可编辑修改 图4.1 平面控制点标石埋设图（单位：mm） 注：1盖板；2地面；3保护井；4素土；5混凝土 施工控制网加密水准点标石埋设规格应符合图 4.2 的规定。 图4.2 水准点标石埋设图（单位：mm） 精品 可编辑修改 注：1盖板；2地面；3保护井；4素土；5混凝土 加密点应按要求做护井和护盖，在桩面上压盖或喷涂加密点点号及 “长昆客专”字样，字体、字号视桩面大小确定，并用油漆描红。加密 点桩面整饰规格如图 4.3 所示。 JM4XXX 长昆客专 图 4.3 桩面示意图 4.4标石中心标志 加密点采用不锈钢质球面中心标志，在标志的正中位置刻制长 10mm，深大于 0.5mm、粗小于 0.5mm 的“十”字丝作为 GPS 观测的对 中点。标石中心标志如图 4.4 所示。 精品 可编辑修改 图 4.4 标石中心标志图（单位：mm） 4.5点之记 加密点埋设结束后，应在现场绘制点之记。绘制点之记的具体格式 参考附件 1。 点之记应包含以下内容：点号；概略经纬度；所在地；交 通情况、交通略图；点位通视情况及点位略图；点位至三个参照地 物的距离；标石断面图；选点、埋石情况。 点之记中的交通路线图、交通情况、点位略图及点位说明要尽可能 多地增加找点信息，以便查找点位，并力求语言精练、简洁明了。 点之记统一用 AutoCAD 软件绘制，确保点之记内容完整、格式统 精品 可编辑修改 一、整齐美观。 5 施工控制网加密采用的方法及精度 5.1平面控制网加密的方法和精度 平面控制网加密采用 GPS 测量方法施测，GPS 测量的精度及主要技 术指标如表 5.1 所示。 表 5.1 GPS 施工控制网加密测量的主要技术指标 等级固定误差 a比例误差 b 基线方位角 中误差 约束点间的边长 相对中误差 约束平差后最弱边 边长相对中误差 四等5 mm1 mm/km 2.01/100 0001/70 000 GPS 施工控制网加密测量采用边联结方式构网，形成由三角形或大 地四边形组成的带状网，并与 CPI、CPII 联测构成附合网。 5.2高程控制网加密的方法和精度 高程控制网加密采用水准测量方法施测，测量等级为二等，采用附 合水准路线，起闭于线路 CPI 或 CPII 水准基点。 水准测量的精度指标如表 5.2 所示。 表 5.2 高程控制网加密水准测量精度指标（mm） 精品 可编辑修改 限 差 测段、路线往返测 高差不符值 水准测量 等 级 每千米高差 偶然中误差 M 每千米高差 全中误差 MW 平原山区 附合路线或 环线闭合差 检测已测测段 高差之差 二等 1mm2mmK4n8 . 0K4 i R6 注：表中 K 为测段水准路线长度，Ri为检测测段长度，单位为 km，小于 1km 时按 1km 计。n 为测段水准测量测站数，当山区水准测量每公里测站数 n25 站以上时， 采用测站数计算高差测量限差。 6 施工控制网加密测量使用的仪器设备和人员组成 6.1拟投入使用的仪器设备 本次施工控制网加密拟投入使用的测量仪器设备和精测网复测时基 本一致，如表 6.1 所示。 所有仪器均经省级以上计量检定部门检定合格 并在有效期内，仪器的标称精度及状态均满足加密测量的技术要求。 表 6.1 施工控制网加密拟投入仪器设备情况 序号仪器名称品牌型号标称精度数量 1GPS 接收机拓普康HiPer GD5mm+1ppm4 套 2GPS 接收机拓普康HiPer +5mm+1ppm2 套 3数字水准仪TrimbleDiNi03+铟钢条码尺0.3mm/km3 套 6.2拟投入的主要技术人员 为保证本次施工控制网加密测量工作的顺利进行，投入的作业人员 精品 可编辑修改 与精测网复测时基本一致，仍由精测队负责。根据专业特点分成 3 个 GPS 测量小组、3 个水准测量小组。预计投入的测量人员有：高级工程 师 1 名、工程师/助理工程师 3 名、技术员 3 名，测工 15 名 。主要技术 人员情况如表 6.2 表6.2 施工控制网加密测量主要技术人员情况 序号姓 名职 称职 务项目分工 1 韩明锋高级工程师项目负责人项目负责 2 朱翊维工程师精测队队长技术负责 3 刘志广技术员精测队副队长 组织协调 4 赵胜利助理工程师审核专员内业审核 5 郭雁军助理工程师GPS 组组长内业计算 6 王 威中级工 水准组组长内业计算 7 平面控制网加密的实施 7.1外业观测 7.1.1 GPS 施工控制网加密测量外业观测要求 本次 GPS 施工控制网加密测量外业观测应按表 7.1 的要求执行。 精品 可编辑修改 表 7.1 GPS 施工控制网加密测量外业观测要求 7.1.2 GPS 测量网型设计 本次 GPS 施工控制网加密测量，采用边连接方式，在网形设计时做 到： 每个点有 3 条及以上独立基线相连接； GPS 独立基线传递必须是边连接，组成大地四边形或多边形； 在选取独立基线构网时，要考虑以邻近点之间的短边传递为佳。 7.1.3GPS 观测设站 等级 项目 四等 卫星截止高度角 15 同时观测有效卫星数4 颗 观测时段长度 45min 观测时段数 2 数据采样间隔15 秒 几何图形强度因子 PDOP 10 精品 可编辑修改 (1) 作业前按规范要求进行相关仪器检校，作业过程中经常对光学 对中器进行检校，保持接收机设备工作状态正常。 (2) 在观测前，预报星历情况，按卫星星历预报表、GPS 接收机数 量及交通情况编制观测计划。 (3) 作业中，仪器对中误差小于 1mm，每个时段观测前、后各量天 线高一次，两次较差值小于 2mm，取均值作为最后成果。 (4) 观测点号记录要正确无误。 (5) 要提前把电池充满电，数据采集过程中仪器不能断电。 (6) 观测过程中不在天线附近 50m 以内使用电台，10m 以内使用对 讲机。 (7) 在同一时段观测过程中不能出现以下操作：接收机关闭又重新 启动；改变卫星高度角；改变数据采样间隔；按动关闭文件和 删除文件等功能键。 7.2GPS 数据处理 7.2.1 基线处理 精品 可编辑修改 本次 GPS 控制网加密测量，基线处理采用 Trimble 公司的商用软件 TGO1.63 进行；星历采用广播星历；观测值采用 L1 载波相位观测值或 L1、L2 双差组合观测值。 每天外业观测结束后，随即进行基线解算，并按以下要求进行闭合 环、重复基线的检验。 （1）独立闭合环闭合差检验独立闭合环闭合差检验 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： Wx3 Wy3 Wz3 W nnnn33 其中，n 为闭合环的边数，其中 为相应级别规定的精度，其相应 计算公式为： 22 )(bda 其中 a=5mm，b=1ppm，d 为相邻点间平均边长，以 km 为单位。 （2）重复观测基线检核重复观测基线检核 同一条边重复观测两个时段的成果互差，应满足： ds2 2 式中：ds 为重复观测的基线较差， 为相应等级的标准差（计算同 前式）。 精品 可编辑修改 7.2.2 GPS 网平差计算 本次 GPS 控制网加密测量，网平差采用中铁四院开发的“GPS 静态 后处理软件（SYGPS）”（铁道部评审通过）进行。 GPS 网平差是在基线处理合格的前提下进行的，先进行三维向量网 无约束平差，各项指标合格后再进行二维约束平差。 (1) 三维向量网无约束平差三维向量网无约束平差 基线解算各项质量指标均满足要求后，以全网有效观测时间较长、 观测条件较好、接近全网中部控制点的 WGS-84 坐标作为起算数据，进 行全网的无约束平差。 无约束平差中，基线分量的改正数绝对值应符合下式： 3 3 3 Z Y X V V V 否则，认为该基线或者其附近的基线存在粗差，应予剔除。 平差合格后，提供无约束平差 WGS-84 坐标系中的空间直角坐标、 基线向量及其改正数和精度信息。 (2) GPSGPS 施工控制网的约束平差施工控制网的约束平差 GPS 基线网三维无约束平差合格后，以所联测的、点位稳定可靠的 精品 可编辑修改 CPI、CPII 控制点作为约束点进行二维约束平差，计算加密点的工程独 立坐标值，得出加密点的坐标成果。 约束平差中，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： 2 2 2 Z Y X dV dV dV 8 高程控制网加密的实施 8.1外业观测 8.1.1 水准测量的外业观测要求 本次水准测量采用数字水准仪，外业观测要求应符合表 8.1 规定。 表 8.1 数字水准仪外业观测要求 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 DS1 3 且50 1.56 2.8 且0.55 8.1.2 观测的时间和气象条件 精品 可编辑修改 水准测量应在标尺分划线成像清晰稳定时进行，下列情况下不宜进 行观测： （1）日出后与日落前 30min 钟内； （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）气象突变时； （5）风力过大而使标尺和仪器不稳定时。 8.1.3 测站观测顺序和方法 （1）每一测站的观测顺序如下：奇数站为“后-前-前-后”，偶数 站为“前-后-后-前”。 （2）每一测站的观测步骤如下（以奇数站为例）：整平仪器； 望远镜对准后视标尺条码中央，精确调焦致图像清晰，测量并记录； 旋转望远镜对准前视标尺条码中央，精确调焦致图像清晰，测量并记 录；重新照准前视标尺，测量并记录；旋转望远镜照准后视标尺条 码中央，精确调焦致图像清晰，测量并记录。显示测站成果，测站检 核合格后搬站。 精品 可编辑修改 8.1.4 观测中应遵守的注意事项 （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； （3）由往测转向反测时，两只标尺应互换位置； （4）在连续各测站上安置水准仪的三脚架时，应使其中的两脚与 水准路线的方向基本平行，而第三只脚则依次轮换置于仪器的左侧和右 侧； （5）除路线转弯处外，每一个测站上仪器与前后视标尺的三个位 置应在一条直线上； （6）水准测量作业期间，每天开测前进行 i 角测定，保证 i 角绝对 值在测量期间不超过 15； （7）应定期检校标尺上的气泡，发现异常及时调整； （8）仪器视线被遮挡，遮挡不超过标尺在望远镜截长的 20%； （9）当外部震动剧烈，要停止测量，确定震动源消失后才能测量。 精品 可编辑修改