精密工程控制网测量复测方案.doc

大连铁路枢纽改造工程SN2标段第二项目部
精密工程控制测量网
复测方案
（DIK44+864。58~DIK53+640）
编 写：
复 核：
批 准:
中铁二十一局集团有限公司
大连铁路枢纽改造工程SN2标段第二项目部
二 零 一 三 年 三 月
目 录
1。 概述 1
2。 复测技术依据 1
3。 已有成果资料 2
4。 精测网复测内容及精度要求 2
4。1复测工作内容 2
4。2复测精度总体控制 3
4。3复测的具体精度控制标准 4
5。 外业观测的实施 5
5。1高程控制测量作业实施计划 6
5.2平面控制测量作业实施计划 7
6. 精测网复测数据处理和平差方法 9
6.1 高程控制网复测数据处理和平差 9
6.2 平面控制网复测数据处理和平差 10
7. 问题处理与复测评判 12
7。1 CPI控制网复测评判方法及标准 12
7。2 CPII控制网复测评判方法及标准 13
7.3 三等水准复测评判方法及标准 14
8. 复测应提交的成果和资料 14
9。 附件 15
1. 概述
大连铁路枢纽改造工程位于辽东半岛、黄海之滨，线路总体走向呈西南～东北向，西起大连市甘井子区,东至普兰店市的登沙河镇西侧，途经大连市的金州区与保税区.线路自哈大客运专线新大连站站外（DK19+453.07）引出,上跨后盐立交桥，经陆港物流园区，下钻在建哈大客运专线同时上跨沈大高速公路，在既有金州站小里程咽喉区附近折向东北，于既有金州车场的北侧并行车场前行，在既有金州站的北侧设置金州客场，随后铁路跨过既有哈大线、以隧道形式经过红塔工业区、下钻既有哈大线，于刘半沟附近设置广宁寺站,随后铁路继续东行跨过丹大高速公路、登沙河,我项目部施工区段DIK44+864～DIK53+640,线路全长8.776km。
本项目部精密工程控制测量网分为高程和平面两部分。铁道第三勘察设计院集团有限公司所交高程控制网为三等水准网，所交平面控制网分为基础控制网（CPI）和线路控制网(CPII），精度分别为铁路三等和四等GPS网.
按要求,大连铁路枢纽改造工程SN2标段第二项目部开工前需对管段工程范围内所有的高程控制点和平面控制点进行复测。高程控制网复测按三等水准测量要求进行,CPI平面控制网复测按铁路三等GPS网要求进行、CPII平面控制网复测（包括联测的CPI平面控制网点）按铁路四等GPS网要求进行。
为确保本段范围内精测网与相邻段精测网在高程和平面上衔接的平顺性,本段精测网复测还需联测相邻标段范围内的CPI平面控制点、CPII平面控制点和三等水准点。
2. 复测技术依据
（1）《铁路工程测量规范》TB 10101-2009；
（2）《全球定位系统(GPS)测量规范》GB/T18314—2009;
（3)《铁路工程卫星定位测量规范》TB10054—2010（J1008-2010）；
（4）《国家三、四等水准测量规范》GBT 12898—2009；
（5）新建东北东部铁路通道登沙河至庄河段改造工程及大连铁路枢纽改造工程精密控制测量平面和高程控制点成果.
3. 已有成果资料
可供本部精测网交桩复测参照的设计成果资料（由铁三院提供）有:《新建东北东部铁路通道登沙河至庄河段改造工程及大连铁路枢纽改造工程精密控制测量平面和高程控制点成果》、《新建东北东部铁路通道登沙河至庄河段改造工程及大连铁路枢纽改造工程控制点点之记》，已有成果资料满足本次精测网复测的需要。
根据已有成果资料和精测网应该遵循的“三网合一"的原则,本部精测网交桩复测应采用与铁三院建网时相同的坐标系统。平面坐标系统采用高斯投影平面直角坐标系，为2000国家大地坐标系，椭球（椭球参数为：长半轴a=6378137，扁率f=298。257222101）,投影带中央子午线为121。734722222222°，投影面大地高为40m。高程系统为1985国家高程基准。
4. 精测网复测内容及精度要求
4。1复测工作内容
本次复测工作内容为：大连铁路枢纽改造工程SN2标段第二项目部范围内CPI、CPII控制点复测和三等水准控制点复测，包括与相邻标段平面和高程控制点的联测。具体为:
CPI控制网复测（包括联测相邻十一局共用点CPI5039、CPI5040及相邻二十一局六公司共用点CPI5030、CPI5031）；
CPII控制网复测（包括联测本段范围内所有CPI控制点)；
三等水准控制点复测（包括联测相邻十一局共用点CPI5039及相邻二十一局六公司共用点CPI5031）。
4.2复测精度总体控制
根据规范要求，本次控制网复测按以下精度施测：
Ø 平面基础控制网CPI按《铁路工程测量规范》TB 10101-2009》中GPS网三等精度要求进行；
Ø 平面线路控制网CPII按《铁路工程测量规范》TB 10101-2009》中GPS网四等精度要求进行;
Ø 高程控制网按国家三等水准测量的精度要求进行。
平面控制网的复测精度控制按：CPI点最弱边相对中误差小于1/100000，最弱边方向中误差不大于1。7″；CPII点最弱边相对中误差小于1/70000，最弱边方向中误差不大于2″的要求进行。
高程系采用1985国家高程基准,高程控制网复测按三等水准测量的方法进行测量，复测相邻水准点间的高差。水准测量作业结束后，每条水准路线应按测段往返测高差不符值计算每公里水准测量的偶然中误差MΔ。MΔ应满足三等水准的规定，小于或等于3mm。MΔ按下列公式计算:
式中：Δ -— 测段往返高差不符值（mm）；
L —— 测段长（km);
n —- 测段数。
除每公里水准测量的偶然中误差（MΔ）检查外，本次水准复测还须满足如下表所示“往返测高差较差限差、高差闭合差限差以及和原有高差成果的较差限差"的要求.
水准测量
等 级
每千米水准测量
偶然中误差
M△ (mm)
限 差
检测已测段高差之差
(mm)
往返测
不符值
（mm）
附合路线或
环线闭合差
（mm）
三等水准
≤3

（平原）/
(山区）
（平原)/
（山区）
4.3复测的具体精度控制标准
4。3。1 平面控制网复测技术要求
GPS接收机测量获取的基线必须满足下表规定的精度指标.
级别
CPI
CPII
a(mm）
≤5
≤5
b（mm/km)
≤1
≤2
a—接收机固定误差（mm)；b—接收机比例误差系数。
GPS外业观测指标：
等级
项目
三等
四等
静
态
测
量
卫星截止高度角(°)
≥15
≥15
同时观测有效卫星数
≥4
≥4
时段长度（min)
≥60
≥45
观测时段数
1~2
1～2
数据采样间隔（s)
10～60
10～30
接收机类型
双频
单/双频
PDOP或GDOP
≤8
≤10
4.3.2三等水准复测技术要求
水准测量线路的具体技术标准：
三等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
附合或环线
三等
6
≤150
DS1
因瓦
往返
往返
12
三等水准观测主要技术要求
等级
水准尺
类型
水准仪
等级
视距
（m)
前后视距差（m)
测段的前后视距累积差（m）
视线高度（m）
数字水准仪重复次数
光学
数字
光学
数字
光学
数字
光学
数字
三等
因瓦
DS1
≤100
≤100
≤2.0
≤3.0
≤5。0
≤6。0
三能丝读数
≥0.35
≥1次
三等水准测量精度要求
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（mm）
检测已测段高差之差
往返测
不符值
附合路线或
环线闭合差
左右路线
高差不符值
三等水准
≤3.0
≤6。0

（平原）/
（山区）
（平原）/
(山区）

三等水准数据取位
等级
往（返）测距离总和（km）
往（返）测距离中数（km）
各测站高差（mm）
往（返)测高差总和（mm）
往（返)测高差中数（mm）
高程
（mm）
三等
0.01
0.1
0。 1
0。1
0。1
1
5. 外业观测的实施
交接桩后对大连铁路枢纽改造工程SN2标段第二项目部范围内的精测网现场熟悉，为方便现场测量作业，本次交桩复测的外业工作由中铁二十一局大连铁路枢纽改造工程SN2标段第二项目部实施。
复测开始前，首先对管段内控制网点进行现场勘查工作，全面检查点位埋设和标志的完好性，在此基础上再组织实施外业数据采集工作。参与本次复测工作的专业技术人员计划9人。
参加本次复测的主要技术人员如下(人员资质证书见附件）：
姓 名
性别
年龄
专业
职称/职务
柴江明
男
41
铁道工程
高级工程师
杜世硕
男
29
土木工程
助理工程师
陈 阳
男
31
铁道工程
公司测量队长
张 建
男
32
水利工程
工程师
胡学明
男
27
土木工程
助理工程师
周礼平
男
28
道路桥梁
助理工程师
高际东
男
27
铁道工程
助理工程师
吕传庆
男
28
道路桥梁
测量工
雷渭川
男
24
工程测量
测量工
本次复测的观测仪器如下(仪器检定证书见附件)：
设备名称
仪器标称精度
数量(台）
检定情况
徕卡viva GS15双频接收机
5mm+1ppm
3
已检定,并在合格有效期内
华星GPS A3 GPS接收机
5mm+1ppm
4
已检定，并在合格有效期内
徕卡DNA03电子水准仪
0.3mm/km
1
已检定，并在合格有效期内
5.1高程控制测量作业实施计划
本次水准复测涉及11个CPⅠ点,7个CPⅡ点.
高程观测拟投入1台电子水准仪,需要往返20余公里,计划10天完成本次水准复测任务.
水准测量工作实施应在气象条件变化稳定时进行观测。扶尺时借助尺撑，使标尺上的气泡居中,标尺垂直。水准路线一般沿坡度小的道路布设，以减弱前后视折光误差的影响.若与高压输电线或地下电缆平行，则使水准路线在输电线或电缆50m以外进行测量，以避免电磁场对水准测量的影响。自动安平水准仪的圆水准器，严格置平。在连续各测站上安置水准仪时,使其中两脚螺旋与水准路线方向平行，第三脚螺旋轮换置于路线方向的左侧与右侧。除路线拐弯处外，每一测站上仪器与前后视标尺的三个位置,一般为接近一条直线。
观测过程中为了保证水准尺的稳定性，必须使用5kg及以上重量的尺垫作为转点使用，并且要在每次观测前压实尺垫.同时观测过程中避免仪器安置在容易震动的地方，如果临时有震动,确认震动源造成的震动消失后,再激发测量键.水准测量观测过程中,在一个连续的起闭于水准点的水准线路观测过程中，且严禁冲压、碰动尺垫，否则必须重测起闭于水准点的整条水准线路。
水准测量前、后需检查与校正i角,保证i角绝对值在作业过程中小于等于20″.
水准测量必须采用与水准仪配套的铟钢水准标尺，按《国家三、四等水准测量规范》三等水准测量要求作业.测量时应保证前后视距尽可能相等，减少仪器i角对高差观测的影响，前后视距差须满足规范要求。
三等水准测量应进行往返观测，并尽量沿同一条路线进行。观测顺序按后—前—前—后进行观测
采用电子水准仪自带的自动记录功能进行水准测量记录，杜绝记录错误。
5。2平面控制测量作业实施计划
本次复测需观测的11个CPI点9个CPII点，复测拟投入7台双频GPS接收机，计划5天完成本次平面控制网复测工作.
5.2。1基线组网观测方案设计
依据规范关于网型和连接数的要求,对本次GPS平面控制网的复测进行基线组网观测的方案设计，并在实际外业观测和内业基线的数据处理过程中严格按照设计的方案执行。
GPS平面控制网复测的构网原则与铁三院的构网方式相同，采用边联式构网，控制网以大地四边形和三角形为基本图形组成带状网.GPS平面控制网复测实施时，对CPI点、CPII点进行独立构网观测。在CPII控制网复测时，需联测所有与CPII相邻的CPI控制点.
5。2。2 GPS测量规程
实际外业测量必须遵循基线组网设计所确定的作业模式，并在GPS接收机或控制器上配置GPS外业观测参数，参与作业的接收机所配制的参数应相同.
每天出工之前，必须检查电池容量是否满足作业要求，数据存储设备应有足够的存储空间，仪器及其附件必须齐全.
GPS测量需要遵循的操作要点有：
Ø 观测组必须严格遵守调度命令，按规定时间开始同步观测.当没按计划到达点位时，应及时通知其他各组，并经观测计划编制者同意后对观测时段作必要调整，观测组不得擅自更改观测计划.
Ø 经检查,接收机的电源电缆、天线电缆等项连接正确，接收机预置状态和工作状态正常后，方能启动接收机开始测量。
Ø 每时段观测前后分别量取天线高,天线高丈量必须按接收机使用规定，从天线相位中心标志处丈量至地面点位标志,丈量的天线高是垂高还是斜高必须在记录手薄上清楚标明，且无论是垂高还是斜高，直接丈量距离的误差在前后2次丈量中必须小于等于2mm，方取两次直接距离丈量的平均值作为最终距离丈量的结果。
Ø 不同时段的观测间隔期间必须重新进行天线安置基座的整平、对中操作,并重新丈量仪器高。
Ø 接收机开始记录数据后，应及时将测站名、测站号、时段号、天线高等信息记录完整地在手簿上。同时严密注意仪器的警告信息，及时汇报和处理各种特殊情况。
Ø 一个时段观测过程中严禁进行以下操作：关闭接收机重新启动，进行自测试,改变接收设备预置参数，改变天线位置，按关闭和删除文件功能键等。
Ø 静置和观测期间应防止仪器震动,不得移动仪器，要防止人员或其他物体碰动天线或阻挡信号。
Ø 在作业过程中，不应在天线附近使用无线电通讯。当必须使用时，对讲机应距天线10m以上,车载电台应距天线50m以上.
Ø 经检查，一个点的全部观测任务已执行完毕，所有规定的作业项目已完成并符合要求，记录和资料完整无误,在将点位标识恢复原状后方可进行迁站。
6. 精测网复测数据处理和平差方法
6.1 高程控制网复测数据处理和平差
本次水准复测首先应检查各测段(2个相邻水准点之间的水准路线）的往返测高差不符值,其必须符合规范要求，否则应重测该段水准路线.相邻水准点间的高差计算时,取符合规范要求的往返观测值的平均值作为最终成果。
通过往返测高差不符值检查后，应以各测段经检查合格的往返测高差不符值来计算本次水准复测整体的每公里高差中数偶然中误差,该数值也必须符合规范要求,否则应重测部分(通常优先重测“往返测高差较差接近限差的测段”）或全部的水准路线。
只有在通过上述两项检查，方认定本次二等水准复测为合格，才可以进行复测高差与铁三院提供的设计高差的比对分析。当高差比对超过规范规定的限差标准时，应追加进行一次高差比对超限测段的三等水准测量（往返测）以辅助确定该测段地表高程变动的真实存在.
大连铁路枢纽改造工程SN2标段第二项目部水准复测应着重分析本部范围内的相对高程变动，以及其与相邻项目部高程衔接的平顺性.水准复测整体平差采用管段起始水准仪为高程基准，采用武汉大学《科傻地面控制测量数据处理系统》平差软件，对水准整网进行平差计算，并进行各水准点的高程比较。
外业观测的当天晚上，应对水准观测数据进行初步整理以方便及时发现问题和问题的及时解决。
6.2 平面控制网复测数据处理和平差
6。2.1基线检查
本次复测获取的GPS观测数据需要及时进行观测数据的处理和质量分析,检查其是否符合规范和技术设计要求。原则上，外业观测的当天，应对观测基线进行解算，基线解算不合格时,要分析原因，必要时进行基线的补测和重测.
基线解算合格后，参照与铁三院相同的方法进行基线的异步环闭合差和重复基线较差检核。由不同时段基线向量边组成的异步基线环坐标分量闭合差应符合下式：
Vx £ 3 * s
Vy £ 3 * s
Vz £ 3 * s
V £ 3 * s
同一基线向量边的重复性基线较差应小于s。当检查发现观测数据不能满足要求时,应对成果进行全面分析，必要时应补测或重测。
上述关于基线异步环和重复基线较差检核项中的“s”为相应等级GPS网的中误差精度指标，用下式表示：
式中,d为以公里为单位的距离值（当进行异步环检核时，d为环平均边长；当进行重复基线较差检核时，d为基线长）；a、b为GPS网的等级指标，其中a为固定误差系数，b为比例误差系数。
当基线解算的各项要求符合规范要求后，方可进行GPS网的整体平差，平差采用武汉大学《科傻GPS数据处理系统》软件。GPS平面控制网采用GPS商业处理软件进行基线解算和平差处理。基线处理时删除观测条件差的时段和观测条件差的卫星不让其参与平差。
6。2。2 CPI基线网平差
CPI控制网的基线解算完成后,首先在WGS-84椭球下，以CP01326为位置基准进行CPI控制网的空间GPS基线无约束平差，检查CPI基线向量网在无约束平差下获得的基线向量的改正数。CPI网的无约束平差获得的基线向量的改正数（VΔx，VΔy，VΔz）的绝对值应在规定限差（3s）之内，对改正数超限的基线边可在满足数据冗余度的前提下剔除掉.
从强调线路平面控制网的平面衔接平顺性出发，兼顾线路平面控制网点的平面绝对位置，本标段CPI控制网约束平差应强制符合到共用CPI点.在进行CPI约束平差前，应先对共用CPI点进行稳定性检验。CPI网的三维约束平差获得的基线向量的改正数（VΔx,VΔy,VΔz）的绝对值应在规定限差（2s)之内，对改正数超限的基线边可在满足数据冗余度的前提下剔除掉。
为了观察CPI网约束平差后的平面精度信息，以及判定其是否达到《铁路工程测量规范》中三等GPS网的精度要求,在CPI网三维约束平差后，进行CPI网的二维约束平差以获取CPI网平面最弱点点位精度和平面最弱边精度信息。如CPI网平面精度不满足规定要求，应查找、分析原因，重测部分或全部CPI基线.
CPI控制网三维约束平差后通过高斯投影，或直接通过CPI控制网二维约束平差,即可获得各CPI点的复测平面成果坐标。
6.2。3 CPII基线网二维联合平差
CPII控制网的基线解算完成后，首先在WGS—84椭球下,以复测后确认为点位稳定的一个CPI点的WGS84空间三维直角坐标为起算数据对CPII控制网进行空间GPS基线无约束平差,检查CPII基线向量网在无约束平差下获得的基线向量的改正数，GPS网的无约束平差获得的基线向量的改正数（VΔx，VΔy，VΔz）的绝对值应在规定限差（3s)之内。对改正数超限的基线边可在满足数据冗余度的前提下剔除掉.之后，以交桩复测确认为点位稳定的全部CPI点的设计平面坐标为强制约束条件，对CPII基线向量网进行二维约束的联合平差，以获取各CPII点的平面成果坐标.
7. 问题处理与复测评判
对于相邻标段间联测的公共控制点，要注重分析其成果坐标在平面和高程上衔接的平顺性。
7.1 CPI控制网复测评判方法及标准
根据CPI复测网的异步环、重复基线差和平面坐标精度的统计,首先确认CPI复测网精度满足三等GPS网精度要求的前提下， CPI控制点相邻点间坐标差的相对精度不大于1/80000时，认为设计单位所交CPI控制点精度满足规范要求,且控制点平面位置稳定可靠，在线下工程施工中应采用CPI控制点设计坐标作为最终成果坐标使用。
CPI相邻点间坐标差的相对精度按下式计算:
△Xij=(Xj –Xi)复 –(Xj –Xi）原，
△Yij=（Yj –Yi）复 –（Yj –Yi）原
式中：——相邻点间坐标差的相对精度;
s—-相邻点间的平面距离。
当CPI控制点的本次复测坐标与设计坐标相邻点间坐标差的相对精度比较不能满足上述要求时，应重复进行一次相关CPI点位的GPS组网外业复测。当两次复测的结果相互吻合，相邻点间坐标差的相对精度满足要求，但都与设计结果比较超限，则应结合相关点与其周围相邻点（通常为前、后相邻点）的距离变化和方位变化来分析、判定点位发生位移的情况。认定CPI控制点位在平面位置发生位移时,应提请铁三院对CPI控制点复测坐标成果进行确认，作废CPI控制点原有的设计成果坐标，以便在今后线下工程施工中采用本次复测获得的CPI控制点成果坐标。
7.2 CPII控制网复测评判方法及标准
根据CPII复测网的异步环、重复基线差和平面坐标精度的统计，首先确认CPII复测网精度满足四等GPS网精度要求的前提下， CPII控制点相邻点间坐标差的相对精度不大于1/50000时，认为设计单位所交CPII控制点精度满足规范要求，且控制点平面位置稳定可靠，在线下工程施工中应采用CPII控制点设计坐标作为最终成果坐标使用。CPII相邻点间坐标差的相对精度计算方法与CPI相同。
当CPII控制点的本次复测坐标与设计坐标相邻点间坐标差的相对精度比较不能满足上述要求时，应重复进行一次相关CPII点位的GPS组网外业复测。当两次复测的结果相互吻合，相邻点间坐标差的相对精度满足要求,但都与设计结果比较超限，则应结合相关点与其周围相邻点（通常为前、后相邻点）的距离变化和方位变化来分析、判定点位发生位移的情况。认定CPII控制点位在平面位置发生位移时，应提请铁三院对CPII控制点复测坐标成果进行确认，作废CPII控制点原有的设计成果坐标，以便在今后线下工程施工中采用本次复测获得的CPII控制点成果坐标。
7。3 三等水准复测评判方法及标准
三等水准的复测就是逐点复核相邻水准点之间的高差,通过复测高差与设计高差进行比较确认设计单位所交的高程控制点精度是否满足精度要求,点位是否稳固可靠。《铁路工程测量规范》复测高差值与设计高差值之差小于±20时，认为原三等水准点精度满足规范要求,采用原设计高程成果.
本次复测，应采用铁三院提供的高差作为本次高差比较的对象.高差较差小于±20时，认为水准点无沉降，高程成果稳定可靠，水准测量精度满足规范要求,应采用设计高程成果作为最终高程成果使用。
高差比对超过规定要求的水准路线，应追加进行该水准路线的一次往返水准作业。在复测的两次水准路线较差满足三等水准复核路线较差的前提下，确认本水准路线复测成果的有效性，并由此判定该水准路线段地面的高差变化情况，计算水准点新的高程成果，同时提请铁三院对复测水准点高程成果进行确认,以便在今后线下工程施工中采用本次复测提交的水准控制点成果。
除了水准点间的高差比较，还应进行水准点的高程比较.高程较差没有限差标准，但其可作为地面沉降的分析数据。
8. 复测应提交的成果和资料
Ø 《大连铁路枢纽改造工程SN2标段第二项目部精测网复测方案》；
Ø 《大连铁路枢纽改造工程SN2标段第二项目部精测网复测成果报告》；
Ø 《大连铁路枢纽改造工程SN2标段第二项目部精测网复测成果报告附件》；
Ø 测绘人员的专业证书和仪器检定证书(复印件）；
Ø GPS网原始观测数据的文件拷贝;
Ø 水准测量的原始记录电子文件拷贝；
Ø 平差计算的项目文件拷贝。
9. 附件
Ø 复测人员资质证书
Ø 复测仪器鉴定证书
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