工程测量标准化作业手册之地面控制测量专篇.docx
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工程测量标准化作业手册之地面控制测量专篇
工程测量标准化作业手册
（地面控制测量专篇）
一、标准适用范围
适用明暗挖车站、区间地面控制测量。
二、测量手册
2.2.1地面控制网测量
2.1.1卫星定位控制网
2.1.1.1布设原则
卫星定位控制网沿地铁线路布设，采用边连接形式构网，布设时根据线路延伸和与其他线路交叉状况，兼顾已建地铁线路及后续地铁建设，在线路延伸和交叉地段，各期之间须布设2个以上的控制点，作为重合点。
如下图所示为X号线X区政府附近卫星定位控制网图。
图7.1.1XX区政府附近卫星定位控制网图
2.1.1.2选点埋石
埋设原则：
（1）控制点间应有两个以上的通视方向；
（2）当利用已有城市控制点时，应检查该点的稳定性及完好性；
（3）控制点应选在利于长久保存、施测方便和施工变形影响范围以外的地方；
（4）建筑上的控制点应选在便于联测的楼顶承重结构上；
（5）控制点的附近不应有大面积的水域或对电磁波反射（或吸引）强烈的物体；
（6）控制点与无线电发射装置的间距应大于200m，与高压输电线的间距大于50m。
埋石要求：
卫星定位控制网的点位主要选在楼顶、水泥路面及山顶岩石。
（1）在建筑物密集的城区，卫星定位控制网的点位主要选在楼顶上，建成混凝土观测墩；
图7.1.2楼顶埋石
（2）部分楼顶点为防止破坏结构，建在女儿墙上，建成带有强制对中标志的观测墩。
图7.1.3女儿墙埋石
（3）部分开阔地带可布设地面控制点，必须埋设在坚实稳定的地基上。
对基础不稳固的点位，进行基础处理时，需打入钢桩浇筑混凝土，并在顶部加盖。
图7.1.4地面埋石
（4）对基础稳固的部分开阔地带，应挖去岩石面的土层，并除去风化层200-300mm，然后直接打入钢桩。
图7.1.5地面埋石
2.1.1.3外业观测
卫星定位控制网观测采用静态作业模式，宜采用双频接收机进行观测。
作业前应对卫星接收机和天线等设备进行常规检查，检查内容包括：
仪器检定结果，电池容量、光学对中器和接收机内存容量等。
根据接收机数量、控制网设计图形以及交通情况编制作业计划，观测中可根据实际情况进行必要的调整。
观测执行的主要技术参数参照规范《城市轨道交通工程测量规范》，具体见表7.1.1：
表7.1.1卫星定位控制网测量作业基本技术参数要求
接收机类型
双频
接收机标称精度
3mm+0.3ppm
卫星高度角（°）
≥15
有效观测卫星数（颗）
≥4
平均重复设站数（次）
2
有效时段长度（min）
90
数据采样间隔（s）
5
点位几何图形强度因子（PDOP）
≤6
外业观测应满足下列要求：
（1）天线安置的对中误差不应大于1mm；天线高量取应精确至1mm，在120º方向三次量取，较差不大于2mm取中数使用；
（2）观测作业应严格按调度表进行，保证同步观测同一组卫星。
不得中间关机，改变天线位置或观测参数及进行其它调试等观测中。
应避免在接收机近旁使用无线电通讯工具；
（3）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，防止人和其它物体靠近天线，遮挡卫星信号；
（4）作业同时应填好观测手簿。
包括控制点点名、接收机序列号、仪器高、天线类型、开关机时间等相关的测站信息，不得缺项；每日观测结束后，应及时将存储介质上的数据进行拷贝；
（5）观测过程中，如发生意外情况应及时和工程负责人联系，听从工程负责人指示和安排。
2.1.1.4数据处理
解算基线需通过质量检核，包括同步环、异步环和重复基线差检验。
并选取合格的独立基线进行三维无约束平差和二维约束平差。
2.1.2精密导线网
2.1.2.1布设原则
（1）精密导线网应沿线路方向布设，布设成附合导线或结点导线网的形式，起闭于卫星定位控制点，如下图所示：
图7.1.6导线控制网图
（2）附合导线的边数宜少于12个，相邻边的短边不宜小于长边的1/2，个别短边的边长不应小于100m。
2.1.2.2选点埋石
精密导线点的选点应符合下列要求：
（1）导线点的位置应选在施工变形影响范围以外稳定的地方，并应避开地下构筑物、地下管线等；
（2）相邻导线点间以及导线点与其相连的卫星定位点之间的垂直角不应大于30°，视线离障碍物的距离不应小于1.5m，避免旁折光的影响；
（3）在线路交叉及前、后工期工程衔接的地方应布设适量的共用导线点；
（4）充分利用现有城市控制点标石。
精密导线点埋石如下图所示：
图7.1.7导线埋点
2.1.2.3外业观测
采用1″级全站仪进行作业，测量使用的全站仪和棱镜应配套，全站仪、基座及棱镜在观测前、观测中及观测后应按规定要求作全面检验。
作业时测量人员应在全站仪里设置温度、气压等参数，并确认参数是否输入正确。
导线点上只有两个方向时，其水平角观测应符合以下要求：
（1）应采用左、右角观测，左、右角平均值之和与360°的较差应小于4″；
（2）前后视边长相差较大，观测需调焦时，宜采用同一方向正倒镜同时观测法，此时一个测回中不同方向可不考虑2C较差的限差；
（3）水平角观测一测回内2C较差，I级全站仪为9″，II级全站仪为13″。
同一方向值各测回较差，I级全站仪为6″，II级全站仪为9″。
在精密导线网结点上观测时水平角时应符合以下要求：
A：
在附合导线两端的精密导线点上观测时，宜联测两个已知控制点方向，夹角的平均观测值与控制点坐标反算夹角之差应小于6″；
B：
方向数超过3个时宜采用方向观测法，方向数不多于3个时可不归零；
C：
方向观测法水平角观测的技术要求应符合下表的规定：
表7.1.2方向观测法水平角观测技术要求（″）
全站仪的等级
半测回归零差
一测回内2C较差
同一方向值各测回较差
I级
6
9
6
II级
8
13
9
距离测量应符合下表的规定：
表7.1.3距离测量限差技术要求（mm）
全站仪的等级
一测回中读数间较差
单程各测回间较差
往返测或不同时段结果较差
I级
3
4
2
（a+bd）
II级
4
6
注：
（a+bd）为仪器标称精度，a为固定误差，b为比例误差系数，d为距离测量值（以千米计）；一测回指照准目标一次读数4次。
2.1.2.4数据处理
将经过边长改正、高程归化和投影改化的导线边水平距离以及水平角、精度参数等输入到正版平差软件里进行计算。
相关技术指标应满足下表要求：
表7.1.4加密导线主要技术要求
导线边测距
中误差（mm）
测距相对中误差
测角中误差（
）
方位角闭合差（
）
全长相对闭合差
1/60000
1/35000
注：
n为导线的角度个数，一般不超过12；附合导线超长时，宜布设结点导线网，结点间角度个数不超过8。
2.1.3高程控制网
2.1.3.1布设原则
地面高程控制网布设成附合水准或结点网，并以二等及以上水准点作为起算点，如下图所示：
图7.1.8高程控制网图
2.1.3.2选点埋石
高程点的选点应符合下列要求：
（1）点的位置应选在施工变形影响范围以外稳定的地方，并应避开地下构筑物、地下管线等；
（2）在线路交叉及前、后工期工程衔接的地方应布设适量的共用点；
（3）充分利用现有城市控制点标石。
2.1.3.3外业观测
高程控制网水准测量均按国家二等水准测量要求进行作业。
水准仪和水准标尺的检校项目、限差、方法按GB12897-2006《国家一、二等水准测量规范》中二等水准的规定执行。
观测顺序：
往测时奇数站为：
后-前-前-后；
偶数站为：
前-后-后-前。
返测时奇数站为：
前-后-后-前；
偶数站为：
后-前-前-后。
往返测安排在不同的时间段进行；由往测转向返测时，互换前后尺再进行观测。
水准测量时应满足表7.1.5、7.1.6中的要求：
表7.1.5水准测量观测的视线长度、视距差、视线高的要求（m）
等级
仪器类别
视线长度
前后视距差
任一测站上前后视距差累积
视线高度
数字水准仪重复测量次数
光学
数字
光学
数字
光学
数字
光学（下丝读数）
数字
国家二等
DSZ1
DS1
≤50
≥3
且
≤50
≤1.0
≤1.5
≤3.0
≤6.0
≥0.3
≤2.80
且
≥0.55
≥2次
注：
下丝为近地面的视距丝。
几何法数字水准仪视线高度的高端限差一、二等允许到2.85m，相位法数字水准仪重复测量次数可以为上表中数值减少一次。
所有数字水准仪，在地面震动较大时，应随时增加重复测量次数。
表7.1.6水准测量测站观测限差（mm）
项目等级
上下丝读数平均值
与中丝读数的差
基辅分划读数的差
基辅分划所测
高差的差
检测间歇点
高差的差
0.5cm刻划标尺
1cm刻划标尺
国家二等
1.5
3.0
0.4
0.6
1.0
注：
使用双摆位自动安平水准仪观测时，不计算基辅分划读数差；对于数字水准仪，同一标尺两次读数差不设限差，两次读数所测高差的差执行基辅分划所测高差之差的限差。
2.1.3.4数据处理
用二等水准观测段差作为元素，以距离定权进行统一平差。
平差计算前，先绘出平差网图，注明线路方向、高差和长度，检查各环线闭合差是否符合限差要求。
每公里水准测量的高差偶然中误差M△和全中误差Mw应按下式计算：
M△的计算公式：
M△＝±
Mw的计算公式：
Mw＝±
式中：
Δ──测段往返测高差不符值，以毫米计；
W──经过各项改正后的水准环线闭合差，以毫米计；
R──测段长度，以公里计；
L──水准环线周长，以公里计；
n──测段数；
N──水准环数。
平差后得出每个待定点的高程和高程中误差及每公里往返测高差中数的偶然中误差和全中误差，分析成果中偶然误差和系统误差的影响程度，对水准网的观测质量作综合评定。
2.1.4加密控制点
2.1.4.1一般规定
施工加密控制点检测严格按照《城市轨道交通工程测量规范》（GB50308-2008）执行。
平面控制点测量与精密导线测量的作业要求一致，高程控制测量按城市轨道交通工程二等水准测量的要求进行。
2.1.4.2控制点复测
加密控制测量应起算于卫星定位控制点或精密导线点，由于这些点位于或临近施工影响变形区域，很可能会发生变形，因此进行加密控制测量之前必须对起算控制点进行复核测量，以保证起算成果可靠。
加密控制测量的起算控制点一般不少于3个，复核测量时可对它们之间的几何关系（边长、角度）进行检查测量，检查成果满足要求后方可作为起算控制点。
同样，加密高程控制测量同加密控制导线测量一样，必须进行起算控制点复测，以保证起算成果可靠。
2.1.4.3导线点测量
2.1.4.3.1点位布设
（1）加密导线网应采用附合导线形式，起闭于卫星定位控制点或精密导线点；布设附合导线有困难时可选择闭合导线，但并至少观测两个以上已知方向，具备检核条件；严禁按支导线进行测量；
（2）加密导线点应选在地铁工程产生变形区域以外的地方，距地铁线路和车站构筑物的距离应大于30m；
（3）附合导线的边数宜少于12个，相邻导线边的短边不宜小于长边的1/2，个别短边的边长不应短于100m；
（4）相邻导线点间以及导线点与其附合的一等卫星定位点、二等精密导线点之间的垂直角不应大于30°，视线离障碍物的距离应不受旁折光的影响；
（5）加密导线点的规格、形式和埋设应满足《城市轨道交通工程测量规范（GB50308-2008）》和《XX市地铁工程测量管理办法（试行）》中的相关要求。
图7.1.9加密导线控制网图
2.1.4.3.2外业观测
（1）作业时应对已知点进行检核，并至少检核两个方向；
（2）导线测量前应对仪器进行常规检查与校正，同时记录检较结果；
（3）测量使用的全站仪和棱镜应配套；
（4）导线点上只有两个方向时，其水平角观测应符合以下要求：
A：
应采用左、右角观测，左、右角平均值之和与360°的较差应小于4″；
B：
前后视边长相差较大，观测需调焦时，宜采用同一方向正倒镜同时观测法，此时一个测回中不同方向可不考虑2C较差的限差；
C：
水平角观测一测回内2C较差，I级全站仪为9″，II级全站仪为13″。
同一方向值各测回较差，I级全站仪为6″，II级全站仪为9″。
（5）在精密导线网结点上观测时水平角时应符合以下要求：
A：
在附合导线两端的精密导线点上观测时，宜联测两个已知控制点方向，夹角的平均观测值与控制点坐标反算夹角之差应小于6″；
B：
方向数超过3个时宜采用方向观测法，方向数不多于3个时可不归零；
C：
方向观测法水平角观测的技术要求应符合下表的规定：
表7.1.7方向观测法水平角观测技术要求（″）
全站仪的等级
半测回归零差
一测回内2C较差
同一方向值各测回较差
I级
6
9
6
II级
8
13
9
（6）距离测量应符合下表的规定：
表7.1.8距离测量限差技术要求（mm）
全站仪的等级
一测回中读数间较差
单程各测回间较差
往返测或不同时段结果较差
I级
3
4
2
（a+bd）
II级
4
6
注：
（a+bd）为仪器标称精度，a为固定误差，b为比例误差系数，d为距离测量值（以千米计）；一测回指照准目标一次读数4次。
（7）作业时测量人员应在全站仪里设置温度、气压等参数，并确认参数是否输入正确。
2.1.4.3.3数据处理
按执行的相关规范，检查边角观测值是否满足有关要求，并按下列过程进行内业计算：
（1）仪器加常数、乘常数改正。
按下式计算：
式中：
—改正前的距离；
—仪器加常数；
—仪器乘常数；
说明：
通常情况下，全站仪测出来的斜距已加上此项改正，无需后期再进行此项处理。
（2）气象改正。
测量作业时在全站仪里设置相应的参数，无需在内业处理过程中进行改正。
（3）斜距改为平距。
利用垂直角计算水平距离D时应按下式计算：
式中：
—垂直角观测值；
—大气折光系数；
—经气象及加、乘常数改正后的斜距（m）；
—地球平均曲率半径（m）；
—地球曲率和大气折光对垂直角的修正量（″）；
—弧与度的换算常数，
=206265（″）。
此项改正也可通过后处理软件进行处理。
（4）高程归化。
归化到城市轨道交通线路测区平均高程面上测距边长度，按下式计算：
式中：
—测距两端点的平均高程面上的水平距离（m）；
—参考椭球体在测距边方向法截弧的曲率半径（m），取值6371563m；
—投影面高程，取值为0米；
—测距边两端的平均高程。
高程归化的影响较小，当测距边两端平均高程为30米，导线边长100米时对测距边长度的影响为0.5毫米。
统一规定如下：
当导线边长大于50米时，应做高程归化。
（5）投影改化。
测距边在高斯投影面上的长度，按下式计算：
式中：
—测距边两端点的横坐标的平均值（m）；
—测距边中点的平均曲率半径（m），取值6371563m；
—测距边两端点近似横坐标的增量（m）
说明：
边长超过50米的导线边应做投影改化。
（6）平差计算。
将经过边长改正、高程归化和投影改化的导线边水平距离以及水平角、精度参数等输入到正版平差软件里进行计算。
相关技术指标应满足下表要求：
表7.1.9加密导线主要技术要求
导线边测距
中误差（mm）
测距相对中误差
测角中误差（
）
方位角闭合差（
）
全长相对闭合差
1/60000
1/35000
注：
n为导线的角度个数，一般不超过12；附合导线超长时，宜布设结点导线网，结点间角度个数不超过8。
2.1.4.4高程点测量
2.1.4.4.1一般规定
测量加密水准点，按《城市轨道交通工程测量规范》GB50308-2008中精密水准技术要求进行测量。
起闭于经检测的业主交桩的控制点，形成附合水准路线。
起算点应先复核并审核合格后再使用，作业时应按要求对已知点进行检核。
作业前应对所使用的水准测量仪器和标尺进行常规检查与校正。
水准仪i角检查，在作业第一周内应每天1次，稳定后半月1次。
加密水准测量应小于或等于20″。
2.1.4.4.2外业观测
（1）往测奇数站上：
后-前-前-后
偶数站上：
前-后-后-前
（2）返测奇数站上：
前-后-后-前
偶数站上：
后-前-前-后
（3）使用数字水准仪，应将有关参数、限差预先输入并选择自动观测模式，水准路线应避开强电磁场的干扰；
（4）由往测转向返测时，两根水准尺必须互换位置，并应重新整置仪器；
（5）加密水准测量的视线长度、视距差、视线高度应符合下表的规定：
表7.1.10水准测量观测视线长度、视距差、视线高度的要求（m）
视线长度
前后视距差
前后视距累计差
视线高度
20m以上，
；20m以下，
；
（6）往返两次测量高差超限时应重测。
重测后，应将重测成果与原测成果比较，其较差小于0.7mm时，取其平均值。
图7.1.10加密水准控制网图
2.1.4.4.3数据处理
水准测量成果应取位至0.1mm，数据处理应进行严密平差，闭合差应满足规范要求的±8
。
2.1.5资料提报
（1）原始测量记录；
（2）起算数据依据文件；
（3）测量平差报告；
（4）成果数据；
（5）仪器检验鉴定合格证书。
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