东海大桥第一标段测量施工方案

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2、工区交通状况.6 1.4 工区自然条件.6 1.5 工区现有控制状况.72. 工区测量施工的依据、采用的基准和其它测量技术标准.9 2.1 工区测量施工的依据和基准.92.2 工区加密控制网的布设.2.3 工区的高程基准.123. 徕卡GPS系统、测量方法及其应用143.1 徕卡GPS系统简介.143.2 徕卡GPS测量方法. PAGEREF _Toc4152324 h 173.3 工区施工放样测量173.4 工区施工船舶的精密导航183.5 GPS用于工区工程的竣工验收测量.194. 徕卡全站仪在工区施工测量的应用 PAGEREF _Toc4152327 h 234.1 徕卡全站仪简介214

3、.2 徕卡全站仪用于施工测量与工程放样224.3 徕卡全站仪在海上施工中的应用245. 徕卡电子水准仪在工区施工测量的应用255.1 徕卡电子水准仪简介255.2 徕卡电子水准仪在工程中的应用256. 工区大地水准面模型的建立、精度估计和应用276.1 工区大地水准面起伏特征276.2 工区大地水准面模型的建立.276.3 工区大地水准面的精度和应用.287. 工区控制点点位稳定性的监测297.1 工区控制点的地质环境.297.2 工区控制点监测方法和作业周期.297.3 工区控制点稳定性异常问题的处置.308. 工区测量工程队伍的组织管理318.1 工区测量队伍的规模.318.2 工区测量队

4、的组织管理.319. 工区测量成果的检查验收.329.1 概述.329.2 检查验收的标准.329.3 检查验收的程序.339.4 测区成果资料的归档.3310. 附录.3410.1 徕卡公司简介.3410.2 徕卡公司及其开发GPS产品的历史.3510.3 徕卡参与的重大台站网工程项目3810.4 徕卡公司国内服务机构4010.5 RS500及SR530技术指标.4210.6 徕卡全站仪TC1800/2003，TCA1800/2003和TC(R)702技术指标4410.7 徕卡DNA03/10电子水准仪技术指标45前 言xx(xx)大桥是xx港区为外运集装箱疏运建设专用道路相配套的特大型跨海

5、桥梁。它采用六车道、高速公路标准设计，能够经受前后车辆轴距为10m的超重集装箱车队连续通行，并能够经受7级烈度的地震和百年一遇的大风等自然灾害的袭击。全桥跨海部分长度达30公里，是目前国内外已建、在建和拟建的，为数不多的特大型跨海桥梁之一。辽阔的海域、复杂的海况、紧迫的工期和高难度的技术指标，给施工建设带来了许多特殊的困难，同样给作为工程最基础的测绘工作提出了许多特殊的问题。 由于施工区域远离堤岸，在普通桥梁建设中通常采用的常规光机电测量手段，其作用范围无法达到这些点位，因此瑞士徕卡测量系统公司中国业务部为此项目于2002年4月撰写了“xx大桥(现正名为xx大桥)控制测量方案”，建议建设一个服

6、务于工程的专用综合性服务的GPS参考站网，在大桥建设设计、勘测、施工、验收和运行的各个阶段，都借助于先进的GPS测量技术来全面替代常规测量手段。我们提议的(草案)不仅可以为整个工程的设计、施工阶段提供一个统一的坐标系统，并提供了在海上施工条件下，服务于多种工程目标的，一种高效率、高可靠性和高精度测量作业的手段，同时也是整个大桥工程的一项基础建设，为大桥建设各个历史阶段积累一种可以全面、系统描述和分析桥梁各个关键部位相对于外部空间基准位移和变形，作为大桥高效、安全运行的基本保障之一。可以预见，由于xx(xx)大桥工程建设的规模巨大，参与这一特大桥工程的施工单位也将是众多的。如果各家建设单位重复建

7、立自己的GPS测量参考站，不仅会造成人员、设备和无线电频率资源的巨大浪费，同时可能由于各家单位对参考站坐标系统的设置不统一造成各施工区段坐标衔接问题，精度也难以保证，甚至可能导入一些人为的差错。更为严重的是由于不能避免各家无线电信号的相互干扰，使得参加施工的GPS数据链因相互干扰而不能正常工作，影响工程的正常进展。在为整个工程服务的、统一的、同时为多种测绘工作服务的连续运行的GPS参考站建立起来之前，我公司为了开展第一标段的施工作业，在前述方案的基本原则指导下拟定了这份xx(xx)大桥第一工区测量施工方案，实施测绘生产作业，以便确保工程的施工质量。一旦工程业主主管部门、总承包单位、监理单位，或

8、其他单位建立了能够满足工程各个阶段测绘需求的参考站网，我们将随时对本方案的有关内容作出相应的调整。工区范围、环境、地形地貌和现有高级控制网点状况1.1 工区地理位置和工程内容拟建的xx跨海大桥西起xx市xx县xx镇客运码头往东约4km的xx咀处，东至小洋山岛，全长约327公里。根据桥梁的初步设计，大桥的西段约3km长的引桥通过一个缓缓的曲线段与一个跨度略大于10 km的直线段相连接，呈南东走向。这一段上有两个通航能力分别为500吨级和1000吨级的通航孔，位于里程6km和12km处；然后微偏向南南东，途经21km与22km之间的5000吨级主跨，折向偏东方向的小乌龟、大乌龟和颗珠山等岛屿，最后

9、抵达大桥的东端点小洋山岛。小乌龟及小洋山诸岛屿属于舟山群岛西北部的崎岖列岛，并处于长江口和杭州湾的汇合处，行政区划隶属于浙江省舟山市嵊泗县。xx跨海大桥工程区的地理概略位置为东经12158061220923，北纬303352303942。整个大桥工程区域位于钱塘江入海口北测，即靠近杭州湾喇叭口的北岸一侧，南距宁波北仑港约90km，北距长江口灯船约65km，东至嵊泗列岛约50km。我公司承揽的第一标段作业区位于xx市xx县xx一侧，西距xx客运码头约4km的xx咀处。施工的桥梁部分自0公里至3552公里区段，全长3.56km，属于陆上和浅海段，主要工程内容为3150m跨上部及下部，102跨等。x

10、x大桥陆上段工程范围为k0-6.500k2+257.5，桥面标高在12m17m之间，分为上下行两座独立桥梁，全部桥梁结构总长2264m，桥梁在跨越横向干道R1道路时利用道路中央分隔带设置桥墩。上部结构中主线为六车道紧急停车道，采用用双幅分离形式，单幅宽15.25m，单箱预应力混凝土箱梁结构，梁高1.6m；收费站处桥面总宽达47.95m，设计中调整悬臂长度来适应不同桥宽断面；上部结构采用单箱单室连续梁设计和支架法现浇施工技术。下部结构施工中，基础采用600PHC 管桩，桩长34m。标准孔桥墩承台长7.2m，宽4.8m，制动墩承台长7.2m，宽6m。承台与桥身均采用砼现浇施工工艺。1.2 工区地形

11、地貌拟建的xx跨海大桥西端xx一侧为沙泥滩地，属潮坪地貌，自大桥0公里起到G1孔的部分地段，现已开挖利用为鱼塘，G1 - G3孔段目前是长势茂盛的芦苇滩地，G3孔向外至标高约10米等深线处现在是砂滩；大桥所跨xx海底地形较为平缓，天然水深58m，标高为75 - 125米，中日海底光缆、电缆均在该施工区域通过；大桥东侧所经岛屿及东端小洋山岛为一系列面积狭小的岛屿，呈鸡爪型地貌， 岛上的 山为工区内制高点，海拔 m。大桥东端各岛一般都是基岩裸露，植被稀少，地形陡峭，少平地，岸线十分曲折，而且多海湾岬角，岸线为抗冲刷侵蚀能力强的基岩海岸。各岛在地势相对低凹地段一般有发育厚度为2040cm的覆盖层，相

12、应植被较发育。此外，沿岸海蚀地貌如海蚀洞、沟等较发育。本工区位于整个大桥工程的最西端，大部分施工区段为陆地沉积沙滩，少部分为深度不足7米的近岸浅海，有较为茂密的芦苇等水生植物。1.3 工区交通状况xx镇位于xx市xx县东南角，南(汇)芦(潮港)公路可以直达码头，交通比较方便。1.4 工区自然条件大桥处在我国东部沿海地区，属典型的亚热带季风气候区，四季分明，季风显著，台风一般出现在每年511月份，气候温和，湿润，多雨。有些气象条件对测区开展常规测量施工极为不利，而对GPS作业没有显著的影响。这也是建议采用GPS技术作为主要施工测量技术的原因之一。 当地气象记录表明：年平均气温为15.5；日最高气

13、温为37.5；日极低气温为 7.9。 当地的年降雨天数为134天。本桥位地处台风影响区，本区出现7级以上热带气旋平均每年3.6次，最多可达7次。一年中风力7级的天数为65.8天；8级的天数为30天；9级的天数为3天。 本区全年都有可能出现雾日，但相对集中出现在3、4、5、12月份，年平均雾日数为30 - 50天。本区雷暴日在年内311月份出现，多年平均雷暴日在1826天。 受北方南下的寒潮影响时，本区会出现剧烈的降温，伴随猛烈的西北或偏北风和雨雪天气，并可出现冰冻现象。这种情况多数出现在每年的l、12月份，年均36次，最多5次。 本区潮汐主要受xx前进潮波控制，属非正规半日浅海潮型，每个潮汐日

14、有两次涨潮和两次落潮的过程，且日夜潮不等现象明显。最大涨潮流速达2.3ms，最大落潮流速为2.4mS。当地的平均海平面高程为+029m, 平均高潮位为1.76m，平均低潮位为-1.23m, 最大潮差可达4.92m，平均潮差为2.99m。平均涨潮历时5小时26分，平均落潮历时长达6小时32分。1.5 测区现有控制状况由于小洋山岛上没有经全国5万点整体平差的80系统国家平面控制网点，多年同步验潮和跨海精密水准联测(目前技术尚无法实施)的高程控制点。大桥工程主管部门在设计阶段委托有关测量单位施测了一个GPS控制网，经过处理后作为工程的施工测量依据。其中落在本工区内(含附近)，提交本公司使用的工程控制

15、网点(含高程)有A、B和C三个点(见图1)，其精度应该满足桥梁施工测量的要求，且其点位的精度水平和稳定性应由工程总承包单位通过定期监测加以保障。图1 xx大桥第一施工标段位置图2. 工区测量施工的依据、采用的基准和其它测量技术标准2.1 工区施工测量的依据和基准工区施工测量的依据包括国家制定的国家标准和行业标准，专业主管部门为特定工种制定的施工测量标准或作业细则，还有施工单位根据具体工程技术要求和设备条件，经过分析论证制定的技术设计书(如xx大桥第一标段施工区加密控制测量技术设计书、xx大桥第一标段施工区大地水准面模型建模技术设计书、xx大桥第一标段施工区陆地工程部分施工测量与工程点位放样技术

16、设计书和xx大桥第一标段施工区海上施工放样技术设计书等等)标准、实施细则或补充规定。所有列举的标准、细则或补充规定，已经主管部门审批，都将作为本工区施工测量的依据，施工作业的各个阶段都将予以严格遵照执行，并接受各有关部门的监督和检测。详细清单及有关附件文本将在施工测量技术设计书呈报时另行标列和说明。就目前状况而言，工区施工测量采用的平面和高程基准就是业主方面提供的桥梁控制网点，工区内部及其附近共有三个点，分别为图1中的A、B和C。所有设计图纸、资料、测量、放样都是在这样一个基准框架下进行的相对定位，所有成果质量的评价也均以相对于这些基准点的误差大小来衡量。2.2 工区加密控制网的布设(1) 选

17、点和布网。由于整个工区的范围不大，在考虑到施工可能产生的影响，点位需要在施工期间长期保存并稳定可靠的前题下，顾及到高精度实时RTK技术的广泛应用，工区的加密控制网不必过于稠密，在宽1km，长4km的带状区域内，以平均边长1km左右增补5个点足以满足工区施工测量的需要。这些点的大致分布见图1(分别以D、E、F、G和H来表示，具体点位需要通过野外踏勘加以落实)。每个点都应该影响施工或受施工的影响。点与点之间应尽量能够彼此通视，以便必要时使用全站仪等常规测量手段进行作业，每个点至少在2km半径的视场范围内可以找到两个可资利用的定向方向。靠近岸线的H点应落在高潮线以上，以避免在涨潮时业能够正常使用该控

18、制点。此外，在E、G和H三点中选取两个点用作RTK作业的参考站。这两个点必须确保无线电工作及卫星信号接收的环境良好，距该点25m处附近可以建立一个接收机作业人员临时的简易工作室，并方便地建立一个高出地面810米的天线塔和高10米左右的避雷塔针(如附近有楼房，则可利用楼顶，免去建塔)。(2) 点位的标定。为了保证加密控制点的稳定可靠和每次测量位置的严格一致，选定的点位需要建造永久性测量仪器墩标。基础部分需开挖一个直径和深度均为1m左右的大坑，垂直打入彼此相距0.3m左右，长度大于5m，直径大于35mm的钢管，呈正方形，管的上端露出坑底地面约0.5m，彼此交错焊接12mm建筑用竹节钢，强化它们之间

19、的关联度。在此基础上按常规土建施工要求，绑扎钢筋进行磐石的混凝土现场浇灌，接近地面的30cm部分，借助模板仅浇注磐石上方的中心部位50cm50cm至露出地面的上方20cm，形成观测台，并防止车辆等直接与观测台上方的仪器墩相撞。仪器墩为3030cm，高出观测台表面1.2m，作为柱石，与观测台、磐石，通过钢筋及混凝土浇注，形成一个整体。柱石中心埋有不锈钢制强制对中盘。对于选定为参考站的柱石在浇灌时需预埋一根直径68mm的PVC管，以便通过地下暗线接入附近的工作室。BABA E D F HC G 图 例 彩色的三角形环表示不同的GPS观测时段(共8个时段) A, B, C 已知点蓝色曲线描述的是精密

20、水准测量路线(共8个测段，全长约10km) D, E至H 加密点图2 加密控制网时测工作量示意图GPS观测采用3台SR530 GPS接收机，分别在8个控制点上轮流观测作业，每点至少按E级标准用快速静态测量技术观测2个时段(其中包括三个已知点之间检测两个时段)，每个时段长30分钟。有关观测参数的设置及各项技术操作细则，将在测量工程施工技术设计书中具体说明。贯彻本方案所得GPS基线重复解的互差应小于10mm(基线长度中误差小于5mm，高差中误差为10mm)。GPS基线网无约束平差后的最弱点点位精度不低于10mm(高程精度不低于20mm)。已知点反算至GPS天线高度处的空间弦长与GPS成果的互差应该

21、小于20mm(如果超出或接近限差，说明大桥原有控制网点成果的精度或稳定性存在问题，需要更为广泛的联测进行分析处理，不宜盲目加以采用，以免影响施工测量的质量)。为了确保加密控制网的精度，在通视条件可能的情况下，用TC18002003或TCA18002003检测加密网中的各个边(长和水平)角。在构成图形条件下，三角形闭合差应小于5”(测角中误差小于1.5”)。测距边长化算至GPS天线高度处的空间弦长与GPS成果的互差应该小于10mm。每一个墩标的中心标志都用电子水准仪DNA03精密测定其相对高差，两个相邻加密控制点之间构成水准测量的一个测段，并按A-D-C-E-B-H-G-F-C-A构成一个闭合环

22、。每个测段均以往返观测方式完成高差测量，由于测段距离较短，往返测闭合差可以不必采用公式严格计算，并酌情放宽至1mm。环闭合差应该不超过3mm。平差后各点相对于起算点的平均高程精度应该优于1mm，最弱点的高程精度不低于1.5mm。(4) 数据处理。利用徕卡公司的SKI-Pro软件包，将GPS测量和常规仪器测量所获得全部数据融合在一起，令GPS、物理测距、角度观测和水准高差测量的先验误差分别为3mm+0.5ppm, 1mm+2ppm, 1” 和1mm，进行全网整体平差：先固定一个GPS点进行无约束平差。预期平差后的精度将远远优于二等控制网精度指标，网中任意一点相对于起算点的验后误差估值均小于10m

23、m，高程相对于起算点的验后误差估值均小于2mm。如果初步检验为发现起算数据与观测值之间存在2.2节第(3)款所描述的、明显的不相容性，在无约束平差的基础上可以进行固定A，B和C三个已知点的强约束平差。强约束平差后全网的精度仍应达到或接近二等控制网的精度指标(取决于原有控制点成果的质量)，网中任意一点相对于起算点的验后误差估值原则上应在15mm以内，高程相对于起算点的验后误差估值应小于5mm。2.3 工区的高程基准xx大桥第一标段工区的高程基准与原有大桥控制网保持一致，即大桥设计方案所要求的85基准高程。但是用户在采用GPS进行施工测量或放样作业作业时，流动站获取的将是该点在WGS84椭球系统中

24、相对于参考站的大地高高差，推算得到的高程将不是工程所要求的85基准高程，需要引进一项大地水准面模型改正。为此，我们需要将2.2节第(3)款叙述的GPS无约束网平差所获得高程与2.2节第(4)款叙述的全网平差所的85基准高程之间进行高程拟合，建立服务于工区局部范围的大地水准面模型。考虑到整个工区地势平坦，我国长江口及杭州湾区大地水准面图上没有明显的高程异常现象(见图3)，故采用最简单的平面拟合方式。拟合后提供的改正数模型，可以确保工区内的陆上部分单次RTK测量所得的85基准高程误差将小于22mm，两次重复测量中数的精度将优于17mm；海上部分由于利用模型进行了外推，精度将有所降低，单次RTK测量

25、经改正的85基准高程误差可望小于26mm，两次重复测量中数的精度将优于22mm。以上各项精度指标一般情况下足以满足各项施工测量与工程放样的需要。对于需要更高高程精度的测量工程，我们将采用DNA03电子水准仪或相当于DNA03级别的其他水准测量仪器进行高程联测，保证工程的质量。东海大桥图3 长江口及杭州湾周边地区大地水准面差距略图海东黄 海东海大桥图3 长江口及杭州湾周边地区大地水准面差距略图海东黄 海3. 徕卡GPS系统、测量方法及其应用有关GPS系统和测量技术的基本概念、方法和应用的一般叙述，请参阅2002年4月编拟的xx(xx)大桥控制测量方案(草案)。3.1 徕卡GPS系统简介我公司在本

26、工区的施工中将采用世界测量界知名度最高的徕卡测量系统公司生产的SR530实时测量系统进行GPS测量作业。这种设备支持的作业模式和应用模式最为全面，包括静态、快速静态、动态、OTF、实时RTK、实时静态、实时快速静态、DGPS/RTCM及其他后处理模式。SR530接收机拥有24个独立的卫星信号跟踪通道，能够以L1和L2两个频率同步跟踪12颗卫星的伪距和全波长的载波相位。SR530由于采用了徕卡专有的信号净化技术(ClearTrakTM)，接收的信号质量明显优于其它品牌，能够在恶劣的海况及一般无线电干扰条件下获得其他接收机无法获得的良好成果，保证施工任务保质保量的完成。SR530能以高于99.99

27、%的可靠性和3mm+0.5ppm, 5mm+0.5ppm, 10mm+1ppm的高精度分别提供静态长基线、快速静态(含实时静态、快速静态)、初始化完成后的后处理动态测量(含实时动态测量)基线解算成果。仅用伪距观测值的DGPS/RTCM解，精度一般情况下可达25cm，它是徕卡公司于1999年推出的的跨世纪产品，并在2000，2001及2002三度进行系统的版本更新，迄今仍保持同类产品中的遥遥领先的最高技术指标。 利用SR530进行RTK实时测量，采样频率可达10Hz，且保持同样的定位精度水平，其标称测程可达30km，且初始化时间极短，一般在10秒种左右，被誉为“瞬时RTK”测量作业设备。 徕卡的

28、SR530系统屏幕显示12行，每行32字符的大屏幕，采用图形持续自动显示卫星、接收机、电源、电台、记录器、信号质量等一系列状态信息和时间信息，通过标准和高级两级操作模式，用户可以实现各种目前接收机所能实现的全部可能操作和应用。徕卡SR530可以用于进行精密大地测量、形变监测、工程施工放样测量，航空摄影测量的空中定位，野外施工机械的自动化等等各个应用领域，且每台接收机可以随时通过重新定义把参考站切换成流动站，流动站切换成参考站。作业效率成倍高于其他同类产品。 SR530还提供大量实时和后处理软件(含选件)，支持作业计划编制，数据及文件管理和传输，ASCII文本文件的输入输出，数据与点信息的调阅与

29、编辑，代码定义与应用，成果报告编制，实时求助等不需要保护器功能模块；只有基线数据处理，基准处理、投影计算和坐标转换，控制网设计和平差，GIS/CAD格式文件的输出，RINEX格式文件的输入等功能模块需要相应的软件保护器。 徕卡SR530还有许多其他产品所不具备的性能特点，详细的技术指标可以参阅本草案附录10.5节。3.2 徕卡GPS测量方法此项工程中主要采用的GPS测量方法有三种：高精度静态与快速静态测量，厘米级实时RTK测量，以及可能涉及到的米级与亚米级DGPS测量(用于海域水下地形测量或施工运输船舶的精密导航)。(1) 静态与快速静态测量。这一方法采用数据后处理技术，对一般的双频接收机均可

30、以获得优于5mm+1ppm高精度GPS测量成果，且具有很高的可靠性。当用户采用徕卡SR530 系统进行静态和快速静态测量，通过后处理可以获得的基线精度分别可以达到3mm+0.5ppm和5mm+0.5ppm。如果，采用精密星历和高质量的科研性后处理软件，对于中长距离的基线解算可以很容易地取得优于0.1ppm甚至0.001ppm 的基线解算精度。由于静态测量的数据采用现场观测记录数据进行后处理的方法，外业作业的操作与组织比较简单。5km以内的中短边利用530分钟观测数据，SR530可以取得优于6mm(高程为12mm)的定位精度(按基线标称精度为5mm+0.5ppm估算，见附录10.5中徕卡SR53

31、0 SKI-Pro后处理快速静态的技术指标)。这种作业方法一般用于高等级控制网的建立(例如本草案第二章2.1节所阐述的工区加密控制网的测量工作)，以及本草案后面描述的工区控制网点点位稳定性的定期监测作业和其它地面固定点位的高精度测量等等。(2) 厘米级RTK实时定位。这一方法采用机载实时数据处理技术，通过无线数据电台，或基于移动通信手段的普通手机将参考站的GPS数据发送到正在作业的流动站，使流动站能够结合自身采集的数据，实时地解算出并输出经过内部独立检核的高精度定位成果。徕卡SR530测量系统进行动态RTK作业时可以在10秒钟左右时间内现场取得10mm+1ppm的精度；或利用35分钟进行快速实

32、时静态测量，可以得到5mm+0.5ppm的精度。这就意味着在工区内距离参考站5km内任意一点单次定位作业可以获得平面精度优于510mm和高程优于1020mm的定位结果。如果通过接收两个以上参考台站的信号进行实时检验和平差，精度和可靠性可以进一步提高，因而可以广泛应用于测区内陆上的高精度3维放样、近岸海域无验潮作业的水下地形测量、水上打桩定位，以及其它需要厘米级精度实时定位的各项测量工作。RTK参考站在发送RTK数据的同时，如果同时记录观测数据，则可以用于没有配备数据电台的单、双频机，或没法收到无线电台传输的数据，但记录了原始数据的GPS接收机设备，开展后处理作业。(3) 米级亚米级RTD实时定

33、位。利用大多数GPS接收机进行基于伪距观测值的RTD实时定位，一般可以达到米级定位和导航精度。如果采用徕卡500系列GPS接收机则可以在30100km范围内获取0.25m-0.5m(取决于测程)的亚米级实时定位和导航精度。因为伪距定位不存在相位观测值有关的整周未知数初始化和信号失锁有关的周跳问题，目前广泛应用于水上各种定位工作，如海上施工船舶和运输船舶的精密导航，水上地质勘探定位和勘探船的精确复位，海上筑堤时的定点抛石，有验潮的GPS水下地形测量，以及其它需要米级亚米级实时导航或定位精度的工作。这一方法同样需要参考站配合工作，但可以与RTK参考站共用。即在RTK参考站的播发信号中增加播发RTD

34、作业所需要的GPS改正数数据，这样可以使同一个GPS参考站同时具有为3种GPS工作方式服务的能力，做到一站多用。3.3 工区施工放样测量(1) 地面点放样。工区内陆地部分的地面点(含桥面施工点和预制架梁的吊装)施工放样及工程定位测量，原则上尽量采用高效率、高精度、高可靠性和低消耗的RTK作业模式。在进行RTK放样作业前，应将需要放样点的设计坐标事先以ASCII文本文件(或其他确定的方式)输入接收机。作业时，接收机可以引导作业员正确抵达所需的点位，并随时报告当前点位至目标点位的距离和方位差值，同时还能给出工程施工点位的填挖方工作量。对于卫星遮挡、信号干扰等不利因素条件下，或同时展开的工程面较多，

35、GPS设备数量不足以应付施工测量或放样作业的需要时，我们将对陆上工程点充分使用就近的控制点上安置TC702全站仪，用常规方式进行作业。(2) 海上施工点的放样。海上施工点(含围堰打桩和沉箱定点吊装等)定位放样可以分为两个明显的作业阶段：一个是施工对象还没有在水下“生根”，施工船舶上所载的施工设备需要通过打桩作业，将沉箱精确吊装到位，按指定方位沉入设计好的水域，或者将建立围堰用的钢桩一根根依次打进预定地点的水下地层中；另一种情况就是基础工程已经出露到水面以上时，继续进行的施工测量和放样作业(如吊装浇灌混凝土用的模板等等)。对于前一种情况，特别对于离海边较远一些无法利用陆上控制点和全站仪控制施工作

36、业时，又由于没有足够的海上控制点可资利用，则必须采用GPS与TCR702组合系统方式在测量船上进行施工放样作业。GPS为TCR702 提供瞬时三维基准，并通过TCR702 传递给桩位(桩的上端面向TCR702一侧安有简易反射装置)。由于各种测量误差的叠加，测量船、施工机械和施工对象在风浪等因素下的运动，精度将受到一定的影响。为此，徕卡中国研发中心将乐意协助用户合作开发专用的系统控制软件，满足实时施工控制的需要，并有效地控制施工误差。对于后一种情况，就跟陆地上施工测量与放样没有本质区别，测量的精度也通路上作业没有太大的差别。唯一不同之处，陆上可以选择不同的测量手段，海上(特别离岸线稍远的地方)只

37、能使用RTK技术完成这类作业。(3) 放样作业的质量控制。每一个测点必须利用RTK作业模式，序贯接收两个不同台站的信号，进行相互检核(平面与高程的最大互差应小于3cm/5cm)和外业实时平差(平差后的精度分别为1.5cm/2.5cm)。对于精度要求更高的工程点位可以采用上节描述的加密控制测量技术和标准用快速静态定位技术加以测定。对于无法进行实时检核和平差的海上三维动态放样作业，因该在作业开始前和结束后分别进行一次序贯接收的成果比对测试。在验证结果表明信号质量和定位精度良好的条件下，才容许锁定一个参考站信号，开始相应的实时动态放样操作。同时在作业过程中应随时注意是否出现异常的实时成果变动。出现异

38、常时，应及时进行临时的序贯接收检验。(4) 海上桩位的测定精度。对于海上打桩桩位的实时放样作业，因桩体本身不能安装GPS接收机天线，为了精确测定桩位及其变化，凡是可以借助于陆上控制点上安置的徕卡TC702全站仪照准作业的情况下，可以人工跟踪测量捆绑在桩体侧面的圆棱镜来实现(测程可达3000m)。如果无法借助于陆上控制点时，可以在桩位附近四角用绞车平稳锚定的测量船上安置一台徕卡SR530实时GPS和一台徕卡无合作目标全站仪(如TCR 702)的组合系统来完成当参考站的距离不大于5km时，输出点位的精度可以高达1cm(平面)/2cm(高程)，顾及锚定船位残余的不规则运动和数据传输的时间延迟，实际定

39、位精度，可能在5cm以内。3.4 工区施工船舶的精密导航大型跨海桥梁工程的施工，需要动员大量施工船舶，从事材料、装备的运输，施工放样的调度与指挥，水下地形测量和水下工程测量，以及诸如海上定点抛石、岸线护堤和防波堤施工等借助于船舶的现场操作活动，为了按时到达指定的工位，完成指定的操作，为了了解并全面掌握工区所有作业船舶当前的位置、运动状态和趋势，特别在夜间和雾天施工活动，以及暴风雨来临时，组织撤离工作中的安全避撞，都需要借助于船载GPS接收机或国际上将于今夏开始启用的海上AIS系统(自动识别系统，这是一种基于GPS定位技术的海上安全监督导航定位系统)，同时接收参考站提供的差分改正数信息，进行精密

40、导航，提供米级或亚米级导航或海上定位成果。用户可以根据精度和相应的作业要求，选择不同型号的GPS接收机，包括根据需要，决定是否需要安装，或是否安装双向单向数据通信设备。工程指挥人员还可以根据需要建立工区施工船舶调度管理中心，必要时通过通信系统在大屏幕上显示工区内所有安装了差分GPS接收机和通信系统的船舶的活动。3.5 GPS用于工区工程的竣工验收测量(1) 工程空间位置的验收测量。GPS定位技术在工区桥梁工程的竣工验收测量中可以发挥一定的作用。它可以采用RTK作业模式进行同桥梁空间位置有关的各项常规测量任务，包括桥面及桥梁有关的各项基础设施三维空间设计位置与实际竣工位置的差异，桥面的平整度等等

41、技术指标的评价。(2) 桥梁物理参数的检测。必要时还可以测定反映桥梁结构固体力学物理属性的振形参数和桥梁动静荷载变形的峰值与谷值，具有常规手段所无法比拟的许多优势。因为SR530系统能够以10Hz的频率、厘米级精度，严格的时间同步，独立地采集桥上所设置的各个点位的三维动态信息。经过严密的后处理和频谱分析，可以提取出在受迫振动条件下各点处一阶、二阶、三阶，直至所有周期大于0.1秒左右的各阶纵向(桥梁主轴线方向的倾斜)，横向(桥梁横断面方向倾斜)和垂向(围绕各测试点垂线方向的摆动)的扭曲度、位移幅度和运动周期。(3) 桥梁载荷变形监测。在静载荷测试时可以同时确定：(1)桥面加载至桥面变形达到峰值的

42、全过程；(2)加载点精确坐标(重载试验车上装有GPS接收机)；(3)桥面不同部位的升降位移量和这些点位的精确坐标；(4)从而给出与负荷相关的位移矢量图。各项空间位置和形变分量的精度均可达到1cm(平面)/2cm(高程)左右，同一瞬间相邻点位的相对精度优于0.5cm (平面)/1cm(高程)。在动载负荷试验条件下，可以以厘米级精度同步连续测定各个监测点位的三维变形过程；只要桥上布测的点位足够多(六台以上)，可以精确地描述整个桥梁各个部位的相对变形幅度和过程。如果载重车辆上也装备了GPS接收机，那么还可以进一步分析研究负载移动点位群分布和运动与形变之间的动态函数关系，比常规测试手段提供更多、更精确

43、、更能反映动态过程的数据信息。(4) 工区竣工图的测绘。此外，本项工程的测区视线比较开阔，地形地物对卫星信号的遮挡较少，因而可以采用RTK作业模式迅速地完成施工区内陆地和海域(配合测深仪，无需验潮)各种比例尺竣工图纸的测绘。徕卡SR530进行此类地图测绘时可以实时输入地物的属性数据各种注记，它们可以根据用户的选择，自动地转换成国内外常用绘图软件所能识别的格式，实现与后处理软件的无缝对接。4徕卡全站仪在工区施工测量的应用本公司在此项桥梁工程的施工中将采用两个不同档次的徕卡全站仪：TC18002003或TCA18002003，TCA702。徕卡TPS系统简介徕卡全站仪系统统称TPS系统，拥有品种最

44、齐全的产品系列，本工区引用的将使目前最广泛使用的两大型号。TC18002003或TCA18002003属于高档产品，用于特别高精度的精密测距和测角，其精度分别达到1mm+2ppm/1mm+1ppm及1”/0.5”，在能见度特别良好的条件下，单棱镜的测程可达5000m；即使在能见度较差的作业环境下，也能对1200m外的单棱镜进行精密测距。TC702TCR702是全中文操作环境下作业的新型全站仪，适用于各种精密工程的测距和测角，其标称精度指标为2mm+2ppm和2”，一般大气条件下使用单棱镜的测程可达3000m。徕卡的全站仪设计超凡脱俗、品质优良，均采用与众不同的绝对编码度盘，时的用户无需初始化，

45、一开机就可以测角，并保证了成果的高精度。系统在照准目标时，可以利用无限位微动螺旋，通过摩擦制动方式，允许作业员在水平及垂直方向上任意转动照准部，而不会影响测量的精度。系统拥有液态双轴自动补偿系统，用户只需概略整平，即可进入精密测量作业状态！徕卡全站仪拥有大量配套软件(含选件)，可以满足精密定位、形变监测、机械自动引导、线路测设、大型设备安装控制和动态三维放样作业的需求。并接受用户的委托，开发或合作开发特殊应用项目的系统软件，是陆上和海上精密施工测量和放样作业不可缺少的设备。TC后面字母A和R分别表示这种全站仪具有自动跟踪测量(Auto)或进行无反射棱镜(Reflector)的精密测距。前者借助

46、于马达驱动自动识别与跟踪目标，进行编程化自动测量作业，后者可以对无法安置或难以安置合作目标的近距离对象进行精密测量作业。这些功能对于海上打桩施工等实时放样作业和动态监测来说都是极为有用的功能。有关TC1800/2003，TCA1800/2003和TC702TCR702的详细技术指标请参阅附录10.6。4.2 徕卡全站仪用于施工测量与工程放样徕卡全站仪广泛应用于精密施工测量和各种工程放样。对于配置了TCA1800/2003或TCR702的用户拥有以下高精度自动测量功能，它们在施工测量及放样作业中可以淋漓尽致地发挥作用：自动目标识别。作业员选择ATR作业模式，概略照准目标以后，就可以借助于TCA内

47、置CCT相机的图像自动识别功能，将返回信号进行分析，驱动伺服马达，自动照准棱镜中心，完成照准、测量、记录正倒镜观测成果。由于作业时目标处不需要任何特殊装置，因而可以在工区有关精密放样、自由设站、多测回观测、变形监测等自动化及重复作业中加以采用；自动跟踪目标。作业员在选择锁定(Lock)模式下，仪器能够自动锁定目标棱镜，并对移动目标进行自动跟踪测量。为此，徕卡特别为用户设计了360棱镜，无需特别定位，可从任何方位对它进行照准，给跟踪测量带来极大的方便。机载智能化软件设计保证了目标暂时失锁后能够迅速恢复跟踪状态。在机载CCD相机的的分析处理下，能够有效地排除外界其他反射物体的干扰。自动跟踪测量解决

48、了快速精确测量运动物体的难题，测量过程中可进行人工或自动记录，不必中断跟踪观测。这种作业模式对于精确测定并控制海上施工的桩体运动过程十分有用；无反射棱镜测量。对于那些不易安装棱镜被测目标，采用无棱镜测量作业模式是最合适不过的了。一束红外激光瞬间测出红色可见光标定目标的精确距离(位置)。当测量目标较近时，作业员无需用望远镜瞄准目标，借助于目测投点即可进行测量。由于无棱镜测量技术的种种优点，也可以用在打桩船上瞄准桩体的固定部位，监测并控制打桩的进程；徕卡测量办公室。这是一个包罗万象的工具软件包，使您的全站仪如虎添翼。它们可以彼此配合，实现测量与放样所需数据文件的编辑、修改、调用、数据交换、浏览查阅

49、等一系列辅助功能。在大桥工程中，所有设计点位可以根据作业进程陆续以不同方式输入全站仪，通过野外测量、放样和成果检核，下载到PC机中，产成相应的输出文件和成果报告；多功能软件包。每一台出厂的徕卡全站仪内置了作业中最常用一些应用程序，如自由测站、定向高程传递、后方交会、放样、对边测量和悬高测量等，增强版中还将包括参考线放样、坐标几何、多测回测角、面积测量、导线测量和局部后方交会等应用程序，专家版软件中除了增强版所有的程序之外，还要增加自动记录、隐蔽点测量、参考平面、面阵扫描和DTM放样等应用程序。这些程序可以使工区的测量工作变得更加轻松高效。支持用户编程作业。上述机载程序都是各行各业测量人员经常使

50、用的通用程序，而不同行业、不同的工作项目，难免不遇到一些特殊的测量需求，仪器如何去完成这样的使命，就需要提供一种人机交流的途径，让机器按照用户的意志拓展它的功能。徕卡全站仪支持用户编程作业，随时可以向用户供应相应的开发工具，如GeoBasic。当我们在缓慢运动着的测量船上用全站仪观测计算运动的桩位时，其瞬时测站位置是靠GPS接收机定位推算出来，并传输给它的。整个数据交换和处理的过程，就需要我们通过GeoBasic的编程来加以实现。系统升级。在科学技术突飞猛进的今天，任何产品都不可避免地要被性能更加强大的新产品所取代。为了延长产品的生命周期，徕卡全站仪经常对已经出厂的产品进行软硬件升级。通过升级

51、，用户可以克服原有版本中的不足之处，提高设备的使用效率，解决一些过去所难以解决的问题，或根据用户的要求，将某一种特定型号的全站仪升级成另一种性能更高、更强、更完善的型号。如将普通测程为80米的TCR升级成为无合作目标测程为200米的XRange加长型TCR全站仪。在具体作业时,我们将主要采用以下三种模式：加密控制测量及采用后方交会等方式建立临时施工测量图根控制点的时候，采用多测回测角和标准测距模式，以提高各个测站测量成果的精度和可靠性。在地面工程测量和工程放样作业中，自动识别目标(只要概略照准目标)，单盘位测角，快速测距作业模式，可以大大提高施工测量和放样的速度当单独利用全站仪，或利用GPS与

52、全站仪组合方式进行海上打桩等动态目标测量定位或放样控制时，采用自动跟踪或同时采用无棱镜测距观测作业模式。有关具体操作规程、精度评估及成果检验，参见另行编撰的xx大桥第一标段施工区加密控制测量技术设计书、xx大桥第一标段施工区陆地工程部分施工测量与工程点位放样技术设计书和xx大桥第一标段施工区海上施工放样技术设计书等技术文件。4.3 徕卡全站仪在海上施工中的应用海上测量船上进行全站仪作业时能否取得合格的成果，很大程度上取决于测量船的稳定度。如果有较大吨位的测量船，通过四角下锚，可以大大平滑掉一般风浪的影响，使得全站仪的补偿器正常发挥功能，完成照准目标的边角测量。否则架设在测量船上的全站仪将无法提

53、供合格的成果。尽管在十分平稳的测量船上进行施工放样测量，仪器中心的位置和高程仍有缓慢的变化(含几秒至几十秒的长周期项，线性变化项和不规则项)，给照准测量点的定位成果带来系统偏差和观测噪声。如果通过一台工控计算机将全站仪与一台固定架设在测量船上的SR530实时流动站相连(它与全站仪的相对位置是一个常数)，则由于高频GPS实时定位输出可以直接修正上述点位和高程误差，大大抑制随机的观测噪声，并通过计算机模拟建立测量船的简易姿态模型，以及全站仪站址的长周期项和线性变化项趋势的经验模型，以便对全站仪的观测成果作出外推改正。这些经验模型的建立以及相应的施工放样控制软件都需要在作业环境下通过反复实践才能建立

54、起来并逐步得到完善。徕卡电子水准仪在工区施工测量的应用5.1 徕卡电子水准仪简介徕卡最新推出两款适应于中国水准测量规范的新型中文面板的电子水准仪DNA03和DNA10。前者用于一二等精密水准测量，后者用于快速普通水准测量。本工区作业中引进了DNA03，主要目点在于建立工区加密控制网的高程基准和控制网点高程稳定性的定期监测。此外，还引进了一台徕卡NA2自动安平的光学水准仪，用于高程的施工放样。DNA03是徕卡的第二代数字水准仪(徕卡于上个世纪80年代末首创了世界上第一代数字电子水准仪)。新仪器外观优美，符合人体工程学的合理设计、高分辨率大屏幕，加上中文显示，使精密水准测量开创了一个新的时代。利用

55、DNA03可以大大节省人力资源(无需量距等人员)、减轻劳动强度(观测、读数、记录和测站检验全自动化)，作业效率可以成倍提高，并获得最高的测量精度(每公里往返误差为0.3mm)。在精密水准测量中可以按照中国现行规范设置各种限差，超限自动定测，剔除不合格数据，并可以按后前前后、前后后前顺序进行观测作业。DNA03也可以结合普通条码水准尺进行高程放样，面水准测量以及结合它的编码数字测距功能进行平坦地区的地形地物测量与绘图。对于单向照准进行高程传递时，徕卡DNA03数字水准仪还可以激活它的地球曲率改正功能，消除地球曲率对照准点高程计算的误差。DNA03配套的后处理软件包具有中文界面和完全符合我国水准网

56、严密平差规则，通过随机存取的数据库，右键弹出菜单功能，多窗口作业模式，自定义数据输出格式，大大方便用户的操作、使用，以及与后即应用软件的数据交换。DNA03的各项技术指标详见附录10.6。5.2 徕卡电子水准仪在工程中的应用正如前面所提的，徕卡DNA03在本工程中的主要应用为以下两个方面：工区加密控制网的高程测量。工区加密控制网网点均通过DNA03的联测达到毫米级精度，路线上每一个测段度进行往返观测，并构成一个闭合环。具体作业要求的描述见本草案第二章2.2节第(3)款及图2。在水准测量路线沿线的立尺点可以按300500m的间距(6-8个尺段)利用带圆头钢钉的大木桩(长5080cm)设立一些临时

57、标志。这些点不仅有助于观测成果的检测，而且通过实时GPS联测，有助于精化局部大地水准面模型(将大地水准面不规则变化产生的误差影响控制在10mm之内)，具体细节将在本方案第六章中描述。所有这些点经过坐标和高程系统的转换，平面精度可以达到1cm左右，高程精度优于2mm，在工区施工的初期完全可以充分利用，充当临时图根控制点，服务于施工测量和放样作业(如果想永久保存和利用，可以打入直径30mm左右，长度超过1.5m的钢管桩，桩顶灌入混凝土并埋有有钢质测量标志)。工区加密控制网稳定性监测。由于工区位于一个长江和钱塘江两个大河的河口冲积滩上，基岩深埋在数百米泥砂之下。浅埋在地表控制点虽然打了几米的管桩，只

58、能控制点位不至于出现剧烈的、不规则的变动，并不能完全排除由于施工、交通、气候、地下水运动、地壳内部应力等内外作用力之下的各种短中长期变化，其中包括沉降变化。为了保证大桥施工测量基准的稳定，必须对工区加密控制网的稳定性进行定期的监测和分析研究。这种监测需要采用与建立控制网时采用的相同手段和精度水平，因而需要DNA03数字水准仪的参与。有关工区控制网网点稳定性监测问题的详细描述见本草案第七章。工区大地水准面模型的建立、精度估计和应用6.1 工区大地水准面起伏特征工区处在长江及钱塘江两条大河的入海口，是一个典型冲积滩，周边地区地势平坦，浅层地表均为淤积的泥沙，从综合描述我国大地水准面的大地水准面差距

59、略图上可以看出该地区不存在不规则的起伏(参考图3)，而且大地水准面与参考椭球面的差距数值在14至15米左右。两个曲面彼此呈微倾，倾向为东偏南。沿最大倾斜方向的差距梯度值在3040mm/km左右，沿桥梁主轴线方向的梯度约为30mm左右。6.2 工区大地水准面模型的建立为了能够在工区施工测量中充分利用高效的GPS实时定位和放样技术，并将实时测量获得的WGS84高程成果，实时地化算成大桥工程设计书所要求的85高程基准，必须建立一个能够精确描述工区大地水准面细部结构的局部大地水准面模型。由于第一标段大部分区域位于陆上，只有一小部分属于近岸的浅海区，因此可以大大简化工区大地水准面模型的建模工作，并有助于

60、提高模型的精度和可靠性。我们通过陆上部分的直接水准测量，并同GPS测量成果比较，获取精确的大地水准面差距。由于我们的控制网几乎均匀地包围了整个工区，只要测量成果精度较高而且可靠，那么局部大地水准面模型的精度和可靠性也就有了保证，基于整个区域大地水准面的变化十分平稳，没有明显的异常，因而工区内部各点处通过模型内插得到的大地水准面差距精度和可靠性也有了保证。从图2可知，我们在整个工区有八个高程控制点，并根据本草案第二章2.2节第(3)款的描述，GPS基线网无约束平差后的最弱点点位精度不低于10mm(高程精度不低于20mm)，精密水准测量所得的全网最弱点高程精度优于1.5mm，可以视为地面真值。此外