1、新建铁路石武客运专线 郑州东站工程 SSZD-NO.2 标（DK709+980.98DK713+501.65）精密工程控制网复测 技术方案 目 录 1、概况.4 1.1、概况.4 1.2、任务依据.4 3、控制网复测采用的方法及精度.5 3.1、CPI、CPII、加密导线控制网的复测方法和精度.5 3.2、高程控制网的复测方法和精度.5 4、控制网复测使用的仪器和人员组成.6 4.1、拟投入使用的测量仪器.6 4.2、主要的测量人员组成.6 5、CPI、CPII、加密导线控制网复测实施.7 5.1、外业观测.7 5.1.1、GPS 测量作业的基本技术要求.7 5.1.2、GPS 测量网形设计.2、7 5.2、与相邻标段联测贯通控制情况.8 5.3、GPS 观测设站.8 5.4、GPS 数据处理.9 6、高程控制网复测实施.12 6.1、外业观测.12 6.1.1、水准观测的主要技术要求.12 6.1.2、观测方式.13 6.1.3、观测的时间和气象条件.13 6.1.4、设置测站.13 6.1.5、测站观测顺序和方法.13 6.1.6、观测中应遵守的事项.14 6.2、与相邻标段联测贯通控制情况.14 6.3、内业计算.15 6.3.1、观测数据质量检核.15 6.3.2、水准基点间高差计算.15 7、控制网复测评判方法及标准.15 7.1、复测网的精度分析.15 7.2、复测与原测成3、果的对比分析.16 8、发现问题的处理方法.17 9、上交成果.17 新建铁路石武客专郑州东站工程 SSZD-NO.2标 十七局精密控制网复测技术方案 1、概况 1.1、概况 新建铁路石家庄到武汉客运专线 SSZD-NO.2 标,起止里程桩号为DK709+980.98DK713+501.65，正线长度约 3.521km，其中路基工程正线长度 2522.43m，桥梁有：269 框架小桥，七里河北桥（京广场和城际场）、七里河大桥（京广场、城际场、徐兰场）、站台桥、商鼎路桥、莲湖路桥，涵洞有 2 个分别为：998 框架涵和 020 框架涵。1.2、任务依据 本次复测 CPI 控制点 1 个，CPII4、 控制点 4 个，CPII 复测与加密同时进行，本次共加密导线点 7 个。二等水准点 7 个，由于地方施工的干扰，平面控制点 CPI203、CPII012 遭到破坏，CPII013、CPII014下沉，本次复测未测这 4 个点，其余控制点的标石均完好。根据客运专线无砟轨道铁路工程测量暂行规定（铁建设【2006】189 号文件及河南公司文件要求，对所交接的 CPI、CPII、加密控制网和线路水准基点进行复测。为了保证控制网复测顺利进行，确保复测成果的质量，制定本方案。2、控制网复测执行的技术标准（1）客运专线无砟轨道铁路工程测量暂行规定（铁建设【2006】189 号；（2）时速 200-250 5、公里有砟轨道铁路工程测量指南（试行）；（3）全球定位系统（GPS）测量规范（GB/T 18314-2009）；（4）全球定位系统（GPS）铁路测量规程（TB 10054-2010）；（5）精密工程测量规范（GB/T15314）（6）国家一、二等水准测量规范（GB/T 12897-2006）3、控制网复测采用的方法及精度 3.1、CPI、CPII、加密导线控制网的复测方法和精度 与原测相同，CPI、CPII、加密导线控制网均采用 GPS 测量方法施测，GPS 测量的精度及主要技术指标如表 1 所示。CPI 控制网复测采用边联结方式构网，形成由三角形或大地四边形组成的带状网。CPII 控制网复测采6、用边联结方式构网，形成由三角形或大地四边形组成的带状网，并与 CPI 联测构成附合网。加密导线控制网复测采用边联结方式构网，形成由三角形或大地四边形组成的带状网，并与 CPII 联测构成附合网。表1 CPI、CPII网GPS测量的精度指标 控制网类型 测量方法 测量等级 基线边方向中误 最弱边相对中误差 CPI GPS 二等 1.3 1/180 000 CPII GPS 三等 1.7 1/100 000 加密导线 GPS 四等 2 1/70 000 表 1 CPI、CPII 控制网 GPS 测量的主要技术指标 控制网类型 固定误差a 比例误差 b 基线方位 角中误差 约束点间的 边长相对中误差7、 约束平差后最弱边 边长相对中误差 CPI 5 mm 1 mm/km 1.3 1/250 000 1/180 000 CPII 5 mm 1 mm/km 1.7 1/180 000 1/100 000 加密导线 5 mm 2 mm/km 2 1/100 000 1/70 000 3.2、高程控制网的复测方法和精度 与原测相同，线路水准基点控制网施工复测采用水准测量方法施测，检测相邻线路水准基点间的高差，测量等级为二等水准。水准测量的精度及限差如表 2所示。表 2 水准测量精度（mm）水准测量 等 级 每千米高差偶然中误差M 每千米高差全中误差 MW 限 差 测段、路线往返测 高差不符值 附合路8、线或 环 线闭 合 差 检测已测测段高差之差 平原 山区 二等 1mm 2mm K4 n8.0 K4 iR6 注：表中 K 为测段水准路线长度、Ri为检测测段长度，单位为 km，小于 1km 时按 1km 计。n为测段水准测量测站数，当山区水准测量每公里测站数 n25 站以上时，采用测站数计算高差测量限差。4、控制网复测使用的仪器和人员组成 4.1、拟投入使用的测量仪器 根据规范的相关要求，本次施工复测拟使用的主要测量仪器如表4 所示。所有仪器均经省级以上计量检定部门检定合格并在检定有效期内，仪器的标称精度以及技术状态均满足复测的要求。表 4 投入使用的主要测量仪器 序 号 仪器名称 规格型号9、 台数 1 GPS 接收机 Leica Viva GS15 5 3 数字水准仪 天宝 DiNi03 1 4.2、主要的测量人员组成 由集团有限公司集团公司精测队承担。组成1个GPS测量小组、一个水准测量小组，顺利完成此次复测任务。预计投入的主要测量人员有：工程师 1 人，二级测量工 1 人、三级测量工 4 人、测工 5 人，共约 11 人。5、CPI、CPII、加密导线控制网复测实施 5.1、外业观测 5.1.1、GPS 测量作业的基本技术要求 根据规范要求，CPI、CPII、加密导线控制网施工复测外业测量严格按表 5 的技术要求执行。表 5 GPS 测量作业的基本技术要求 等 级 项 目 二10、等（CPI）三等（CPII）四等（导线）静态测量 卫星截止高度角（）15 15 15 同时观测有效卫星数 4 4 4 有效时段长度（min）90 60 45 观测时段数 2 12 12 数据采样间隔（s）15 15 15 接收机类型 双频 双频 双频 PDOP 或 GDOP 值 6 8 10 5.1.2、GPS 测量网形设计（1）与原测相同，CPI、CPII、加密导线控制网复测均采用边联结方式构网，形成由三角形、大地四边形或者大地五边形组成的带状网，如图 1 所示。C G I E H J K D A B 图 1 GPS 测量网形示意图 5.2、与相邻标段联测贯通控制情况（1）与中铁七局联测贯通11、控制 平面控制以设计院移交的 CPI204、CPII010 为共用平面控制点，结果为经双方施工单位复测验证为正确的，由设计单位提供的 CPI 坐标成果（坐标系为：WG84 椭球坐标，中央子午线为：113 度 45 分 00秒，投影面大地高为：90m）。详见表 6。表 6 共用平面控制一览表 点号 设计坐标(m)备注 北坐标（X）东坐标（Y）CPII010 3850738.0517 502172.7071 CPII 共用点 CPI204 3847497.0910 502865.8325 CPI共用点 5.3、GPS 观测设站（1）作业前，光学对点器与基座必须严格检查校准，在作业过程中应经常检查保12、持正常状态。设站时，对中误差不大于 1mm。（2）天线安置应严格对中、整平，正确量取至厂商指定的天线参考点高度，并须获得厂商提供的参考点至天线相位中心的改正常数，以便于在随后的数据处理中精确计算天线高。（3）天线高在每个时段的测前（必须在开机之前）和测后（必须在关机之后）各量取一次，两次量取天线高应在相同的位置。天线高应从天线的三个不同方向（间隔 120）量取，或用接收机天线专用量高器量取。每次在三个方向上量取的天线高误差应不大于2mm，否则应重新对中、整平。任一方向上在观测前、后两次量取的天线高误差应不大于2mm，否则认为在观测过程中天线发生变动，该时段作废。（4）测站上所有规定的作业项目经13、认真检查均符合要求，记录资料完整无缺，将点位恢复原状后方可迁站。（5）同一时段的观测过程中不得关闭并重新启动仪器，不得改变仪器的参数设置，不得转动天线位置。在有效观测时段内，如中途断电，则该时段必须重测。因观测环境及卫星信号等原因造成数据记录中断累计时间超过 25min，则该时段重测。（6）观测过程中若遇到强雷雨、风暴天气，应立刻停止当前观测时段的作业。（7）CPII 控制网复测以及 CPII 与 CPI 控制点联测时，每一同步环观测 1-2 个时段。每个时段观测结束后，都必须重新安置仪器，将基座转动 120或者升降三脚架，然后重新对中、整平，进行下一时段的观测。5.4、GPS 数据处理 GP14、S数据处理包括基线向量解算和网平差两个部分，基线向量解算采用随机附带的GPS解算软件LGO 7.0，网平差计算采用科傻GPS数据处理系统进行处理。及时进行观测数据的处理和质量分析，检查是否符合规范和技术设计要求。每天对当天的观测数据进行粗处理和基线解算，并及时对闭合环、重复基线等进行计算检核。5.4.1、基线向量结算 基线处理时，应严格遵守下列要求：（1）基线解算时，卫星星历统一采用广播星历，卫星高度角一般采用 15。（2）同一时段观测值的数据剔除率小于 10%，否则应重测。（3）任一时段的同步观测时间，CPI 复测网小于 90min、CPII复测网小于 60min，导线复测网小于 45min15、,则该时段作废；任一时段的有效卫星数少于 4 颗，则该时段作废。（4）基线向量满足验收标准后，按最小闭合环原则对全网的基线向量进行闭合环搜索，并对闭合环的闭合差进行计算检验。独立观测边闭合环各坐标分量闭合差应符合下式规定：nWWWWnWnWnWZYXSZYX33333222 式中：n闭合环边数；22Dba标准差，即基线长度中误差（mm），a 和 b 按表 1 取值。（5）同一基线不同时段重复观测基线较差应满足：22Sd。如果观测数据不能满足要求时，应对成果进行全面分析，必要时进行补测或重测。5.4.2、GPS 网平差计算 GPS 网平差是在基线质量检验合格的前提下进行的，先进行三维向量网无约束16、平差，各项指标合格后再进行约束平差。（1）三维向量网无约束平差 基线解算各项质量指标均满足要求后，以全网有效观测时间较长、观测条件较好、接近全网中部的控制点的 WGS-84 坐标作为起算数据，进行全网的无约束平差。无约束平差中，基线分量的改正数绝对值应符合下式：333ZYXVVV 否则，认为该基线或者其附近的基线存在粗差，应予剔除。平差合格后，提供无约束平差 WGS-84 坐标系中的空间直角坐标、基线向量及其改正数和精度信息。（2）CPI 控制网约束平差 在三维无约束平差确定的有效观测基础上，进行约束平差。以设计提供的 CPI 控制点的空间坐标作为约束条件，进行 CPI 复测网约束平差。约束平17、差合格后，提供相应坐标系的空间直角坐标、基线向量及其改正数和精度。约束平差后，基线向量各分量改正数与无约束平差同一基线改正数较差的绝对值应符合下式要求：222ZYXdVdVdV（3）CPI 控制点的工程独立坐标计算 根据设计提供的坐标系投影带和投影面划分，依据不同投影面和中央子午线分两段解算，将平差得到的 CPI 控制网的空间直角坐标分别投影到相应的平面坐标投影带中，计算出 CPI 控制点的工程独立坐标值，得出 CPI 控制点的复测坐标成果。根据设计提供的控制网交桩资料，本标段的平面坐标投影带划分情况如表 所示。表 8 设计平面坐标系投影带 序 点号范围 投影带参数 中央子午线 投影面高 1 18、CPI52-CPI76 10630 200m(4)CPII 控制网约束平差 GPS 基线网（CPII 复测网）三维无约束平差合格后，以所联测的、经复测确认点位稳定可靠的 CPI 控制点作为约束点进行二维约束平差，计算 CPII 控制点的工程独立坐标值，得出 CPII 控制点的复测坐标成果。约束平差中，基线向量各分量改正数与无约束平差同一基线改正数较差的绝对值应符合下式要求：222ZYXdVdVdV 6、高程控制网复测实施 6.1、外业观测 6.1.1、水准观测的主要技术要求 高程控制网复测的仪器全部采用数字水准仪施测，水准观测的主要技术要求如表 所示，各测站的限差如表 所示，水准测量数据取位如19、表 所示。表 9 水准观测主要技术要求（m）等级 水 准 仪 最低型号 水准尺 类 型 视距 前 后 视距差 测段的前后 视距累积差 视线高度 重复测量 次数 二等 DS1 因瓦 3 且 50 1.5 6.0 0.55 且2.8 2 次 表 10 水准观测的测站限差（mm）项 目 等 级 基、辅分划 读数之差 基、辅分划 所测高差之差 检测间歇点 高差之差 上下丝读数平均值 与中丝读数之差 二等 0.5 0.7 1 3 注：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按表中“基、辅分划所测高差之差”的限差执行。表 11 水准测量数据取位要求 等级 往（返）测距离总和 往（返20、）测距离中数 各测站 高 差 往（返）测高差总和 往（返）测高差中数 高程 二等 0.01 km 0.1 km 0.01 mm 0.01 mm 0.1 mm 0.1 mm 6.1.2、观测方式 水准测量全部采用单路线往返观测，往返观测使用同一类型的仪器和转点尺承沿同一道路进行。6.1.3、观测的时间和气象条件 水准观测应在标尺分划线成像清晰而稳定时进行，下列情况下不应进行观测：（1）标尺分划线的影像跳动剧烈时；（2）气温突变时；（3）风力过大而使标尺与仪器不能稳定时。6.1.4、设置测站（1）根据路线土质情况选用尺桩（质量不轻于 1.5kg、长度不短于 0.2m）或尺台（质量不轻于 5kg）作21、转点尺承，并辅以专门的尺撑，以保证标尺稳定、铅直。（2）测站视线长度、前后视距差、视线高度等按表 规定执行。6.1.5、测站观测顺序和方法（1）每一测站的观测顺序如下：奇偶数站均采用“后后前前”。（2）一个测站操作程序如下：整平仪器；望远镜对准后视标尺，用垂直丝照准条码中央，精确调焦至条码影像清晰，测量并记录两次；旋转望远镜照准前视标尺条码中央，精确调焦至条码影像清晰，测量并记录 2 次。显示测站成果，测站检核合格后迁站。6.1.6、观测中应遵守的事项（1）观测前，将仪器置于露天阴影下 10min，并在使用前进行预热，预热不少于 20 次单次测量。（2）每一测段的往测与返测，其测站数均应为偶数22、。由往测转向返测时，两支标尺应互换位置，并应重新整置仪器。（3）在连续各测站上安置水准仪的三脚架时，应使其中的两脚与水准路线的方向基本平行，而第三脚则依次轮换置于路线方向的左侧与右侧。（4）除路线转弯处外，每一测站上仪器与前后视标尺的三个位置应接近一条直线。（5）水准测量作业期间，每天开测前进行i角测定，保证i角绝对值在作业过程中均不超过 15。此外，应定期检校标尺上的气泡。（6）避免视线被遮挡，遮挡不应超过标尺在望远镜中截长的20%；仪器只能在厂家规定的温度范围内工作；确信震动源造成的震动消失后，才能启动测量键。6.2、与相邻标段联测贯通控制情况 本次高程控制网复测，是以 CPII010 为23、基准点进行全线路往返测量高差闭合差满足规范要求，因相邻单位不给提供对接水准点未能与七局标高进行对比。6.3、内业计算 6.3.1、观测数据质量检核 外业工作结束后，对观测数据的质量进行检核，检核的内容主要包括：测站数据、水准路线数据、闭合路线的高差闭合差。数据质量检查合格后，才能进行后续的平差计算。6.3.2、水准基点间高差计算（1）每千米高差偶然中误差计算 按测段往、返测高差不符值计算每千米高差偶然中误差 M，M应满足表 2 的规定，否则应对闭合差较大的测段（水准路线）进行重测。M按下列公式计算：LnM41 式中：测段往、返测高差不符值（mm）；L测段长度，以 km 计；n测段数。（2）线路24、水准基点间复测高差计算 计算各测段往返测高差的平均值，得出水准基点间的复测高差。7、控制网复测评判方法及标准 7.1、复测网的精度分析 复测网数据处理完成后，首先应对其精度进行统计分析，确保复测网的成果能够满足相应等级的精度要求。主要项目及标准如下：（1）GPS 复测网独立环闭合差及重复基线较差应满足本技术方案中的相关要求；（2）GPS 自由网平差和约束平差后最弱边方位角中误差和边长相对中误差应满足本技术方案中的相关要求；（3）水准测量测段间往返测较差、附合水准路线高差闭合差、水准路线每千米高差偶然中误差应满足表 2 中的相关要求。7.2、复测与原测成果的对比分析 在确认复测网精度满足要求的前25、提下，将复测成果与原测成果进行对比。主要项目和标准如下：（1）平面控制网复测与原测坐标成果较差的限差应满足表 的规定。表 13 CPI、CPII 控制点复测坐标较差限差 控制点类型 复测坐标较差限差（mm）备 注 CPI 20 指 X、Y 坐标分量较差 CPII 15 导线点 10（2）GPS 网复测与原测相邻点间坐标差之差的相对精度的限差应满足表 14的规定。表 14 GPS 复测相邻点间坐标差之差的相对精度限差 控制网等级 相邻点间坐标差之差的相对精度限差 备 注 CPI 1/130 000 CPII 1/80 000 注：表中相邻点间坐标差之差的相对精度按下式计算：SZYXSdijiji26、jS222 式中，原复原复原复ijijijijijijijijijZZZZZYYYYYXXXXX S相邻点间的二维平面距离或三维空间距离 ijX，ijY相邻点 i 与 j 间二维坐标差之差，单位 m ijZ相邻点 i 与 j 间 Z 方向坐标差之差，当只统计二维坐标差之差的相对精度时该值为零，单位 m。（3）相邻水准点复测与原测高差之较差应满足表 2 的规定。8、发现问题的处理方法 复测成果与原测成果较差满足规定时，采用原测成果。当较差超限时，进行二次复测，查明原因，并采用同精度内插的方法更新成果，提交监理和设计单位确认。9、上交成果 控制网复测完成后，提交下列成果资料：（1）精密控制网复测技术方案（2）精密控制网复测技术报告（3）平差计算资料（4）外业测量观测数据资料