精密控制网施工加密测量成果报告建筑院.docx
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精密控制网施工加密测量成果报告建筑院
新建铁路云桂线（云南段）四标段
施工加密测量
成
果
报
告
四川省建筑设计院
四川思明工程勘察设计有限公司
二〇一〇年八月
新建铁路云桂线（云南段）四标段
施工加密测量成果报告
编制:
复核:
审核:
四川省建筑设计院
四川思明工程勘察设计有限公司
二〇一〇年八月
目录
1工程概况1
1.1任务依据1
1.2任务范围、内容1
1.3地理位置1
1.4地形地貌1
1.5地质情况2
1.6主要工程项目2
2加密时间和方法2
2.1平面加密2
2.2高程加密3
3既有资料情况3
4主要技术依据3
5坐标系统和高程系统3
5.1坐标系统3
5.2高程系统4
6仪器设备和人员投入4
7平面加密点布设及分段测量情况4
7.1加密点布设4
7.2GPS加密测量构网4
7.3分段加密测量方法5
8数据处理方法5
8.1平面控制网GPS加密测量5
8.2高程控制加密测量5
9加密控制网测量精度要求及精度分析5
9.1平面GPS控制网加密测量5
9.1.1GPS加密控制网基线向量解算及精度分析6
9.1.2GPS加密控制网平差及精度分析8
9.1.3GPS加密控制网观测成果分析及结论9
10高程控制网加密测量10
10.1二等水准加密测量精度分析11
10.1.1各测段高差比较分析11
10.1.2各测段高程闭合差分析14
10.2各段加密测量精度计算14
10.3高程控制点加密测量结论15
11加密点成果表15
11.1平面加密点成果15
11.2高程加密点成果17
12.精测网加密测量应交成果资料19
12.1施工加密测量技术设计方案19
12.2加密成果报告内容19
12.3加密测量报告的附件19
附表GPS加密测量情况说明21
附图22
附件1GPS网图22
附件2水准测量网图23
1工程概况
1.1任务依据
按照合同关系，由中铁十局集团有限公司云桂铁路云南段项目经理部组织完成云桂铁路（云南段）站前工程YGT-4标段精测网的加密测量任务。
由于设计控制点CPI、CPII和二等水准点间距较大，不能满足现场施工测量放样需要；特别是长大隧道、横洞口以及大桥附近均需要自行加密平面控制和高程控制点。
以此来确保测量对施工的及时指导，故需在CPI基础控制网和设计二等水准点基础上进行施工加密测量。
这样既可保证有效施工控制点的数量，而且增加了检核条件。
1.2任务范围、内容
（1）任务范围
云桂线站前工程YGT-4标段DK473+300~DK539+120。
（2）工作内容
施工加密测量：
进行平面控制点和高程控制点外业观测及内业平差计算（其中选点、埋设标石已由中铁十局云桂铁路云南段项目部于2010年7月完成）。
1.3地理位置
云桂铁路（云南段）YGT-4标段起讫里程为DK473+300～DK539+120，正线长度65.82km。
东起广南县珠琳镇，经砚山县阿猛镇，西至丘北县树皮乡。
1.4地形地貌
新建云桂铁路全线地势由西北向东南倾斜，其中广南至丘北，线路基本走行云贵高原面，高原地貌由低中山、丘陵和高原盆地及溶原组成。
1.5地质情况
云桂铁路是目前国内艰险山区地形地质条件极其复杂的一条铁路。
沿线地形、地质条件极为复杂，区域地质作用剧烈，碳酸岩分布广泛，不良地质特别发育，地质灾害发生频繁，类型众多。
沿线主要工程地质问题有活动断裂与地震、岩溶、滑坡、危岩落石与岩堆、顺层、砂土液化、水库坍岸、有害气体、高地温与高地应力等不良地质现象，以及人工弃填土、软土、松软土、膨胀岩土、红黏土等特殊岩土。
1.6主要工程项目
本标段共有隧道12座，总长40.416km，占标段全长的61.4%；其中长庆坡隧道和幸福隧道均为12.7km左右，为本标段的重点控制性工程。
特大桥7座，大桥9座，中桥1座，涵洞33座，总长9884延米，占标段全长的15%；路基15.518km，占标段全长的23.6%；车站两座。
2加密时间和方法
本次平面和高程控制网加密测量从2010年8月5日开始到2010年8月25日完成。
2.1平面加密
由于本标段管段长，加密工作量较大，任务较重，工期较紧；根据《高速铁路工程测量规范》（TB10601-2009）有关规定，采用静态GPS的测量方法进行。
采用GPS测量时，按照四等GPS测量精度要求施测；
2.2高程加密
高程点加密测量时，均起闭于经复测后精度满足二等要求的设计水准点，采用同级扩展的方法按二等水准测量的精度要求进行施测。
3既有资料情况
⑴中铁二院提供的（新建铁路云桂线）“精密工程控制测量网”CPI、CPII控制点和二等水准控制点及其测量成果资料；
⑵西南交大铁路发展有限责任公司提供的（新建铁路云桂线）“精密工程控制测量复测技术设计书”；
⑶云桂铁路云南有限责任公司提供的“云桂铁路云南段交桩复测工作指南与后续加密测量工作的计划”；
⑷中铁十局云桂铁路云南段项目部对本标段CPI、CPII、二等水准点的复测成果书。
4主要技术依据
⑴《高速铁路工程测量规范》（TB10601-2009）；
⑵《国家一、二等水准测量规范》（GB/T12897-2006）；
⑶《全球定位系统（GPS）铁路测量规程》（TB10054-97）；
⑷《全球定位系统（GPS）测量规范》（GB/T18314-2009）。
5坐标系统和高程系统
5.1坐标系统
云桂铁路（云南段）站前工程YGT-4标段复测采用的坐标系统为工程独立坐标系统，与原测坐标系统相同。
即：
平面坐标坐标系采用WGS-84椭球参数，分带投影的独立工程坐标系统详细分带及对应里程如下：
表5.1工程独立坐标系统投影带划分区间表
投影分带序号
中央子午线经度
投影高程面大地高H（m）
平均高程异常（m）
对应里程范围
1
104°45′
1350
-30
DK478+230～DK506+746
2
104°00′
1565
-30
DK525+300～DK539+120
5.2高程系统
采用1985国家高程系统。
6仪器设备和人员投入
为了加快加密测量的速度，提高加密点的测量精度，本次加密测量共投入6台双频GPS接收机和2台电子水准仪；投入本次加密测量的仪器设备如下表，仪器检定证书见附件。
表6.1测量仪器状态表
序号
设备名称
仪器型号
仪器精度
数（台）
检定情况
1
双频GPS接收机
天宝5700
5mm+1ppm
6
已检定
2
电子水准仪
天宝DiNi03
0.3mm/km
2
已检定
本次加密测量共投入技术人员15人，其中高级工程师1人，工程师4人，技术人员10人。
分为4个测量小组，其中一个GPS测量组，三个水准测量小组。
主要人员的资质证书见附件。
7平面加密点布设及分段测量情况
7.1加密点布设
在CPI、CPII基础上进行加密，点位选在距线路中线较近、稳固可靠且不易被施工破坏的范围内，便于长期保存，方便测设中线；点间距离在300～400m左右为宜，且点间相互通视。
平面加密点尽量与高程加密点共用。
7.2GPS加密测量构网
加密点测量时，沿线路形成大地四边形和三角形组成的带状网，采用边联式构网。
7.3分段加密测量方法
（1）DK478+230～DK506+746段：
该段地形比较复杂，为典型的桥、隧相连地段。
其中长箐坡隧道、同烘特大桥、天星隧道、天星特大桥等为重点控制性工程。
（4）DK525+300～DK539+120段
该段为幸福隧道进、出口及横洞测区。
8数据处理方法
8.1平面控制网GPS加密测量
各种类型的GPS采集的数据，采用广播星历，使用TGO1.62版本进行基线解算，在基线解算满足规范要求后采用武汉大学科傻GPS数据处理系统进行严密平差处理。
8.2高程控制加密测量
采用经复测后精度满足二等要求的设计水准点作为约束点，当高差（程）闭合差满足限差要求后，使用武汉大学科傻平差软件进行严密平差计算。
平差计算时测段高差取往返路线的高差平均值，高程成果保留到0.1mm。
9加密控制网测量精度要求及精度分析
9.1平面GPS控制网加密测量
表9.1.1GPS控制网加密测量技术要求
级别
项目
四等
GPS
静
态
测
量
卫星高度角（°）
≥15
有效卫星总数
≥4
时段中任一卫星有效观测时间（min）
≥15
时段长度（min）
≥45
观测时段数
1-2
数据采样间隔（S）
15
PDOP或GDOP
≤10
⑴每条边观测1～2个时段，每时段观测至少90分钟；卫星高度角≥15°，接收机采样间隔设置为15s，PDOP值≤10。
⑵观测过程中严格执行调度计划，按规定时间进行同步观测作业。
⑶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，在作业前对基座水准器、光学对中器进行检校，确保其状态正常。
观测时天线整平对中误差不大于1mm,每时段观测前后各量取一次天线高，两次互差小于2mm，并取其平均值作为最后观测值。
⑷观测过程中按规定填写了观测手簿，并对点名、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。
9.1.1GPS加密控制网基线向量解算及精度分析
GPS加密控制网共分四段进行严密平差计算，各段的闭合环闭合差、重复观测基线较差、三维无约束平差精度以及二维约束平差的精度分别见以下各表。
⑴基线质量检验
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《全球定位系统（GPS）铁路测量规程》要求，各独立环的坐标分量闭合差和全长闭合差均应符合下式的规定：
Wx≤3
×σ
Wy≤3
×σ
Wz≤3
×σ
W≤3
×σ
n为闭合环边数，σ为标准差（mm），
。
a=5mm为固定误差，b=1为比例系数误差，d为基线或环的平均边长，单位为km。
⑵基线向量解算闭合差应按下表进行统计表
9.1.1-1各段GPS加密测量控制网闭合环闭合差统计表
1、里程范围：
DK478+230～DK506+746（L0=104°45′,投影面H0=1350m）
闭合环个数
三维向量闭合差W（mm）
0≤W＜10
10≤W＜20
20≤W＜30
W≥30
96
66
14
4
12
闭合差相对中误差W/S
W/S≤1/80万
1/80万＜W/S≤1/30万
1/30万＜W/S≤1/10万
W/S＞1/10万
47
22
26
1
2、里程范围：
DK525+300～DK539+120（L0=104°00′,投影面H0=1565m）
闭合环个数
三维向量闭合差W（mm）
0≤W＜10
10≤W＜20
20≤W＜30
W≥30
32
16
7
6
3
闭合差相对中误差W/S
W/S≤1/80万
1/80万＜W/S≤1/30万
1/30万＜W/S≤1/10万
W/S＞1/10万
16
8
6
2
由上表可知，各段GPS加密控制网所有异步环闭合差均满足限差要求，异步环闭合差检验合格。
⑶按《全球定位系统（GPS）铁路测量规程》（TB10054-97）要求同一边不同观测时段基线较差应满足ds≤2
σmm。
表9.1.1-2加密测量重复观测基线较差统计表
1、里程范围：
DK478+230～DK506+746（L0=104°45′；投影面H0=1350m）
重复观测基线数
重复观测基线较差ds（mm）
0＜ds≤5
3＜ds≤10
10＜ds≤15
ds＞15
40
25
7
8
0
2、里程范围：
DK525+300～DK539+120（L0=104°00′,投影面H0=1565m）
重复观测基线数
重复观测基线较差ds（mm）
0＜ds≤5
3＜ds≤10
10＜ds≤15
ds＞15
6
4
0
2
0
综合GPS加密网的异步环基线闭合差检验以及重复基线较差检验的结果，可知：
此次各段加密控制网基线解算正确，成果可靠。
表9.1.1-3加密控制网三维无约束平差精度统计表
1、里程范围：
DK478+230～DK506+746（L0=104°45′；投影面H0=1350m。
）
最弱边
No
FROM
TO
S（m）
MS（cm）
MS:
S
ppm
56
YG4211
YG4213
287.818
0.2
1/145000
6.89
最弱点
NO
Name
X（m）
Y（m）
Z（m）
Mx（cm）
My（cm）
Mz（cm）
Mp（cm）
38
CPI230
-1468233.727
5645166.858
2574895.067
0.66
1.96
0.99
2.29
2、里程范围：
DK525+300～DK539+120（L0=104°00′,投影面H0=1565m）
最弱边
No
FROM
TO
S（m）
MS（cm）
MS:
S
ppm
37
YG4523
YG4522
383.765
0.17
1/228000
4.38
最弱点
NO
Name
X（m）
Y（m）
Z（m）
Mx（cm）
My（cm）
Mz（cm）
Mp（cm）
8
CPI250-0
-1414898.5222
5663263.6407
2565642.2463
0.35
0.83
0.45
1.00
从以上各段加密控制网三维无约束平差精度统计可知，新建铁路云桂线（云南段）四标段加密控制网测量所有重复基线向量较差均满足规范的限差要求，基线向量网自身的内符合精度较高，基线向量没有明显系统误差和粗差，基线向量网的质量是可靠的，在此基础上可以进行约束平差。
9.1.2GPS加密控制网平差及精度分析
a使用软件
GPS加密控制网采用CosaGPS数据处理软件进行平差处理，平差包括三维无约束平差和二维约束平差。
b基线网平差
加密控制网平差分布如下步骤进行：
自由网平差：
首先在WGS-84坐标系下，以控制点为位置基准进行加密控制网的GPS基线向量网的空间三维自由网平差，从而得到自由网平差后的各加密点的WGS-84三维空间直角坐标，并检查GPS基线向量网本身的内符合精度，判定基线向量改正数是否满足规范限差要求。
约束网平差：
加密控制网约束平差以WGS84高斯任意投影带平面直角坐标系下经复测后稳固可靠的CPI、CPII控制点的已知成果坐标作为强制约束基准进行二维约束平差。
在确认加密控制网平面最弱点和最弱边的精度符合规范规定要求的情况下，得到各加密控制点最终的复测平面坐标和精度信息。
表9.1.2-1加密控制网二维约束平差精度统计表
1、里程范围：
DK478+230～DK506+746（L0=104°45′；投影面H0=1350m。
）
最弱点坐标点位精度
Name
X（m）
Y（m）
Mx（cm）
My（cm）
Mp（cm）
YG4201
2650002.9375
470835.9059
0.30
0.43
0.53
最弱边边长、方位角精度
FROM
TO
A（dms）
MA（s）
S（m）
MS（cm）
MS:
S
ppm
YG4201
YG4203
247.39494
1.03
437.8385
0.49
1/90000
11.09
2、里程范围：
DK525+300～DK539+120（L0=104°00′；投影面H0=1565m。
）
最弱点坐标点位精度
Name
X（m）
Y（m）
Mx（cm）
My（cm）
Mp（cm）
YG4524
2651733.7956
513582.4388
0.33
0.35
0.48
最弱边边长、方位角精度
FROM
TO
A（dms）
MA（s）
S（m）
MS（cm）
MS:
S
ppm
YG4523
YG4522
65.50363
1.88
383.4834
0.31
1/122000
8.16
9.1.3GPS加密控制网观测成果分析及结论
根据《高速铁路工程测量规范》规定，加密控制网按四等GPS控制网要求进行。
根据各段加密控制网的闭合环闭合差、重复基线差、最弱边和最弱点的精度统计，已经确认本次加密控制网的精度达到铁路四等GPS网精度要求。
二维约束平差后的最弱边精度分别为1/90000和1/122000，最弱边方向中误差分别为1.03″和1.88″，其精度完全满足中四等控制网中最弱边相对中误差≤1/70000、方向中误差≤2″的精度要求。
10高程控制网加密测量
高程点加密测量时，均起闭于经复测后精度满足二等要求的设计水准点，采用同级扩展的方法按二等水准测量的精度要求进行施测。
⑴二等水准测量精度要求应符合下表的规定。
表9.3.1二等水准测量精度
水准测量等级
每千米高差偶然中误差M△（mm）
每千米高差全中误差MW（mm）
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
二等
≤1
≤2
±6
±4
±4
——
⑵二等水准测量的技术要求应符合“高铁测规”中表4.2.2的规定，具体要求见下表：
表9.3.2二等水准测量的技术要求
等级
水准仪型号
水准尺类型
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）
二等
DS1
铟瓦
≤50
≤1.5
≤6.0
下丝读数≥0.3
⑶二等水准测量计算取位规定参见“铁路测规”中表4.2.8的规定，具体见表9.3.3：
表9.3.3精密水准测量计算取位
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）
二等
0.01
0.1
0.01
0.01
0.1
0.1
⑷加密水准测量外业结束后，每条水准路线应按测段往返测高差不符值计算偶然中误差MΔ和全中误差MW；MΔ和MW下式计算：
式中：
△——测段往返高差不符值（mm）；
L——测段长（km）；
n——测段数；
W——附合或环线闭合差；
N——水准路线环数。
10.1二等水准加密测量精度分析
10.1.1各测段高差比较分析
高程控制点加密测量时，均起闭于经复测后精度满足二等要求的设计水准点，采用同级扩展的方法按二等水准测量的精度要求进行施测。
本标段高程控制点加密测量时，共分五个分部进行，各段水准测量高差往返测不符值分别如下列各表：
第二、三分部水准点加密测量往返测不符值
起始点
到达点
往测距离（km）
往测高差（m）
返测距离（km）
返测高差（m）
往返较差（mm）
平均距离（km）
限差（mm）
合限状态
BM541-0
CPI233
1.07
51.23202
1.06
-51.23380
-1.78
1.07
4.13
合格
CPI233
CPI234
0.84
-46.08503
0.85
46.08384
-1.19
0.84
4.00
合格
CPI234
YG4206
1.08
105.77417
1.11
-105.77789
-3.72
1.10
4.19
合格
YG4206
YG4205
0.47
-13.26120
0.48
13.25851
-2.69
0.47
4.00
合格
YG4205
YG4207
0.99
-57.57048
0.89
57.57001
-0.47
0.94
4.00
合格
YG4207
BM540
2.01
-33.64179
2.03
33.64068
-1.11
2.02
5.69
合格
BM540
J1
0.59
19.01370
0.60
-19.01472
-1.02
0.60
3.09
合格
J1
CPII491
3.44
87.74181
3.38
-87.74782
-6.01
3.41
7.39
合格
CPII491
NQ1
0.47
32.21600
0.48
-32.21644
-0.44
0.47
4.00
合格
NQ1
YG4209
0.73
48.65301
0.72
-48.65297
0.04
0.72
4.00
合格
YG4209
YG42012
0.28
-43.98195
0.26
43.98265
0.70
0.27
4.00
合格
YG42012
YG4210
0.60
6.05775
0.58
-6.05893
-1.18
0.59
4.00
合格
YG4210
JBM013
0.09
-13.46809
0.09
13.46758
-0.51
0.09
4.00
合格
JBM013
JBM018
0.95
0.66237
0.95
-0.66300
-0.63
0.95
4.00
合格
JBM018
JBM017
0.26
-21.93951
0.26
21.93869
-0.82
0.26
4.00
合格
JBM017
BM543-0
0.22
-10.66730
0.21
10.66669
-0.61
0.21
4.00
合格
BM543-0
JBM020
1.02
102.45610
1.00
-102.46003
-3.93
1.01
4.00
合格
JBM020
JBM021
0.54
-51.44100
0.54
51.43958
-1.42
0.54
4.00
合格
JBM021
YG4301
2.99
31.83707
1.75
-31.84035
-3.28
2.37
6.16
合格
YG4301
CPII493-1
1.03
24.48454
1.04
-24.48816
-3.62
1.04
4.08
合格
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