南塬一号隧道洞外C级GPS平面控制网测量技术情况总结.docx
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南塬一号隧道洞外C级GPS平面控制网测量技术情况总结
南塬一号隧道洞外Ｃ级ＧＰＳ平面控制
测量技术设计书
1．测区和控制网概况
现有一铁路隧道工程（模拟），线路中线呈南北走向，其横穿南塬黄土地区，测区平均海拔高分别为450 m，隧道起讫里程为：
DK23+108.500至DK23+720.000。
隧道近似垂直穿越南塬山脉，地势陡峭，起伏较大，植被较为丰富，采用常规测量方法布网困难，通视条件较差。
从经济效益和目前所具备测量条件下，决定采用GPS测量技术进行洞外平面控制测量。
该模拟隧道工程洞外平面控制测量计划采用GPS静态测量技术进行，按照C级GPS控制网要求进行设计和实施。
各单位应进行GPS控制网数据采集和数据处理，获得各控制点在渭南市独立坐标系下的坐标。
根据《GPS定位系统测量规范》的有关规定，GPS网一般应由一个或若干个独立观测环构成。
根据本工程现场的地形特点，GPS网布设主要以三角形和大地四边形组成的混合网，这样既可保证一定的预估精度，又能保证网的可靠性，防止粗差出现。
GPS控制网在线路主线中两相邻点间距离保证在300m～500m之间，且要相互通视，以便常规测量仪器的施工放样，在隧道的进出洞口保证有三个以上的控制点，以便施工放样的检核和控制点稳定性的检验，特别是当个别控制点受到施工影响和破坏时能发现和恢复。
为减弱GPS网对常规测量放样手段产生的所谓“垂线偏差”的影响，洞口控制点的高程与隧道路肩高程几乎一致，且保证最少有两个点能直接放出指导进洞的洞口投点。
全线的GPS控制点采用原有控制点3个，新增控制点4～6个。
GPS点位应符合施工测量的需要，便于安置GPS接收机和卫星信号的接收，视野开阔、对天空通视情况良好，高度角15°以上不能有障碍物阻挡卫星信号，远离大功率无线电发射台和高压输电线，点位基础稳定，易于保存，便于常规测量方法扩展和联测，附近不应有强烈干挠卫星信号接收的物体，交通方便，易于寻找和到达。
2．技术依据
1、全球定位系统测量规范（18314-2001）
2、全球定位系统城市测量技术规程（CJJ73-97）
3．工作内容
按照C级GPS控制网要求进行南塬一号隧道洞外平面控制网的布设。
4．人员及组织安排
陕西铁路工程职业技术学院测绘系接到任务后，组织测量人员及仪器设备于2010年10月25日全部到位，组织1个GPS测量组。
测量投入技术人员15人，其中高级职称2人，中级职称3人，测量工14人。
控制网的布设于2010年11月15日前完成。
人员组织机构如下：
大组长：
上官伟
小组长：
李怔怔吴盼刘江涛
5．测量仪器、设备
序号
设备名称
仪器型号
仪器精度
数量（台）
备注
1
GPS接收机
华测X90
5mm+1ppm
3
已检定
2
对讲机
3
通讯
3
笔记本电脑
1
数据处理
测量仪器均经测绘仪器计量检定单位鉴定合格，并在有效期内，可用于相应等级精度要求的测量工作。
6．坐标系统
本标段复测的坐标系统与设计相同，平面坐标系统采用渭南独立坐标系，形式为任意带高斯投影平面直角坐标系。
7.C级GPS控制网观测
（1）、观测严格执行调度计划，按规定时间进行同步观测作业。
（2）、采用同步静态观测模式，采用边联式构网。
C级GPS点形成三角形或大地四边形组成的带状网。
3）、C级GPS控制网同步观测2个时段数，每时段观测90分钟，符合规范要求。
（4）、作业前按要求进行仪器检校。
对中设备采用精密对点器，对中精度小于1mm，在作业前及作业过程中对基座水准器、光学对点器进行检校，确保其状态正常。
（5）、作业过程中，天线安置严格整平、对中，天线标志线指向正北。
（6）本次作业外业观测指标如下：
✧卫星高度角≥15°
✧数据采样率5〃
✧有效观测卫星数≥4个
✧最简异步环变数≤6
✧点位几何图形强度因子PDOP≤6
✧对中精度要求≤1mm
✧天线高量取精确至毫米，3次互差≤1mm
（7）、作业中使用对讲机，离GPS接收机10m以外。
一个时段观测结束后，重新对中整平仪器，再进行第二时段的观测。
（8）、观测过程中按规定填写了观测手簿，对观测点名、仪器高、仪器号、时间、日期以及观测者姓名均进行了详细记录，记录采用2H铅笔。
8、四等GPS控制网观测数据后处理及其精度分析
1、基线向量异步环闭合差
基线向量异步环闭合差是检验基线向量网质量的一项重要技术指标，当满足限差要求时，能说明组成基线向量网的所有基线解算质量合格、成果可靠。
按《铁路工程测量规范》（TB10101-2009）要求GPS控制基线向量网所有异步环闭合差应符合下式规定：
Wx≤3
*σ
Wy≤3
*σ
Wz≤3
*σ
W≤3
*σ
n为闭合环边数，σ为标准差，即基线向量弦长中误差（mm）。
σ
，a为固定误差取5mm，b为比例误差取2mm/km，d为弦长、单位为km
2、各级GPS网作业基本技术规定应符合下表的要求。
各级GPS网作业基本技术规定
A
B
C
D
E
卫星高度角（1°）
≥10
≥15
≥15
≥15
≥5
有效观测卫星总数
≥12
≥9
≥6
≥4
≥3
时段中任一颗卫星有效观测时间
≥30min
≥30min
≥20min
≥15min
≥15min
观测时段数
≥8
≥6
≥2
≥2
≥2
时段长度
≥180
≥120
≥90
≥60
≥6
数据采样间隔
15～16
15～60
15～60
15～60
15～60
PDOP值
≤4
≤6
≤8
≤10
≤10
3、成果报告
1.1坐标系统名称
wndl
1.2基准参数
椭球长半轴
a
6378137.0000
椭球扁率
f
1/298.25722356
1.3投影参数
M0
=
1.00000000
投影比率
H
=
0.0000
投影高
Bm
=
0
投影面的平均纬度
B0
=
0
原点纬度
L0
=
108
中央子午线
N0
=
0.0000
北向加常数
E0
=
500000.0000
东向加常数
2三维无约束平差
2.1平差参数
基准
WGS-84
迭代次数
2
参考因子
0.96
χ平方检验（α=95%）
通过
自由度
51
2.2基线向量及改正数
基线
起点->终点.时段
DX/改正数
（m）
DY/改正数
（m）
DZ/改正数
（m）
距离/改正数
（m）
中误差/相对误差
（m）
NY3->A.2963
1271.3932
-344.9014
1027.3273
1670.5685
0.0744
0.0016
-0.0017
-0.0093
-0.0041
1:
22450
NY3->A.2964
1271.3932
-344.9014
1027.3273
1670.5685
0.0744
-0.0002
0.0116
0.0070
0.0017
1:
22450
A->NY4.2963
-1337.4708
349.0868
-1071.9110
1749.1949
0.0752
0.0239
-0.0123
-0.0212
-0.0077
1:
23267
B->NY3.2951
-12.5929
-64.9385
30.4576
72.8235
0.0078
0.0066
-0.0116
-0.0113
0.0045
1:
9340
B->NY4.2951
-78.6704
-60.7531
-14.1261
100.3968
0.0147
0.0026
-0.0047
-0.0034
0.0013
1:
6850
B->NY3.2962
-12.5929
-64.9385
30.4576
72.8235
0.0078
0.0035
-0.0129
-0.0115
0.0060
1:
9340
B->NY4.2962
-78.6704
-60.7531
-14.1261
100.3968
0.0147
-0.0006
-0.0065
-0.0070
0.0054
1:
6850
B->NY2.2985
114.5282
-22.4320
42.0668
124.0545
0.0075
0.0022
-0.0066
-0.0030
0.0022
1:
16513
B->NY2.2986
114.5282
-22.4320
42.0668
124.0545
0.0075
0.0014
-0.0110
-0.0074
0.0008
1:
16513
B->NY3.2985
-12.5929
-64.9385
30.4576
72.8235
0.0078
-0.0063
0.0256
0.0110
-0.0172
1:
9340
B->NY3.2986
-12.5929
-64.9385
30.4576
72.8235
0.0078
-0.0085
0.0268
0.0098
-0.0183
1:
9340
B->NY1.3024
240.7513
-0.4875
76.1417
252.5054
0.0111
-0.0028
-0.0004
0.0067
-0.0006
1:
22646
B->NY2.3024
114.5282
-22.4320
42.0668
124.0545
0.0075
-0.0254
0.0742
0.0601
-0.0165
1:
16513
B->NY1.3114
240.7513
-0.4875
76.1417
252.5054
0.0111
-0.0017
0.0092
-0.0074
-0.0039
1:
22646
B->NY2.3114
114.5282
-22.4320
42.0668
124.0545
0.0075
0.0010
-0.0082
-0.0013
0.0020
1:
16513
NY1->NY2.3024
-126.2231
-21.9445
-34.0749
132.5704
0.0114
-0.0235
0.0754
0.0531
-0.0038
1:
11598
NY1->NY2.3114
-126.2231
-21.9445
-34.0749
132.5704
0.0114
0.0034
-0.0170
0.0073
-0.0023
1:
11598
NY2->NY3.2985
-127.1211
-42.5065
-11.6092
134.5412
0.0099
-0.0086
0.0320
0.0137
-0.0032
1:
13529
NY2->NY3.2986
-127.1211
-42.5065
-11.6092
134.5412
0.0099
-0.0109
0.0392
0.0177
-0.0037
1:
13529
NY3->NY4.2951
-66.0775
4.1854
-44.5837
79.8214
0.0150
-0.0042
0.0078
0.0088
-0.0010
1:
5322
NY3->NY4.2962
-66.0775
4.1854
-44.5837
79.8214
0.0150
-0.0016
0.0005
-0.0098
0.0068
1:
5322
NY4->NY3.2963
66.0775
-4.1854
44.5837
79.8214
0.0150
0.0095
-0.0153
-0.0036
0.0067
1:
5322
2.3τ（Tau）检验表
基线
Tau-X
Tau-Y
Tau-Z
NY3->A.2963
0.0129
0.0111
0.0574
NY3->A.2964
0.0021
0.0383
0.0452
A->NY4.2963
0.0979
0.0594
0.0934
B->NY3.2951
0.4967
0.6015
0.4731
B->NY4.2951
0.1541
0.1949
0.1157
B->NY3.2962
0.2218
0.5683
0.6407
B->NY4.2962
0.0236
0.1416
0.1099
B->NY2.2985
0.1870
0.1909
0.1637
B->NY2.2986
0.0869
0.3631
0.4500
B->NY3.2985
0.5337
0.7199
0.5608
B->NY3.2986
0.2496
0.4439
0.3039
B->NY1.3024
0.2121
0.0191
0.3044
B->NY2.3024
1.2404
2.4676
2.0993
B->NY1.3114
0.0779
0.2491
0.2041
B->NY2.3114
0.0789
0.3799
0.0597
NY1->NY2.3024
0.4403
0.9764
0.7206
NY1->NY2.3114
0.2639
0.7784
0.3443
NY2->NY3.2985
0.5588
0.6944
0.5443
NY2->NY3.2986
0.3234
0.6691
0.5615
NY3->NY4.2951
0.2057
0.2621
0.2396
NY3->NY4.2962
0.0265
0.0067
0.0950
NY4->NY3.2963
0.1702
0.1938
0.0469
2.4τ（Tau）检验直方图
2.5自由网平差坐标
站点
纬度/中误差
经度/中误差
高程/中误差
中误差
（度:
分:
秒）
（m）
（度:
分:
秒）
（m）
（m）
（m）
A
34:
29:
15.51312N
0.0200
109:
29:
53.18883E
0.0243
368.1961
0.0535
0.0620
B
34:
28:
32.39969N
0.0044
109:
30:
34.32544E
0.0053
434.2244
0.0115
0.0134
NY1
34:
28:
35.92181N
0.0052
109:
30:
25.43958E
0.0064
410.6702
0.0135
0.0158
NY2
34:
28:
34.61598N
0.0047
109:
30:
30.38887E
0.0056
409.0766
0.0122
0.0142
NY3
34:
28:
34.26157N
0.0045
109:
30:
35.64037E
0.0054
404.4728
0.0119
0.0138
NY4
34:
28:
32.59107N
0.0058
109:
30:
38.02617E
0.0066
400.6802
0.0145
0.0170
3二维约束平差
3.1平差参数
迭代次数
2
参考因子
0.9610
x（north）平移
-808.4523m
y（east）平移
-437544.6775m
比例
1062314300.0231ppm
旋转
-182837.6779s
3.2平面距离平差值
起点
止点
北向（x）/中误差
东向（y）/中误差
平距
中误差
相对误差
（m）
（m）
（m）
（m）
NY3
A
-64358.1678
!
!
!
.!
-1775064.1195
!
!
!
.!
1776230.4474
!
!
!
.!
1:
421
A
NY4
81160.4580
!
!
!
.!
1858176.8999
!
!
!
.!
1859948.4970
!
!
!
.!
1:
225
B
NY3
65851.0798
!
!
!
.!
-25702.3155
!
!
!
.!
70689.2759
!
!
!
.!
1:
16
NY4
82653.3700
!
!
!
.!
57410.4649
!
!
!
.!
100635.6848
!
!
!
.!
1:
12
NY3
65851.0798
!
!
!
.!
-25702.3155
!
!
!
.!
70689.2759
!
!
!
.!
1:
16
NY4
82653.3700
!
!
!
.!
57410.4649
!
!
!
.!
100635.6848
!
!
!
.!
1:
12
NY2
-38705.4034
!
!
!
.!
-123257.9880
!
!
!
.!
129192.2592
!
!
!
.!
1:
30
NY3
65851.0798
!
!
!
.!
-25702.3155
!
!
!
.!
70689.2759
!
!
!
.!
1:
16
NY1
-117478.2277
!
!
!
.!
-240175.3831
!
!
!
.!
267367.4412
!
!
!
.!
1:
42
NY2
-38705.4034
!
!
!
.!
-123257.9880
!
!
!
.!
129192.2592
!
!
!
.!
1:
30
NY1
-117478.2277
!
!
!
.!
-240175.3831
!
!
!
.!
267367.4412
!
!
!
.!
1:
42
NY2
-38705.4034
!
!
!
.!
-123257.9880
!
!
!
.!
129192.2592
!
!
!
.!
1:
30
NY1
NY2
78772.8243
!
!
!
.!
116917.3951
!
!
!
.!
140978.1371
!
!
!
.!
1:
18
NY2
NY3
104556.4832
!
!
!
.!
97555.6725
!
!
!
.!
143000.5853
!
!
!
.!
1:
23
NY3
NY4
16802.2903
!
!
!
.!
83112.7804
!
!
!
.!
84794.1698
!
!
!
.!
1:
9
NY4
NY3
-16802.2903
!
!
!
.!
-83112.7804
!
!
!
.!
84794.1698
!
!
!
.!
1:
9
3.3平面坐标
站点
北向（x）/中误差
（m）
东向（y）/中误差
（m）
中误差
（m）
误差椭圆
E（m）
F（m）
ET（度:
分:
秒）
A
3817964.4370
*****
200067.5060
*****
B
3816471.5250
*****
2000833.9410
*****
NY1
3698993.2973
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1760658.5579
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25:
10:
20
NY2
3777766.1216
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1877575.9530
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41:
37:
41
NY3
3882322.6048
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1975131.6255
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28:
03:
25
NY4
3899124.8950
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2058244.4059
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51:
55:
56
4高程拟合
4.1平差参数
迭代次数
2
参考因子
805.4588
参考点
A
拟合方程
H=H0+A
A
13.0129
4.2高程拟合坐标
站点
高程（m）
高程（m）
A
381.2090
B
448.7910
NY1
425.1681
0.3195
NY2
423.5746
0.3195
NY3
418.9707
0.3195
NY4
415.1782
0.3196
9、注意事项
（1）、施工单位应以经本次复测确认正确、稳固的GPS控制点、二等水准点、四等水准点设计成果为依据，进行施工放样工作。
（2）、在C级GPS控制点基础上加密控制网时，应按《铁路工程测量规范》（TB10101-2009）的有关精度要求进行测设。
（3）、桥梁桩基施工前，对各墩台桩中心坐标进行计算和复核，计算桩中心坐标时应先复核设计图纸中桩基布设的几何尺寸，复核无误后方进行各墩台桩中心坐标的计算，桩中心坐标应至少由两人独立计算进行复核。
（4）、桩中心坐标计算时应特别注意梁不等跨时的纵向预偏心，另外，梁在曲线上时，还应考虑曲线偏距E。
（5）、桩中心坐标成果应打印成册供现场施工放样使用，施工过程中遇到桩基布置变更设计时应及时对相应的桩中心坐标进行更正。
（6）、桥梁墩身放样若采用全站仪极坐标法，应置镜不同控制点放样同一个点进行复核。
桥梁桩位放样完毕应实际丈量桩间距进行复核。
（7）、每次放样前，应采用检测相邻三个控制点间距离和角度的方法对放样所使用的已知坐标点进行常规检测，确认桩点、资料无误后放可进行后续的放样工作。
（8）、施工放样必须执行测量双检制度，所有放样数据的计算必须进行复核。
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