白阿铁路精密控制测量复测技术方案（葛根庙至乌兰浩特）
2014-10-15 来源:测绘论坛
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线路自DK48+000处并行既有白阿线右侧引出，以新建双线形式并行既有线前行至葛根庙站，出站后线路双线绕行跨过洮儿河至DK58+900处后沿既有白阿线左侧新建双线经既有卫东站、宁家站、跨宁家河，然后线路双绕以2130m隧道形式穿大黑山、下钻既有白阿线、跨归流河，在既有白阿线右侧并行，沿锡乌线预留的位置引进乌兰浩特站至本段工程设计终点DK82+284.54，线路长度33.76km。本段设葛根庙、宁家、乌兰浩特3个车站，既有卫东站封闭。
2 技术依据及复测原则
1）《铁路工程测量规范》（TB10101-2009 J961-2009）；
2）《国家三、四等水准测量规范》（GB12898-2009）；
3）《铁路工程卫星定位测量规范》（TB10054-2010）；
三等水准测量从2014年7月25日至8月3日完成管段内所有三等水准测量外业工作，并于2014年8月12日完成三等水准测量平差计算并提交高程成果。
GPS 测量的精度指标见下表：
GPS 测量的精度指标
等级 | 固定误差 a (mm) | 比例误差b (mm/km) | 基线边方向中误差 | 约束点间的边长的相对中误差 | 最弱边相对中误差 |
三等 | ≤5 | ≤1 | ≤1.7″ | 1/180000 | 1/100000 |
四等 | ≤5 | ≤2 | ≤2.0″ | 1/100000 | 1/70000 |
水准测量精度要求见下表：
水准测量精度要求（mm）
水准测量等级 | 每千米水准测量偶然中误差M△ | 每千米水准测量全中误差MW | 限 差 | |||
检测已测段高差之差（mm） | 往返测 不符值(mm) | 附合路线或 环线闭合差(mm) | 左右路线 高差不符值 | |||
三等 | ≤3.0 | ≤6.0 | ±20  | ±12  | ±12  | --- |
标段起止里程为：DK48+000～DK82+284.54,全长33.76km，测区内完好的CPI控制点13，完好的CPII控制点23个。联测到相邻施工单位范围内1个施工控制点CPII1261，形成测量搭接协议。
按照《铁路工程测量规范》（TB10101-2009）中“线路设计高程面上投影长度变形值不宜大于25mm/km”的要求，设计工程独立坐标系，投影长度变形值计算表见附表，完全满足有砟轨道铁路测量的要求。
坐标系参考椭球采用1954 年北京坐标系椭球参数，中央子午线（度）： 123度，投影面大地高（m）0m，高程异常:0m，X0=0km，Y0=500km。平面控制网点按设计要求提交工程独立坐标系成果。
7.2高程系统
高程系统与设计高程系统一致，采用1985国家高程基准。
序号 | 姓名 | 性别 | 专业 | 技术职称 | 在本项目中 担任职务 |
1 | 杨之光 | 男 | 桥梁工程 | 工程师 | 项目总工 |
2 | 马雷 | 男 | 铁道工程 | 助理工程师 | 测量队队长 |
3 | 刘鹏 | 男 | 铁道工程 | 助理工程师 | 测量组长 |
4 | 白飞鑫 | 男 | 铁道工程 | 助理工程师 | 测量组长 |
5 | 齐奥 | 男 | 铁道工程 | 技术员 | 测量组长 |
本次平面控制网采用4台天宝5800双频GPS接收机进行观测。GPS接收机的静态定位标称精度3mm+0.5ppm。作业前，接收机按规定进行检定，所有仪器均经过国家检定部门检定并在有效期内，高程复测采用1台天宝DiNi03电子水准仪、1台徕卡DNA03 电子水准仪。
本段平面控制网复测按原测要求分二级进行，第一级为基础平面控制网（CPI）复测,第二级为线路平面控制网（CPⅡ）复测。在复测过程中采用与设计院同精度、同方法进行控制网复测。
复测前应首先进行现场勘查，检查标石的完好性和稳定性，本标段范围CPI控制点共13个。在CPI的复测过程中，以本标段内经过稳固性、兼容性分析合格的CPI控制点为本标段CPI控制网约束点进行平差计算。CPI控制网复测GPS作业应满足表9.1中三等基本技术要求。
等 级 | 三等 |
观测模式 | 静态观测 |
卫星高度角 | |
同时观测有效观测卫星数 | ≥4 |
观测时段数 | 1~2 |
时段长度 | |
数据采样间隔 | 10~60秒 |
PDOP或GDOP | ≤8 |
接收机类型 | 双频 |
外业观测结束后全网观测数据分别采用各自接收机自带的数据转换软件，转换为标准的Rinex格式，基线解算采用LGO 7.0进行，以大地四边形作为基本构网图形对观测基线进行处理和质量分析，检查基线质量是否符合规范要求。CPI控制网GPS基线解算按GPS静态相对定位模式进行解算，基线解算采用广播星历，基线解算应作以下检核统计工作：
CPI控制网平差及坐标转换分别采用武汉大学开发的科傻GPS数据处理系统软件进行。三维无约束平差：以网中一个CPI点的WGS-84的三维坐标作为基准进行三维无约束平差，以检验控制网的内符合精度。无约束平差中，应对观测值先验中误差、单位权中误差、观测值改正数进行统计分析，确定异常观测值，并对其进行核查分析，决定取舍或重测。参加三维无约束平差的观测值不得有异常数据存在。
CPI级GPS网采用全标段整体平差的方式进行，以本标段内经过稳固性、兼容性分析合格的CPI控制点三维坐标成果进行CPI控制网约束平差，再按设计院提供的坐标系统进行高斯投影计算得到CPI的复测平面坐标。约束平差在WGS84椭球独立坐标系系下进行，三维约束平差中应检验基线最弱边相对中误差、同一基线向量改正数较差是否满足三等GPS网精度要求。
s—相邻点间的二维平面距离；
GPS复测相邻点间坐标差之差的相对精度限差 表9.4.1
控制点等级 | 相邻点间坐标差之差的相对精度限差 |
CPI | 1/80 000 |
CPII | 1/50 000 |
CPI控制点的复测与原设计坐标差值应满足X、Y均不大于±25mm的要求，相邻点间坐标差之差的相对精度限差应满足表9.4.1要求。当复测成果与设计单位提交的原测成果较差满足限差要求时，今后施工应采用原测坐标成果；较差不满足限差要求时，应重新观测，分析原因，当确认设计单位提交成果有误或精度不符合要求时，应向铁路建设单位及设计单位提交报告，由设计单位进行确认，对原测成果进行改正。
复测前首先应进行现场勘查，检查标石的完好性和稳定性，本标段CPII控制点共23个。在CPII的复测过程中，以经过复测合格的所有CPI控制点为本标段CPII控制网约束点进行平差计算。CPII控制网复测GPS作业应满足表9.2中三等基本技术要求。CPII复测控制网应与原测网一致，采用边联结方式构网，组成三角形或大地四边形相连的带状网，以CPI或CPII点作为联结边，采用边联式构网。联测方式如下图所示：
10.2.1 CPII按四等GPS控制网要求进行复测，复测网构网应与原测网一致。外业观测应该按事先制定好的计划方案执行，不得擅自改变测量方案，必须保证每个时段的观测在可控、统一调度和有序的状态下进行。CPII作业前应按要求进行仪器设备检查，调试。每天观测的数据应该及时传输至计算机做好备份，当天的数据要当天检查，发现有不合格的数据应该补测或者重测。
10.2.2 观测时，天线整平对中误差不得大于1mm，每时段观测前后各量取天线高一次，两次互差小于2mm，并取其平均值作为最后结果；
10.2.3 观测过程中按规定填写观测手簿。对观测点名、仪器高、仪器号、时间、日期以及观测者均应详细记录。
10.2.4 CPII控制网复测GPS作业的技术要求参照CPI复测要求。
10.3.1外业观测结束后以大地四边形作为基本构网图形对观测基线进行处理和质量分析，检查基线质量是否符合规范要求。CPII控制网GPS基线解算：基线解算采用软件LGO 7.0进行，按GPS静态相对定位模式进行解算，基线解算采用广播星历，基线解算应作以下检核统计工作：
10.3.2 CPII控制网平差及坐标转换分别采用武汉大学开发的科傻GPS数据处理系统软件进行。三维无约束平差：以网中联测的CPI点的WGS-84的三维坐标作为基准进行三维无约束平差，以检验控制网的内符合精度。无约束平差中，应对观测值先验中误差、单位权中误差、观测值改正数进行统计分析，确定异常观测值，并对其进行核查分析，决定取舍或重测。参加二维无约束平差的观测值不得有异常数据存在。
10.3.3二维约束平差：CPII级GPS网采用全标段整体平差的方式进行，以标段内所有经过复测合格的CPI控制点作为约束点进行本标段CPII控制网二维约束平差。约束平差在WGS84椭球独立坐标系系下进行，二维约束平差中应检验基线边方向中误差、基线最弱边相对中误差、基线向量改正数是否满足《铁路工程卫星定位测量规范》（TB10054-2010）四等精度要求。
10.4.1 本次复测采用复测与原测相邻CPII点坐标成果较差之差相对精度进行CPII点稳定性分析。复测与原测坐标成果较差相对精度应按式9.4.1-1～式9.4.1-3公式计算。
10.4.2 CPII控制点的复测与原设计坐标差值应满足X、Y均不大于±20mm的要求，相邻点间坐标差之差的相对精度限差应满足表9.4要求。当复测成果与设计单位提交的原测成果较差满足限差要求时，今后施工应采用原测坐标成果；较差不满足限差要求时，应重新观测，分析原因，当确认设计单位提交成果有误或精度不符合要求时，应向建设单位及设计单位提交报告，由设计单位进行确认，对原测成果进行改正。
等级 | 水准仪等级 | 水准尺类型 | ||||
数字 | 数字 | 数字 | 数字 | |||
三等 | DS1 | 铟瓦 | ≥3且≤75 | ≤2 | ≤5.0 |
水准测量等级 | 每千米水准测量偶然中误差M△ | 每千米水准测量全中误差MW | 限 差 | |||
检测已测段高差之差（mm） | 往返测 不符值(mm) | 附合路线或 环线闭合差(mm) | 左右路线 高差不符值 | |||
三等 | ≤3.0 | ≤6.0 | ±20  | ±12  | ±12  | --- |
水准测量等级 | 各测站 | |||||
三等 | 0.01 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 1 |
观测时，视线长度≤75m，前后视距差≤2.0m，前后视距累积差≤5.0m，视线高度三丝能读数；测站限差：两次读数差≤1mm，两次所测高差之差≤1.5 mm，检测间歇点高差之差≤3.0 mm；观测时，按后-前-前-后的顺序进行，每一测段应为偶数测站。一组往返测宜安排在不同的时间段进行；
由往测转向返测时，应互换前后尺再进行观测；晴天观测时应给仪器打伞，避免阳光直射；扶尺时应借助尺撑，使标尺上的气泡居中，标尺垂直。
11.2.2测量时应保证前后视距尽可能相等，前后视距差应满足表9.1.4-1要求。观测过程应采用水准尺支撑，确保水准尺水泡居中，处于竖直稳定状态。尺垫要安放在坚实的地方并踩实，防止尺垫下沉。
11.2.4 三等水准测量作业时应进行观测限差控制，若有测站观测超限，应及时重测。观测成果的重测与取舍符合下列要求：
11.2.5 作业单位对仪器设备检验的项目见下表。
仪器设备检验情况表 表11.2.5
仪器名称 | 检验项目 | 检验日期 | 检验结果 |
水准仪 | 外观检视 | 测前 | 满足规范要求 |
望远镜十字丝横轴与竖轴垂直度检验 | 测前 | ||
光学测微器隙动差和分划值测定 | 测前 | ||
水准器的检查 | 每天 | ||
i 角的检校 | 每天 | ||
水准尺 | 外观检视 | 测前 | |
一对水准标尺零点差及基辅分划读数常数测定 | 测量过程中 | ||
水准器的检查 | 每天 |
11.3.1当天外业工作结束后，应及时进行测段往返测高差不符值检验，其值应满足表11.1.4-2中往返测高差不符值限差要求，每条水准路线应按测段往返测高差不符值计算每千米偶然中误差MΔ；当水准网的环数超过20个时，还应按环线闭合差计算Mw。MΔ和Mw应符合表11.1.4-2的规定，否则应对较大闭合差的路线进行重测。MΔ和Mw应按下列公式计算：
n —— 测段数；
11.3.2 三等水准测量应在全线测量贯通后进行严密平差，三等水准严密平差软件应采用鉴定合格的水准网严密平差软件进行，三等水准应附合到经检测合格的原测水准点上，并采用固定数据平差。三等水准平差应采用往返测高差平均值，并在进行附合水准路线平差前，检查评估原测三等水准点的稳定性和兼容性。
当往返测高差不符值和每公里偶然中误差满足要求后，进行相邻水准点间的高差比较。相邻水准点间的高差计算时，取符合规范要求的往返观测值的平均值作为复测成果。水准复测应列表比较复测与原测相同测段高差较差，高差较差应满足表11.1.4-2中检测已测测段高差之差限差±12
要求，当复测成果与设计单位提供的勘测成果不符合规定要求时，应重新复测进行确认，当确认勘测设计成果确实有误或精度不符合规定要求时，应及时与设计单位进行协商，对勘测成果进行改正。
要求，当复测成果与设计单位提供的勘测成果不符合规定要求时，应重新复测进行确认，当确认勘测设计成果确实有误或精度不符合规定要求时，应及时与设计单位进行协商，对勘测成果进行改正。12 应提交复测成果资料
（2）精测网复测成果报告（应含各项精度分析，平面、高程联测示意图，人员资质证明材料，仪器检定证书，平面、高程控制点复测与原测对照表等）。
（4）外业测量观测数据资料；
（5）电子版资料（所有成果资料及原始数据）。
