李学仕控制网施工复测.docx
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李学仕控制网施工复测
前言
1、三网合一
勘测设计、施工、运营维护控制网使用同一控制网。
内容包括：
●三网平面坐标、高程系统统一；
●三网起算基准统一；
●线下工程施工控制网、轨道施工控制网、运营维护控制网的平高坐标系统与起算基准统一；
●三网测量精度统一协调。
设计、施工、运营控制网三合一具有很大的优势，是土建工程测量的必然趋势。
2、无砟轨道工程测量精度终极目标要求，客专无碴轨道铺设精度检验标准：
●10m弦长轨道高低偏差<2mm，轨向偏差<2mm。
●150m弦长轨道高低偏差<10mm，轨向偏差<10mm。
●沉降观测点的高程中误差应小于1mm（路基的工后沉降不应大于30mm）。
这是迄今为止铁路建设中最高精度要求。
高精度的轨道安装施工、结构变形监测要求，需要高精度、稳固的控制网。
3、控制网基准：
位置基准、方位基准、尺度基准。
采用更高级控制点作为起算基准或约束条件，可以解决控制网基准的问题：
CP0→CPI→CPII→CPIII
我国的高速铁路技术属于引进型，测量控制网主要来自德国技术。
德国国土面积35.7万平方公里，南北最长876km，东西距640km。
国家的控制网建设比较完善，引用比较方便。
中国幅员辽阔，南北最长5500km，东西距5200km。
京沪高速铁路全长1320km。
一般：
50～100km布设一个框架点CP0；4km布设一对CPI控制点；1km布设一个CPII点；150m～200m布设一个CPIII点。
施工时分段复测CPI，联测CP0点可能有难度。
1、CP0超出现规范的范畴。
2、CP0框架点一般不会交给施工单位使用，也系保密资料。
3、长度较远，可能存在于两个不同的坐标投影带，而设计资料一般也只有其中一个投影带的成果，大多交付的是两个投影带附近部分重叠控制点的坐标成果。
4、施工复测的程序：
（1）复测方案与技术设计，并报监理、业主审批；
（2）复测外业测量，监理平行作业或旁站；
（3）测量内业资料处理，监理抽检；
（4）复测成果报告，报监理、业主审查批复。
5、复测方案与技术设计的内容：
（1）测量项目概况：
任务来源，测区地理位置、测量范围、地形地貌概述、测区控制点的数量、保存情况等。
（2）作业依据：
执行技术规范，设计资料、监理意见等。
（3）测量仪器设备类型、数量等配置、测量人员组织、测绘单位资质等情况。
（4）设计资料与坐标系统参数。
（5）测量实施方案：
测量精度，控制网组网方式、联测CP0方案；观测作业技术要求、测量操作程序等；测量进度计划，进度、质量、精度保障措施，对影响本期测量作业的因素做好处理预案。
（6）数据处理方案：
拟使用的数据处理软件，外业数据的检核内容与控制指标，平差处理方案，起算基准数据的采用等。
（7）复测结果比较内容（包括坐标、距离、方位比较，测段高差、高程比较等）与限差指标、复测结论。
（8）提交成果资料清单。
国家测绘资质管理测绘资质分级规定
工程测量专业标准
专业范围
考核指标
考核内容
考核标准
甲级
乙级
丙级
丁级
1、控制测量
2、地形测量
3、城镇规划定线与拨地测量
4、市政工程测量
5、水利工程测量
6、建筑工程测量
7、精密工程测量
8、线路工程测量
9、地下管线测量
10、桥梁测量
11、矿山测量
12、隧道测量
13、变形观测
14、形变测量
15、竣工测量
人员规模
测绘专业技术人员数量（人）
40人（高级4，中级12）
25人（高级2，中级8）
8人（中级3）
3人（中级1）
仪器设备
GPS接收机
6台
3台
全站仪
10台
5台
2台
1台
水准仪（S3级精度以上）
8台
5台
3台
1台
A1幅面以上绘图仪
2台
1台
生产能力、技术水平
能够独立完成上述业务范围中五个以上项目的作业能力，具有数据处理及数字化成图的能力。
能够独立完成上述业务范围中三个以上项目的能力，具有数据处理及数字化成图的能力。
具有完成上述业务范围中一项工程测量项目的能力，具有数字化成图的能力。
具有完成一项工程测量业务的能力。
仅从事矿山测量中矿井巷道测量的，可认定其矿井巷道测量单项业务范围，其仪器种类和数量由省、自治区、直辖市测绘行政主管部门规定。
仅从事工程测量中施工测量的，可认定其施工测量单项业务范围，其仪器种类和数量由省、自治区、直辖市测绘行政主管部门规定。
作业限额
无限额限制
1：
三等以下。
2：
1/500-10平方公里以下；1/1000-20平方公里以下；1/2000-30平方公里以下；1/5000-60平方公里以下；小于1/5000比例尺地形测量不能承担。
3、由相关行政主管部门授权。
4：
大城市一般道路、中等城市主干道路、一般立交桥工程测量。
5：
中型水利工程。
6：
建筑范围小于1平方公里，单个建筑物和设施1万-10万平方米，金属结构建筑物。
7：
一般精密设备安装
8：
200公里以下。
9：
200公里以下。
10：
中型桥梁。
11：
100平方公里以下。
12：
4公里以下。
13：
中型工程。
14：
中型工程。
15：
相应于上述限额。
1：
四等以下。
2：
1/500-5平方公里以下；1/1000-10平方公里以下；1/2000-20平方公里以下；小于1/2000比例尺地形测量不能承担。
3、由相关行政主管部门授权。
4:
中等城市一般道路、小城市道路。
5：
小型水利工程。
6：
高层建筑物放样。
7：
不得承担。
8：
100公里以下。
9：
100公里以下。
10：
小型桥梁。
11：
50平方公里以下。
12：
2公里以下。
13：
小型工程。
14：
小型工程。
15：
相应于上述限额。
平面控制网CPI、CPII和二等高程控制网施工复测
1一般规定
1.1工程开工前，施工单位应会同设计单位参加由业主组织并有监理单位参与的控制桩和测量成果资料交接工作。
1.2施工单位应对设计单位交付的CPI、CPII平面控制网和高程控制网进行复测。
1.3为确保高速铁路轨道的线性，相邻施工标段、相邻施工单位之间应共同协商并现场确认交界处附近的同一对CPI平面控制点和同一个水准点作为搭接和公共点进行复测。
双方应签订共用控制点协议并使用满足精度要求的相同坐标和高程成果。
标段内施工分段也需要进行确认搭接，并现场放样检查。
1.4线下工程开工前或至迟在结构工程施工前应完成CPⅠ、CPⅡ控制点和二等水准点的复测工作。
1.5基础平面控制网CPⅠ应采用GPS测量。
线路控制网CPⅡ宜优先选用GPS测量，也可采用常规导线测量。
CPⅠ控制网和复测工作一般宜单独进行。
当接收机数量较多时，也可和CPII的复测同时进行，但应分别处理数据。
因为精度等级不一样，CPII需要附合到CPI控制点上。
CPII的复测与加密工作可以同时进行，但加密点的数据处理应在完成CPII数据处理的基础上进行。
高程复测应采用几何水准测量。
依据《国家一二等水准测量规范》，跨河水准可以采用三角高程法、GPS高程法。
但应符合规范的测量操作要求。
1.6平面、高程控制网布网要求应按表1.6规定执行。
表1.6控制网布网要求
控制网级别
测量方法
测量等级
点间距
备注
CPⅠ
GPS
B
≥800～1000m
≤4km一对点
CPⅡ
GPS
C
800～1000m
距线路中线50～100m
导线
四等
水准基点
几何水准
二等
≤2000m
水准基点加密
几何水准
二等
≤1000m
1.7平面控制网的主要技术要求应符合下列规定。
1GPS测量的精度指标应符合表1.7-1的规定。
表1.7-1GPS测量精度指标
控制网级别
基线边方向中误差（″）
最弱边相对中误差
可重复性测量精度（mm）
相对点位精度（mm）
CPⅠ
≤1.3
1/170000
10
8+D×10-6
CPⅡ
≤1.7
1/100000
15
10
可重复性测量精度：
控制点两次定位坐标差的中误差或补设、增设控制点时，由现有已知控制点发展的新控制点相对于已知点的坐标中误差。
这是引用了德国测量技术标准。
利用坐标控制。
2导线测量的精度及主要技术指标应符合表1.7-2的规定
表1.7-2导线测量的精度及主要技术指标
控制网级别
附合长度（km）
边长（m）
测距中误差（mm）
测角中误差（″）
相邻点位中误差（mm）
导线全长相对闭合差限差
方位角闭合差限差（″）
对应导线等级
CPⅡ
≤4
800～1000
5
2.5
14
1/40000
四等
CPⅡ加密
≤4
300～500
4
2.5
7
1/40000
四等
CPⅡ加密用于线下施工控制。
1.8测量仪器的配置应符合下列规定。
1GPS接收机：
CPI控制测量应采用双频接收机，CPII控制测量可采用单频接收机，其标称精度应不低于5mm+1×10-6×D；同步观测的接收机数量应不少于3台。
2全站仪标称精度应不低于2″，2mm＋2×10-6×D。
3水准仪标称精度应不低于DS1并应配相应的因瓦尺。
1.9GPS测量外业除应遵照《全球定位系统（GPS）铁路测量规程》、《新建铁路工程测量规范》的有关规定执行外，还应满足表1.7-1和表1.9的要求。
表1.9GPS测量作业的基本技术要求
级别
项目
B级
C级
静
态
测
量
接收机
双频
单频
卫星高度角（°）
≥15
同时有效卫星总数
≥5
≥4
时段中任一卫星有效观测时间（min）
≥15
时段长度（min）
≥90
≥60
观测时段数
≥2
2
平均重复设站数
＞2
≥2
数据采样间隔（s）
15～60
15～60
PDOP或GDOP
≤6
≤8
1.10当CPⅠ、CPⅡ复测与设计的坐标X、Y较差超过20mm、复测的水准基点间高差不符值二等超过
时应再次测量确认；当核实复测精度符合相应等级要求后，应将复测成果报设计单位认定。
满足精度要求时，应采用设计成果。
2基础平面控制网CPⅠ复测
2.1复测CPⅠ时应采用边联结方式构网，并组成三角形或大地四边形相连的带状网。
重复观测时应重新对仪器进行整平对中一次，一般需要在180度方向上。
联测CP0时，可将其纳入CPI控制网。
每个CP0最好有三个方向与之相连。
2.2用于基线解算的起算点的WGS－84绝对坐标精度应不低于15m，各时段的基线解算应采用同一起算点推算所得WGS－84坐标。
解算的基线向量结果应满足该仪器以及解算软件的质量指标。
一般双频接收机观测时间大于60～90分钟，WGS－84绝对坐标精度在20m范围以内。
2.3完成基线向量解算后，应检查同步环和独立环的闭合差以及重复观测基线的较差，并应符合表2.3的规定。
引自《铁路工程卫星测量规范》
表2.3基线质量检验限差表
检验项目
限差要求
X坐标分量闭合差
Y坐标分量闭合差
Z坐标分量闭合差
环线全长闭合差
同步环
独立环（含附合路线）
重复观测基线较差
≤
注：
σ—相应等级规定的精度，
。
当使用的接收机标称精度高于等级规定的a、b值时，应采用接收机的标称精度计算σ。
n—闭合环边数。
当闭合环由长短悬殊的边组成时，宜按边长和等级规定的精度计算每条边的σ，并按误差传播定律计算环闭合差的精度，以代替表中的
，计算环闭合差的限差。
表2.4最简独立环或附合路线边数的规定
等级
B、C
闭合环或附合路线边数
≦5
示例：
1CPII3018B|CPII3019A|CPI3014A|CPII3018:
Wx=-0.0011m（-0.185ppm）
Wy=0.0016m（0.269ppm）
Wz=0.0011m（0.269ppm）
限差Δ=0.0488m
W=0.0022m（0.376ppm）
总长度S=5942.5120m
********重复边1CPI3039CPI3040********
时段AS=772.0620
时段BS=772.0628
dS=0.0008m
限差：
Δs=0.0143
2.4坐标转换时，应使用WGS－84参考椭球参数为基础，采用工程椭球直接投影法将大地坐标系转换为高斯平面坐标系成果。
复测后的坐标计算应使用与设计坐标系相同的基准，如中央子午线经度、坐标系投影面高程和高程异常值等。
采用软件处理，谁也不知用的是什么方法转换。
但转换后应该是相同的中央子午线经度、投影高程面。
约束平差后就是相同的坐标基准了。
2.5CPⅠ控制点复测成果与设计成果比较可采用点间距离、方位、坐标比较的方法，以判别控制点是否满足精度要求。
当X、Y坐标较差超过限差20mm时，应再次测量确认。
CP0联测：
作为CPI基础控制网的起算基准，如果有WGS－84坐标则可与设计坐标直接比较。
一个CP0点，仅作为CPI控制网的位置起算基准坐标，需要提供（设计）WGS－84三维坐标，尺度基准需要顾及；有多个CP0点，作为约束平差的条件，位置、方位、尺度基准都可以解决，一般软件需要的是二维平面坐标；如果跨投影带，则需要分别提供各投影带的二维坐标作为约束条件。
没有联测CP0点时，需要对作为起算数据的CPI控制点的兼容性进行检验，然后作为约束条件进行平差，但处理总归不够严密。
长标段施工建议处理方法：
复测时由施工单位按测量技术方案、精度要求分段进行GPS测量，距离CP0近的，需要联测CP0，提供合格的基线向量结果数据，然后各标段统一处理联测了（1个以上）CP0点的GPS网。
设计单位应提供相应的基准参数。
******************************************************************************
兼容性检验方法：
选取测网两端附近的两对CPI点，检查基线的距离、方位，相邻边的距离较差满足（2S／17万）、方位较差满足1.8”，则可以作为约束条件；或使用约束平差分析法、应变分析法。
*******************************************************************************
2.6复测结果比较表：
CPI、CPII坐标比较表
序
点名
设计坐标（m）
复测坐标（m）
坐标较差（mm）
限差
（mm）
合限
状态
X
Y
X
Y
dx
dy
1
±20
2
±20
注：
CPII坐标限差也按20mm计。
相邻CPI点对比较表
序
起点
终点
设计距离（m）
复测距离（m）
较差（mm）
限差（mm）
合限状态
设计方位
复测方位
方位较差（“）
限差（“）
合限状态
1
注：
距离较差限差按2√2*S/170000，方位较差限差按1.3”*2√2＝3.7”。
相邻CPII、CPI点比较表
序
起点
终点
设计距离（m）
复测距离（m）
较差（mm）
限差（mm）
合限状态
设计方位
复测方位
方位较差（“）
限差（“）
合限状态
1
注：
距离较差限差按2√2*S/100000，方位较差限差按1.7”*2√2=4.8”。
******************************************************************************
以下内容引自《铁路工程卫星测量规范》:
7.4观测
7.4.1观测组必须遵守调度命令，按规定的时间同步观测同一组卫星。
当不能按计划到达点位时，应及时通知其它各组，并经观测计划编制者同意对时段作必要的调整，观测组不得擅自更改观测计划。
7.4.2观测者到达测站后，应先安置好接收机使其处于静置状态。
并应在关机状态下连接接收机、控制器、天线、数据链间的电缆。
7.4.3一般情况下，安装天线应利用脚架直接对中，对中误差应小于1mm；当精度要求较低时，可用带支架的对中杆对中，观测期间对中杆上的圆水准气泡必须居中；需在觇标基板上安置天线时，应将觇标顶部卸掉，将标志中心投影到基板上，依投影点安置天线。
7.4.4天线定向标志宜指向正北方向，对于定向标志不明显的接收机天线，可预先设置标记。
每次应按此标记安置天线。
7.4.5天线高应在时段观测前、后各量取一次，其较差小于3mm取平均值作为最后的天线高。
当较差超限时，应查明原因，提出处理意见。
天线高应根据仪器类型，量取至厂方指定的天线高的部位，并应注明天线高的类型（斜距、垂距）。
一般量取三个方向高度进行检查。
7.4.6经检查，接收机的电源电缆、天线电缆等项连接正确，接收机预置状态正常后，方能启动接收机开始观测。
7.4.7接收机开始记录数据后，应及时将测站名、测站号、时段号、天线高等信息输入接收设备。
观测过程中，应注意观察并记录卫星变化的升落时刻、各通道的信噪比、接收信号的类型和数量、卫星信号质量、存储器余量与电池余量等。
对特殊的变化过程（如刮风、下雨等作业中出现的异常情况）、仪器显示的警告信息及处理情况等均应作必要的记录。
卫星测量手薄（见附录G）中的内容应逐项填写。
7.4.8一个时段观测过程中严禁进行以下操作：
关闭接收机重新启动；进行自测试（发现故障除外）；改变接收设备预置参数；改变天线位置；按关闭和删除文件功能键等。
7.4.9观测员在作业期间不得擅自离开测站，应防止碰动仪器或仪器受震动。
注意防止行人和其它物体靠近天线遮挡卫星信号。
7.4.10观测时，使用对讲机应距天线10m以上，使用车载台应离开天线50m以上。
7.4.11雷雨过境时应关机停测，并卸下天线以防雷击。
7.4.12观测记录应包括如下内容：
①接收机自动记录的信息包括：
相位观测值及其对应的时间、卫星星历参数、测站和接收机初始信息（测站名、测站号、时段号、近似坐标及高程、天线及接收机编号、天线高）等；
②测量手薄的记录内容应符合本规范附录G的规定。
记录手薄中的记事项目应现场填写，不得事后补记或追记。
7.4.13经检查，调度命令已执行完毕，所有规定的作业项目已经完成并符合要求，记录和资料完整无误后方可迁站。
7.4.14外业记录的管理应符合下列要求：
（1）当天的观测记录数据应及时录入计算机硬盘，并拷贝成一式两份；数据文件备份时，不得进行任何剔除或删改，不得调用任何对数据实施重新加工组合的操作指令。
（2）测量手薄应按控制网装订成册，交内业验收。
8数据处理
8.3网平差
8.3.1在基线的质量检验符合要求后，应根据控制网技术设计方案，以所有独立基线构成控制网，以三维基线向量及其相应的方差——协方差阵作为观测信息，以一个点的WGS——84的三维坐标为起算数据，进行无约束平差。
8.3.2平差计算应进行如下检验：
（1）观测值的误差分布是否合理，检验误差是否存在粗差。
若有粗差，则剔除该观测值，重新进行平差和检查，直至参加平差的观测值无粗差为止。
（2）控制网方位角中误差、距离相对中误差、最弱点中误差应满足表4.1.1中相应等级规定的精度指标。
8.3.3无约束平差结束后，应提供各控制点在WGS-84下的三维坐标，基线矢量及其改正数和其精度信息。
8.3.4联测的大地点和高程点应进行可靠性和稳定性检验，并应符合下列规定：
（1）联测大地点的可靠性检验可采用边长比较法（见附录H），其较差：
三等点不应大于每公里±12.5mm，四等点不应大于每公里±25mm；
当联测点数量多于三个时，对三角点间构成的角度也应进行检核，其较差应小于2
mβ（mβ按三角点等级选取）；
（2）国家三角点检验也可以采用其它适宜的方法（见附录H）。
8.3.5利用无约束平差后的可靠观测量为基础，在国家坐标系或地方独立坐标系下，进行三维约束平差或二维约束平差。
作为约束条件的已知坐标、已知距离、已知方位角、可以作为强制约束的固定值，也可以作为加权约束的可变值。
8.3.6约束平差基线向量改正数与无约束平差的同名基线改正数的较差（dvx、dvy、dvz）应符合式（8.3.6）的规定，否则，认为参与约束的已知坐标、已知距离、已知方位角误差太大，应删除误差较大的约束值，直至下式满足：
dvx≤2σ
dvy≤2σ（8.3.6）
dvz≤2σ
8.3.7平差结束应输出国家或地方坐标系的坐标、基线向量改正数、边长、方位角、转换参数及其精度信息。
8.3.8当卫星控制网长度太长、横跨多个投影带，在联测的三角点数量充足时，可采用分区平差。
平差时相邻两分网应有一定数量的重合点，重合点在两分网中坐标之差不得大于点位中误差的2倍。
8.3.9隧道、桥梁控制网应采用WGS-84无约束平差成果计算施工独立坐标。
进行无约束平差时，应选取工程始端轴线上的控制点作为的WGS-84起算点，施工独立坐标可采用工程椭球直接投影法（见附录I）或其它适用的方法计算。
附录H国家三角点检验
H.0.1边长法检验
边长法检验是将无约束网平差得到的国家点间的斜距经投影变换到地方坐标系后，与已知的国家点坐标反算边长值进行比较。
（1）地面倾斜距离归化至参考椭球面的计算
hm≤6000m△h≤1000m
① 边长30~100km时
S=D′·
（H.0.1-1）
② 边长小于30km时
S=D′·
（H.0.1-2）
D′=
（H.0.1-3）
式中S──参考椭球面上的距离；
D──地面标志间倾斜距离；
RA──测边一端点在测边方向上的椭球法截线曲率半径，计算时取RA=6370（km）；
hm──测边两个端点大地高的平均值即
；
△h──测边两个端点大地高之差即△h=h2－h1
──
t1──t1=tanB1
A1──测边的大地方位角
B1──测边一端点的大地纬度
──参考椭球第二偏心率
（2）椭球面上距离化至高斯平面上的投影计算
（H.0.1－3）
（H.0.1－4）
式中ym──测边两端点y坐标的平均值，精度为0.1m；
△y──测边两端点y坐标之差（m）；
Rm──相当于测边两端点纬度平均值的平均曲率半径（m）；
a──参考椭球长半轴（m）；
e──参考椭球第一偏心率；
Bm──测边两端点纬度的平均值
SO──高斯面上的距离
H.0.2附合路线闭合差法
在两已知点之间选择一条连接它们的若干向量，形成附合路线，计算附合路线的坐标闭合差。
若闭合差超过了按观测精度和基准点坐标应有的精度计算的限差（ΔWX、ΔWY），则认为基准点精度较差或点位发
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