控制网复测及控制点加密复测报告.docx

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控制网复测及控制点加密复测报告

南水北调影响区北汝河1标

控制网复测及控制点加密复测报告

批准

审核

编制

河南省水利建筑集团有限公司

项目经理部

二O一五年十一月十四日

一、工程概况

北汝河系淮河流域沙河一级支流，发源于豫西伏牛山区嵩县外方山跑马岭，流经河南嵩县、汝阳、汝州、郏县、襄城等县市，在襄城县丁营乡崔庄村岔河口汇入沙河，流域面积6080km2，干流河长250km。

北汝河与南水北调总干渠交叉断面以上山区支流建有玉马、虎盘、安沟、马庙、腾口、涧山口等6座中型水库，控制流域面积625km2。

由于南水北调中线总干渠的修建，造成北汝河及其邻近支流在洪水期间相互串流。

北汝河串流片南起岭湾北沟南侧，北至北汝河北侧，区域内包括北汝河、石河两条交叉河流和岭湾北沟、肖楼北沟两个左岸排水，总干渠以上流域面3926.03km2，其中石河、岭湾北沟、肖楼北沟属宝丰和郏县设计渠段，北汝河属于北汝河属于倒虹吸设计段。

根据南水北调总干渠与北汝河、石河交叉断面附近河道现状基本情况及存在问题，本次治理的重点是解决防洪排涝标准低、河道行洪断面不足险工段危机岸边村庄安全、水利排水设施缺乏及生产桥水毁严重的问题。

1、根据工程规划，对总干渠交叉断面以上北汝河两岸堤防进行加高加固，堤防加固段河道桩号为83+750~81+250，加固堤防总长度为4.39km，其中左岸2.05km，右岸2.34km。

堤防加固采用20年一遇防洪标准，堤防工程等级为4级。

2、主要建设内容包括：

新建和加固左、右堤防长4.39km，右岸险工护岸长900m、新建西王楼排涝闸1座、新建引汝大牛灌渠闸1座、穿堤涵洞3座、临时工程等。

3、工程施工范围：

自总干渠交叉断面以上2.5km，河道桩号83+750~81+250.二、复测的目的

按照监理部的指示和有关规定要求，为了检验勘察设计单位所提交的现场控制网的精确度是否达到设计及有关规范要求，保证施工测量所采用的测量控制网的可靠性，我标段将在施工前对设计单位提交的控制点进行复测。

三、复测的内容

我标段主要复测范围为桩号：

自总干渠交叉断面以上2.5km，河道桩号83+750~81+250。

本次复测内容为平面控制网测量和高程控制网测量，其中需校核设计单位移交的平面控制点5个。

另外，为满足施工过程测量放线的需要，项目部又增加了一些现场控制点，加密控制点的点号分别为：

北岸B1至B5（有五个点），南岸：

N1-N7，共17个控制点，这些控制点的测量成果将一并在此成果报告中上报。

四、加点布设原则

（1）周围便于安置接收设备和操作，视野开阔，视场内障碍物的高度角不宜超过15°；

（2）远离大功率无线电发射源（如电视台、电台、微波站等），其距离不小于200m；远离高压输电线和微波无线电信号传送通道，其距离不得小于50m；

（3）附近不应有强烈反射卫星信号的物件（如大型建筑物等）；

（4）交通方便，并有利于其他测量手段扩展和联测；

（5）地面基础稳定，易于点的保存,便于以后进行施工放样工作。

（6）控制点按照每200-300米在征地范围线内沿左边加密，并在通视情况不好的地方再加密控制点。

保证工程施工放样的需要。

五、埋石

在土基上，下挖深度不小于0.5米、直径不小于0.3米的坑，坑内浇筑砼，中间埋设一根Φ16左右钢筋，钢筋上端高出砼面5毫米，并刻划“+”，在砼面上用红漆标注点号。

六、复测及加密控制点工作量

根据测区情况和采用的控制测量方案，预计此次平面复测的工作量为外业数据采集2－3天，内业数据处理2天。

高程控制网复测工作量为外业数据1-2天，内业数据处理2天。

七、测区情况

1测区踏勘情况

5个控制点全部找到，没有控制点被破坏。

2测区已知点的资料如下：

点号

北坐标（ｘ）

东坐标（ｙ）

高程（ｈ）

BRH6

3758856.341

512119.265

121.170

BRH4

3759125.816

512340.786

116.195

BRH3

3759346.839

512432.170

118.987

ML644

3760827.447

512370.125

121.800

BRH1

3759950.274

512117.886

127.086

根据施工需要，需对本标段进行加密控制点，此次加密的GPS控制网为新布设的GPS网，拟利用BRH6、BRH3、BRH4、ML644、BRH1四个已知点进行结算。

满足“新布设的GPS网应与附近已有的国家高等级GPS点进行联测，联测点数不得少于2点”的规定。

3坐标和高程系统

控制点的坐标系为：

平面系统：

1954年北京坐标系，3分带，中央子午线经度为114°。

高程系统：

1985国家高程基准，四等水准。

八、技术设计要求

1作业的技术依据

（1）《水运工程测量规范》（JTS131-2012）

（2）《全球定位系统（GPS）测量规范》GB/T18314-2009。

（3）《国家三、四等水准测量规范》GB/T12898-2009。

（4）控制点成果资料。

2作业的技术方案

此次平面控制网的复测拟采用全球卫星定位系统（GPS）进行复测。

复测程序如下：

a、布置控制网

根据规范：

GPS网相邻点间基线中误差

按下式计算：

式中

（mm）为固定误差；

（ppm）为比例误差系数；

（km）为相邻点间的距离。

GPS-E级网的主要技术要求应符合表1规定。

相邻点最小距离应为平均距离的1/2～1/3；最大距离应为平均距离的2～3倍。

表1　GPS网的主要技术要求

级　别

平均距离（km）

（mm）

（1×10-6）

最弱边相对中误差

E级

0.2～5

≤10

≤20

1/45000

注：

当边长小于200m时，边长中误差应小于20mm。

我标段的施工范围为狭长的带状地形，距离不能满足设计需要，具体测量时拟采用5台GPS观测。

由于采用多边形网测量，故可以消除边长短的影响。

b、布网原则与网形设计

（1）应根据测区实际需要和交通状况。

GPS网的点与点间不要求每点通视，但考虑常规测量方法加密时的应用，每点应有1～2个通视方向。

我标段在标头至标尾范围内，基本能够有2-3个点通视，满足施工放样需要。

（2）GPS网应由若干个独立观测环构成，也可采用附合线路构成。

E级GPS网中每个闭合环或附合线路中的边数应符合表2的规定。

非同步观测的GPS基线向量边，应按所设计的网图选定，也可按软件功能自动挑选独立基线构成环路。

表2　闭合环或附合线路边数的规定

级　别

E　　级　　

闭合环或附合线路边数（条）

≤10

（3）为求定GPS点在54北京坐标系中的坐标，与本标段54北京坐标系中的原有4个控制点联测。

（5）为了求得本标段GPS网点的高程，进行水准测量的高程联测，高程联测采用四等水准测量方法进行，联测所有的控制点，推算出所有点的高程。

c、基本技术要求

为保证本次GPS测量精度，采用载波相位静态相对定位作业模式，按照E级GPS测量作业的基本技术要求应符合表3的规定进行。

表3　E级GPS测量作业的基本技术要求

级　别

卫星截止高度角（°）

有效观测卫星数

平均重复设站数

时段长度（min）

数据采样间隔（s）

PDOP值

E级

≥15

≥4

≥1.6

≥40

15

＜10

注：

1、观测时段长度应视点位周围障碍物情况、基线长短而作调整，

2、可不观测气象要素，但应记录雨、晴、阴、云等天气状况。

d、GPS卫星预报和观测调度计划

（1）保证GPS作业观测工作顺利进行，保障观测成果达到预定的精度，提高作业工效，在进行GPS外业观测之前，应事先编制GPS卫星可见性预报表。

预报表应包括可见卫星号、卫星高度角和方位角、最佳观测卫星组、最佳观测时间、点位图形几何强度因子等内容。

（2）编制预报表所用概略位置应采用测区中心位置的经、纬度。

（3）作业组在观测前应根据参加作业的GPS接收机台数、网形及卫星预报表编制作业调度表，其内容应包括观测时间、测站号、测站名称以及接收机号等项内容。

e、观测准备

（1）每天出发工作前应检查电池容量是否充足，仪器及其附件是否携带齐全。

（2）作业前应检查接收机内存是否充足。

（3）天线安置应符合下列要求：

①作业员到测站后应先安置好接收机使其处于静置状态，然后再安置天线；

②天线可用脚架直接安置在测量标志中心的铅垂线方向上，对中误差应小于3mm。

天线应整平，天线基座上的圆水准所泡应居中；

③天线定向标志应指向正北，定向误差不宜超过±5°。

f、观测作业要求

（1）观测组应严格按调度表规定的时间进行作业，以保证同步观测同一卫星组。

当情况有变化需修改调度计划时，应经作业队负责人同意，观测组不得擅自更改计划。

（2）接收机电源电缆和天线应连接无误，接收机预置状态应正确，然后方可启动接收机进行观测。

（3）各观测时段的前后各量取天线高一次，两次量高之差不大于3mm。

取平均值作为最后天线高，记录在手簿。

若互差超限，应查明原因，提出处理意见记入手簿备注栏中。

天线高是指观测时天线平均相位中心至测站中心标志面的高度，分为上、下两段：

上段是指相位中心至天线底面的高度，这是常数hc，由厂家给出；下段是从天线底面至测站中心标志面的高度，由观测员在现场采用倾斜测量方法直接量取。

具体方法是：

从三脚架三个空档（互成120°）测量天线中心至测站中心标志面的距离，互差应小于3mm，取三次的平均值记录。

（4）接收机开始记录数据后，作业人员可使用专用功能键选择菜单，查看测站信息、接收卫星数、卫星号、各通道信噪比、实时定位结果及存贮介质记录情况等。

（5）仪器工作正常后，作业员及时（每隔15min）逐项填写测量手簿中各项内容。

（6）一个时段观测过程中不得进行以下操作：

关闭接收机以重新启动；进行自测试（发现故障除外）；改变卫星截止高度角；改变数据采样间隔；改变天线位置；按动关闭文件和删除文件等功能。

（7）观测员在作业期间不得擅自离开测站，并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。

（8）接收机在观测过程中不应在接收机近旁使用对讲机和手机等通讯设备；雷雨过境时应关机停测，并卸下天线以防雷击。

（9）观测中应保证接收机工作正常，数据记录正确，每日观测结束后，应及时将数据下载到计算机硬、软盘上，确保观测数据不丢失。

5、外业观测记录

（1）录项目应包括下列内容：

①测站名、测站号；

②观测月、日/年积日、天气状况、时段号；

③观测时间应包括开始与结束记录时间，宜采用协调世界时UTC，填写至时、分；

④接收机设备应包括接收机类型及号码，天线号码；

⑤近似位置应包括测站的近似经、纬度和近似高程，经、纬度应取至1′，高程应取至0.1m；

⑥天线高应包括测前、测后量得的高度及其平均值，均取至0.001m；

⑦观测状况应包括电池电压、接收卫星号及其信噪比（SNR）、故障情况等。

（2）记录应符合下列要求：

①原始观测值和记事项目应按规格现场记录，字迹要清楚、整齐、美观，不得涂改、转抄；

②外业观测记录各时段结束后，应及时将每天外业观测记录结果录入计算机硬、软盘；

③接收机内存数据文件在下载到存贮介质上时，不得进行任何剔除与删改，不得调用任何对数据实施重新加工组合的操作指令。

九、使用仪器设备

平面控制测量由我单位租用其他单位的GPS进行测设。

要求必须由测量工程师带队，并派增足够技术人员测设以满足进度要求；

本次复测采用的主要仪器设备及技术参数见下表：

名称

数量

精度

生产厂家

瑞得R90T

2台

平面±5mm+0.5ppm

广州瑞得

瑞得R70

3台

平面±5mm+0.5ppm

广州瑞得

十、观测方式

此次观测按照E级进行观测设定观测条件，GPS网布设沿渠带状成多边形，结合踏勘情况，控制点布设网型可以满足观测规范要求，部分点位距离有小于200米的，由于此次使用的是多边形网可以消除此影响。

本次外业测量拟采用5台GPS进行平面控制网的数据采集，首先把其中的2台架设在汝河南岸2公里处的临时点（L1、L2）上，把其余3台GPS架设在需复测的N1、N2、N3控制点上，按照E级GPS测量的要求数据采集一个时段45分钟。

架设在L1、L2两台GPS作为下个时段的公用边不搬动，其余3台GPS搬至的其他加密点上开机数据采集一个时段45分钟。

测量到已知点点时，把仪器架设在此点上观测。

依照此方式把所有的控制点全部数据采集完毕。

十一、测量精度

所用仪器精度，既不低于5mm+1pmm的接收机并按E级网要求施测。

十二、数据处理

数据处理方案

本次复测数据后处理及平差软件为南方数据后处理软件（GPSProVer4.0），具备数据传输，基线向量处理，GPS网平差，多种GPS数据转换等功能，完全满足GPS控制测量数据处理的要求。

1、基线解算及其质量检验

（1）基线解算以双差固定解作为最终结果，双差固定解的可靠性由以下两项指标来判别，即固定解的单位权中误差（Rms）和整周模糊度检验倍率（Ratio），其检验值见表4。

根据表4判别时，Rms必须首先符合要求，而Ratio值越大表示固定值越可靠。

表4　静态GPS基线固定解可靠性判别表

基线长度（km）

≤5

5～10

＞10

Rms（m）

≤0.010

≤0.012

≤0.015

Ratio

≥2.5

≥2.1

≥2.0

（2）同步多边形闭合差检验

对于采用同一种数学模型的基线解，其同步时段中任一三边同步环的坐标分量相对闭合差和全长相对闭合差不宜超过表5的规定。

对于采用不同数学模型的基线解，其同步时段中任一三边同步环的坐标分量闭合差和全长相对闭合差按独立环闭合差要求检核。

同步时段中的多边形同步环，可不重复检核。

表5同步环坐标分量及环线全长相对闭合差的规定（1×10-6）

等　级

限差类型

E　级　　

坐标分量相对闭合差

6.0

环线全长相对闭合差

10.0

（3）重复基线边检验

重复基线的长度较差不宜超过下式的规定：

式中：

为E级GPS控制网规定的精度（按实际平均边长计算）

（4）独立环闭合差检验

无论采用单基线模式或多基线模式解算基线，都应在整个GPS网中选取的独立基线构成独立环，各独立环的坐标分量闭合差和全长闭合差应符合下式的规定：

式中:

:

为闭合环边数；

:

为E级GPS控制网规定的精度（按实际平均边长计算）

=

2、补测与重测

（1）无论何种原因造成一个控制点不能与两条合格的独立基线相连接，则在该点上应补测或重测不得少于一条独立基线。

（2）可以舍弃在重复基线较差、同步环闭合差、独立环闭合差中超限的基线，但应保证舍弃基线后的独立环所含基线数不超过表2的规定，否则应重测该基线或者有关的同步图形。

（3）由于点位不符合GPS测量要求而造成一个测站多次重测仍不能满足各项技术规定时，可按技术设计要求另增选新点进行重测。

3、GPS网平差

（1）起算数据与坐标系统

控制点的坐标系为：

平面系统：

1954年北京坐标系，1°分带，中央子午线经度为113°。

高程系统：

1985国家高程基准，三等水准。

经协调查阅对比，13-2口门与南水北调主干渠“宝郏2标”的坐标系和高程基准是统一的。

（2）三维无约束平差

当GPS基线各项质量检验符合要求时，应以所有独立基线组成闭合图形，以三维基线向量及其协方差阵作为观测信息，以一个点的WGS－84系三维坐标作为起算依据，进行GPS网的三维无约束平差。

以提供各GPS控制点在WGS－84坐标系下的三维坐标，各基线向量三个坐标差观测值的改正数，基线边长以及点位和边长的精度信息，并生成GPS高程拟合的数据文件。

在三维无约束平差中，基线向量的改正数（Vδx、Vδy、Vδz）绝对值应满足下式要求：

Vδx≤3

Vδy≤3

Vδz≤3

式中：

为E级GPS控制网规定的基线的精度。

当超限时，可认为该基线或其附近存在粗差基线，应采用软件提供的方法或人工方法剔除粗差基线，直至符合上式要求。

WGS84-坐标系下经典自三维自由网平差单位权

基线名

△X改正mm

△Y改正mm

△Z改正mm

相对误差

平差后距离

中误差

L1--L2

1.8296

4.521

3.4714

1:

974729

3246.7118

0.0069

L1--N2

2.4689

-3.7729

-3.31

1:

706785

2300.3518

0.0113

L1--N3

3.5974

-12.5998

-15.6679

1:

713139

2143.3527

0.0134

L1--N4

-7.0372

8.7607

8.5669

1:

584973

2203.7945

0.0153

L1--N5

2.7213

2.0741

-1.703

1:

665259

2239.6231

0.0098

L1--N6

0.0778

-0.9107

-0.9708

1:

61946

2203.2936

0.0044

L1--N7

4.031

-6.9882

-11.3223

1:

637660

2053.4523

0.0115

L1--B1

2.7639

-4.9806

-4.1666

1:

680680

3197.7258

0.0117

L1--B2

-7.9417

9.5693

9.6429

1:

587642

3135.8096

0.0142

L1--B3

-0.274

0.3096

-0.3385

1:

110897

3302.2421

0.0062

L1--B4

3.1763

-12.8342

-16.5833

1:

791806

3590.1309

0.0127

L1--B5

0.2309

-0.153

-0.1124

1:

55038

3791.7037

0.0105

L1--BRH1

3.8903

-4.2008

-4.5977

1:

684243

3501.1838

0.0104

L1--BRH3

1.0241

-2.2872

-3.1629

1:

76927

3444.6402

0.0053

L1--BRH4

0.419

0.1958

-1.0285

1:

107029

3267.5682

0.0062

L1--BRH6

3.9771

-4.9683

-10.2649

1:

848497

2959.9887

0.0096

L1--ML644

-0.0048

-0.5296

-0.7455

1:

71576

4272.6385

0.0086

L2--N2

0.4764

-2.1251

-1.6845

1:

70092

1997.0813

0.0109

L2--N3

3.3605

-5.5374

-5.5159

1:

640982

2293.7593

0.0121

L2--N4

-6.4816

8.1971

7.9924

1:

494915

2745.3731

0.0179

L2--N5

0.2741

-0.252

0.2748

1:

74301

3032.0182

0.0098

L2--N6

6.5296

-11.8438

-13.0274

1:

797381

3434.4319

0.0122

L2--N7

2.8945

1.7679

-0.9572

1:

672814

3588.9322

0.0103

L2--B1

-0.6036

0.9218

0.3708

1:

63881

2770.9678

0.0068

L2--B2

4.0002

1.8225

0.8471

1:

1023944

3055.5061

0.0076

L2--B3

-0.2907

1.7568

1.8226

1:

81846

3408.5107

0.0078

L2--B4

0.4613

-0.7809

0.3389

1:

47285

3730.1294

0.01

L2--B5

-0.1039

-0.8506

-1.5498

1:

90618

4065.0903

0.0073

L2--BRH1

-0.0493

-4.1551

-0.2423

1:

491340

2722.9496

0.0159

L2--BRH3

-8.1535

9.838

10.8005

1:

630081

2087.7902

0.0139

L2--BRH4

0.4668

-0.6148

-0.4107

1:

85426

1875.4394

0.0089

L2--BRH6

4.3563

-22.4672

-0.9725

1:

461778

1652.2243

0.0186

L2--ML644

-3.6815

14.6068

7.6554

1:

658019

3569.5707

0.0131

（3）二维约束平差

在无约束平差确定的有效观测量基础上，以起算数据中提供的已知点作为强制约束的固定值，进行二维约束平差。

平差结果就输出各GPS控制点在前述的坐标系统中的二维平面坐标，基线向量改正数，基线边长、方位以及坐标、基线边长、方位的精度信息，转换参数及其精度信息。

约束平差中，应将已知坐标点组合成不同的约束条件，以发现作为约束的已知坐标与GPS网不兼容（即约束平差结果严重扭曲GPS无约束平差结果的精度）。

ID

X坐标

Y坐标

rms（mm）

dx（mm）

dy（mm）

BRH6

3758856.341

512119.265

0

0

0

BRH4

3759125.816

512340.786

1.3621

1.0564

0.8599

BRH3

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1.5479

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0.8986

ML644

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0.6403

BRH1

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1.5111

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1.131

N2

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N3

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N4

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N5

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N6

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N7

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B1

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B2

3