新建衡茶吉鐵路鵝嶺隧道精密工程控制網(wǎng)技術總結報告1.31

1、新建衡茶吉鐵路鵝嶺隧道精密工程控制網(wǎng)技術總結報告中鐵隧道勘測設計院有限公司二一三年一月 目 錄1概述- 1 -11 工程概況- 1 -12 控制網(wǎng)狀況- 1 -2執(zhí)行的主要技術規(guī)范、標準- 1 -21 主要技術規(guī)范- 1 -22 依據(jù)及參考資料- 1 -3、工作內(nèi)容- 1 -31 內(nèi)容- 2 -32 測量精度- 2 -33 測量時間- 2 -4平面坐標系統(tǒng)- 2 -5cpi控制網(wǎng)測量- 2 -51 點現(xiàn)狀分析- 2 -52 cpi控制網(wǎng)作業(yè)方法- 2-53 外業(yè)數(shù)據(jù)采集- 2 -6gps網(wǎng)基線結算及精度分析- 4 -7cpi控制網(wǎng)平差及精度分析- 6 -71 三維無約束平差及精度分析- 6 -

2、72 二維約束平差及精度分析- 7 -8結論- 8 -9cpi成果- 8 -10. cpi平差報告- 9 -10.1 三維無約束平差- 9 -10.2二維約束平差- 28 -10.3 cpi重復基線長度差值比較- 42 -10.4 cpi閉合環(huán)閉合差計算結果- 62 -附件1、精密工程控制網(wǎng)cpi平差網(wǎng)形示意圖- 66 -cpi平差網(wǎng)形示意圖- 66 -新建衡茶吉鐵路鵝嶺隧道精密控制網(wǎng)成果書1概述11 工程概況新建衡茶吉鐵路自衡陽市京廣鐵路茶山坳車站引出，往東經(jīng)安仁、茶陵、經(jīng)炎陵、寧岡進入江西境內(nèi)設寧岡站距寧岡縣城約2km，然后經(jīng)新城，穿鵝嶺隧道，至井岡山市接入井岡山鐵路井岡山市站。12 控制

3、網(wǎng)狀況鵝嶺隧道cpi控制點布設在隧道進出口附近，共計4個(cpi001cpi004)，聯(lián)測g124，g126，g176，d53，d13，d55，gps001，td1，td2，td3，td4。2執(zhí)行的主要技術規(guī)范、標準21 主要技術規(guī)范（1）高速鐵路工程測量規(guī)范 （tb10601-2009）（2）精密工程測量規(guī)范 （gb/t15314-94）（3）全球定位系統(tǒng)（gps）測量規(guī)范 （gb/t18314-2009）22 依據(jù)及參考資料 中鐵隧道勘測設計院有限公司衡茶吉鐵路鵝嶺隧道內(nèi)cpii及cpiii精密工程控制測量網(wǎng)術方案3、工作內(nèi)容鵝嶺隧道cpi控制點的平面測量工作。31 內(nèi)容（1）cpi控制網(wǎng)

4、測量；32 測量精度根據(jù)規(guī)范要求，本次控制網(wǎng)測量按以下精度施測：（1）基礎控制網(wǎng)cpi按二等精度要求進行；33 測量時間2013年01月15日2013年01月30日 4平面坐標系統(tǒng)平面采用西安80坐標系。中央子午線經(jīng)度：114°0000；投影面大地高：265m。5cpi控制網(wǎng)測量51 點位現(xiàn)狀分析控制網(wǎng)測量前首先進行現(xiàn)場勘查，檢查標石的完好性，經(jīng)現(xiàn)場勘查，控制點保存完好，滿足測量要求。52 cpi控制網(wǎng)作業(yè)方法本次測量cpi控制網(wǎng)，全網(wǎng)采用邊連接形式構網(wǎng)，由多個重疊大地四邊形組成。相鄰同步環(huán)之間由2個公共測站相連，每個同步環(huán)至少由4個測站組成；cpi每時段至少觀測90分鐘。53 外業(yè)

5、數(shù)據(jù)采集為保證測量精度，本次gps控制網(wǎng)外業(yè)數(shù)據(jù)采集使用中海達v8型gps接收機初測，又采用天寶r6型gps接收機gps接收機復測，gps接收機的靜態(tài)定位標稱精度為±（5mm+1ppm×d）。作業(yè)前，接收機按規(guī)定進行檢驗，所有儀器均經(jīng)過國家鑒定部門鑒定并在有效期內(nèi)。觀測時嚴格按高速鐵路工程測量規(guī)范中控制網(wǎng)精度要求執(zhí)行，并參照全球定位系統(tǒng)（gps）測量規(guī)范要求。采用靜態(tài)定位技術施測，同步作業(yè)圖形之間采用邊聯(lián)結的方式，并做到有較強的圖形結構，確保該網(wǎng)的高精度和高可靠性。（1） 測量前的準備工作 檢查gps接收機內(nèi)存數(shù)據(jù)容量，保證接收機有一定的內(nèi)存空間。 每天觀測前檢查gps接收

6、機和對講機電池電量，注意充電。 出發(fā)前，認真檢查gps主機是否拿錯；備用電池、記錄紙、筆、測高尺、對講機、腳架、基座、gps連接螺旋等必備物品是否忘帶。（2） 觀測作業(yè)基本要求接到觀測任務后，做好觀測人員培訓和儀器準備工作，檢查所用儀器及相關配件的完整與完好性，確保進入測區(qū)的正常使用。為確?！皩χ小奔啊罢健钡臏蚀_性，天線基座使用有精平管水準器和光學對中器的基座，并注意光學對中器的檢驗校正。在運輸或觀測過程中有劇烈震動的基座均在當時或當天予以檢校。在外業(yè)觀測前按作業(yè)技術要求設置好儀器的各項作業(yè)技術參數(shù)。作業(yè)間歇期間，接收機設有專人維護保管，并在作業(yè)前充足電池，將儀器及其附件裝于專用儀器箱中。為

7、保證觀測中儀器的安全，儀器管理實行個人負責制，對每臺儀器進行編號，自工程開始直至工程結束，每個作業(yè)組或作業(yè)人員均使用同一臺套儀器（包括主機、天線、傳輸電纜、電池及基座等），做到責任分明。當出現(xiàn)特殊情況需要重新調(diào)配人員時，由調(diào)度人員做出統(tǒng)一安排。觀測組嚴格按調(diào)度表規(guī)定作業(yè)，聽從現(xiàn)場調(diào)度人員的統(tǒng)一指揮，以保證觀測同步進行。當情況有變化需要修改調(diào)度計劃時，必須經(jīng)調(diào)度人員同意。觀測時做到人不離崗，觀測過程中嚴密監(jiān)視電池和接收機情況并記錄于外業(yè)觀測手簿上，以便于內(nèi)業(yè)人員數(shù)據(jù)處理。觀測人員嚴格禁止周圍無關人員接近甚至觸摸儀器，以保護作業(yè)人員和儀器的安全進而保證觀測的正常進行。注意儀器各部件的正確連接，禁止

8、在硬度大的粗糙表面上拖拽電纜等違規(guī)操作。搬站時卸下的電纜不要把接頭隨意安放在地上，以避免泥土、沙子或水把電纜搞壞而影響使用。每個測站對中整平后對光學對點器旋轉(zhuǎn)180度檢查；在兩個時段之間不需要搬站的測站均把基座轉(zhuǎn)動180度后重新對中整平，以防止對中整平粗差的出現(xiàn)。接收機在觀測過程中不在其近旁使用對講機、手機等通訊工具以避免干擾gps接收機接收衛(wèi)星信號。（3） 主要作業(yè)技術指標gps網(wǎng)采用靜態(tài)定位技術施測，同步作業(yè)圖形之間采用網(wǎng)連接的方式。因控制點是線狀布網(wǎng)形式，在網(wǎng)形設計時做到： 至少每個點有3條及以上獨立基線相連接； gps獨立基線傳遞必須是邊連接，組成大地四邊形或多邊形連接； 在選取獨立基

9、線構網(wǎng)時，要考慮以鄰近點之間的短邊傳遞為佳，每一時段中盡量不選擇太長的邊。gps觀測的主要技術指標如下： 同步觀測健康衛(wèi)星數(shù)6；幾何圖形強度因子pdop6。 衛(wèi)星截止高度角為15°；觀測時段長度cpiii60、分鐘cpi90分鐘； 平均重復設站次數(shù)2.0；歷元采樣間隔為15秒； 天線對中精度1mm；采用專門的測高尺直接量取3個讀數(shù)，讀數(shù)至1mm，互差不大于2mm，取均值作為天線高。6gps網(wǎng)基線結算及精度分析外業(yè)數(shù)據(jù)采集結束后應對采集數(shù)據(jù)進行計算并檢核觀測成果的質(zhì)量。利用lgo 6.0軟件進行內(nèi)業(yè)計算，統(tǒng)計gps控制網(wǎng)觀測值殘差及基線向量殘差，分析gps控制網(wǎng)的基線向量網(wǎng)自身的內(nèi)符合

10、精度?；€解算結果應滿足全球定位系統(tǒng)（gps）鐵路測量規(guī)范規(guī)定的指標要求。（1） 同一時段觀測值的數(shù)據(jù)剔除率宜小于10；（2） 有若干條獨立基線邊組成的獨立環(huán)和附和路線各坐標分量（wx，wy，wz）及全長ws閉合差應滿足下式的規(guī)定： wx 3，wy3wz 3，w3式中： n - 閉合環(huán)邊數(shù) wx、wy、wz - 坐標分量閉合差 w - 環(huán)的全長閉合差 標準差，a為固定誤差，b為比例誤差，d為弦長、單位為km，其中a取5mm，b取1ppm。cpi控制網(wǎng)復測基線向量閉合環(huán)閉合差最大值統(tǒng)計見下表：線路點號dx閉合差(mm)dy閉合差(mm)dz閉合差(mm)長度閉合差(mm)備注td1 cpi001

11、 cpi00419.80-14.000.3024.25合格閉合差限差49.8449.8449.8486.33由附后的基線向量閉合環(huán)閉合差統(tǒng)計數(shù)據(jù)可知：本標段cpi控制網(wǎng)復測基線向量所有閉合環(huán)閉合差均滿足限差要求，所有基線質(zhì)量合格。（3） 按全球定位系統(tǒng)（gps）鐵路測量規(guī)范要求，同一基線不同觀測時段重復基線較差，應滿足下式要求：ds2式中： ds - 基線較差 - 相應等級規(guī)定的精度cpi控制網(wǎng)均觀測了兩個時段，重復觀測基線較差最大值見下表：序號起點終點dx(m)dy(m)dz(m)s(m)限差/差值(mm)35cpi002d5311017.9771 4618.8800 577.5843 11

12、960.9145 36.6676 15cpi002d5311017.9931 4618.8939 577.5831 11960.9345 20.0484 合格!16cpi002d5311017.9922 4618.8912 577.5909 11960.9330 18.5533 合格!由附后的cpi重復觀測基線較差計算表可知：cpi控制網(wǎng)復測所有重復觀測向量較差均滿足規(guī)范限差要求，基線解算成果可靠。7cpi控制網(wǎng)平差及精度分析gps控制網(wǎng)平差采用武漢大學測繪學院研制的“科傻系統(tǒng)（cosa）系列軟件之四 -“gps工程測量網(wǎng)通用平差軟件包（簡稱cosagps）”進行。該軟件具有功能全面，整體性好

13、，解算容量大，運算速度快，操作簡明，使用方便等特點。對經(jīng)過外業(yè)檢驗的合格基線，選取獨立基線構成gps基線向量網(wǎng)，進行網(wǎng)的平差計算，且要滿足以下規(guī)定：（1）、gps網(wǎng)三維無約束平差中基線向量各分量的改正數(shù)絕對值應滿足式：vx3vy3vz3并提供無約束平差wgs-84坐標系中的空間直角坐標，基線向量及改正數(shù)和精度信息。（2）、用作控制網(wǎng)約束平差的約束點間邊長相對中誤差應滿足相應規(guī)范要求。（3）、約束平差中基線向量各分量改正數(shù)與無約束平差同一基線改正數(shù)較差的絕對值應滿足：dvx2dvy2dvz2并提供約束平差后相應坐標系的空間直角坐標，基線向量及改正數(shù)和精度信息。（4）、根據(jù)獨立坐標系投影帶的劃分，

14、將cpi、cpii控制網(wǎng)的空間直角坐標投影到相應平面坐標投影帶中。式中為標準差，a為固定誤差，b為比例誤差，d為弦長，單位為km；其中a取5mm，b取1ppm。71 三維無約束平差及精度分析首先進行三維無約束平差，以檢定基線向量網(wǎng)自身的內(nèi)符合精度及其系統(tǒng)誤差和粗差。控制網(wǎng)的基線向量網(wǎng)自身的內(nèi)符合精度高，基線向量沒有明顯系統(tǒng)誤差和粗差，基線向量網(wǎng)的質(zhì)量是可靠的。當各項要求符合標準后，進行gps網(wǎng)的三維無約束平差。檢查gps基線向量網(wǎng)本身的內(nèi)符合精度。三維無約束平差計算后的精度統(tǒng)計如下表。cpi三維無約束平差精度統(tǒng)計表平差后邊長精度fromtos(m)ms(cm)ms:sppmtd2 d53 16

15、4.6630.05 1/342000 2.93最弱邊坐標點位精度namex(m)y(m)z(m)mx(cm)my(cm)mz(cm)mp(cm)g176-2345573.8847 5195515.3896 2851944.43030.200.330.230.45最弱點由cpi控制網(wǎng)三維無約束平差精度統(tǒng)計數(shù)據(jù)可知：cpi控制網(wǎng)的基線向量網(wǎng)自身的內(nèi)符合精度高，基線向量沒有明顯系統(tǒng)誤差和粗差，基線向量網(wǎng)的質(zhì)量是可靠的，在此基礎上可以進行二維約束平差。72 二維約束平差及精度分析二維約束平差時,已有資料表明鵝嶺隧道進出口端控制點精度不能滿足二等gps要求，按照高速鐵路工程測量規(guī)范tb10601-200

16、9的要求，無砟軌道施工測量施工控制點精度應為二等gps，因此對鵝嶺隧道進出口兩端施工控制點進行復測，以隧道進口端穩(wěn)固可靠的施工控制點d13為固定點，該點到隧道另一端穩(wěn)固可靠的施工控制點d53的坐標方位角為固定方向，以“一點一方向”的原則對cpi控制網(wǎng)進行整網(wǎng)約束平差。約束平差后，得到cpi控制網(wǎng)各控制點在中央子午線114°0000和 265 m 高程投影面的坐標系中的坐標，并進行點位及方向的精度評定。精度統(tǒng)計如下表：cpi二維約束平差精度統(tǒng)計表平差后方位角、邊長精度fromtoa(dms)ma(s)s(m)ms(cm)ms:sppmtd2d53321.554170.92164.615

17、10.081/2080004.79最弱邊坐標點位精度namex(m)y(m)mx(cm)my(cm)mp(cm)g1762958227.3898529465.01390.250.210.33最弱點二維約束平差后，cpi點間基線最弱邊td2-d53,精度為1/208000 ，方向中誤差最大為0.98（td2-d55），基線向量精度完全滿足高速鐵路工程測量規(guī)范中cpi最弱邊相對中誤差1/180000、方向中誤差1.3的精度要求。8結論本次測量cpi控制點點位穩(wěn)固、精度可靠，滿足高速鐵路工程測量規(guī)范要求。9 cpi成果鵝嶺隧道(投影面高程265)gps網(wǎng)成果表點名x坐標y坐標備注d132955189

18、.0200 523398.1150 起算點cpi0012955430.2391 524231.8546 gps0012955348.0543 523757.0470 d532956569.1806 512703.1508 td12955353.8044 524856.1245 g1762958227.3898 529465.0139 cpi0022955935.5547 524647.3194 d552956485.8336 513083.4405 cpi0032956727.9401 512254.3575 td42957133.6031 511366.1506 cpi0042957039.

19、3932 512693.4314 g1242957548.9973 510944.8606 td32956831.1263 511884.3089 g1262957620.6453 513033.6097 td22956439.5891 512804.6604 10. cpi平差報告10.1 三維無約束平差- 鵝嶺隧道gps測量投影面高程265 三維網(wǎng)平差結果 多余觀測數(shù)= 498 已知點數(shù)= 1 總點數(shù)= 15 gps三維基線向量數(shù)= 180 中央子午線= 114.000000000(dms) 橢球長軸= 6378137.000(m) 橢球扁率分母= 298.257223563 pvv= 2

20、15.301(cm2) m0= 0.658(cm)- 已知坐標(x,y,z)- no. name x(m) y(m) z(m)- 1 cpi003 -2330157.5015 5203202.7922 2850644.5078- gps三維基線向量觀測值- no. from to vectordx(m) vectordy(m) vectordz(m) distance(m)- 1 cpi001 gps001 407.368 252.115 -59.484 482.751 2 cpi001 d53 10736.208 4230.489 1022.388 11584.838 3 cpi001 gp

21、s001 407.367 252.115 -59.485 482.751 4 cpi001 d53 10736.189 4230.494 1022.401 11584.824 5 cpi001 td1 -579.374 -233.409 -74.284 629.024 6 cpi001 d13 715.471 442.806 -212.914 867.934 7 cpi001 g176 -4240.186 -3341.767 2462.911 5934.013 8 cpi001 gps001 407.368 252.117 -59.483 482.752 9 cpi001 td1 -579.3

22、76 -233.408 -74.283 629.026 10 cpi001 g176 -4240.198 -3341.767 2462.918 5934.025 11 cpi001 d13 715.473 442.802 -212.919 867.934 12 cpi001 gps001 407.366 252.116 -59.483 482.750 13 cpi002 cpi001 281.801 388.397 -444.810 654.308 14 cpi002 gps001 689.168 640.513 -504.294 1067.483 15 cpi002 d53 11017.99

23、3 4618.894 577.583 11960.935 16 cpi002 d53 11017.992 4618.891 577.591 11960.933 17 cpi002 cpi001 281.797 388.410 -444.805 654.312 18 cpi002 gps001 689.164 640.525 -504.291 1067.487 19 cpi002 td1 -297.574 154.998 -519.097 618.091 20 cpi002 d13 997.269 831.214 -657.730 1455.359 21 cpi002 d13 997.267 8

24、31.218 -657.730 1455.360 22 cpi002 td1 -297.577 155.003 -519.095 618.092 23 cpi002 d55 10652.001 4505.857 507.211 11576.923 24 cpi002 d53 11017.975 4618.889 577.573 11960.915 25 cpi002 cpi001 281.791 388.409 -444.807 654.310 26 cpi002 td1 -297.583 155.001 -519.090 618.090 27 cpi002 d13 997.263 831.2

25、16 -657.721 1455.352 28 cpi002 g176 -3958.395 -2953.361 2018.102 5335.163 29 cpi002 gps001 689.158 640.526 -504.290 1067.484 30 cpi002 g176 -3958.402 -2953.362 2018.110 5335.172 31 cpi002 d13 997.272 831.208 -657.729 1455.358 32 cpi002 td1 -297.577 154.998 -519.093 618.089 33 cpi002 cpi001 281.799 3

26、88.405 -444.810 654.313 34 cpi002 gps001 689.165 640.521 -504.292 1067.486 35 cpi002 d53 11017.977 4618.880 577.584 11960.914 36 cpi002 d55 10652.004 4505.846 507.223 11576.922 37 cpi003 td4 883.248 199.905 365.249 976.471 38 cpi003 td4 883.246 199.903 365.248 976.469 39 cpi004 td4 1230.257 500.053

27、83.542 1330.626 40 cpi004 g124 1695.684 490.519 448.918 1821.395 41 cpi004 td3 701.681 413.313 -186.763 835.502 42 cpi004 cpi003 347.010 300.148 -281.707 538.390 43 cpi004 g124 1695.684 490.518 448.917 1821.394 44 cpi004 td4 1230.256 500.051 83.541 1330.624 45 cpi004 cpi003 347.010 300.147 -281.708

28、538.390 46 cpi004 td3 701.683 413.311 -186.765 835.504 47 cpi004 td3 701.682 413.311 -186.762 835.502 48 cpi004 d53 -92.995 185.002 -422.310 470.340 49 cpi004 cpi003 347.009 300.148 -281.707 538.389 50 cpi004 d53 -92.996 185.002 -422.310 470.340 51 cpi004 cpi003 347.010 300.147 -281.709 538.391 52 c

29、pi004 td3 701.682 413.311 -186.761 835.502 53 cpi004 cpi002 -11110.989 -4433.889 -999.897 12004.718 54 cpi004 cpi001 -10829.198 -4045.482 -1444.700 11650.090 55 cpi004 gps001 -10421.830 -3793.367 -1504.185 11192.263 56 cpi004 d53 -92.993 185.004 -422.313 470.343 57 cpi004 cpi001 -10829.182 -4045.485

30、 -1444.713 11650.078 58 cpi004 gps001 -10421.815 -3793.369 -1504.198 11192.251 59 cpi004 d53 -92.995 185.007 -422.311 470.343 60 cpi004 cpi002 -11110.982 -4433.877 -999.898 12004.707 61 cpi004 cpi002 -11110.977 -4433.902 -999.886 12004.710 62 cpi004 td1 -11408.552 -4278.905 -1518.983 12278.900 63 cp

31、i004 d13 -10113.706 -3602.688 -1657.617 10863.430 64 cpi004 d13 -10113.713 -3602.678 -1657.598 10863.429 65 cpi004 cpi002 -11110.983 -4433.893 -999.867 12004.711 66 cpi004 td1 -11408.555 -4278.893 -1518.964 12278.897 67 cpi004 d55 -458.972 71.970 -492.673 677.172 68 cpi004 d53 -92.998 185.000 -422.3

32、12 470.341 69 cpi004 cpi002 -11110.973 -4433.888 -999.884 12004.701 70 cpi004 cpi002 -11110.976 -4433.878 -999.891 12004.701 71 cpi004 d53 -92.998 185.003 -422.308 470.339 72 cpi004 d55 -458.969 71.966 -492.671 677.168 73 d13 g176 -4955.659 -3784.576 2675.825 6785.396 74 d13 g176 -4955.670 -3784.570

33、 2675.835 6785.406 75 d53 td3 794.676 228.309 235.548 859.720 76 d53 cpi003 440.004 115.146 140.604 476.058 77 d53 cpi003 440.007 115.145 140.601 476.060 78 d53 td3 794.678 228.309 235.548 859.722 79 d53 d55 -365.974 -113.030 -70.362 389.440 80 d53 d55 -365.972 -113.037 -70.362 389.440 81 g124 td3 -

34、994.003 -77.206 -635.680 1182.410 82 g124 td4 -465.427 9.534 -365.375 591.787 83 g124 cpi003 -1348.675 -190.371 -730.625 1545.632 84 g124 cpi003 -1348.674 -190.370 -730.625 1545.630 85 g124 td4 -465.427 9.532 -365.377 591.788 86 g124 td3 -994.000 -77.206 -635.682 1182.408 87 g126 td3 914.961 770.767

35、 -716.793 1394.642 88 g126 g124 1908.964 847.974 -81.112 2090.402 89 g126 cpi004 213.279 357.454 -530.031 673.939 90 g126 td4 1443.537 857.508 -446.488 1737.374 91 g126 cpi003 560.289 657.602 -811.738 1185.447 92 g126 td4 1443.534 857.505 -446.490 1737.371 93 g126 g124 1908.963 847.970 -81.117 2090.

36、400 94 g126 cpi004 213.279 357.453 -530.033 673.940 95 g126 cpi003 560.289 657.601 -811.741 1185.447 96 g126 td3 914.962 770.764 -716.798 1394.644 97 g126 cpi004 213.276 357.455 -530.031 673.939 98 g126 d53 120.281 542.457 -952.342 1102.580 99 g126 td3 914.958 770.766 -716.793 1394.640 100 g126 cpi003 560.285 657.603 -811.738 1185.445 101 g126 d53 120.277 542.461 -952.340 1102.580 102 g126 td3 914.956 770.769 -716.792 1394.640 103 g126 cpi003 560.284 657.606 -811.739 1185