莆永高速公路(改线)技术设计书.doc

莆永高速公路（改线）D级GPS控制测量技术设计书 学生姓名： 徐 盼 学 号： 2007080139 专 业： 测绘工程 班 级： 07测绘 实习单位： 福建省地质测绘院 莆永高速公路（永春段）控制测量技术设计书一、总述为满足海西高速公路网莆永高速公路（永春段）设计建设的需要，现根据招标文件项目和任务目的，以及测区实际情况编写本设计书。（一）测区概况测区位于福建省泉州市永春县境内，东经11741、北纬2513至东经11831、北纬2533之间，中央子午线为11830。全县总面积1468平方公里，全境呈带状，东西长84.7公里，南北宽32.7公里。测区地貌为多丘陵地带，境内山多地少，地形复杂。地势由西北向东南倾斜，西部系戴云山脉主体部分，有1000米以上山峰58座；东部地势呈阶梯状，以丘陵和河谷为主。测区内交通不太方便，通视条件一般，测区内沿途有部分村庄，测区内居民点较多，人口多为汉族，亦有少量畲族、高山族等少数民族，工农关系尚好。测区属亚热带湿润性季风气候，气候温和，夏长酷热。莆永高速公路（永春段）公路工程起于泉州市永春县白鸽岭（与在建的莆永高速公路莆田段顺接），经永春县湖洋、东平、岵山，终于永春县达埔枢纽互通（与泉三高速公路、莆永高速公路永春至永定泉州段相接），全长35.7公里，其中利用泉三高速公路5.48公里，实际新建里程30.22公里。（二）作业依据1.1全球定位系统（GPS）测量规范（GB/T18314-2001）以下简称GPS规范； 1.2公路勘测规范（JTGC10-2007）。1.3 国家三、四等水准测量规范(GBl2898)以下简称水准规范；1.4 测绘产品质量评定标准（CH1003-95）1.5测绘产品检查验收规定（CH1002-95）（三）起算数据之来源1、委托方福建省交通规划设计院提供的A049、443P 2个C级点作为本期D级GPS网起算数据,该成果属“1954北京坐标系”, 中央子午线11830,任意带高斯正形投影。为满足投影变形小于2.5cm/km，对计算出的坐标进行投影面转换，投影面正常高为：200m。参考椭球体为克拉索夫斯基参考椭球体；1985国家高程基准，可用于本测区高程起算，以II等水准点A049、四等水准点XD006、XD018、XD020、XD022为起算高程。平面坐标系统为一九五四年北京坐标系，平差计算投影到30带高斯平面上进行。2、委托方福建省交通规划设计院提供的测区1：1万地形图。二、平面控制网（一）GPS布网原则与设计1、GPS布网原则 (1)GPS网应由一个或若干个独立观测环构成，也可采用附合线路形式构成。GPS网中每个闭合环或附合线路中的边数应8。(2)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。(3)GPS网应联测国家高级控制点至少二个。(4) 因测区范围为东经11741至东经11831，为使投影长度变形值不大于2.5cm/km，本测区选用任意带坐标，中央子午线为11830。2、GPS网的布设：本次实际采用A049、443P 2个已知点，进行GPS联测.共布设GPS点6个，构成2个同步图形。GPS测量精度见下表： 表2-1等 级平均边长固定误差比例误差最弱点相邻点位中误差D 级2km10mm10mm50mm（二）选点和埋石1 、 选点：（1）、沿路线中心线由北向南约每2公里左右布设一对GPS点，且对点间通视，分布在中心线两侧，对点距离在500米800米之间，其连线与中心线交成锐角。（2）、周围应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应小于15；（3）、远离大功率无线电发射源(如电视台、微波站等)，其距离不小于400米，远离高压输电线200米以上；（4）、为避免多路径效应，点位附近不应有强烈干扰卫星信号接收的物体，并尽量避开大面积水域；（5）、交通方便，有利于其它测量手段扩展和联测；基础稳固，便于点的保存.（6）、点位应利于公路勘测放线与施工放样，距路线中心线不宜小于50m，不大于300米；（7）、当利用旧点时，应检查旧点的稳定性、完好性，以及觇标的安全可用性，符合要求方可利用。应充分利用符合上述要求的旧有控制点及其标石和觇标。(8)、选点人员应按技术设计进行踏勘，在实地按要求选定点位；（9）、当所选点位需要进行水准联测时，选点人员应实地踏勘水准路线，提出有关建议；2、埋石与点之记：（1）GPS点的埋设要求GPS点均应埋设永久性的标石，埋设的坑底填以砂石，捣固夯实或浇灌混凝土底层; 在水泥路面上埋设时，用切割机切割成或凿打成20cm20cm的正方形边框，边槽深0.5 cm，宽0.5 cm，中心用冲击钻钻孔或凿洞，埋入标志，并用混凝土固紧，控制点埋设时，标石面或钢筋顶部不允许高出地面太多。 在沥青路面上埋设时，先将沥青面凿成20cm20cm的正方形，深度以凿到路基碎石为准，清去杂土，灌入混凝土并埋入标志。 在岩石面上可采用浇灌岩标办法，标石规格为20cm30cm15cm的混凝土标石； 在房顶表面浇灌房标时，标石规格为20cm30cm15cm的混凝土标石，浇筑前应将与屋顶的接触面打毛，再打入3-4颗水泥钉并清洗干净，使标石底面与房顶接触牢固，房标禁止浇灌在隔热层上；在土质地面埋设标石时，标石规格为20cm40cm40cm的混凝土标石（可以是预制的混凝土标石，也可以现场浇注）。（2）标石规格：标石可用混凝土按.交通部公路勘测规范4.3有关规定，可现场灌制，利用基岩或混凝土路面时可以凿孔现场灌注混凝土埋设标志。标芯可用铜质标芯或不锈钢标芯。标石顶面大小为12cm12cm，底面大小为20cm20cm，高度为60 cm，在桩面上压印点名。（3）控制点中心标志要求D级GPS点中心标志为不锈钢标志。不锈钢顶盖中间有球面隆起，并刻有“”字叉，不锈钢标志面上部刻有“福建省地质测绘院”，下部刻有“GPS”或“D级”字样。如下图。（4）、参照GPS测量规范中有关规定，实地绘制点之记（包括所利用的旧点）。并应符合全球定位系统城市测量技术规程附录A的要求，在点之记中做23个护桩，其与GPS点位的距离精确到0.1米。（三）外业观测观测工作是GPS测量的主要外业工作。在观测开始之前，应拟定外业观测计划。选择卫星的几何图形强度，选择最佳的观测时段，编排作业调度表。当作业仪器台数，观测时段数及点数较多时，可以采用外业观测联系单方式。1、使用仪器：外业数据采集使用6台套Trimble R8GNSS接收机进行观测，每个同步环观测的时间均大于60分钟，所有接收机均具有十二个独立通道，自动跟踪并锁定可接收到的全部卫星。所有机型都于2010年4月在通过仪器检测中心鉴定，仪器性能可靠，精度满足设计要求。2、观测时依据的技术指标：观测的基本技术要求表2-2观测模式静态数据采集间隔20秒卫星截止高度角15天线安置的对中误差1mm有效观测卫星数 4两次丈量天线高之差3mm观测时段长度60分卫星的几何图形强度因子PDOP8观测时段数 1任一卫星的有效观测时间15分3、观测准备与作业要求：(1)每天出发前应检查电池容量是否充足。仪器及其附件应携带齐全。(2)作业前应检查接收机内存或磁盘容量是否充足。(3)天线安置应符合下列要求：A. 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；B. 天线可用脚架直接安置在测量标志中心的垂线方向上，天线距地面1米以上，严格整平，基座测前经过检验；严格对中，对中误差应1 mm，天线基座上的圆气泡应居中；C. 天线定向标志应指向正北，定向误差不宜超过5度。对于定向标志不明显的接收天线，可预先设置标记。每次应按此标记安置仪器。(4)观测组应严格按调度表规定的时间进行作业。保证同步观测同一卫星。当情况有变化需修改调度计划时，应经项目经理同意，观测组不得擅自更改计划。(5)接收机电源电缆和天线电缆应联接无误，接收机预置状态应正确，然后方可启动接收机进行观测。(6)每时段开机前，作业员应量取天线高，并及时输入测站名、年月日、时段号、天线高等信息，关机后再量取一次天线高作校核。每次量取天线高应从标石中心量至天线外边沿标志处；互成120各量取一次，较差小于3毫米。两次量天线高互差不得大于3mm，取平均值作为最后结果，记录在手簿。若互差超限，应查明原因，提出处理意见记入测量手簿备注栏中。(7)接收机开始记录数据后，作业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。(8)仪器工作正常后，作业员应及时逐项填写测量手簿中各项内容。(9)一个时段观测过程中不得进行如下操作：关闭接收机又重新启动；进行自测试（发现故障除外）；改变卫星高度角；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键。(10)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，防止人和其他物体靠近天线，遮挡卫星信号。(11)接收机在观测过程中不应在接收机近旁使用对讲机；雷雨过境时应关机停测，并卸下天线以防雷击。(12)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，应及时将数据转存至计算机硬、软盘上，确保观测数据不丢失。 4、观测成果的记录观测过程中记录员记录以下内容：测站名、测站编号、观测年月、观测员、记录员、时段号、接收机和天线号、天线高、开关机时间、卫星信噪比及天气情况等信息。作业员应在观测过程中填好测量手簿，不得事后补填。GPS外业观测手薄如附表。（四）数据处理基线预处理及基线向量网采用Trimble公司的Trimble Geomatis Offie软件进行，所有基线处理完毕，把可用基线输出成适用CosaGPS软件的数据格式；基线向量网平差采用武汉大学测绘与技术学院的CosaGPS软件进行平差。(1)基线均应在WGS-84坐标系下解算,并采用双差固定解;(2) 每个时段同步观测数据的检核，按以下规定进行： a.计算同一时段观测值的数据剔除率，其值应小于10%； b.计算同步边各时段平差值的中误差与相对中误差，相对中误差计算公式： =式中：标准差（mm）;a固定误差10mm;b比例误差系数10ppm;d相邻点间距离（km）（3） 同一条边任意两个时段的成果互差，应小于接收机标称精度的2倍。（4） 若干个独立观测边组成闭合环时，各坐标分量闭合差应符合下式规定： Wx3; Wy3; Wz3 式中：n闭合环中的边数;相应级别规定的精度(按平均边长计算)（5）三边同步环，第三边处理结果与前两边代数和，其差值应小于下列数值： Wx5; Wy5; Wz5W=35 式中：相应级别规定的精度(按平均边长计算)。（6） 当检核发现需补测或重测的边，应尽量安排一起进行同步观测。三、拟合高程GPS网高程平差 ：GPS点采用GPS高程拟合计算其高程。较均匀每隔2公里左右取一高程点作为已知点进行高程拟合，其它高程点作为GPS拟合高程的检查点，评定拟合精度。计算出XD002等八个待测水准高程后，以443P、444PXD002、XD014和XI076等13个IV水准高程作为高程起算数据，通过CosaGPS软件提供的高程拟合程序模块计算出其它控制点的GPS高程。起算数据和控制点成果属于1985国家高程基准。四、提交成果一览表1、GPS测量任务完成后，应上交下列资料： 测量任务书与技术设计书； 点之记、环视图和测量标志委托保管书； 卫星可见性预报表和观测计划； 外业观测记录(包括原始记录的存储介质及其备份)、测量手薄及其它记录(包括偏心观测)； 接收设备、气象及其它仪器的检验资料； 外业观测数据质量分析及野外检核计算资料； 数据加工处理中生成的文件(含磁盘文件)、资料和成果表； GPS网示意展点图；技术总结和成果验收报告。2、GPS控制点、四等水准点成果表及点之记、联测略图各1份及相应数据盘；3、技术设计书、技术总结及检查验收报告各1份。五、附表、附图附表一 GPS外业观测手薄项目：莆永高速（改线）D级GPS控制网 观 测 者 日 期 年月 日测 站 名 测站号 时段号 天气状况 测站近似坐标：经度：E 纬度：N 高程： （m）本测站为： 新点 等大地点 等水准点 D级 记录时间：北京时间开录时间： 结束时间： 接收机号 天线号： 天线高：(m)1. 2. 3. 平均值： 天线高量取方式略图量取到天线挂钩测站略图及障碍物情况 观测状况记录1电池电压 （块条）2接收卫星号 3信噪比（SNR） 4故障情况 5备 注 附表二 GPS测量主要技术指标（技术接收机）等级项目B级（二等）C级（三等）D级（四等）E级（一级）二级接收机类型双频或单频双频或单频双频或单频双频或单频双频或单频标称精度(10mm +210-6d)(10mm +510-6d)(10mm +510-6d)(10mm +510-6d)(10mm +510-6d)观 测 量载波相位载波相位载波相位载波相位载波相位同步观测接收机数22222GPS测量各等级的作业的基本技术要求等 级项 目 观测方法B级（二等）C级（三等）D级（四等）E级（一级）二级卫星高度角（）静 态快速静态1515151515有效观测卫星数静 态快速静态445454545平均重复设站数静 态快速静态2221.61.61.61.61.61.6时段长度（min）静 态快速静态906020451545154515数据采样间隔（s）静 态快速静态106