机荷高速技术总结.docx
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机荷高速技术总结
广东省深圳市机荷高速公路（东、西段）维修工程综合咨询服务—测量
技
术
总
结
深圳高速工程顾问有限公司
二○一二年四月
广东省深圳市机荷高速公路（东、西段）维修工程综合咨询服务-测量
技
术
总
结
编写单位：
深圳高速工程顾问有限公司
审定：
审核：
编制者：
编写日期：
2012年4月
深圳市机荷高速公路（东、西段）维修工程项目
技术总结
1、概述
1.1工程概况：
机荷高速公路，是一条深圳境内公路网中一条重要的东西向快速干道，是我国第一条山岭重丘区六车道高速公路，它起于深圳宝安国际机场，途经深圳市龙岗、宝安两区的七个镇，终点在深圳市横岗镇荷坳村，全长44.31公里，设计时速100公里，本项目起始于福民收费站至荷坳收费站全线长约23km。
现全国对高速公路统一命名后为G15高速公路（也叫沈海高速公路）。
国民经济的迅猛发展，使得车辆日益倍增，建成后由于多年的通车，给路面造成多处破损，正常的道路维护已不能解决现状，急需进行改造。
本次抢修工程为东段工程再向东延伸2km处。
测区位置示意图
受深圳市高速公路股份有限公司的委托，深圳高速工程顾问有限公司承担了机荷高速公路东段大抢修线性测量任务。
1.2主要测量任务：
①完成本测区中线公里桩的精确测设；②比较准确估计大修的施工工程量；③检查本段高速公路坡面是否满足排水要求。
主要任务是对机荷高速公路东段全线进行定测，主要内容为平面控制测量、高程控制测量、地形图测量、全线中桩、水平和横断面测量。
1.3工程进度：
我公司于2011年10月初进入测区，到2012年3月资料内业整理全部结束，平均投入4作业小组，18人（高峰期有24人）。
2011年11月上旬完成首级控制平面、水准测量，2011年11月底完成道路中边桩放样测量，2012年1月完成纵横断面外业数据采集工作，2月底完成断面资料内业整理，于4月提交全部资料。
1.4工作量统计表
序号
项目
工作内容
单位
工作量
1
控制测量
四等静态GPS点检测
点
56
一级静态GPS点测量
km
46.85
水准测量
Km
55.4
2
道路中边桩测量放样
道路左侧（中边桩）
点
2964
道路右侧（中边桩）
点
2890
3
纵横断面
纵断面（左右侧中边线）
km
91.6
横断面（左右侧）
km
49.87
2、坐标系统
1．平面系统：
深圳市独立坐标系；
2．高程系统：
1956年黄海高程基准。
3、原有资料及利用情况
3.1深圳市规划和国土资源委员会沿线现有数字化地形图，可作为测区踏勘、控制选点工作的参考底图。
3.2深圳市国土资源和房产管理局布设的城市四等控制点3个，分别为：
茜坑老村南B010、康乐工业区L025、荷坳L010，其成果为深圳市独立坐标系，它们作为测区E级GPS控制网平面控制起算数据。
3.3深圳市国土资源和房产管理局布设的等级水准点3个，分别为II观龙1、II龙平4、III小六2其成果属于1956国家黄海高程基准,作为测区水准测量高程起算数据。
3.4原施工图设计文件或竣工文件（主要是平纵面和横断资料）。
获取原线路资料，进行中桩测量放样和相关要素的测设。
4、作业依据
1、《工程测量规范》GB50026-2007；
2、《公路勘测规范》JTGC10-2007；
3、《公路勘测细则》JTGTC10-2007；
4、《全球定位系统实时动态测量（RTK）技术规范》GB/T18314-2009；
5、《国家三四等水准测量规范》GB12898—2009；
6、《1：
5001：
10001：
2000地形图图式》GB/T20257.1-2007；
7、《深圳市基础测绘技术规程》，深圳市规划与国土资源局，2000年10月。
5、控制测量
5.1E级GPS控制
E级GPS控制网的设计、选埋、测算均按照相关技术规范和规定执行，在控制网中，采用的起算点分布均匀，有足够的精度控制范围和足够的网形强度，E级GPS控制网选埋、观测的具体技术指标见表。
E级GPS网基本技术要求表5.1
GPS网等级
项目指标
E级
GPS网设计
10
闭合环或符合路线的边数
1
相邻点最大距离km
0.2
相邻点最小距离km
0.5
相邻点平均距离km
2
GPS网点布设平均密度：
点／km
标准差б参数
≤5
固定误差amm
≤3
比例误差bppm
GPS
观测
静态
GPS测量模式
≥15
卫星高度角°
≤30
数据采样间隔s
≥4
有效观测卫星数
≥60
观测时段长度min
≥1.6
平均重复设站数
精度评定
20
基线分量中误差（水平）mm
40
基线分量中误差（垂直）mm
平差基线最弱边平面分量相对中误差
≤1/35000
（1）相邻点空间距离观测精度用线5.1公式表示。
σ＝±
……………………………………………5.1
式中：
σ——标准差，mm。
a——固定误差，mm。
b——比例误差，ppm。
d——基线长度，km。
（2）GPS一级点编号
E级GPS点编号：
原则上遵循地方习惯及相关规程对E级GPS点的编号规定，按下列方法编号：
冠以字母“I”或“L”，后跟2位数自然数流水编号作为相应点名。
（3）GPS网应由非同步观测边构成闭合环，每个闭合环边数的要求按表5.1执行，控制网闭合环应相对独立。
5.1.1选点、埋石
按照《技术设计书》设计的点位在实地选点，点位的基础坚实稳固，视野开阔，易于施工利用，同时考虑了便于设站观测，尽量避开影响卫星信号接收的强电磁场，高大树木和高层建筑物，并尽量利用旧点。
点位标志采用30×15×60cm水泥预制桩，水泥地面刻凿25CM×25CM的边框，并刻凿点名，中心钻孔埋设专用不锈钢标心，GPS标石及现浇路面标志如下图。
E级GPS点标石埋设图（单位：
cm）
我公司在测区布设了56个新点组成的E级GPS网。
由于东西地形起伏大，测图范围为狭长形，给布网带来了难度。
点的编号：
在两位连续自然数前面冠“L”“I”字母，采用流水编号，如L-25。
布网方案详见《E级GPS控制网略图》。
5.1.2.野外数据采集
a．野外数据采集采用四台精密测量型South接收机以静态模式同步分区进行野外数据采集。
仪器标称精度为水平：
5mm±1ppm，垂直：
10mm±2ppm，几项主要作业技术指标见表5-2。
E级GPS数据采集作业的几项技术指标表5-2
同步观测时间（min）
卫星高度角（°）
有效观测卫星总数（个）
时段中任一卫星有效观测时间（min）
数据采样间隔（s）
平均重复设站数
强度因子PDOP
≥60
≥15
≥5
≥15
≥15
1.6
≤6
b.外业观测作业严格按照GPS操作规程进行操作，在每点设站精确调平对中，对中误差小于1mm，天线高在观测前后分两次量取，且两次量取天线高之差不大于3mm，最后取其平均数，数据采集方式为L1采集。
c.观测过程中卫星数量、健康状况良好，信号接收质量良好，野外数据采集一次成功率达100％。
四等点每个时段的观测时间都在60分钟以上，可靠性很强。
d.E级GPS网由56个站点，包括3个高等级控制点茜坑老村南B010、康乐工业区L025、荷坳L010，有效观测文件共126个，平均重复设站率1.82，完全独立基线220条，平差时采用其中129条构网，网的平均边长707m，最短边158m。
5.1.3数据处理
采用南方公司研制的随机静态处理软件GPSProVer4.0进行基线处理解算及网平差。
过程如下:
A、基线解算
每天的观测数据，当天在WGS-84坐标下进行解算，检查外业记录的点号、天线高等项目是否有误。
基线处理时采用软件缺省值，绝大部分基线在缺省模式下自动解算，部分基线通过调整数据采样间隔、卫星高度角、参考卫星，人工剔除卫星信号受干扰和周跳太多、观测时间太短的数据，使基线取得最优解（即兼顾方差比最大、基线中误差最小、环闭合差）。
GPS接收机采集的数据先利用随机软件下载原始数据，编辑天线高、点名等，再解算基线,最终的基线处理结果都采用双差固定解。
B、观测成果质量检核
为评价基线观测和处理结果的质量，对测区内E级GPS网内129条基线、143个同步环闭合差、379个异步环闭合差及30条重复基线较差进行了检核。
异步环包括294个三边异步环、63个四边异步环、22个五边异步环、0个六边异步环。
各异步环坐标分量闭合差Wx、Wy、Wz均≤
σ，全长闭合差W≤2
σ，重复基线较差≤2
σ。
式中n为异步环边数，σ为标准差，σ=
，a为固定误差，取10mm，b为比例误差系数，取3ppm，d为相邻点间距离或环（网）的平均边长，W=
。
E级GPS控制网各项统计指标详见平差报告。
报告中可以看出，基线解算质量优良，结果理想。
所有基线向量同步环坐标分量相对闭合差、全长相对闭合差，异步环坐标分量闭合差、全长闭合差以及重复基线长度较差均在限差之内且远低于限差，可作为基本观测量参与GPS网平差。
5.1.4网平差及结果分析：
A．三维无约束平差
首先选取独立基线的最优解进行构网，按设计网图构成闭合环，在WGS-84地心坐标系中进行无约束平差。
平差控制参数采用缺省值，以检测外业观测成果的内部精度一致性。
平差按比例因子加权后，经迭代运算成功，经X2统计检验通过，同时观测值都经τ检验合格，基线向量改正数V△x、V△y、V△z均≤3σ，未出现异常，因此本网具有较高的内符合精度，观测值中不含有明显粗差。
基线向量改正数、基线边长以及点位和边长的精度信息详见附表。
E级网精度指标统计结果见平差报告。
B．约束平差
约束平差将在WGS—84坐标系中的GPS观测成果强制附合到具有独立参数的深圳独立坐标系上，E级GPS网以茜坑老村南B010、康乐工业区L025、荷坳L010作为平高控制点，将WGS—84的基线向量归化到北京54（克拉索夫斯基）椭球上，通过高斯正形投影方式，经坐标平移最终得到中央子午线为114°00′的平面直角坐标成果，最终得出深圳独立坐标系坐标。
约束平差后，基线向量改正数与剔除粗差后的的无约束平差结果的同名基线相应改正数的较差dV△x、dV△y、dV△z均≤2σ，点位、边长精度指标统计见表5-8、表5-9。
E级平面网点位精度统计表5-8
项目
Mx（mm）
My（mm）
Mp（mm）
最大
30.6
31.5
43.9
最小
0.7
0.8
1.1
平均
15.7
16.2
22.5
E级平面网边长相对中误差统计表表5-9
1/20万以下
1/10万～1/20万
1/3.5万～1/10万
最小
最大
3条
48条
78条
1/3488492
1/35090
本次平差结果均是在标准置信度下统计分析的结果，具有较高的可靠性。
经约束平差后各项精度指标符合规范要求，从误差分布图中可以看到，所有点的误差椭圆都近似圆形，这一切表明本网结构优良，平差成果精度优良，坐标成果可靠，具有较高的精度储备，也验证了整网GPS成果的兼容性很好。
5.2一级导线测量
在公路两侧每隔一百米处布设一个导线点，共布设个327个点。
由于机荷高速车流量大，考虑通视条件因素给布点施测工作带来了较大困难。
点的编号：
在三位连续自然数前面冠字母“T”，采用流水编号，如T001。
一级导线点测量采用GPS-RTK实时定位技术按一级控制精度要求施测，利用南方灵锐S82T双频接收机，该仪器动态时的平面标称精度为10mm+1ppm，高程标称精度为20mm+1ppm。
1台设置基准站，另1台作流动站配置，基准站选择在已知高级控制点上。
为确保测量成果的可靠性和提高测量精度，首先在高等级控制点上进行检查复核，利用多个已知控制点求解转换参数；然后将求出的参数（或现场求解）输入RTK中进行测量。
参数求解利用随机软件计算，求得七参数后依据残差大小进行按距离分配原则优化再次求解四参数。
GPS－RTK测量严格按《全球定位系统实时动态测量（RTK）技术规范》要求执行。
RTK观测采用单基站方式，最大作业半径应控制在5km以内，观测时基准站的架设应稳固，流动站与基准站之间不得存在大功率的信号干扰区。
同时必须检测周边已有高等级控制点，检测高等级控制点时，点位互差应≤5cm；检测同等级控制点时，其点位互差应≤7cm。
RTK观测采样间隔为5s，每次测量历元数不小于20个。
单次观测的平面收敛精度应≤2cm，两次点位互差应≤4cm；RTK观测初始化观测2次上，观测成果取多次观测量的平均值。
GPS-RTK和CORS平面测量主要技术要求
等级
相邻点间平均边长/m
点位中误差/cm
边长相对中误差
与基准站的距离/km
观测次数
起算点等级
一级
500
≤±5
≤1/20000
≤5
≥4
四等及以上
二级
300
≤±5
≤1/10000
≤5
≥3
一级及以上
三级
200
≤±5
≤1/6000
≤5
≥2
二级及以上
5.3水准测量
在高等级水准点II观龙1、II龙平4、III小六2上引测水准，将路线基本高程控制点（0.5km/每点）和用于施测横断面的一级导线点纳入一个整体的水准网进行观测，布设成由19个环及两条附合路线组成的结点网。
共完成测区内四等水准路线55.4km，联测点位共429个。
水准要求如下表3-1。
表3-1水准测量的主要技术要求
测量等级
往返较差、附合或环线闭合差（mm）
检测已测测段高差之差（mm）
平原、微丘
重丘、山岭
三等
≤12
≤3.5
或≤15
≤20
四等
≤20
≤6.0
或≤25
≤30
注:
计算往返较差时,L为水准点间的路线长度（km）；计算附合或环线闭合差时，L为附合或环线的路线长度（km）；n为测站数。
Li为检测测段长度（km）,小于1km时按1km计算。
5.3.1观测
水准观测采用苏州一光DSZ2自动安平水准仪，辅以区格式木质标尺进行观测，水准仪i角在施测前、后及施测期间均进行测定，观测的顺序为后-前-前-后，前后视距差严格控制在限差范围之内，由于观测纲要掌握得当，加上作业人员的密切配合，水准观测一次成功。
水准测量观测的主要技术要求
测量等级
仪器类型
水准尺类型
视线长（m）
前后视
较差
（m）
前后视
累积差
（m）
视线离地面最低高度（m）
基辅（黑红）面读数差（mm）
基辅（黑红）面高差较差（mm）
四等
DS2
双面
≤75
≤2
≤5
≥0.2
≤2.0
≤3.0
四等
DS2
双面
≤100
≤3
≤10
≥0.2
≤3.0
≤5.0
5.3.2计算
水准高程成果计算采用北京清华山维公司开发的测量控制网平差系统NASEW95。
测区内水准网每站水准高差及路线长由软件自动生成清华山维文件，NASEW95软件根据已知点的高程计算出各个待求点的高程和每个水准环的闭合差，再对全网进行严密平差后输出各种精度信息和水准高程成果。
全网由21个闭（附）合环线组成，直接高差450段，总线路长55.4km，固定已知高程点3个，待测水准高程点429个。
经处理后的精度信息如下：
每公里水准测量全中误差为0.5cm，最大点位高程误差为1.1cm，最大点间高程误差为0.9cm。
水准环线闭合差统计信息见表2-3,所有各项精度信息都符合三等水准精度要求：
表2-1水准环线闭合差详表
NO.
路线长（km）
闭合差（m）
限差（m）
NO.
路线长（m）
闭合差（m）
限差（m）
1
1.45
0.002
0.014
12
2.22
-0.012
0.018
2
2.39
0.010
0.019
13
1.80
-0.012
0.016
3
1.19
-0.005
0.013
14
2.28
-0.006
0.018
4
1.86
-0.003
0.016
15
12.90
0.031
0.043
5
2.35
0.008
0.018
16
2.16
0.004
0.018
6
4.57
-0.019
0.026
17
4.04
0.014
0.024
7
2.27
0.003
0.018
18
2.19
0.002
0.018
8
2.41
-0.013
0.018
19
17.44
-0.014
0.050
9
2.18
-0.003
0.018
20
7.63
-0.023
0.033
10
2.19
-0.008
0.018
21
1.67
-0.003
0.016
11
2.32
-0.011
0.018
备注：
15,19为附合路线,其余为闭合环，限差取±12
，L为路线长（km）。
6、断面测量
6.1中边桩测量
为满足横断面施测的需要，根据原施工图设计文件获取的原线路中桩坐标成果。
以及现场采集两侧露肩的实际坐标，计算出以中桩相对应的边桩坐标数据。
采用RTK和全站仪极坐标法相结合方式进行中边桩放样，中边桩每20米一个点，遇到如弯道、桥梁、涵洞、平曲线和竖曲线要素桩等地形复杂处加密中边桩10米一个点，加密至前后100米位置。
根据设计部门特殊需要构建物处加密测量，加密距离有设计部门给定。
RTK观测采用单基站方式，最大作业半径应控制在5km以内，观测时基准站的架设应稳固，流动站与基准站之间不得存在大功率的信号干扰区。
同时检测周边已有高等级控制点，检测高等级控制点时，点位互差≤5cm；检测同等级控制点时，其点位互差≤7cm。
RTK观测采样间隔为5s，每次测量历元数不小于20个。
单次观测的平面收敛精度应≤2cm，两次点位互差≤4cm；RTK观测初始化观测2次，观测成果取两次观测成果的平均值。
全线测设的中边桩在路面上的钉入钢钉并用油漆标写桩号，喷涂油漆在护栏或路面上，标写桩号面朝向起点，标识清晰易于判读。
全线共测设中边桩点位5854个，其中线路左侧2964个，线路右侧2890个。
6.2纵断面测量
中边桩高程采用等外水准全线贯通方式测设，全线中边桩总长共91.6km，纵线走向分左右两侧，水准测量严格按6-1表中精度的规定。
中桩高程测量精度表6-1
公路等级
闭合差（mm）
两次测量之差（cm）
高速公路,一、二级公路
≤30
≤2
三级及三级以下公路
≤50
≤10
6.3横断面测量
此次断面测量按逐桩设站采点的测量方法，直接读取平距及高差。
利用中桩高程进行施测，施测前应对仪器检定加常数、垂直角指标差，指标差不大于20秒。
横断面施测宽度满足设计要求，施测宽度按中桩两侧到路肩，个别路面下沉路段还加宽测量范围。
地形点按每道车辆分界线上实测一个高程，地形变化处增测地形点，尽可能反映地形现状。
纵线上地形变化处加测高程，并相应测设横断面。
横断面累计测量长度49.87公里计2964条横断面，每条横断面已形成符合设计要求的电子数据。
由于机荷高速是维修工程项目对横断面施测精度要求特殊，故横断面中的距离取位至0.01m、高差的读数取位至0.001m,其检测互差限差也符合下表6-2的规定。
横断面检测互差限差表6-2
公路等级
距离（m）
高差（m）
高速公路,一、二级公路
L/100+0.1
h/1OO+L/200+0.1
三级及三级以下公路
L/50+0.1
h/50+L/lOO+0.1
7、环境／职业健康安全管理
鉴于本项目在高速公路上开展作业，对作业人员职业健康构成极大威胁。
为了有保护作业人员的职业健康和周围的自然环境，在使用先进仪器设备的前提下，我们制定了严格的管理条例，实现了大小事故杜绝发生、人员零伤亡、仪器零损失的安全生产管理目标，具体有以下环节进行控制。
7.1管理制度
1）合理安排作业时段，避开中午高热时间作业；高温季节采用多种防暑降温手段，给作业人员配备防暑药品、饮用水和遮阳伞（帽）等；注意饮食卫生，预防传染疾病的发生。
2）做好车辆的维修保养，确保安全行车；驾驶员不得喝酒开车。
3）项目准备阶段给参与项目的所有作业人员配齐所需的安全防护设备，如：
具有安全警示作用的黄色工作服、安全警示标志、安全帽、反光衣、常用药物等。
项目技术负责人经常去现场巡视，对安全防护用品的使用情况进行监督检查。
4）作业人员外出作业时统一着装并佩戴测绘作业证，便于施工现场相关人员的识别，使测绘工作能够得到相关人员更多的支持与帮助，共同配合做好安全工作。
5）开工前对所有仪器设备进行检查,及时消除安全隐患，施工过程中对所使用的仪器设备状况和保养情况进行检查监督，确保仪器设备的安全。
6）机动车进出较多地带作业时，作业人员应遵守交通规则，穿戴反光服装，设置安全警示标志，注意保护仪器和人身安全。
在山地时，作业人员应做好防毒虫、防毒蛇的准备工作，带好一些必备药品。
7）生产过程中的生活垃圾如烟头、塑料袋、饮料瓶、废纸、快餐盒等废弃物不能随地乱丢，应按要求分类放到垃圾箱内。
不随意破坏实地的花、草、树木等绿化设施及其他公共设施。
8）施工过程中，应坚持文明施工，不做有损业方名誉的事情，遇到问题协商解决。
9）如发生安全事故，应及时采取应急处理措施，并即时报告上级主管部门。
7.2检查与处理
1）项目组对环境、健康与安全生产运行情况进行定期或不定期的抽查自检，定期检查每月不少于一次；公司质量技术部每季度对项目的环境、健康与安全生产运行情况进行不少于一次的抽查。
2）对检查结果进行充分的记录和分析，针对检查过程中存在的问题制定纠正和预防措施。
3）项目组各级管理人员和作业人员对运行过程中存在的问题应严格根据检查意见制定整改措施并进行认真的整改，整改结束后将向检查组汇报整改情况，由检查人员对整改情况进行复查直至符合要求。
4）自觉接受业方对环境/职业健康安全工作的监督、检查和指导,如有安全隐患应及时进行纠正并消除。
5）对在环境/职业健康安全生产方面表现突出，在安全生产、预防事故、排除险情方面有功的人员，应进行表扬和奖励；对不根据实际、盲目指挥或不遵守操作规程而造成的安全事故，应根据责任大、小，主、次等予以处罚。
奖励与处罚按安全奖惩制度的规定进行。
7.3安全生产与文明施工措施
1）建立和完善安全文明施工生产领导小组,有组织有领导的开展施工安全文明施工管理活动。
2）建立各级人员安全生产责任制度,明确各级人员的安全文明施工责任,抓制度落实,抓责任落实,及时检查安全文明施工责任落实情况。
3）开工前,向全体施工人员介绍工程安全文明施工特点,进行安全文明施工教育，增强文明施工意识，自觉遵守纪律。
凡有违纪一律严肃处理，严重者撤出现场。
4）开工前对所有仪器设备进行检查,及时消除安全隐患。
5）施工中安全负责人经常进行安全文明施工巡查,督促对施工仪器、设备检查、保养，保证施工安全，并将安全生产状况作为奖金分配的依据之一。
6）健全文明施工管理措施,建立文明施工责任制，划分区域，明确管理负责人，实行挂牌制，做到现场清洁整
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