控制测量报告附16典尚设计

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1、西部开发省际公路通道重庆绕城公路南段 第 7 页共 6 页 控 制 测 量 报告四川省交通厅公路规划勘察设计研究院一、概述重庆绕城公路南段（以下统称南二环路），是六车道高速公路。它位于重庆九龙坡区、江津市和巴南区，东经1061710639,北纬29152924。路线起于江津市双福镇滴水岩，途经九龙坡区西彭镇、然后跨越长江，又经江津先锋镇、仁沱镇、穿越环山坪隧道，再经珞磺镇、巴南区百节镇，又接连穿越金银垭隧道、桥口坝隧道，再经一品镇，并跨越渝黔高速公路、止于巴南区南彭镇，并跨越渝沙高速公路。路线还跨越省道106线、綦江河、国道212线，全段路线长约51公里，测区地形为前段平原微丘区、后段山岭重丘

2、区，海拔在200m500m之间，地势起伏波浪不定。本次控测任务由四川省交通厅公路规划勘察设计研究院公路测设二处承担，分前后两次（2004年3月完成全线GPS首级网和全线水准控制测量；2004年8月完成GPS加密网和部分改线水准测量）完成本测区的控制测量并编制本报告。二、控制测量所用坐标系统及仪器类型：坐标系统：、平面控制测量坐标系统：采用1954年北京高斯正形投影1.5带（中央子午线经度10630，投影高程面0m）平面直角坐标系。、高程控制测量系统：采用1985国家高程基准。仪器类型：a、平面控制测量全部采用GPS测量，2004年3月由3台同型号TPCON Javad 双频双星型GPS接收机完

3、成首级网；2004年8月由45台同型号TPCON Javad 双频双星型GPS接收机完成加密网；b、高程控制测量全部采用水准测量，由2台同型号Leica（DS3）型自动安平水准仪、双面水准板尺完成。三、控制测量依据、等级及精度要求依据公路勘测规范（JTJ 061-99）、公路全球定位系统（GPS）测量规范（JTJ/T 066-98）、国家三、四等水准测量规范（GB 12898-91）。结合本项目高速公路公路技术标准和一座长隧道（2.6km）、一座特大桥(1.3km)的实际情况，为适应公路工程建设需要，采用以下控制等级和精度指标（表1、表2、表3）： （平面、高程）控制测量等级 表1工程名称平面

4、控制测量等级高程控制测量等级观音岩长江特大桥三级GPS控制网四等闭合环环山坪长隧道三级GPS控制网四等闭合环路线及大、中桥四级GPS控制网四等附合线路注：三级GPS控制网相当于四等三角或四等导线控制网；四级GPS控制网相当于一级小三角或一级导线控制网。 GPS控制网的主要技术指标 表2级别每对相邻点平均距离d（km)固定误差a（mm）比例误差b（ppm）最弱相邻点点位中误差m（mm）路线特殊构造物路线特殊构造物路线特殊构造物三级1.01051025010四级0.5102050 GPS控制网相邻点间弦长精度应按下式计算确定: =a2 + (bd)2 （1）式中: - 弦长标准差(mm)； a -

5、 固定误差(mm)； b - 比例误差(ppm)； d - 相邻点间的距离(km)。 水准测量精度及技术要求 表3等级每公里高差中数中误差（）往返较差、附合路线或环线闭合差（）检测已测测段 高差之差（）偶然中误差M全中误差Mw平原微丘区山岭重丘区四等51020L6.0n或25L30R四、操作程序和方法（一）、平面控制测量操作程序和方法本次平面控测在拟定公路设计路线中线两侧50m300m范围内，按平均边长500m左右埋设控制点，控制点呈折线形式；每点至少与另一相邻点通视，测量其坐标，以满足公路放线需要。当地形条件或其它特殊情况限制时，个别点的间距允许作适当增减。1. GPS平面控制测量控制网室内

6、方案设计a、长隧道、特大桥布网方式南二环路上有一座长隧道（环山坪隧道长约2.6km）和一座特大桥（长江大桥长约1.3km）,其平面控制网等级、精度都高于路线控制网，根据公路勘测规范（JTJ 061-99），环山坪长隧道、长江特大桥设计成三级GPS控制网。布点时，每对相邻点间平均距离约为1.0km，采用边连式布网构成双大地四边形（见下图）。 1 6 2 5 3 4上图为采用GPS定位技术而布设的一种隧道地面控制网，网中两点之间是独立基线，网中每个点均有三条独立基线相连，并包含了较多的闭合条件，图形结构强度好，故该图形网有良好的可靠性和精度。b、公路及大、中桥上布网方式在南段全线平面控制测量布网形

7、式上，我们设计了一种应用GPS定位技术代替全站仪导线测量的全GPS控制网形式。首先使用GPS布设首级控制网，每隔58km为一段，采用边连式构成三级GPS网；然后在每段内仍采用GPS作加密网，每隔500800m采用点连式连网，加密网构成四级GPS网，可直接作为施工控制网用。根据本次控制测量目的、GPS接收机数量、作业时卫星状况、预期达到的精度、成果可靠性以及作业效率等综合考虑，为保证网形结构合理、可靠及经济性，提高作业效率，将全路线分段，即每5km8 km为一大段。在这一大段内首尾两条边互相联测（其目的是为加强GPS控制网的图形结构而进行图形间联测）、中间采用点连式相接；每两大段之间用边连接。（

8、下图为一5km8 km段内GPS联测示意图，其它段类似。） 、 为GPS接收机编号 根据测区1:1万路线方案走廊平面图(含比较线)，在图上布点，按隧道、路线走向和地形、地貌、距离控制等条件大致确定点位以及与国家三角点联测方案，为野外选点和埋石做好准备工作。在每座特长隧道的进口、出口端，按隧道控制网形状及对控制点距离的要求，分别布设3个控制点（见隧道布网图）。全线图上布点共计90个。2. 野外选点及埋石根据1:1万地形图上选定的点位，到测区实地踏勘，结合实际情况作适当改动，最后选定点位。点位的选择遵循以下原则: (1)、所选点位四周视野开阔，视场内不应有高度角大于15的成片障碍物，个别高度角大于

9、15度的柱状建筑物总跨度应小于3的圆周。 (2)、GPS点位选在设计路线中线两侧50米左右,与中线成最大扇形通视，以便利用常规仪器顺利快速进行施工放样。 (3)、点位应选在地面基础良好,易于保存和架设仪器的地方。 (4)、避开高压线及对电磁波有强烈吸收的物体，更不能选在微波传输方向上。 (5)、为满足以后用常规仪器进行施工放样的需要，保证每个GPS点应与前后两个GPS点通视(包括非相邻点)，在困难情况下至少确保一个。 (6)、必须满足公路勘测规范中路线、大桥、立交、隧道等构造物对点位的要求。实地选定点位后，即进行埋石。此次埋桩采用高40cm的12钢筋（顶面刻有十字丝作为点的标志），进行现场浇注

10、，四周用不低于30#的小石子砼固定，其面层用不低于10#砂浆抹平；部分导线桩为长螺纹钢筋嵌入50cm深。埋石的坑穴开挖深约0.4米，上直径约0.250.35米，下直径约0.25米，呈圆锥形（或圆柱形）。底层铺垫约8厘米厚的混凝土垫层，钢筋置入后，周围灌注砼及砂浆护桩，并逐层捣固夯实，表面用砂浆抹成圆锥形护顶，顶部与钢筋顶持平。表面刻印上点号、埋设单位及埋设年月，待顶面砂浆凝固后在刻槽内涂以红色油漆。如图一所示。 25 35 G12 40 川交设 2004.03 25 （a）断面图 （b）顶面图 图一（单位：cm）埋石后，立即填写点之记，并在1：1万地形图上重新判读并标注实际埋桩点位。本测区实际

11、布设了导线点共计87个。3. 野外GPS观测 第一天埋设的控制桩，在第二天或第三天进行GPS测量。本次观测采用TPCON Javad双频双星型GPS接收机。仪器使用时各项参数设置如下:卫星高度角15度，数据采样间隔15秒，几何图形强度因子(GD0P)8，最少观测卫星数4颗。 2004年3月由3台同型号TPCON Javad 双频双星型GPS接收机完成首级网；2004年8月由45台同型号TPCON Javad 双频双星型GPS接收机完成加密网。观测时采用静态和快速静态两种作业模式，观测时间分别为60分钟和20分钟。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

12、来并备份，且及时检查外业观测时点名、仪器高等有无错误。然后对全天观测数据进行初步处理，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。数据处理后，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。南段平面控制网中的观音岩长江特大桥桥梁控制网采用全站仪布设并施测，起算数据采用了GPS控制网中的一条GPS已知边。这样，既保证了大桥控制网的内符合精度，又保证了大桥控制网与大桥两端路线控制网的有效衔接，不致出现错位。本次首级GPS控制网共埋设、观测了10对共20点。在加密网施测过程中，由于原来的首级网中的个别GPS点偏离路中线太

13、远，不利于施工放样，故舍弃了一些首级GPS点，但相应对加密网网形结构作了加强，采用了4台到5台GPS接收机进行同步观测，以边连接方式构建GPS全线网，将首级网与加密网更加有机结合起来。本测区总共观测了90个点，其中：a、本段全线GPS控制点（含首级控制点、特大桥、长隧道控制点）81个；b、本二环路西段3个已知导线点(I5112、I5113、I5115)；c、渝沙高速公路（建设中）3个已知导线点（C024、C025、C027）；d、国家三角点3个: 磨子岩（锁）、桅子杠(城)、喻家坪（城）。（二）、高程控制测量程序和方法本次高程控测在拟定公路设计路线中线两侧50m300m范围内，按平均边长700

14、m左右设置高程控制点，通过水准测量方法测量其高程值，以满足公路测设、施工需要。1.高程控制测量控制网室内方案设计根据本测区1:1万路线方案走廊平面图(含比较线)，在图上布点，按路线走向和路线跨越的大型构造物等条件大致确定点位以及与国家水准点联测方案，为野外选点和埋石做好准备工作。在隧道进、出口端各设置两个BM点，在大桥两端各设置一个BM点。本测区图上布点共计65个。2.野外选点、埋石根据1:1万地形图上选定的点位，到测区实地踏勘，结合实际情况作适当改动，最后选定点位，控制点选择遵循利于长期保存和利于测设、施工的原则。本次全部采用石刻方式设置BM高程点，即在坚硬的大石头上或住房边石头上，用铁锤和

15、凿子刻成球形状，涂上红油漆做成醒目标志，旁边用红油漆写上点名、编号、设置的单位和设置的年月。设置好点后，立即填写点之记，并在1：1万地形图上标注点位。3、野外水准观测每天开工时，首先进行水准仪校核。在四等隧道网控测中，采用两台仪器进行往返观测；在四等路线网控测中，采用分段形式，每段用水准仪进行单程观测。每天回到驻地后，及时进行当天观测资料的复核，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。本测区实际布设BM点共计69个（BM1BM69）。总共观测了75个点，其中：a、本段全线BM控制点69个，长度为51km；b、本二环路西段止点1个BM点（I5115）；c、渝沙高速公路（建

16、设中）2个已知BM点（C025、C024）；d、国家水准点3个：来渝3（等）、合渝36（等）、渝贵15（等）。4、水准路线及联测国家水准点示意图：（西） （东） 起点 长江大桥 环山坪隧道 止点I5115 C025BM1 BM69 来渝3（等） 合渝36（等） 渝贵15（等） 注：- 施工水准点；- 国家水准点五、数据处理 （一）、平面控制测量数据处理1.基线处理 基线的处理均在每天外业工作完成后进行，利用Javad的随机软件Pinnacle1.0进行基线向量解算，并检核同步环坐标分量闭合差。闭合差值应符合下式:Wx( n / 5 )Wy( n / 5 ) Wz( n / 5 )W =Wx2

17、+ Wy2 + Wz2 (3n / 5 ) 式中：W - 同步环坐标分量闭合差（mm）；- 弦长标准差（mm）- 参见公式（1）；n - 同步环中的边数。本次首级GPS控制网采用三边同步环(n=3)构网，加密GPS控制网采用四边同步环(n=4)构网。四级GPS网从表2查取：固定误差a10mm，比例误差b20ppm，最弱相邻点点位中误差50mm。本次最大边长d=1.378km，最小边长d=0.309km，故:最大=29.3mm，Wx=Wy=Wz=11.7mm，W=20.3mm；最小=11.8mm，Wx=Wy=Wz=4.7mm，W=8.1mm实际中，全线GPS网共组成16个三边同步闭合环和35个四

18、边同步闭合环；最大环闭合差9.8mm，最小环闭合差0.7mm，都小于限差要求。 2.网平差及精度分析 网平差采用Javad随机软件中的平差模块进行。首先把观测精度不合格的基线剔除后，在WGS-84坐标系下进行三维无约束平差；其次，按照选定采用的1954年北京坐标系统，建立转换集和已知国家三角点坐标集进行点位匹配，再进行二维约束平差，求出1954年北京坐标系统下的平面直角坐标。由于本测区国家三角点破坏严重，有些保存下来的国家三角点等级又相对较低，故本次仅联测了3个国家三角点。并对联测的国家三角点进行可靠性检验，其中磨子岩（锁）、桅子杠(城)这两个国家点我们用GPS接收机进行了同步联测，经过计算和

19、比较，已达到了作为起算边的精度要求。最后确定采用:磨子岩（MZY）、桅子杠（WZG）两个国家三角点参与整体二维约束平差，即以GPS观测基线向量作为观测值，在1954年北京坐标系下，按中央子午线经度10630，投影面高程为零，在高斯平面上平差计算各待定点的平面直角坐标值。计算结果表明，约束平差后的最弱点YJP（相对起算点）的点位中误差为：Wx=10.7，Wy=10.7，则W=15.1,小于50mm的限差，满足规范要求。3、平面控制网坐标系统的选择采用北京1954年坐标系统参数的高斯正形投影3带平面直角坐标系，其成果与地形图是吻合的；但是，有些地区因其投影长度变形较大，不满足工程建设实际需要。为了

20、解决投影长度变形问题，需要进行投影面和投影带的选择。公路为带状物，里程一般都较长，高程起伏较大。当测区离中央子午线较远时，控制点的长度变形较大；当测区的平均高程面超过一定数值时，控制点的长度变形也较大。考虑到山岭重丘区公路的高程起伏较大，测区平均高程面也不能满足施工精度要求，这是由于实际高程面与投影面相差较大的缘故。南二环路为东西走向，根据测区所处地理位置（中央子午线东经1061610642）和平均高程（200m500m），经计算，本测区地面观测值投影长度变形值大于2.5cm/km，所以需要对边长的长度进行投影改正,而角度保持高斯正形投影(即保持不变)。边长的长度进行投影时所选取的高程面不用参

21、考椭球面而选用另一高程参考面，是借以补偿高斯投影带来的长度变形。取每条导线边两端点的平均高程作为该边的投影面，而坐标由起点（或中点）推算过来，方位角不变，构成多投影面的控制网。由于各边长的投影面高低不等，所以称为“动态多平面投影”法。南二环路平面控制测量坐标系最后选定为：1954年北京高斯正形投影1.5带（中央子午线经度10630, 投影高程面0m）平面直角坐标系。所采用的椭球中心、轴向和扁率与1954年北京坐标系相同。全线已统一对边长的长度进行了投影改正。（二）、高程控制测量数据处理1、原始数据处理每天技术人员交叉复核当天的水准观测资料，并签名；然后将无误的每段高差，按路线前进方向，顺序填于

22、计算纸上，并有专人校对； 2、高程控制网平差长江大桥和环山坪隧道为四等高程控测，进行往返观测各自组成闭合环，首先根据水准路线长度检查往返测高差闭合差是否超限；未超限差时，大桥网和隧道网自身进行闭合平差，不加入外部路及桥的高差改正数，取往返测高差中数作为大桥和隧道两端高差成果。路线及大、中桥也同为四等高程控测，进行单程观测，两端和高一级国家水准点联测，组成单一附合水准路线；全路线进行四等附合水准平差，闭合差按测段的水准路线长度成正比的比例配赋于各测段的高差中（注：长隧道和特大桥的高差只起传递作用，不加入外部附合高差的改正数）。六、精度情况及精度评定：（一）、平面控制测量精度情况及精度评定GPS控

23、制网精度的评定同全站仪常规控制网精度的评定是一致的，即以最弱边的相对中误差来描述网的精度（在GPS控制网中采用经约束平差解算后的最弱基线相对中误差）。GPS平面控制测量情况控制网名称最弱边相对精度限 差路线，大、中桥控制网1 / 801671 / 20000环山坪长隧道洞外控制网1 / 1081391 / 40000以上精度指标均分别能满足南二环路长隧道三级GPS控制网和路线及大、中桥四级GPS控制网精度要求。（二）、高程控制测量精度情况及精度评定四等水准高程控测水准路线、限差、精度表水 准 路 线路线长度（km）高差闭合差或附合差备 注实测（m）限差（m）来渝3(等)BM1BM21合渝36(等)28.20.0040.132单一附合水准合渝36(等)BM21BM56渝贵15(等)29.70.0330.136单一附合水准渝贵15(等)BM57BM69渝贵15(等)19.00.0220.108闭合水准BM21BM22（往返观测）2.10.0080.036长江大桥BM33BM36（往返观测）3.20.0260.044环山坪隧道BM48BM51（往返观测）2.20.0060.037花土岗隧道BM52BM55（往返观测）3.10.0070.044大岚垭隧道以上观测闭合差指标均小于各自限差，都满足了南二环路四等高程控制网精度要求。