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1、高速铁路施工测量实施方案一、高速铁路精测网简介1.1 高速铁路精测网为一次布设、统一测量、整网平差;1.2 按铁道部的要求为“三网合一” ,即勘测、施工、运营维护三个阶段的控制网合用一个控制网,满足勘测设计、建设施工、运营管理等各方面应用; 1.3 平面位臵基准;1.4 高程位臵基准。二、项目概况及测量范围2.1 项目概况合肥铁路枢纽新建合肥北城至合肥站工程位于安徽省中部,北起合肥长丰县,南至合肥火车站。合肥铁路枢纽与合宁、合武铁路相衔接,是京沪高速铁路与沪汉蓉快速客运通道间快速连通线,也是京福高速铁路的重要组成部分。本标段为合肥铁路枢纽新建合肥北城至合肥站工程,合蚌线与合福线并线设计,我单位

2、施工管段位于长丰县双墩集境内施工范围为: DK110+149.14DK113+199.4,正线长度 3.05km,施工范围为特大桥的下部工程、涵洞和路基工程。主要工程数量为:路基共计 1 段,涵洞 1 座,路基临近既有线;桥梁工程:设计为三桥四线型, 合福上行刘大郢特大桥与合福下行刘大郢特大桥位于合蚌刘大郢特大桥的两侧。2.2 测区地理位臵合肥铁路枢纽新建合肥北城至合肥站工程位于安徽省中部,本标段线路起于合肥长丰县境内,向南基本与淮南线并行至标段终点。测区位于东经 117 07 117 17之间 , 北纬 3158 32 34之间。2.3 测量范围测量范围为中铁四局联合体 HFSN-1标项目部

3、二分部的施工范围,位于长丰县双墩集境内测量范围为: DK110+000DK113+300,施工范围为特大桥的下部工程、涵洞和路基工程。2.4 地形地貌概述管段线路位于长丰县境内, 地貌单元属淮河平原与沿江平原之间的江淮岗地丘陵区,岗地波状起伏,位于二、三级阶地上,由岗、 塝、冲组成。岗 塝和冲沟地貌发育较完整,一般标高 2550m,相对高差 510m,坡度 5 10。平岗、缓岗一般分布于丘陵与平原交会处及河流下游缓坡地区, 坡度较小,多在 13间,土地利用率较高,一般岗顶辟为旱地,冲沟多为水田。江淮分水岭核部(线路里程约 DK107+600DK115+200)为高岗,标高 6080m,相对高度

4、 20m左右,但顶部平坦,坡度 5,岗坡较大,可达 15,岗、 塝、冲分界明显,约各占三分之一,易发生旱灾。2.5 测区平面控制点情况自 DK110+149.14DK113+199.4 结束,全长 3.05km,共布臵加密导线点桩 11 个( JM07-1JM07-11),CPII 点 3 个, CPI 点 2 个,在与设计院交接桩后,即组织测量技术人员于 2010 年 3 月 1 日至 3 月 15 日进行加密导线网的布设和测量。三、测量设备及人员组织3.1 测量仪器配臵本段平面精测网复测采用莱卡 TS-06 型全站仪进行施测, 采用的仪器测角精度不大于 2,测距精度 1.5mm+2ppm。

5、本次复测采用的测量设备清单如下:序号设备名称仪器型号仪器精度数量检定情况(台)1莱卡 TS-06 全站Leica TS061.5mm+2ppm1已检定、有仪(全套)效2天宝电子水准仪DINI030.0001m2已检定、有效3水准仪苏光DSZ22已检定、有效3.2 测量人员组织为确保按期按质完成本次精测网复测任务,我分部成立了合肥枢纽测量组,负责本次加密导线网测量任务,组织机构如下:队长:邢铁成(工程部长)副队长:盛义全、魏杰(分部测量组长、副组长)组 员:陈林、高峰、郝泽良、开叶、阎逢茂、黄胜龙、丁点祥工程技术人员共 7人。外业观测分为 1 个导线测量小组, 1 个高程测量小组,配备 1 台交

6、通车,以确保复测任务顺利完成。四、测量实施方案4.1.测量精度要求加密测量的须达到暂规规定的CPII 的精度,即:最弱边相对中误差小于 1/100000 ,基线边方向中误差不大于 1.7 。复测坐标结果与设计院提交的坐标值较差限差最大为 11mm。4.2. 控制网组网方式本次平面加密网沿线路形成带状网, 以 CPI、CPII 点作为联结边, 全网采用边联式构网。如下图所示:加密点加密点加密点加密点加密点加密点平面加密网组网网形图本管段加密点分别是 JM07-1、JM07-2、HB1JM07-3、JM07-4、JM07-5、JM07-6、JM07-7、JM07-8、JM07-9、JM07-10、

7、JM07-11, JM07 的意义是:加密点 7 分部。(具体布臵方式详见加密点平面)4.3加密网的观测要求4.3.1加密网观测的基本要求加密网观测要求按客运专线无碴轨道铁路工程测量技术暂行规定观测时常按二级附合导线测量相关规定,测量过程中测距在采用精测模式,最小读数 0.1mm,测量精度:( 1.5mm+2ppm),水平角采用测回法测量,半测回误差 3,一测回 2C 值误差 6,共观测不少于 4 个测回,水平距离观测不少于 8 次。4.3.2加密网观测的具体要求a. 作业前按要求进行仪器检校。对中精度小于 1mm,在作业前及作业过程中对基座水准器、光学对点器进行检校,确保其状态正常。b. 严

8、格执行调度计划,按规定时间进行同步观测作业。c. 使用 4 台 Leica 1230 GPS 接收机进行作业。采用静态观测模式,以 CPI、 CPII 对点作为联结边,采用边联式构网,形成大地四边形组成的带状网。d加密网与 CPI、CPII 点联测,按 C 级测量精度进行, 加密点与 CPI、CPII组成大地四边形。e. 加密网同步观测时段数为12,每时段不少于 60 分钟。f. 卫星高度角设臵为 15,数据采样间隔设定为 15 秒,同步观测有效卫星总数 5 颗。g. 每时段观测前后分别量取天线高,误差小于2mm,取两次平均数为最终结果。h. 作业中使用手机进行通讯联系。i. 观测过程中按规定

9、填写观测手簿, 对观测点名、仪器高、仪器编号、日期、时间以及观测者姓名均进行了详细的记录。4.4 、平面控制测量精密控制测量平面控制网按分级布网的原则,分四级布设:4.4.1 第一级为坐标基准站网(框架网CP0)CP0一般每 50km左右设臵一座,按国家 B 级 GPS网标准施测,目的是引入并固定平面控制网的位臵基准。经国务院批准,根据中华人民共和国测绘法,我国自 2008 年 7 月 1日起启用 2000 国家大地坐标系。为此,国家测绘局6 月 18 日发布公告。国家测绘局在公告中提供了新坐标系的技术参数。公告对新旧坐标系的转换和使用作出说明:2000 国家大地坐标系与现行国家大地坐标系转换

10、、衔接的过渡期为8 至 10 年。现有各类测绘成果,在过渡期内可沿用现行国家大地坐标系;2008 年 7 月 1 日后新生产的各类测绘成果应采用2000 国家大地坐标系。2000 国家大地坐标系与 WGS-84坐标系高度相容 (位臵基准与椭球参数) 。平面控制测量4.4.2 第二级基础平面控制网(CPI)CPI 按 B级 GPS标准沿线路成对布设,相邻点对长边 4000m,点对间短边在 8001000m且相互通视;主要为勘测、施工、运营维护提供坐标基准;约束于 CP0(和 / 或国家三角点:北京54 或西安 80)3D平差或 2D联合平差。4.4.3 第三级基础平面控制网(CPII )CPII

11、 适宜采用 GPS法测量,按铁路C 级 GPS标准沿线路布设成等边直伸形式,点间距在 8001000m,困难地段不短于600m。也可铁路四等导线测量。主要为勘测和施工提供控制基准, 相邻点通视, 约束于 CPI。 3D 平差或 2D 联合平差4.4.4 第四级桩基控制网( CPIII )CPIII 采用自由设站的后方交会法测量, 距线路中线 34m,通常沿直线延伸布设,点间距在 150200m。也可铁路五等导线测量。主要为轨道铺设服务, 强调绝对点位精度和相对点位精度。 约束于 CPI 、CPII 。(边角网联合平差)4.5 、平面控制网的复测4.5.1 作业方法(仪器、有效数据量、基线解算质

12、量)4.5.2 约束基准(与原成果方法一致,问题)4.5.3 平差手段(整网、分段;3D、2D)4.5.4 分析与比较(平顺性、稳定可靠性)4.5.5 控制网复测原则及注意事项控制网平差应采用与原成果一致的平差方法(整网);当整网平差有困难时, CPII 可以进行分段约束平差,但是相邻地段的 CPII 必须进行点位的平顺连接性检查;同时,但应避免分段过于琐碎(短)而导致因 CPI 点位误差带来的位臵基准的不一致;CPII 的平差应采用全部(分段内)稳定的 CPI 点做约束,不应该有选择的选定部分 CPI 点做平差约束;不同分段之间应该进行 CPII 控制点的衔接平顺性检查 (相对点位误差检查)

13、;必要时,相邻分段应进行统一平差处理, 并延伸检查衔接 CPII 控制点的平顺性;平顺性检查是保证线路点位相对精度的重要手段,连接点(公共点)坐标较差和相邻点的相对点位误差是评价平顺性的指标。平差获取的坐标成果, 不但要做绝对点位误差的分析和检查, 还要做相邻点位间的相对误差检查。 只有上述两项标准都满足的情况下, 约束平差的最终成果才可应用于工程实际。应注意 CPI、 CPII 相邻分段地带的点位的衔接平顺性检查。CPI 以 CP0为基准进行约束平差和 CPII 以 CPI 为基准进行约束平差都应该在三维空间直角坐标系下进行。复测(检测)的成果必须进行内部精度和可靠性的检查后, 才可以进行与

14、原成果的比对分析。复测(检测)的坐标成果与原有成果的差异在限差范围内的 , 表明点位是稳定的 , 应该应用原有成果。复测(检测)的坐标成果与原有成果的差异超出限差范围 , 结合分析复测(检测)坐标较差超限点与其相邻点之间的相对位臵误差 , 以及这些相邻点的坐标较差的情况下 , 对点位的位移作出判定。 确实发生位移的点, 应使用复测(检测)成果。4.6 、高程控制测量高程控制网按照国家二等水准测量规范(无砟)或国家三等水准测量规范(有砟)施测。沿线布设基岩点、 深埋水准点和一般水准点三种类型,组成统一的高程控制网,水准点位设在线路施工的影响范围以外。联测国家一、二等水准点,引入国家85 高程。4

15、.6.1 高程控制测量4.6.1.1基岩点:引入并固定国家85 高程基准;4.6.1.2 深埋水准点:深度根据地质地层条件及桥梁墩设计深度单独进行设计,为线路分段提供高程基准。4.6.1.3 一般水准点:沿线 2km布设一个,在桥、隧道附近和车站范围内适当增设。一般与 CPI、CPII 点位共用,为勘测和施工提供高程控制基准。4.6.2 高程控制测量CPIII 控制点的高程测量精度标准:精密水准实施方法:面水准启闭 2 等水准控制基点高程控制网的复测水准测量的质量控制(单站、单线路、整网)平差方式与平差结果的解读(平差高差和平差高程)高程控制网的复测为了保证控制点提供的高程基准的正确性, 在工

16、程建设的过程中, 经常需要对已有高程控制点进行复测和检测, 确保高程控制点的稳定。 复测和检测在进行平差数据处理时,引入的高程基准应与原成果一致。常用的复测和检测成果分析方法有两种:高差比对和高程比对。高程控制网的复测高差比对用以比较分析相同高程点之间的高差,可以反映出地表相对高程变化;高程比对用以比较分析相同高程点的高程, 可以反映出地表整体的高程变化。无论那种比对方式, 只有在比对差异超出相应等级水准测量精度的限差指标时,才能说这种高差或变化是显著的,并考虑更新高程成果。否则,应沿用原高程成果。复测、检测与成果取舍:较差(闭合差)限制原则、成果最新原则、平均性原则、端点外推原则。4.6.3

17、 高程控制网的复测的要求及必要性4.6.3.1复测的要求测段复测与原测时间超过了三个月, 且复测高差与原测高差之差超过检测限差时,须进行测段两端点可靠性的检测。检测测段长度小于 1km 时,按 1km 计算。高程比对分析与增补点成果应用。4.6.3.2复测的必要性实际水准测量中使用高精度仪器进行低等级水准观测时, 如果计算得到的每公里水准测量的偶然中误差没有达到仪器应有的标称精度, 则应怀疑仪器的工作状况不正常, 即使总体上水准等级的精度指标满足了, 对水准观测的数据应该慎重使用。 因为,一台工作不正常的仪器, 提供的观测数据是不可靠的。由于 CPII 的点间距一般为 600800m,水准点间

18、距一般为 2km 左右,且由于勘测时地形条件所限,在 CPII 上直接进行施工放样,使用不方便,而且有的点放样距离太远,影响放样精度。施工放样测量及监测工作量很大,需要经常后视和检核已知点,只使用 CPII 后视、检核将增大工作量,且使用不方便。CPII 点及水准点少,施工时应该进行加密,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。增加精测网施工加密测量工作可方便后续施工测量,节约施工放样工作时间,保证放样精度。“做好控制基桩保护。项目部要结合现场实际情况制定测量基桩保护办法,并定期检查保护情况。 铁路用地界外控制基桩由测设单位与用地权属人签署埋设和保护协议,并协议列入工程建设交接内

19、容。 ”4.6.3.3高程控制网的复测频率时速 200 公里及以上铁路的 CP、 CP及高程控制网建设期间的复测频次:( 1)建设或勘察设计单位交桩给施工单位时, CP、 CP和高程网应复测一次。( 2) CP建立时, CP、 CP和高程网应复测一次。( 3)特殊地区、地面沉降地区或施工期间出现异常的地段,适当增加复测次数。( 4)工程静态验收前, CP0/CPI/CPII 和线路水准基点应复测一次。4.7 、精测网施工加密测量4.7.1加密点的布设要求在 CPI、CPII 及勘测水准点基础上进行加密。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。平面

20、和高程点尽量共用,标石埋设标准同精测网CPII 的要求。点间距离在 300m左右为宜,且点间互相通视。平面加密测量具体方法及精度要求4.7.2平面一般均采用导线法进行加密测量一般规定控制网附合边长测距测角相邻点位坐导线全长方位角闭合差对应导线等中误差标中误差相对闭合差限限差级别级长度( km)( m) 中误差( mm)( mm)差()()加密点425052.5101/40000 5 n四等350导线环(段)的测角中误差应按下式计算:m1f 2nN式中f 导线环(段)的角度闭合差();N导线环(段)的个数;n导线环(段)的角度个数。4.7.3 平面加密测量具体方法及精度要求平面一般均采用导线法进

21、行加密测量导线起闭于 CPI,并联测 CPII 控制点,按四等导线精度施测,采用标称精度不低于 2、测距精度不低于 2mm+2ppm的全站仪(如采用 Net1/Net0.5/TCA1800/S6 全站仪)进行施测。觇标采用仪器配套棱镜和觇牌组合,光学对中器对中, 对中误差小于 1mm。水平角和距离观测应在大气稳定和成像清晰的气象条件下进行观测,视线超越的高度及旁离障碍物的距离均不宜小于1.5m。用于气象改正的温度、 气压数据,在每测站测定一次, 并在观测手簿上作好记录。 气象观测时待气压计、 温度计与周围环境一致后测记气象数据, 气压计、温度计避免受日光曝晒和辐射。 测距边气象改正、加常数改正

22、通过全站仪设臵来自动进行, 输入数据后要认真复核。导线边长测量,读数至 1 毫米。距离和竖直角往返各观测 2 测回,外业采用竖直角计算平距。各项限差应满足下表的要求。导线测量水平角观测应符合下表的要求导线测量水平角观测技术要求控制网等测回数半测回归零差2C 较差同一方向仪器等级各测回间较差级DJ14696加密点68139DJ2竖直角和距离观测应符合下表的要求距离和竖直角观测限差仪器精测距中同一测测回间竖直角往返测回各次读竖直角度等误 差指标差测回间平距较读数互级数较差较差差( mm)较差差( mm)( mm)I5571010 2mD注: mD =( a+bD),为仪器标称精度。式中: a仪器标

23、称精度中的固定误差(mm)b比例误差系数( mm/km)D测距边长度(km)4.7.4 施工现场平面导线法加密测量具体布设形式具体如下图所示 :4.7.5 数据平差处理方法外业观测距离经归算和投影改化后进行平差计算;起算数据为 CPI、CPII 级控制点,导线应在方位角闭合差及导线全长闭合差满足要求后,采用严密平差(专业软件 Cosa,山维或自行开发并申请检定合格的软件)获取成果坐标;对于加密导线测量网来说,应进行多段落的整体严密平差 ( 推荐一个 CPI 点对构成一个段落 ) ;不宜按单一附合导线计算平差;控制点的点位中误差应满足 mx、my 15mm,导线点坐标成果保留到 0.1mm。五、

24、高程加密测量具体方法及精度要求5.1 高程测量要求水准加密观测按照国家二、三等水准(首级控制的高程等级标准)施测,采用单路线往返观测。 加密点设臵同平面点, 测量时附合在相邻的水准点上。仪器使用 Trimble Dini03等不低于 DS1级的精密电子水准仪用配套铟瓦条码水准尺、尺垫。水准仪与水准尺在使用前及使用过程中, 经常规检校合格, 水准仪视准轴与水准管轴的夹角均不超过 15。外业测量自动观测记录,一条路线的往返测使用同一类型仪器和转点尺垫,沿同一路线进行。 观测成果的重测和取舍按国家二、 三等水准测量规范要求执行。单站观测要求(视线长、视距差、视线高度)视线长度 50m,前后视距差 1

25、.0 m (光学), 1.5 m (电子);前后视距累积差 3.0m(光学),6.0 m(电子);视线高度 0.3m (光学), 0.5m(电子);单站测量限差两次读数差 0.4mm,两次所测高差之差 0.6 mm,检测间歇点高差之差 1.0 mm;观测读数和记录的数字取位:使用 DS05 或 DS1 级仪器,读记至 0.05mm或 0.1mm;使用数字水准仪读记至 0.01mm。5.2 观测流程及注意事项一般按后 - 前- 前- 后的顺序进行,对于有变换奇偶站功能的电子水准仪,按以下顺序进行。往测:奇数站为后前前后,偶数站为前后后前;返测:奇数站为前后后前,偶数站为后前前后一测段均为偶数测站

26、。一组往返测一般安排在不同的时间段进行;由往测转向返测时, 互换前后尺再进行观测; 晴天观测时给仪器打伞,避免阳光直射;扶尺时借助尺撑,使标尺上的气泡居中,标尺垂直。观测前 30 分钟,将仪器臵于露天阴影处,使仪器与外界气温趋于一致;对于数字式水准仪,进行不少于 20 次单次测量,达到仪器预热的目的。测量中避免望远镜直接对着太阳; 避免视线被遮挡, 遮挡不超过标尺在望远镜中截长的 20%。观测时用测伞遮蔽阳光,对于电子水准仪,施测时均装遮光罩。自动安平水准仪的圆水准器严格臵平。在连续各测站上安臵水准仪时, 使其中两脚螺旋与水准路线方向平行, 第三脚螺旋轮换臵于路线方向的左侧与右侧。除路线拐弯处

27、外, 每一测站上仪器与前后视标尺的三个位臵, 一般为接近一条直线。观测过程中为了保证水准尺的稳定性, 选用 2.5KG 以上的尺垫,水准观测路线必须路面硬实,观测过程中尺垫踩实以避免尺垫下沉。观测过程中避免仪器安臵在容易震动的地方, 如果临时有震动, 确认震动源造成的震动消失后, 再激发测量键。 水准尺均借助尺撑整平扶直, 确保水准尺垂直。5.3 数据平差处理方法高差(程)闭合差满足限差后,采用严密平差软件做水准平差。高程成果保留到 0.1mm。水准测量计算取位按下表进行:往(返) 往(返)各测站往(返) 往(返)测距离测距离测高差测高差高程等级高差总和中数总和中数(mm)(mm)( km)(

28、km)(mm)(mm)二等水0.010.10.010.010.10.1准水准点间满足限差要求的情况下, 以联测的水准点为起算点, 宜进行整段严密平差计算。水准测量作业结束后, 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 M ;当水准网的环数超过 20 个时,还应按环线闭合差计算 Mw。M 和 Mw应符合下表的规定,否则应对较大闭合差的路线进行重测。 M 和 Mw应按下列公式计算:M1 M W1WW4nLNL二等水准测量精度要求( mm)每千米水准测限差水准测量量偶然中误差 M每千米水准测检测已往返测 附合路线或等级量全中误差 MW测段高不符值 环线闭合差差之差二等水准 1.02.06L

29、4 L4 L注:表中L 为往返测段、附合或环线的水准路线长度,单位。km5.4内业计算及精度评定二等水准复测数据分析采用逐段比较高差,在高差满足要求时采用设计院提交的高程值,不满足精度要求时核查、分析原因。本次往返测精度统计表见附件。由该统计表,计算本次二等水准复测每公里偶然中误差M。1M =4nL式中:测段往返高差不符值,mm;L 测段长, km; n 测段数;七、垂直位移观测方案7.1 线下工程垂直位移监测一般按沉降变形等级三等的要求(国家二等水准测量)施测,根据沉降变形测量精度要求高的特点,以及标志的作用和要求不同,垂直位移监测网布设方法分为三级:基准点。要求建立在沉降变形区以外的稳定地

30、区,同大地测量点的比较, 要求具有更高的稳定性。 基准点使用全线二等精密高程控制测量布设的基岩点、 深埋水准点。本单位工程( DK1110+148 DK113+190)路基、涵洞、桥进行沉降观测的基准点分别为 CPI037, CPII1117 , CPII1116-1 , CPII115, CPI036 。工作点。要求这些点在观测期间稳定不变,测定沉降变形点时作为高程和坐标的传递点, 工作点除使用普通水准点外, 按照国家二等水准测量的技术要求进一步加密水准基点或设臵工作基点至满足工点垂直位移监测需要。加密后的水准基点(含工作基点)间距200m左右时,可基本保证线下工程垂直位移监测需要。本单位工

31、程( DK111+149.14DK113+199.4)加密点分别为:HB1JM7-1,HB1JM7-2,HB1JM7-3,HB1JM7-4,HB1JM7-5,HB1JM7-6,HB1JM7-7,HB1JM7-8,HB1JM7-9,HB1JM7-10,HB1JM7-11。沉降变形点。直接埋设在要测定的沉降变形体上。点位应设立在能反映沉降变形体沉降变形的特征部位, 不但要求设臵牢固, 便于观测,还要求形式美观,结构合理,且不破坏沉降变形体的外观和使用。沉降变形点按路基、 桥涵等专业要求进行布点。(具体布臵形式见沉降观测作业方案)监测网由于自然条件的变化,人为破坏等原因,不可避免的有个别点位会发生变

32、化。为了验证监测网点的稳定性,应对其进行定期检测。 定期复测按每半年进行一次,并结合精测网复测进行。7.2 水平位移监测网建网方式:按独立建网考虑, 根据沉降变形测量等级及精度要求进行施测, 并与施工平面控制网进行联测, 引入施工测量坐标系统, 实现水平位移监测网坐标与施工平面控制网坐标的相互转换。7.3水平位移监测网主要技术要求水平位移监测按三等规定执行。表 1.1.2水平位移监测网技术要求等级相邻基准点的点平均边长(m)测角中最弱边相对作业要求位中误差( mm)误差( )中误差3000.71/250000按国家一等平面控制测量要求观测一等 1.5按国家二等平面控1501.01/120000

33、制测量要求观测3001.01/120000按国家二等平面控制测量要求观测二等 3.0按国家三等平面控1501.81/70000制测量要求观测三等 6.03501.81/70000按国家三等平面控制测量要求观测2002.51/40000按国家四等平面控制测量要求观测四等12.04002.51/40000按国家四等平面控制测量要求观测按独立建网考虑, 根据沉降变形测量等级及精度要求进行施测, 并与施工平面控制网进行联测, 引入施工测量坐标系统, 实现水平位移监测网坐标与施工平面控制网坐标的相互转换。7.4 水平位移监测网主要技术要求,水平位移监测按三等规定执行。水平位移监测网技术要求表等级相邻基准点的点平均边长(m)测角中最弱边相对作业要求位中误差( mm)误差( )中误差3000.71/250000按国家一等平面控制测量要求观测一等 1.5按国家二等平面控1501.01/

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