GPS測量技術(shù)方案

1、1任務(wù)來源中鐵十五局集團(tuán)公司大西鐵路客運(yùn)專線指揮部第三項(xiàng)目部委托具有甲級測繪資格的測量單位中鐵一局五公司精測隊(duì)對大西鐵路客運(yùn)專線站前標(biāo)段楊家原隧道（330m）、摩天嶺隧道（550m）、趙家山隧道（890m）經(jīng)行GPS加密測量，青阡洼隧道（2115m）進(jìn)行GPS控制測量。為了保證GPS測量作業(yè)質(zhì)量，按要求完成作業(yè)任務(wù)，嚴(yán)格按照GPS測量遵循的技術(shù)依據(jù)作業(yè)，及時(shí)上報(bào)GPS測量成果，保證測量成果的正確可靠性，特制定本GPS測量技術(shù)方案。2測量范圍及內(nèi)容測量范圍：大西鐵路客運(yùn)專線站前標(biāo)段，楊家原隧道（330m）、摩天嶺隧道（550m）、趙家山隧道（890m）、青阡洼隧道（2115m）。測量內(nèi)容：GPS

2、平面控制測量3測區(qū)概況測區(qū)位于山西省靈石縣境內(nèi)，地勢東高西低，山地、丘陵、平川呈階梯狀分布，以山地、丘陵為主。隧道洞身經(jīng)過地帶地形起伏較大，上部多被黃土覆蓋，基巖露頭零星。工點(diǎn)范圍內(nèi)山勢較緩，基巖露頭較少，溝壑縱橫，地形較復(fù)雜。交通不利，控制點(diǎn)間通視條件一般。大西鐵路客運(yùn)專線站前標(biāo)段精測網(wǎng)布設(shè)由設(shè)計(jì)單位按分級布網(wǎng)的原則分基礎(chǔ)控制網(wǎng)CP和線路控制網(wǎng)CP布設(shè)，精度分別為二等和三等GPS網(wǎng)，本次測量范圍內(nèi)有6個(gè) CP控制點(diǎn)。青阡洼隧道GPS測量等級為二等，楊家原隧道、摩天嶺隧道、趙家山隧道GPS測量等級均為三等。4測量技術(shù)依據(jù)及設(shè)計(jì)資料4.1測量技術(shù)依據(jù)鐵路工程測量規(guī)范（TB 10101-2009）

3、；高速鐵路工程測量規(guī)范（TB 10601-2009）；全球定位系統(tǒng)GPS測量規(guī)范（GB/T 18314-2009）；工程測量規(guī)范（GB 50026-2007）。4.2設(shè)計(jì)成果資料大西客運(yùn)專線原平運(yùn)城段精密控制測量成果表5工作流程編寫GPS測量方案制訂GPS測量實(shí)施方案組織人員進(jìn)場及儀器設(shè)備調(diào)度制訂嚴(yán)格的工作計(jì)劃GPS外業(yè)測量內(nèi)業(yè)處理編寫GPS測量成果書由于復(fù)測工期短，測量任務(wù)大，因此必須制定嚴(yán)格的作業(yè)計(jì)劃，分配好時(shí)間，具體工作流程如下：6測量工作的組織計(jì)劃6.1 測繪單位資質(zhì)與簡介中鐵一局五公司精密測量隊(duì)于2004年取得國家甲級測繪資質(zhì)（證書編號：甲測資字61001020）。測繪范圍包括：控制

4、測量、地形測量、市政工程測量、線路管道測量、變形觀測與形變測量、精密工程測量、隧道測量、建筑工程測量、橋梁測量等。近年來主要完成的客運(yùn)專線的復(fù)測項(xiàng)目有：鄭西鐵路客運(yùn)專線六標(biāo)段精測網(wǎng)復(fù)測(50km)，武廣鐵路客運(yùn)專線二標(biāo)段精測網(wǎng)復(fù)測(80km)，哈大鐵路客運(yùn)專線一標(biāo)段精測網(wǎng)復(fù)測（350km），哈大鐵路客運(yùn)專線三標(biāo)段精測網(wǎng)復(fù)測（380km），秦沈鐵路客運(yùn)專線復(fù)測（50km），太中銀鐵路時(shí)速200250公里有碴軌道精測網(wǎng)復(fù)測(200km)，京滬高速鐵路JHTJ-2標(biāo)段精測網(wǎng)復(fù)測（160km），京滬高速鐵路JHTJ-6標(biāo)段精測網(wǎng)復(fù)測（160km），武合客運(yùn)專線精測網(wǎng)復(fù)測（40km），京石鐵路客運(yùn)專線J

5、STJ-2標(biāo)段精測網(wǎng)復(fù)測（91km），貴廣鐵路GGTJ-13標(biāo)段精測網(wǎng)復(fù)測（39km），向莆鐵路XPFJ-5標(biāo)段精測網(wǎng)復(fù)測（36km），廈深鐵路（潮州至深圳段）精測網(wǎng)復(fù)測（31km），武廣鐵路客運(yùn)專線瀏陽河隧道(10km)，鄭西鐵路客運(yùn)專線秦東隧道（8km），南廣鐵路NGZQ-6標(biāo)段的復(fù)測（49km），滬杭客運(yùn)專線HHZQ-7標(biāo)段的復(fù)測（20km）,西寶客運(yùn)專線XBZQ-1標(biāo)段（61km）等，所干工程均滿足測量規(guī)范要求，受到業(yè)主、監(jiān)理單位的一致好評。6.2 設(shè)備、人員的組織擬投入的設(shè)備如下：序號設(shè)備名稱儀器型號儀器精度數(shù)量(臺(tái))備注1GPS接收機(jī)天寶R85mm+1ppm6已檢定2筆記本電腦Le

6、novo、Dell2數(shù)據(jù)處理3交通車1交通運(yùn)輸復(fù)測共投入技術(shù)人員6人，其中工程師2人，助理工程師2人，技術(shù)員2人。主要測量人員測繪作業(yè)證和測繪資格證書復(fù)印件附后。7GPS測量網(wǎng)精度等級要求根據(jù)高速鐵路工程測量規(guī)范TB10601-2009要求，本次控制網(wǎng)測量按GPS三等網(wǎng)精度施測，精測網(wǎng)的測量精度按GPS二等最弱邊相對中誤差小于1/180000，洞口聯(lián)系邊方向中誤差不大于1.3，三等最弱邊相對中誤差小于1/100000，洞口聯(lián)系邊方向中誤差不大于1.7的要求進(jìn)行。8坐標(biāo)系統(tǒng)本次測量的坐標(biāo)系統(tǒng)應(yīng)與設(shè)計(jì)相同，既：平面坐標(biāo)系統(tǒng)采用國家2000大地坐標(biāo)系，形式為任意帶高斯投影平面直角坐標(biāo)系，坐標(biāo)中央子午

7、線經(jīng)度111°4800投影面大地高1057m（高程異常：0m），基本橢球參數(shù)為：長半軸a=6378137m，扁率f=1/298.257222101，9GPS測量網(wǎng)的測量技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范要求 級別項(xiàng)目二等三等靜態(tài)測量衛(wèi)星高度角(°)1515有效衛(wèi)星總數(shù)44時(shí)段中任一衛(wèi)星有效觀測時(shí)間(min)2020時(shí)段長度(min)9060觀測時(shí)段數(shù)212數(shù)據(jù)采樣間隔(S)15601560接收機(jī)類型雙頻雙頻PDOP或GDOP68天線的對中采用精密對點(diǎn)器，對點(diǎn)精度小于1mm，每時(shí)段觀測前后分別量取天線高，誤差不大于2mm，取兩次平均值作為最終結(jié)果。GPS測量的精度指標(biāo)控制網(wǎng)級別洞口聯(lián)系邊方向中誤

8、差最弱邊相對中誤差GPS二等網(wǎng)1.31/180000GPS三等網(wǎng)1.71/100000GPS接收機(jī)的精度指標(biāo)級別二等三等a（mm）55b（mm/km）11a接收機(jī)固定誤差（mm）；b接收機(jī)比例誤差系數(shù)。10GPS測量網(wǎng)的實(shí)施計(jì)劃和方法10.1 GPS測量網(wǎng)的布設(shè)GPS測量網(wǎng)的布設(shè)首先考慮了控制隧道線路平面和洞口位置的需要，同時(shí)考慮GPS觀測對控制點(diǎn)的要求。洞口網(wǎng)由三角形、大地四邊形等強(qiáng)度較高的網(wǎng)形構(gòu)成，洞口網(wǎng)內(nèi)相互通視的邊采用GPS直接觀測基線；隧道進(jìn)出口由圖形強(qiáng)度較高的三角形或大地四邊形構(gòu)成。網(wǎng)形設(shè)計(jì)好后按設(shè)計(jì)的測量精度估算了洞外控制測量誤差對橫向貫通誤差的影響，對控制網(wǎng)的質(zhì)量進(jìn)行了詳細(xì)的前

9、期分析，制定了有效的質(zhì)量保障措施。10.2 GPS測量流程a）根據(jù)網(wǎng)形的技術(shù)設(shè)計(jì)所確定的作業(yè)模式，在接收機(jī)或控制器上配置預(yù)制參數(shù)，參與作業(yè)的接收機(jī)所配制的參數(shù)應(yīng)相同。b）每天出工之前，必須檢查電池容量是否滿足作業(yè)要求，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備應(yīng)有足夠的存儲(chǔ)空間，儀器及其附件必須齊全。c）天線安置應(yīng)符合下列要求：（1）天線應(yīng)利用精密對點(diǎn)器和腳架直接對中。（2）需在覘標(biāo)的基板上安置天線時(shí)，應(yīng)先卸去覘標(biāo)頂部，將標(biāo)志中心投影至基板上，依投影點(diǎn)安置天線。（3）天線定向標(biāo)志宜指向正北方向。（4）雷雨季節(jié)架設(shè)天線時(shí)，要注意防雷擊。雷雨過境時(shí)，應(yīng)立即停止觀測，并卸下天線。10.3 GPS測量的操作要點(diǎn)（1）觀測組必須嚴(yán)格

10、遵守調(diào)度命令，按規(guī)定時(shí)間同步觀測同一組衛(wèi)星。當(dāng)沒按計(jì)劃到達(dá)點(diǎn)位時(shí)，應(yīng)及時(shí)通知其他各組，并經(jīng)觀測計(jì)劃編制者同意后對觀測時(shí)段作必要調(diào)整，觀測組不得擅自更改觀測計(jì)劃。（2）經(jīng)檢查，接收機(jī)的電源電纜、天線電纜等項(xiàng)連接正確，接收機(jī)預(yù)置狀態(tài)和工作狀態(tài)正常后，方能啟動(dòng)接收機(jī)開始測量。（3）每個(gè)時(shí)段觀測前后，應(yīng)各量取天線高一次，兩次量測值互差不得大于2mm，取平均值作為最后天線高。當(dāng)互差超限時(shí)，應(yīng)查明原因，提出處理意見并記入測量手簿。觀測中，作業(yè)員應(yīng)使用2H鉛筆逐項(xiàng)填寫測量手簿。（4）接收機(jī)開始記錄數(shù)據(jù)后，應(yīng)及時(shí)將測站名、測站號、時(shí)段號、天線高等信息記錄在手簿上。同時(shí)應(yīng)注意儀器的警告信息，及時(shí)處理各種特殊情況

11、。（5）一個(gè)時(shí)段觀測過程中嚴(yán)禁進(jìn)行以下操作：關(guān)閉接收機(jī)重新啟動(dòng)，進(jìn)行自測試，改變接收設(shè)備預(yù)置參數(shù)，改變天線位置，按關(guān)閉和刪除文件功能鍵等。（6）靜置和觀測期間應(yīng)防止儀器震動(dòng)，不得移動(dòng)儀器，要防止人員或其他物體碰動(dòng)天線或阻擋信號。（7）在作業(yè)過程中，不應(yīng)在天線附近使用無線電通訊。當(dāng)必須使用時(shí)，對講機(jī)應(yīng)距天線10m以上，車載電臺(tái)應(yīng)距天線50m以上。（8）經(jīng)檢查，調(diào)度命令已執(zhí)行完畢，所有規(guī)定的作業(yè)項(xiàng)目已完成并符合要求，記錄和資料完整無誤，且將點(diǎn)位標(biāo)識(shí)和覘標(biāo)恢復(fù)原狀后方可執(zhí)行下一個(gè)調(diào)度命令。11GPS測量網(wǎng)的數(shù)據(jù)處理和平差方法11.1 內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理及精度評定 (1)、GPS網(wǎng)基線解算與網(wǎng)平差采用商業(yè)軟

12、件?；€解算采用廣播星歷，按儀器制造商提供的Trimble Geomatics Office 1.63軟件按靜態(tài)相對定位模式進(jìn)行，網(wǎng)平差軟件采用武漢大學(xué)COSAGPS后處理軟件進(jìn)行平差處理。(2)、外業(yè)數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查和數(shù)據(jù)預(yù)處理對GPS觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行異步環(huán)、重復(fù)基線進(jìn)行計(jì)算檢核。及時(shí)進(jìn)行觀測數(shù)據(jù)的處理和質(zhì)量分析，檢查其是否符合規(guī)范和技術(shù)設(shè)計(jì)要求。由獨(dú)立觀測邊組成的異步環(huán)的坐標(biāo)分量閉合差應(yīng)符合下式：Vx 3 * sVy 3 * sVz 3 * sV 3 * s重復(fù)基線較差應(yīng)小于GPS接收機(jī)標(biāo)準(zhǔn)差的2s倍。當(dāng)檢查發(fā)現(xiàn)觀測數(shù)據(jù)不能滿足要求時(shí)，應(yīng)對成果進(jìn)行全面分析，必要時(shí)應(yīng)補(bǔ)測或重測。各級GPS網(wǎng)相鄰點(diǎn)間

13、弦長精度用下式表示：式中 中誤差（mm）； d相鄰點(diǎn)間距離（km）。當(dāng)各項(xiàng)要求符合標(biāo)準(zhǔn)后，進(jìn)行GPS網(wǎng)的無約束平差?；€向量的改正數(shù)（Vx，Vy，Vz）絕對值應(yīng)在規(guī)定限差（3）之內(nèi)。11.2 內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)平差計(jì)算方法（1）、基線處理GPS平面控制網(wǎng)采用GPS商業(yè)處理軟件進(jìn)行基線解算和平差處理；基線處理時(shí)刪除觀測條件差的時(shí)段和觀測條件差的衛(wèi)星不讓其參與平差。（2）、控制網(wǎng)的平差基線解算完成后,首先在WGS-84橢球下進(jìn)行控制網(wǎng)的無約束平差。對所需的基線解進(jìn)行選擇，形成的基線向量文件，即三維向量網(wǎng)平差所需要的基線向量，進(jìn)行GPS三維向量網(wǎng)的無約束平差，作用是在WGS-84空間直角坐標(biāo)系中進(jìn)行三維向量網(wǎng)平差。平差時(shí)首先需要輸入一個(gè)點(diǎn)的三維坐標(biāo)，并生成基線向量文件。三維無約束平差后即可進(jìn)行二維網(wǎng)聯(lián)合平差，選擇經(jīng)復(fù)測可靠的CP點(diǎn)的二維平面坐標(biāo)作為已知起算點(diǎn)進(jìn)行整網(wǎng)二維約束平差。約束平差后，得到CP控制網(wǎng)在中央子午線111°4800投影面大地高1057米國家2000