汶川大地震初设控制测量方案

汶川大地震初设控制测量方案

1工程概况及路线映辉高速公路位于都江堰至映秀高速公路的止点，沿岷江河谷向南行驶，距文川县南部的213国道线。项目位于汶川大地震震中区,测时有余震,条件艰苦;地带属典型的高山峡谷地貌,高山连绵,山体海拔高度一般在1000~3000m,河谷深切,谷坡陡峻,相对高差1000m左右,坡度一般为50~70°;岷江河谷的开阔地带发育四级阶地,洪积扇、崩积岩堆到处可见。测区位于东经103°29′~103°34′、北纬31°03′~31°28′之间。项目主线长度48.272km,起于映秀镇,经银杏乡、草坡乡、绵池镇,止于汶川县城(阿坝师专)。其中前28km段主要为隧道群,后20km段主要为明线。全线桥、隧比例达到70%。路线高程由900m逐渐爬坡上升到1360m左右。本次控制测量于2009年2月完成全线三等GPS首级网、一级导线加密网和全线四等三角高程网控制测量,3月完成控制测量成果报告的初步编制。2软件和硬件准备本项目控制测量主要依据有三项,行业标准《公路勘测规范》(JTGC10—2007),行业推荐性标准《公路勘测细则》(JTG/TC10—2007),项目单位质量控制部门出具的的《映秀至汶川高速公路控制测量技术设计书》。项目所有使用的仪器设备均通过了四川省测绘计量检定站检定,并出具了检定证书。主要硬件有:TOPCONHiper双频型GPS仪器6台、Leica-TC1700型全站仪1台、Leica-TCR1202型全站仪1台。水准仪NA28型2台。外业仪器主要精度指标如表1。主要软件有TOPCONGPS随机平差软件1.0版和科傻地面控制测量数据处理系统;外业工作人员共11人,其中1名测量高级工程师,2名测量高级技师,测量技工8人;外业专用车辆2台。3确定坐标系统根据《公路勘测规范》(JTGC10—2007)平面控制测量4.1.1第4条“选择路线平面控制测量坐标系时,应使测区内投影长度变形值不大于2.5cm/km;大型构造物平面控制测量坐标系,其投影长度变形值不大于1cm/km”的规定,并结合本工程项目所处地理位置、平均高程等因素,最后选定的坐标系统如下:(1)平面坐标系统:全线采用北京1954椭球参数,中央子午线103°30′,抵偿高程面为1200m的高斯正形投影平面直角坐标系。(2)高程系统:全线采用国家85高程系统(起算点数据采用地震后都映高速止点段附近敷设的ZZ3点高程成果)。4gps连接方式映汶高速首级平面控制网采用三等GPS网,每隔5km左右布设一对相互通视点,GPS观测时采用边连接和网连接方式,边连接方式见图1。本项目一级导线平面加密网采用单一附合导线网,分段依附于三等GPS控制点上。四等三角高程网采用往、返测形成闭合环高程网。5同步观测时观测系统的实现映汶高速三等GPS首级平面控制网测量的作业采用的是静态定位模式。作业时有关指标按照三等对应项目执行。第一天埋设的控制桩,在第三天进行GPS测量。每天外业完成,回到驻地后将GPS接收机内存储的全天观测数据文件传输到计算机内存储起来并备份,且及时检查外业观测时点名、仪器高等有无错误,然后对全天每个同步观测时段,通过开窗、删星等操作,解算基线向量,检查同步环坐标闭合差是否满足要求,确认观测成果是否合格,有否需要重测,以便于第二天及时补测或重测。数据处理完后,重新格式化GPS接收机内存,给电池充电,作好第二天观测的准备工作。项目测区总共观测了GPS点60个,其中映汶高速三等点56个,都映高速三等点2个,映卧公路四等点2个。映汶高速全线采用两台全站仪逐点摆站法。其中一台同时对每条导线边的斜距、水平角和垂直角进行测量,另外一台只对每条导线边的斜距和垂直角进行测量。翻越隧道时,敷设临时转点,两台都只测量斜距和垂直角。每个测站均记录下温度、气压,根据气象及仪器加、乘常数等数据,进行斜距改正。视距长度一般小于600m,最长不大于1km。水平角采用2个测回,测回互差小于6秒;垂直角不大于15°,观测4个测回;每条导线边都进行了对向观测;各测回仪器高度、反射棱镜觇牌高度都在观测前后量测,其取值精确至1mm。映汶高速高程控制点全部采用与平面控制点共用方式,未再单独埋设。6处理数据6.1测试结果及分析映汶高速全线三等GPS首级控制网共联测了2个Ⅲ等都映高速止点段导线点(ZZ1和ZZ3),并以ZZ3点作为映汶高速三等GPS首级控制网的起算数据。基线解算和网平差采用TOPCONGPS随机数据处理软件Pinnacle1.0版进行。具体分为四大步骤。第1步,对控制网进行平差预处理,其目的:一是对整个控制网的网形进行测试和检查,二是可初步发现基线数据有无粗差。本次三等GPS控制网网形中未有单基线边、单连接点及支点基线。设置基线固定误差a=5mm、比例误差系数b=2mm∕km。本项目实际采用5~6台GPS接收机同步观测,经软件解算,共构成三边形同步环246个,异步环2个,重复基线28条。软件提示控制网网形测试、闭合环和重复基线测试都通过。第2步,在WGS84下进行无约束平差,计算GPS网本身的内符合精度,发现并剔除粗差。本次设置基线先验单位权中误差为2.18后,后验单位权中误差达到0.998,软件提示无约束平差通过。第3步,将ZZ3点作为起算数据进行单点约束平差(其目的是仍保持GPS网本身的内符合精度),在1954北京坐标系(105°00′、0m面)下进行约束平差。精度见表5。第4步,由于本项目全线设计高程起伏较大,最大高差达460m,根据本项目路、桥、隧等重要构造物高程分布等,按桥、隧等构造物设计高程和路线设计高程为依据,将全线GPS控制点坐标由系统(105°00′+0m)经高斯投影转换到系统(103°30′+1200m)。6.2严格执行规范要求映汶高速一级导线加密测量,共测量导线点22个、合计14.3km∕6段附合导线,测量方法严格执行规范要求,各项精度指标均符合规范和技术设计书要求。平差方法及过程:以三等GPS点坐标系成果作为起算数据,将全站仪实测的每条边长均进行测区平均高程面的改化,再将改化后的距离代入观测数据文件进行严密平差计算,最后解算出每个点的平面坐标和每段附合导线平差后精度。6.3测量数据处理系统映汶高速采用四等光电测距三角高程测量方法进行高程导线往、返测量。四等光电测距三角高程测量的各项技术要求及操作限差均符合规范或技术设计规定。平差使用的软件为科傻地面控制测量数据处理系统。本次四等三角高程测量的起算点有1个,为都映高速止点段三等高程点,具体如下。6.4长隧道高高程控制测量映汶高速先期启动工程(K0+113~K6+240)段有一段特长隧道(即映秀隧道),贯通长度为5.2km,根据规范要求,高程控制测量须达到三等。项目组采用DS05级的NA28型水准仪配合水准板尺对映秀隧道进出口进行了测量,精度满足该隧道要求。7准高程控制网及实物测试映汶高速初步设计阶段控制测量布设了沿途推荐线位的全线大型构造物三等GPS平面控制网、路线一级导线平面控制网和全线四等三角高程控制网。除先期开工的映秀隧道外,其它大型构造物三等水准高程控制网留在定测阶段完成。各资料成果经检验校核,符合相关规范和精度要求。随着西部高速公路山区项目