铁路精测网复测技术设计书

铁路精测网复测技术设计书
概述
1.1线路概况
1.2修建意义
1.3主要技术标准
1.4主要工程概况
1.5既有精测网资料
南（试行）》对变形控制值不大于25mm/km的要求，在无砟轨道段满足《客运专线无碴轨道铁路工程测量暂行规定》对变形控制值不大于10mm/km的要求；高程系统采用1985国家高程基准，铺设无砟轨道地段按照二等水准进行布设，其他地段按照三等水准进行布设。

2009年12月1日，《高速铁路工程测量规范》（TB10601-2009）
颁布实施，同时《客运专线无碴轨道铁路工程测量暂行规定》（铁建设〔2006〕189号）和《时速200～250公里有砟轨道铁路工程测量指南（试行）》（铁建设函〔2007〕76号）规范废止。

根据《高速铁路工程测量规范》总则第1.0.2条及《高速铁路工程测量规范条文说明》总则第1.0.2条文说明以及高速铁路高平顺性、舒适性的要求，龙厦铁路精测网原先按照时速《时速200～250公里有砟轨道铁路工程测量指南（试行）》要求建网的精度和CPⅢ布网测量方法不能满足高速铁路（时速大于等于250km/h）轨道静态铺设标准的要求，宜按照《高速铁路工程测量规范》要求进行精测网（CPⅠ、CPⅡ、高程控制网）的重新测设、线路拟合调整和轨道控制网的测设。

根据《高速铁路工程测量规范》以及相关文件，在轨道控制网测设前须对精测网进行复测，并根据复测结果，更新精测网成果，指导轨道控制网测设。

2技术依据
1、《高速铁路工程测量规范》（TB 10601-2009）；
2、《时速200公里及以上铁路工程基桩控制网（CPⅢ）测量管理办法》（铁建设[2008]80号）；
3、《关于进一步规范铁路工程测量控制网管理工作的通知》（铁建设[2009]20号）。

3测量范围及内容
本次测量范围为龙厦铁路约112公里的精测网复测，具体内容如下：
1、基础平面控制网（CPⅠ）复测；
2、线路平面控制网（CPⅡ）复测；
3、高程控制网复测。

4坐标和高程系统
4.1平面坐标系
根据《高速铁路工程测量规范》第1.0.3条“高速铁路工程平面
坐标系应采用工程独立坐标系统，在对应的线路轨面设计高程面上坐
标系统的投影长度变形值不宜大于10mm/km。

”的要求，需进行精测
网升级，本次精测网复测坐标系统采用升级后的坐标系统。

4.2高程基准
高程系统采用1985国家高程基准。

5仪器和软件
5.1 仪器设备
龙厦铁路精测网复测项目拟采用的设备要求如下表1：
表1 主要仪器设备
序号设备精度用途
1 GPS ≤5mm+1ppm CPI、CPII复测和加密
2 数字水准仪（含配套水准尺）不低于DS1 水准控制网测量
所采用的仪器设备必须经过国家检定部门检定，且在有效期内。

5.2 软件
龙厦铁路精测网复测项目拟采用的软件要求如下表2：
表2 主要软件
序号软件名用途备注
1 COSA地面控制测量数据处理系统水准测量武汉大学研发
2 COSA GPS平差处理系统CPI、CPⅡ武汉大学研发
3 铁路工程精密控制测量数据处理系统CPI、CPⅡ、水准中铁四院6精测网升级测量
6.1主要精度指标
精测网复测是依据规范《高速铁路工程测量规范》规定的技术标
准执行，而根据龙厦铁路公司安排，对原精测网进行复测测量，其主
要精度指标如下表3、4：
表3 GPS测量平面控制网精度指标
控制网
精测网复测
等级基线边方向中误差最弱边相对中误差
CPⅠ二等 1.3″1/180 000 CPⅡ三等 1.7″1/ 100 000
表4 高程控制网精度指标
高程控制网等级
每千米高差偶然中误差
（mm）
每千米高差全中误差
（mm）
二等≤1 ≤2
6.2 标石检查与布设
龙厦铁路精测网于2008年埋设标石，并于2008年移交各施工单位。

考虑施工等因素，在开始精测网复测前，需对全线精测网控制桩保护、保存情况予以核实，对破坏、丢失桩橛予以恢复和补设，补埋
控制桩要求应严格按照《高速铁路工程测量规范》要求执行，并做好点之记。

龙厦铁路精测网埋设标石数量如下表5：
表5 控制点数量
控制网数量（个）备注
CPⅠ39
CPⅡ约170
水准点约56 与CPI、CPII共桩
6.3 CPⅠ、CPⅡ测量
CPⅠ、CPⅡ控制网测量采用GPS测量；CPⅠ控制网按照二等GPS 控制网要求施测，CPⅡ控制网按照三等GPS控制网要求施测。

隧道内CPⅡ加密测量采用全站仪进行导线或导线网测量。

6.3.1 主要GPS作业技术指标
按《高速铁路工程测量规范》中的CPⅠ（二等）、CPⅡ（三等）GPS测量技术要求，其主要技术指标见表6。

表6 GPS测量作业主要技术要求
项目二等（CPⅠ）三等（CPⅡ）卫星截止高度角≥15°≥15°同时观测有效卫星数≥4颗≥4颗有效时段长度≥90min ≥60min
观测时段数≥2 1～2
数据采样间隔15秒15秒
PDOP或GDOP ≤6 ≤8
接收机类型双频双频天线安置应严格整平对中，天线对中误差不应大于1mm。

天线高应在测前（开机之前）和测后（关机之后）各量取一次，每次应在相同的位置从天线三个不同方向（间隔120°）量取，或用接收机天线专用量高器量取。

单次天线量高重复量取的读数互差不大于±2mm时，取平均值作为单次天线高观测值；测前和测后天线高观测值读数互差不大于±3mm时，取平均值作为天线高最终观测值。

在观测时天线定向标志应指向正北方向。

外业记录须包括：测量员、点名、点号、时段名、数据文件名、观测日期、观测起止时间、天线高、卫星状况等基本要素。

6.3.2 导线测量主要技术指标
隧道洞内CPⅡ控制网测量应采用导线测量方式进行测量。

洞内CPⅡ导线测量的主要技术要求应符合表7的要求：
表7 洞内CPⅡ导线测量的主要技术要求
控制网级别
符合
长度
（km）
边长
（m）
测距中
误差
（mm）
测角
中误
差
（″）
相邻点
位坐标
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
备注
CPⅡL≤2 300～
600
3 1.8 7.5 1/55 000 n
6.3
±三等单导线
CPⅡ2﹤L
≤7
300～
600
3 1.8 7.5 1/55 000 n
6.3
±三等导线网
CPⅡL﹥7 300～
600
3 1.3 5.0 1/100 000 n
6.2
±
隧道
二等
导线网
隧道洞内CPⅡ导线观测应满足下列要求：
1）应采用标称精度不低于1″、2mm+2ppm的全站仪施测。

水平角观测的测回数及限差、边长测量等要求按表8～10的要求执行。

表8 导线测量的技术要求
等级测角中误差
（″）
测距相对中
误差
方位角闭合差
（″）
导线全长相对
闭合差
测回数
0.5″级
仪器
1″级仪
器
隧道二等1.31/250000 n
6.2
±1/100 000 6 9
三等 1.8 1/150000 n
6.3
±1/55 000 4 6 注：1、表中n为测站数。

2、当边长短于500m时，二等边长中误差应小于2.5mm，三等边长中误差应小于
3.5mm。

表9 水平角方向观测法的技术要求
等级仪器等级半测回归零差（″）一测回内2c
互差（″）
同一方向值各测回
互差（″）
四等及以上0.5″级仪器 4 8 4 1″级仪器 6 9 6
注：当观测方向的垂直角超过±3°的范围时，该方向2C互差可按相邻测回同方向进行比较，其值应满足表中一测回内2C互差的限值。

表10 边长测量技术要求
等级使用测
距仪精
度等级
每边测回数一测回读数较差
限值（mm）
测回间较差限值
（mm）
往返观测平距
较差限值往测返测
二等Ⅰ
4 4
2 3
2m D Ⅱ 5 7
三等Ⅰ 2 2 2 3
2m D Ⅱ 4 4 5 7
注： 1、一测回是全站仪盘左、盘右各测量一次的过程
2、测距仪精度等级如下
Ⅰ级∣m D∣≤2mm
Ⅱ级 2 mm＜∣m D∣≤5mm
m D为每千米测距标准偏差。

即按测距仪出厂标称精度的绝对值，归算到1km的测距标准偏差。

2)观测前应先将仪器开箱放置20min左右，让仪器与洞内温度基本一致。

3)洞口测站观测宜在夜晚或阴天进行；隧道洞内观测应充分通风，无施工干扰，避免尘雾。

4)目标棱镜人工观测时应有足够的照明度，受光均匀柔和、目标清晰，避免光线从旁侧照射目标。

采用自动观测时应尽量减少光源干扰。

6.3.3 CPⅠ、CPⅡ观测方案
CPⅠ控制网采用GPS技术施测；除洞内CPⅡ控制点采用导线测量外，其它地段CPⅡ控制点采用GPS技术进行施测。

GPS网采用静态定位技术施测，根据原控制网为带状线形布设的特点，为保证取得高精度的观测成果，GPS网观测时应构成很强的网形结构。

同步作业图形之间采用边连接和网连接相结合的方式，在网形设计时做到：
①每个点有3条及以上独立基线相连接；
② GPS独立基线传递必须是边连接，组成大地四边形或多边形连接；
③在选取独立基线构网时，要考虑以邻近点之间的短边传递为佳，每一时段中尽量不选择太长的边。

洞内CPⅡ导线控制网测量宜按照建网测量时一致的网形施测。

6.3.4基线处理
①软件：GPS网的基线解算采用Leica公司的商用软件
Leica Geomatics Office V7进行；
②星历：广播星历；
③观测值：L1载波相位观测值或L1、L2双差组合观测量。

6.3.5外业成果验算
GPS测量精度指标如表11：
表11 GPS测量精度指标
级别二等三等
a(mm) ≤5 ≤5
b(mm/km) ≤1 ≤1
其中：a为仪器固定误差；b为仪器比例误差。

每天外业观测结束后，随即进行基线解算，并按以下要求进行异步环、重复观测基线的检验。

（1）异步环检验
若干条独立基线构成闭合环时，各坐标差分量闭合差应符合下式：
Wx≤3nσWy≤3nσWz≤3nσ
W≤n3
3σ
其中，n为异步环的边数，σ为相应级别规定的精度，其相应计算公式为：
2)
2
σ
=
(bd
a+
其中：a为仪器固定误差，单位mm；
b为仪器比例误差，单位mm/km；
d为基线长度，单位为km；
（2）重复观测基线检核
同一条边重复观测两个时段的成果互差，应满足：
ds≤22σ
式中：ds为重复观测的基线较差，σ为相应等级的标准差（计算同前式）。

以上外业检验须利用专用软件进行。

6.3.6坐标系统和坐标约束点的确定
精测网复测应采用与原精测网相同的控制点进行约束平差，当原约束点相对精度不能满足规范要求时，可采用选取稳定、满足精度要求的CPI控制点作为约束点。

在精测网复测时，应充分考虑与厦深铁路等相邻线路的衔接。

6.3.7内业平差计算
平面控制网平差拟采用《COSA GPS数据处理系统》或《铁路工程精密控制测量数据处理系统》进行。

该软件具有功能全面，整体性好，解算容量大，运算速度快，操作简明，使用方便等特点。

对经过外业检验的合格基线，应选取独立基线构成GPS基线向量网，进行网的平差计算。

（1）GPS网三维无约束平差
把参加平差的所有独立基线，在WGS-84坐标系下先进行三维无约束平差。

主要目的是检验GPS网的内符合精度情况，剔除粗差等。

（2）GPS网二维约束平差
采用联测的已知点进行二维约束平差，计算CPI控制点平面坐标；采用CPI控制点成果坐标作为约束点，进行二维约束平差，计算CPII控制点成果。

平差计算时，需统计精测网平面控制网的各项精度，以评定精测网精度是否满足规范要求。

（3）洞内CPⅡ导线控制网平差计算
洞内CPⅡ导线控制网平差计算前采用软件《COSA地面控制测量数据处理系统》或《铁路工程精密控制测量数据处理系统》计算各项指标，当各项指标满足规范要求时，采用约束CPⅠ控制点进行平差计算。

6.4 高程控制网测量
6.4.1使用仪器
二等水准控制网测量宜采用数字水准仪进行观测。

要求水准仪的等级不低于DS1。

作业前，水准仪及水准尺应按规定进行检验后方可投入作业。

所有仪器均应经过国家鉴定部门鉴定并在有效期内。

6.4.2技术要求
二等水准测量的精度要求、主要技术标准等应符合表12～14的
规定。

表12 高程控制网的技术要求
水准测量等级
每千米高差
偶然中误差M△（mm）
每千米高差
全中误差M W（mm）
附合路线或环线周长的长度（km）
附合路线长环线周长
二等≤1≤2≤400 ≤750精密水准≤2≤4≤3－
表中，M
Δ和M
w
应按下式计算：
]
[
4
1
L
n
M
∆∆
=
∆
]
[
1
L
WW
N
M
W
=
式中△——测段往返高差不符值（mm）；
L ——测段长或环线长（km）；
n ——测段数；
W ——附合或环线闭合差（mm）；
N ——水准路线环数。

表13 水准测量主要技术标准
等级每千米高差
全中误差
(mm)
路线长
度(km)
水准仪
等级
水准
尺
观测次数往返较
差或闭
合差
(mm)
与已知
点联测
符合或
环线
二等 2 ≤400 DS1 铟瓦往返往返4L 表14 水准测量限差要求（mm）
水准测量等级测段、路线往返测
高差不符值
测段、路线的左
右路线高差不
符值
附合路线或环线闭合
差检测已测
测段高差之差平原山区平原山区
二等±4K±0.8n－±4L±6i R
精密水准±8K±6K±8L±8i R
注：①K为测段水准路线长度，单位为km；L为水准路线长度，单位为km；R i为检测测段长度，以千米计；n为测段水准测量站数。

②当山区水准测量每公里测站数n≥25站以上时，采用测站数计算高差测量限差。

二等水准测量观测应符合表15规定。

表15 水准测量观测要求
等级水准尺
类型
水准仪
等级
视距
（m）
前后视距
差（m）
测段前后视距
累积差（m）
视线高度
（m）
二等因瓦
DS1 ≤50
≤1.0 ≤3.0
下丝读数
≥0.5 DS05 ≤60
6.4.3 二等水准观测要求
二等水准测量按照《国家一、二等水准测量规范》相关要求执行，作业前及作业过程中检查i角均应不超过15″；水准尺须采用辅助支撑进行安置，测量转点应安置尺垫，尺垫选择坚实的地方并踩实以防尺垫的下沉。

水准线路采用往返观测，并沿同一路线进行。

每一测段均采用偶数站结束，往返观测在一日的不同时间段进行。

水准测量的仪器及水准尺类型应按测量等级的要求选择，宜优先采用相应等级的数字水准仪及其自动记录功能采集数据，观测数据采用仪器内置储存器记录，并转换成电子手簿。

6.4.4 计算处理
1）高程控制网应按照国家二等水准测量标准施测。

为了尽量保证新高程控制网与原网一致，可采用挑选稳定的线路水准基点、深埋
水准点或基岩水准点为起算点，进行整体严密平差计算，采用专业平差软件平差。

高程成果保留到0.1mm。

2）水准测量作业结束后，每条水准路线应按测段往返测高差不符值计算每千米水准测量偶然中误差MΔ；当水准网的环数超过20个时，还应按环线闭合差计算每千米高差全中误差M w。

MΔ和M w应符合规范的规定，否则应对较大闭合差的路线进行重测。

7提交资料清单
1)技术设计书；
2)仪器检验资料；
3)GPS网联测图；
4)GPS网原始观测数据、手簿；水准测量观测记录和原始文档；
5)GPS网平差计算资料；
6)GPS网成果表；
7)水准测量高差计算表；
8)高程计算表；
9)水准点高程表；
10)技术总结报告；
11)除仪检资料和观测手簿外所有资料的光盘。