铁路复测技术方案.docx

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铁路复测技术方案

1概况

1.1任务依据

新建铁路叙永至毕节铁路工程（以下简称“叙毕铁路”）站前及相关工程XXX标段（以下简称“XX标”）由XXXX承建，并负责标段范围内基础平面控制网CPI（含联测CP0），线路控制网CPII，三等水准高程控制网的交桩复测工作。

1.2概况

本标段为站前工程施工XXX标段，位于川滇两省交界的边远山区，施工起讫里程：

DK194+516.98～DK230+910，正线线路全长36.393km。

铁路建设等级为I级，正线为单线，设计时速为120公里/小时。

主要工程数量：

隧道29.6986km/8座、桥梁4.15km/14座、正线路基长2.5444km，车站3座（高峰寺会让站、马家坝中间站、下坪会让站）。

重点工程：

长岭隧道（DK203+077.5），长度7775m，本标段施工整个隧道；斑竹林隧道（DK228+611），长度12758m，本标段施工进口段8678m。

根据《铁路工程测量规范》（TB10101－2009）第5.10条的规定，XXX叙毕铁路工程指挥部组织对所交接的CPI、CPII和线路三等水准点进行复测。

本次测量具体测量内容如下：

①CPI（GPS三等）复测；

②CPII（GPS四等）复测；

③三等水准复测。

本标段CPI，CPII，平面加密点，水准控制点前期踏勘情况如下：

等级

控制点个数（个）

毁坏点个数（个）

CPI

GPS三等

33

11个（含1个CP0点）

CPII

GPS四等

8

3个

水准

水准三等

15

5个

为了保证控制网复测顺利进行，确保复测成果的质量，制定本方案。

2控制网复测执行的技术标准

（1）《全球定位系统（GPS）测量规范》（GB/T18314-2009）

（2）《铁路工程卫星定位测量》（TB10054-2010）

（3）《铁路工程测量规范》（TB10101-2009）

（4）《高速铁路工程测量规范》（TB10601-2009）

（5）《国家三、四等水准测量规范》（GB/T12897-2006）

（6）《叙毕线精密工程控制测量网成果表》（中铁二院2012.12）；

（7）《叙毕线精密工程控制测量技术总结》（中铁二院2015.12）。

3控制网复测采用的方法及精度

3.1CPI、CPII控制网的复测方法和精度

与原测相同，CPI、CPII控制网均采用GPS测量方法施测，GPS测量的精度及主要技术指标如表1所示。

CPI控制网复测采用边联结方式构网，形成由大地四边形组成的带状网。

CPII控制网复测采用边联结方式构网，形成由大地四边形组成的带状网，并与CPI联测构成附合网。

表1CPI、CPII控制网GPS测量的主要技术指标

控制网

类型

固定误差a

比例误差b

测量等级

测量方法

基线方位角中误差

约束点间的边长相对中误差

约束平差后最弱边边长相对中误差

CPI

≤5mm

≤1mm/km

三等

GPS

1.7″

1/180,000

1/100,000

CPII

≤5mm

≤2mm/km

四等

GPS

2.0″

1/100,000

1/70,000

3.2高程控制网的复测方法和精度

与原测相同，线路三等水准点复测采用国标三等水准测量方法施测，检测相邻线路水准基点间的高差。

水准测量的精度及限差如表2所示。

表2水准测量精度

水准测量

等级

每千米高差偶然中误差MΔ

每千米高差全中误差MW

限差

测段、路线往返测

高差不符值

附合路线或环线闭合差

检测已测测段高差之差

平原

山区

三等

≤3mm

≤6mm

注：

表中K为测段水准路线长度、L为水准路线长度、Ri为检测测段长度，单位为km，小于1km时按1km计。

n为测段水准测量测站数，当山区水准测量每公里测站数n≥25站以上时，采用测站数计算高差测量限差。

4控制网复测使用的仪器和人员组成

4.1拟投入使用的测量仪器

根据规范的相关要求，本次复测拟使用的主要测量仪器如表3所示。

所有仪器均经省级以上计量检定部门检定合格并在检定有效期内，仪器的标称精度以及技术状态均满足复测的要求。

表3投入使用的主要测量仪器

序号

仪器名称

规格型号

主机编号

检定单位

检定有效日期

1

GPS接收机

徕卡ATX1230GG

185901

山西省测绘产品质量监督检验站

2017.05.17

2

GPS接收机

徕卡ATX1230GG

185916

山西省测绘产品质量监督检验站

2017.05.17

3

GPS接收机

徕卡ATX1230GG

185943

山西省测绘产品质量监督检验站

2017.05.17

4

GPS接收机

徕卡ATX1230GG

185907

山西省测绘产品质量监督检验站

2017.05.17

5

GPS接收机

徕卡GS08

2524368

山西省测绘产品质量监督检验站

2017.05.17

6

GPS接收机

徕卡GS08

2524559

山西省测绘产品质量监督检验站

2017.05.17

7

GPS接收机

徕卡GS08

2524163

山西省测绘产品质量监督检验站

2017.05.17

8

电子水准仪

天宝DINI03

708025

中铁第一勘察设计院

2017.04.05

9

电子水准仪

天宝DINI03

730276

中铁第一勘察设计院

2017.04.05

10

电子水准仪

天宝DINI03

732372

四川省测绘计量检定站

2017.09.07

4.2主要的测量人员组成

由具有甲级测绘资格的测量单位“中铁十七局集团第一工程有限公司测绘中心”来完成此次复测任务。

组成1个GPS测量小组、3个水准测量小组。

预计投入的主要测量人员有：

高级工程师2人，工程师4人、助理工程师及技术员2人、测工22人，共约30人。

复测主要技术人员及分工情况

序号

姓名

职称

担任职务及分工

备注

1

翟宝珍

工程师

总负责

2

薛宝珠

高级工程师

GPS外业技术负责

3

刘学信

高级工程师

GPS内业技术负责

4

付元江

工程师

二等水准内业负责

5

孙海华

工程师

二等水准外业负责

6

李强

工程师

二等水准外业负责

7

王盼

助理工程师师

二等水准外业负责

8

刘飓

助理工程师师

外业现场调度

5CPI、CPII控制网复测实施

5.1外业观测

5.1.1GPS测量作业的基本技术要求

根据规范要求，CPI、CPII控制网复测外业测量严格按表4的技术要求执行。

表4GPS测量作业的基本技术要求

等级

项目

三等（CPI）

四等（CPII）

静态测量

卫星截止高度角（°）

≥15

≥15

同时观测有效卫星数

≥4

≥4

有效时段长度（min）

≥60

≥45

观测时段数

1~2

1~2

数据采样间隔（s）

10-60

10-60

接收机类型

双频

单/双频

PDOP或GDOP值

≤8

≤10

5.1.2GPS测量网形设计

与原测相同，CPI、CPII控制网复测均采用边联结方式构网，形成由大地四边形组成的带状网。

测量过程中7台GPS同时观测，观测两个时段后，留下2台仪器不动，这2台仪器作为搭接边，其它仪器依次往前布点。

每一站依次重复上面的步骤。

如图1所示：

图1GPS测量网形示意图

5.2与相邻标段联测贯通控制情况

平面控制以设计院移交的CPI做为共用平面控制点，本标段起点与叙毕线XZZQSG-1标相接，与叙毕线XZZQSG-1标共用2个CPI点（XCPI25、XCPI26-1），本标段终点与叙毕线XZZQSG-3标相接，与叙毕线XZZQSG-3标段共用2个点（XCPI42、XCPI43），CPI共用桩点均保存完好。

5.3GPS观测设站

（1）作业前，光学对点器与基座必须严格检查校准，在作业过程中应经常检查保持正常状态。

设站时，对中误差不大于1mm。

（2）天线安置应严格对中、整平，正确量取至厂商指定的天线参考点高度，并须获得厂商提供的参考点至天线相位中心的改正常数，以便于在随后的数据处理中精确计算天线高。

（3）天线高在每个时段的测前（必须在开机之前）和测后（必须在关机之后）各量取一次，两次量取天线高应在相同的位置。

天线高应从天线的三个不同方向（间隔120°）量取，或用接收机天线专用量高器量取。

每次在三个方向上量取的天线高误差应不大于±2mm，否则应重新对中、整平。

任一方向上在观测前、后两次量取的天线高误差应不大于±2mm，否则认为在观测过程中天线发生变动，该时段作废。

（4）测站上所有规定的作业项目经认真检查均符合要求，记录资料完整无缺，将点位恢复原状后方可迁站。

（5）同一时段的观测过程中不得关闭并重新启动仪器，不得改变仪器的参数设置，不得转动天线位置。

在有效观测时段内，如中途断电，则该时段必须重测。

因观测环境及卫星信号等原因造成数据记录中断累计时间超过25min，则该时段重测。

（6）观测过程中若遇到强雷雨、风暴天气，应立刻停止当前观测时段的作业。

（7）CPI控制网复测以时，每一同步环至少观测2个时段，CPII控制网复测以及CPII与CPI控制点联测时，每一同步环观测1-2个时段。

每个时段观测结束后，都必须重新安置仪器，将基座转动120°或者升降三脚架，然后重新对中、整平，进行下一时段的观测。

5.4GPS数据处理

GPS数据处理包括基线向量解算和网平差两个部分，CPI复测网基线解算采用广播星历，用LGO8.4商用软件按静态相对定位模式进行双差固定解求解模式。

及时进行观测数据的处理和质量分析，检查是否符合规范和技术设计要求。

每天对当天的观测数据进行粗处理和基线解算，并及时对闭合环、重复基线等进行计算检核。

基线处理时，应严格遵守下列要求：

（1）基线解算时，卫星星历统一采用广播星历，卫星高度角一般采用15°。

（2）同一时段观测值的数据剔除率小于10%，否则应重测。

（3）任一时段的同步观测时间，CPI复测网小于60min、CPII复测网小于45min，则该时段作废；任一时段的有效卫星数少于4颗，则该时段作废。

（4）基线向量满足验收标准后，按最小闭合环原则对全网的基线向量进行闭合环搜索，并对闭合环的闭合差进行计算检验。

独立观测边闭合环各坐标分量闭合差应符合下式规定：

式中：

n—闭合环边数；

—标准差，即基线长度中误差（mm），a和b按表1取值。

（5）同一基线不同时段重复观测基线较差应满足：

。

如果观测数据不能满足要求时，应对成果进行全面分析，必要时进行补测或重测。

GPS网平差计算

GPS网平差是在基线质量检验合格的前提下进行的，先进行三维向量网无约束平差，各项指标合格后再进行约束平差。

（1）三维向量网无约束平差

基线解算各项质量指标均满足要求后，以全网有效观测时间较长、观测条件较好、接近全网中部的控制点的WGS-84坐标作为起算数据，进行全网的无约束平差。

无约束平差中，基线分量的改正数绝对值应符合下式：

否则，认为该基线或者其附近的基线存在粗差，应予剔除。

平差合格后，提供无约束平差WGS-84坐标系中的空间直角坐标、基线向量及其改正数和精度信息。

（2）CPI控制网约束平差

在三维无约束平差确定的有效观测基础上，进行约束平差。

以设计提供的两个国家B级GPS控制点的大地坐标作为约束条件，进行CPI复测网约束平差后进行坐标投影转换。

约束平差合格后，提供相应坐标系的空间直角坐标、基线向量及其改正数和精度。

约束平差后，基线向量各分量改正数与无约束平差同一基线改正数较差的绝对值应符合下式要求：

（3）CPI控制点的工程独立坐标计算

根据设计提供的坐标系投影带和投影面划分，依据不同投影面和中央子午线分两段解算，将平差得到的CPI控制网的空间直角坐标分别投影到相应的平面坐标投影带中，计算出CPI控制点的工程独立坐标值，得出CPI控制点的复测坐标成果。

根据设计提供的控制网交桩资料，本标段此次复测的平面坐标系统采用工程独立坐标系统高斯投影，参考椭球为WGS-84椭球（椭球参数为：

长半轴a=6378137，扁率f=298.257223563），本标段涉及两个投影分带，投影带中央子午线为105°00′00＂，投影面大地高为580m、870m和1070m，投影后东方向坐标加常数为500km，北方向坐标加常数为0。

本标段的平面坐标投影带划分情况如表所示。

表7设计平面坐标系投影带

投影分带序号

中央子午线经度

投影高程面正常高HM（m）

投影高程面大地高h（m）

平均高程异常（m）

对应里程范围

最大投影长度变形值（mm/km）

1

105°

615

580

-35

DK170+600～DK194+650

22.4

2

105°

905

870

-35

DK194+650～D2K207+790

23.1

3

105°

1105

1070

-35

D2K207+790～DK249+000

22.3

（4）CPII控制网约束平差

GPS基线网（CPII复测网）三维无约束平差合格后，以所联测的、经复测确认点位稳定可靠的CPI控制点作为约束点进行二维约束平差，计算CPII控制点的工程独立坐标值，得出CPII控制点的复测坐标成果。

约束平差中，基线向量各分量改正数与无约束平差同一基线改正数较差的绝对值应符合下式要求：

6高程控制网复测实施

6.1外业观测

6.1.1水准观测的主要技术要求

高程控制网复测的仪器全部采用数字水准仪施测，水准观测的主要技术要求如表所示，各测站的限差如表所示，水准测量数据取位如表所示。

表8水准观测主要技术要求（m）

等级

水准仪

最低型号

水准尺

类型

视距

前后

视距差

测段的前后

视距累积差

视线高度

重复测量

次数

三等

DS1

因瓦

≥3且

≤50

≤1.5

≤6.0

≥0.55且≤2.8

≥2次

表9水准观测的测站限差（mm）

项目

等级

基、辅分划

读数之差

基、辅分划

所测高差之差

检测间歇点

高差之差

上下丝读数平均值

与中丝读数之差

三等

1

1.5

3

-

注：

对于数字水准仪，同一标尺两次读数差不设限差，两次读数所测高差的差按表中“基、辅分划所测高差之差”的限差执行。

表10水准测量数据取位要求

等级

往（返）测距离总和

往（返）测距离中数

各测站

高差

往（返）测高差总和

往（返）测高差中数

高程

三等

0.01km

0.1km

0.1mm

0.1mm

0.1mm

1mm

6.1.2观测方式

（1）水准测量全部采用单路线往返观测，往返观测使用同一类型的仪器和转点尺承沿同一道路进行。

（2）水准路线跨越江河、深沟等时，参照现行《铁路工程测量规范》以及《国家三、四等水准测量规范》中有关“跨河水准测量”的规定执行。

6.1.3观测的时间和气象条件

水准观测应在标尺分划线成像清晰而稳定时进行，下列情况下不应进行观测：

（1）日出后与日落前30min内；

（2）太阳中天前后各约2h内；

（3）标尺分划线的影像跳动剧烈时；

（4）气温突变时；

（5）风力过大而使标尺与仪器不能稳定时。

6.1.4设置测站

（1）根据路线土质情况选用尺桩（质量不轻于1.5kg、长度不短于0.2m）或尺台（质量不轻于5kg）作转点尺承，并辅以专门的尺撑，以保证标尺稳定、铅直。

（2）测站视线长度、前后视距差、视线高度等按表规定执行。

6.1.5测站观测顺序和方法

（1）每一测站的观测顺序如下：

奇数站为“后－前－前－后”，偶数站为“前－后－后－前”。

（2）一个测站操作程序如下（以奇数站为例）：

①整平仪器；②望远镜对准后视标尺，用垂直丝照准条码中央，精确调焦至条码影像清晰，测量并记录；③旋转望远镜照准前视标尺条码中央，精确调焦至条码影像清晰，测量并记录；④重新照准前视标尺，测量并记录；⑤旋转望远镜照准后视标尺条码中央，精确调焦至条码影像清晰，测量并记录。

⑥显示测站成果，测站检核合格后迁站。

6.1.6观测中应遵守的事项

（1）观测前，将仪器置于露天阴影下30min，并在使用前进行预热，预热不少于20次单次测量。

（2）每一测段的往测与返测，其测站数均应为偶数。

由往测转向返测时，两支标尺应互换位置，并应重新整置仪器。

（3）在连续各测站上安置水准仪的三脚架时，应使其中的两脚与水准路线的方向基本平行，而第三脚则依次轮换置于路线方向的左侧与右侧。

（4）除路线转弯处外，每一测站上仪器与前后视标尺的三个位置应接近一条直线。

（5）在测量之前，应尽量保证前后视距离相等，来消除i角误差。

（5）水准测量作业期间，每天开测前进行

角测定，保证

角绝对值在作业过程中均不超过15″。

此外，应定期检校标尺上的气泡。

（6）避免视线被遮挡，遮挡不应超过标尺在望远镜中截长的20%；仪器只能在厂家规定的温度范围内工作；确信震动源造成的震动消失后，才能启动测量键。

6.2与相邻标段联测贯通控制情况

本次高程控制网复测，除了复测本标段范围内的所有线路水准基点外，向相邻标段延伸联测了一个水准基点。

与XZZQSG-1标和XZZQSG-3标共用BM18、BM19和BM28、BM29-1，结果经彼此双方（1标、2标、3标）施工单位复测验证为正确的。

6.3内业计算

6.3.1观测数据质量检核

外业工作结束后，对观测数据的质量进行检核，检核的内容主要包括：

测站数据、水准路线数据、附合路线的高差闭合差。

数据质量检查合格后，才能进行后续的平差计算。

水准平差数据处理采用武汉大学《科傻地面控制测量数据处理系统》平差软件进行，为方便观察沿线路的区域沉降情况，需要进行本标段水准路线的整体平差计算以便对各水准点的绝对高程值变化进行观察和分析。

经对对复测高程与设计高程进行比对分析，来确定本次交桩复测获得的各水准点的高程有无明显地表沉降。

6.3.2水准基点间高差计算

（1）每千米高差偶然中误差计算

按测段往、返测高差不符值计算每千米高差偶然中误差M△，M△应满足表2的规定，否则应对闭合差较大的测段（水准路线）进行重测。

M△按下列公式计算：

式中：

Δ—测段往、返测高差不符值（mm）；L—测段长度，以km计；n—测段数。

（2）线路水准基点间复测高差计算

计算各测段往返测高差的平均值，得出水准基点间的复测高差。

7控制网复测评判方法及标准

7.1复测网的精度分析

复测网数据处理完成后，首先应对其精度进行统计分析，确保复测网的成果能够满足相应等级的精度要求。

主要项目及标准如下：

（1）GPS复测网独立环闭合差及重复基线较差应满足本技术方案5.4中的相关要求；

（2）GPS自由网平差和约束平差后最弱边方位角中误差和边长相对中误差应满足本技术方案5.4中的相关要求；

（3）水准测量测段间往返测较差、附合水准路线高差闭合差、水准路线每千米高差偶然中误差应满足表2中的相关要求。

7.2复测与原测成果的对比分析

在确认复测网精度满足要求的前提下，将复测成果与原测成果进行对比。

主要项目和标准如下：

（1）平面控制网复测与原测坐标成果较差的限差应满足表的规定。

表12CPI、CPII控制点复测坐标较差限差

控制点类型

复测坐标较差限差（mm）

备注

CPI

20

指X、Y坐标分量较差

CPII

15

（2）GPS网复测与原测相邻点间坐标差之差的相对精度的限差应满足表113的规定。

表13GPS复测相邻点间坐标差之差的相对精度限差

控制网等级

相邻点间坐标差之差的相对精度限差

备注

CPI

1/80000

CPII

1/50000

注：

表中相邻点间坐标差之差的相对精度按下式计算：

式中，

S—相邻点间的二维平面距离或三维空间距离

，

—相邻点i与j间二维坐标差之差，单位m

—相邻点i与j间Z方向坐标差之差，当只统计二维坐标差之差的相对精度时该值为零，单位m。

（3）相邻水准点复测与原测高差之较差应满足表2的规定。

8发现问题的处理方法

复测成果与原测成果较差满足规定时，采用原测成果。

当较差超限时，进行二次复测，查明原因，并采用同精度内插的方法更新成果，提交监理和设计单位确认。

9上交成果

控制网复测完成后，提交下列成果资料：

（1）《新建叙永至毕节铁路（川滇段）站前工程施工XZZQSG-2标段精测网复测技术方案》；

（2）《新建叙永至毕节铁路（川滇段）站前工程施工XZZQSG-2标段精测网复测成果报告》；

（3）测量单位的测绘资质证书、测绘人员的专业证书和仪器检定证书；

（4）GPS网原始观测数据的文件拷贝；

（5）水准测量的原始记录电子文件拷贝；

（6）平差计算的项目文件拷贝。

10附件：

测量人员资格、仪器检定证书及测量资质证书

附件1：

测量人员资格证书

=

附件2：

测量仪器检定证书

附件3：

测绘资质证书