铁路复测技术方案.doc

目目 录录 1 概况概况.1 1.1 任任务务依据依据1 1.2 概况概况1 3 控制网复控制网复测测采用的方法及精度采用的方法及精度.2 3.1 CPI、 、CPII 控制网的复控制网的复测测方法和精度方法和精度2 3.2 高程控制网的复高程控制网的复测测方法和精度方法和精度3 4 控制网复控制网复测测使用的使用的仪仪器和人器和人员组员组成成.3 4.1 拟拟投入使用的投入使用的测测量量仪仪器器3 4.2 主要的主要的测测量人量人员组员组成成4 5 CPI、 、CPII 控制网复控制网复测实测实施施.5 5.1 外外业观测业观测5 5.1.1 GPS 测测量作量作业业的基本技的基本技术术要求要求.5 5.1.2 GPS 测测量网形量网形设计设计.5 5.2 与相与相邻标邻标段段联测贯联测贯通控制情况通控制情况5 5.4 GPS 数据数据处处理理7 6 高程控制网复高程控制网复测实测实施施.10 6.1 外外业观测业观测10 6.1.1 水准水准观测观测的主要技的主要技术术要求要求.10 6.1.2 观测观测方式方式.11 6.1.3 观测观测的的时间时间和气象条件和气象条件.11 6.1.4 设设置置测测站站.11 6.1.5 测测站站观测顺观测顺序和方法序和方法.12 6.1.6 观测观测中中应应遵守的事遵守的事项项.12 6.2 与相与相邻标邻标段段联测贯联测贯通控制情况通控制情况13 6.3 内内业计业计算算13 6.3.1 观测观测数据数据质质量量检检核核.13 6.3.2 水准基点水准基点间间高差高差计计算算.14 7 控制网复控制网复测评测评判方法及判方法及标标准准.14 7.1 复复测测网的精度分析网的精度分析14 7.2 复复测测与原与原测测成果的成果的对对比分析比分析14 8 发现问题发现问题的的处处理方法理方法.15 9 上交成果上交成果.16 10 附件附件.17 第 0 页 共 46 页 1 概况概况 1.1 任任务务依据依据 新建铁路叙永至毕节铁路工程（以下简称“叙毕铁路”）站前及相关工程 XXX标段（以下简称“XX标”）由XXXX承建，并负责标段范围内基础平面控 制网CPI（含联测CP0），线路控制网CPII，三等水准高程控制网的交桩复测 工作。 1.2 概况概况 本标段为站前工程施工 XXX 标段，位于川滇两省交界的边远山区，施 工起讫里程：DK194+516.98DK230+910，正线线路全长 36.393km。铁路建 设等级为 I 级，正线为单线，设计时速为 120 公里/小时。 主要工程数量：隧道 29.6986km /8 座、桥梁 4.15km/14 座、正线路基长 2.5444km，车站 3 座（高峰寺会让站、马家坝中间站、下坪会让站）。重点工 程：长岭隧道(DK203+077.5)，长度 7775m，本标段施工整个隧道；斑竹林隧 道(DK228+611)，长度 12758m，本标段施工进口段 8678m。 根据铁路工程测量规范（TB101012009）第 5.10 条的规定，XXX 叙 毕铁路工程指挥部组织对所交接的 CPI、CPII 和线路三等水准点进行复测。 本次测量具体测量内容如下： CPI（GPS 三等）复测； CPII（GPS 四等）复测； 三等水准复测。 本标段 CPI，CPII，平面加密点，水准控制点前期踏勘情况如下： 等级控制点个数(个）毁坏点个数(个） 第 1 页 共 46 页 CPIGPS 三等3311 个（含 1 个 CP0 点） CPIIGPS 四等83 个 水准水准三等155 个 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 控制网复控制网复测执测执行的技行的技术标术标准准 （1）全球定位系统（GPS）测量规范（GB/T 18314-2009） （2）铁路工程卫星定位测量（TB 10054-2010） （3）铁路工程测量规范（TB 10101-2009） （4）高速铁路工程测量规范（TB 10601-2009） （5）国家三、四等水准测量规范（GB/T 12897-2006） （6）叙毕线精密工程控制测量网成果表（中铁二院 2012.12）； （7）叙毕线精密工程控制测量技术总结（中铁二院 2015.12）。 3 控制网复控制网复测测采用的方法及精度采用的方法及精度 3.1 CPI、 、CPII 控制网的复控制网的复测测方法和精度方法和精度 与原测相同，CPI、CPII 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，形成由大地四边形组成的带状 网。 CPII 控制网复测采用边联结方式构网，形成由大地四边形组成的带状 网，并与 CPI 联测构成附合网。 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 测量等级测量方法 基线方位角 中误差 约束点间的 边长相对中 误差 约束平差后 最弱边边长 相对中误差 第 2 页 共 46 页 CPI5 mm1 mm/km三等GPS1.71/180,0001/100,000 CPII5 mm2 mm/km四等GPS2.01/100,0001/70,000 3.2 高程控制网的复高程控制网的复测测方法方法和精度和精度 与原测相同，线路三等水准点复测采用国标三等水准测量方法施测，检 测相邻线路水准基点间的高差。 水准测量的精度及限差如表 2 所示。 表 2 水准测量精度 限 差 测段、路线往返测 高差不符值 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 平原山区 附合路线或 环 线闭 合 差 检测已测测段 高差之差 三等3mm6mm K12n4 . 2L12 i R20 注：表中 K 为测段水准路线长度、L 为水准路线长度、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 控制网复控制网复测测使用的使用的仪仪器和人器和人员组员组成成 4.1 拟拟投入使用的投入使用的测测量量仪仪器器 根据规范的相关要求，本次复测拟使用的主要测量仪器如表 3 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 3 投入使用的主要测量仪器 序 号 仪器名称规格型号主机编号检定单位检定有效日期 1GPS 接收机徕卡 ATX1230GG185901山西省测绘产品质量监督检验站2017.05.17 2GPS 接收机徕卡 ATX1230GG185916山西省测绘产品质量监督检验站2017.05.17 3GPS 接收机徕卡 ATX1230GG185943山西省测绘产品质量监督检验站2017.05.17 第 3 页 共 46 页 序 号 仪器名称规格型号主机编号检定单位检定有效日期 4GPS 接收机徕卡 ATX1230GG185907山西省测绘产品质量监督检验站2017.05.17 5GPS 接收机徕卡 GS082524368山西省测绘产品质量监督检验站2017.05.17 6GPS 接收机徕卡 GS082524559山西省测绘产品质量监督检验站2017.05.17 7GPS 接收机徕卡 GS082524163山西省测绘产品质量监督检验站2017.05.17 8电子水准仪天宝 DINI03708025中铁第一勘察设计院2017.04.05 9电子水准仪天宝 DINI03730276中铁第一勘察设计院2017.04.05 10电子水准仪天宝 DINI03732372四川省测绘计量检定站2017.09.07 4.2 主要的主要的测测量人量人员组员组成成 由具有甲级测绘资格的测量单位“中铁十七局集团第一工程有限公司 测绘中心”来完成此次复测任务。组成1个GPS测量小组、3个水准测量小组。 预计投入的主要测量人员有：高级工程师2人，工程师4人、助理工程师 及技术员2人、测工22人，共约30人。 复测主要技术人员及分工情况复测主要技术人员及分工情况 序号姓名职称担任职务及分工备注 1翟宝珍工程师总负责 2薛宝珠高级工程师GPS 外业技术负责 3刘学信高级工程师GPS 内业技术负责 4付元江工程师二等水准内业负责 5孙海华工程师二等水准外业负责 6李 强工程师二等水准外业负责 7王 盼助理工程师师二等水准外业负责 8刘飓助理工程师师外业现场调度 第 4 页 共 46 页 5 CPI、 、CPII 控制网复控制网复测实测实施施 5.1 外外业观测业观测 5.1.1 GPS 测测量作量作业业的基本技的基本技术术要求要求 根据规范要求，CPI、CPII 控制网复测外业测量严格按表 4 的技术要求 执行。 表 4 GPS 测量作业的基本技术要求 等 级 项 目 三等（CPI）四等（CPII） 卫星截止高度角（）1515 同时观测有效卫星数44 有效时段长度（min）6045 观测时段数1212 数据采样间隔（s）10-6010-60 接收机类型双频单/双频 静态测量 PDOP 或 GDOP 值810 5.1.2 GPS 测测量网形量网形设计设计 与原测相同，CPI、CPII 控制网复测均采用边联结方式构网，形成由大 地四边形组成的带状网。测量过程中 7 台 GPS 同时观测，观测两个时段后， 留下 2 台仪器不动，这 2 台仪器作为搭接边，其它仪器依次往前布点。每一 站依次重复上面的步骤。如图 1 所示： 图 1 GPS 测量网形示意图 5.2 与相与相邻标邻标段段联测贯联测贯通控制情况通控制情况 第 5 页 共 46 页 平面控制以设计院移交的 CPI 做为共用平面控制点，本标段起点与叙 毕线 XZZQSG-1 标相接，与叙毕线 XZZQSG-1 标共用 2 个 CPI 点 （XCPI25、XCPI26-1），本标段终点与叙毕线 XZZQSG-3 标相接，与叙毕线 XZZQSG-3 标段共用 2 个点（XCPI42、XCPI43），CPI 共用桩点均保存完好。 5.3 GPS 观测设观测设站站 （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 第 6 页 共 46 页 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）CPI 控制网复测以时，每一同步环至少观测 2 个时段，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 数据数据处处理理 GPS 数据处理包括基线向量解算和网平差两个部分，CPI 复测网基线 解算采用广播星历，用 LGO8.4 商用软件按静态相对定位模式进行双差固 定解求解模式。 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。 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 60min、CPII 复测网小 于 45min，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 第 7 页 共 46 页 标分量闭合差应符合下式规定： nWWWW nW nW nW ZYXS Z Y X 33 3 3 3 222 式中：n闭合环边数；标准差，即基线长度中误差 2 2 Dba （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：。如果观测22 S d 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。 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： 3 3 3 Z Y X V V V 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 第 8 页 共 46 页 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 的两个国家 B 级 GPS 控制点的大地坐标作为约束条件，进行 CPI 复测网约 束平差后进行坐标投影转换。约束平差合格后，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： 2 2 2 Z Y X dV dV dV （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，本标段此次复测的平面坐标系统采 用工程独立坐标系统高斯投影，参考椭球为 WGS-84 椭球（椭球参数为：长 半轴 a=6378137，扁率 f=298.257223563），本标段涉及两个投影分带，投影 带中央子午线为 1050000，投影面大地高为 580m、870m 和 1070m，投 影后东方向坐标加常数为 500km，北方向坐标加常数为 0。 本标段的平面坐标投影带划分情况如表所示。 表 7 设计平面坐标系投影带 第 9 页 共 46 页 投影分投影分 带带序号序号 中央子中央子 午午线经线经 度度 投影高投影高 程面正程面正 常高常高 HM(m) 投影高投影高 程面大程面大 地高地高 h（ （m） ） 平均高平均高 程异常程异常 （ （m） ） 对应对应里程范里程范围围 最大投影最大投影 长长度度变变形形 值值 （ （mm/km） ） 1105615580-35 DK170+600 DK194+65 0 22.4 2105905870-35 DK194+650 D2K207+7 90 23.1 310511051070-35 D2K207+790 DK249+00 0 22.3 (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： 2 2 2 Z Y X dV dV dV 6 高程控制网高程控制网复复测实测实施施 6.1 外外业观测业观测 6.1.1 水准水准观测观测的主要技的主要技术术要求要求 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表 所示。 第 10 页 共 46 页 表 8 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 三等DS1因瓦 3 且 50 1.56.0 0.55 且 2.8 2 次 表 9 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 三等11.53- 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 10 水准测量数据取位要求 等级 往（返）测距 离总和 往（返）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 三等0.01 km0.1 km0.1 mm0.1 mm0.1 mm1 mm 6.1.2 观测观测方式方式 （1）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。 （2）水准路线跨越江河、深沟等时，参照现行铁路工程测量规范以及 国家三、四等水准测量规范中有关“跨河水准测量”的规定执行。 6.1.3 观测观测的的时间时间和气象条件和气象条件 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）日出后与日落前 30min 内； （2）太阳中天前后各约 2h 内； （3）标尺分划线的影像跳动剧烈时； （4）气温突变时； 第 11 页 共 46 页 （5）风力过大而使标尺与仪器不能稳定时。 6.1.4 设设置置测测站站 （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 测测站站观测顺观测顺序和方法序和方法 （1）每一测站的观测顺序如下：奇数站为“后前前后”，偶数站为 “前后后前”。 （2）一个测站操作程序如下（以奇数站为例）：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；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；重新照准前视标尺，测量并记录；旋转望远镜照准后视标尺条 码中央，精确调焦至条码影像清晰，测量并记录。显示测站成果，测站检 核合格后迁站。 6.1.6 观测观测中中应应遵守的事遵守的事项项 （1）观测前，将仪器置于露天阴影下 30min，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。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。 第 12 页 共 46 页 （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）在测量之前，应尽量保证前后视距离相等，来消除 i 角误差。 （5）水准测量作业期间，每天开测前进行 角测定，保证 角绝对值在作ii 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 与相与相邻标邻标段段联测贯联测贯通控制情况通控制情况 本次高程控制网复测，除了复测本标段范围内的所有线路水准基点外， 向相邻标段延伸联测了一个水准基点。与 XZZQSG-1 标和 XZZQSG-3 标共 用 BM18、BM19 和 BM28、BM29-1，结果经彼此双方（1 标、2 标、3 标）施工 单位复测验证为正确的。 6.3 内内业计业计算算 6.3.1 观测观测数据数据质质量量检检核核 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、附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。 水准平差数据处理采用武汉大学科傻地面控制测量数据处理系统平 差软件进行，为方便观察沿线路的区域沉降情况，需要进行本标段水准路线 的整体平差计算以便对各水准点的绝对高程值变化进行观察和分析。经对 对复测高程与设计高程进行比对分析，来确定本次交桩复测获得的各水准 第 13 页 共 46 页 点的高程有无明显地表沉降。 第 14 页 共 46 页 6.3.2 水准基点水准基点间间高差高差计计算算 （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： Ln M 4 1 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 控制网复控制网复测评测评判方法及判方法及标标准准 7.1 复复测测网的精度分析网的精度分析 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 5.4 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 5.4 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