高速公路首级控制网复测成果报告

XX高速公路XX段XX合同段
首级测量控制网复测报告
编制：
复核：
审核：
二零一四年九月十日
目录
一、工程概述 (1)
二、测量标准及依据 (1)
三、测量时间 (1)
四、测量控制网坐标系统 (1)
五、测量范围 (2)
六、测量人员配置 (2)
七、测量仪器设备配置 (3)
八、测量控制网网型布置 (3)
（一）、平面控制网网型布置 (3)
（二）、高程控制网网型布置 (4)
九、测量控制网技术精度指标 (5)
（一）、平面控制网控制测量技术指标 (5)
（二）、高程控制网控制测量技术指标 (8)
Ⅰ、几何水准测量技术指标 (8)
Ⅱ、光电测距三角高程测量技术指标 (9)
十、电磁波测距三角高程对向观测 (10)
（一）、电磁波测距三角高程对向观测原理 (10)
（二）、电磁波测距三角高程对向观测精度分析 (11)
（三）、电磁波测距三角高程对向观测法与四等水准测量的限差值比
较论证 (12)
十一、内业数据处理与结论 (14)
（一）、平面控制网内业数据处理要求 (14)
（二）、平面控制网内业数据处理成果及结论 (14)
（三）、高程控制网内业数据处理要求 (15)
（四）、高程控制网内业数据处理成果及结论 (15)
（五）、电磁波测距三角高程对向观测内业数据处理 (17)
十二、首级控制网成果表 (18)
十三、附件 (21)
（一）、二航局测量中心测量资质证书 (21)
（二）、人员资质证书 (21)
（三）、仪器鉴定证书 (21)
（四）、GPS内业解算报告 (22)
（五）、水准测量外业观测手簿 (22)
一、工程概述
本合同段起点（桩号YKXXXXX，ZKXXXX），与A1合同段终点顺接，位于XXXX隧道内，路线由南向北，经XXX，穿XXX隧道，后沿XX左侧布线，经XX，穿XX隧道，终点位于XXXXX村（桩号YK72+760，ZK72+733.753），路线全长8.330933公里（以右线计，其中：YK69+180.079=K69+186.646里程减短6.567米）。

路基宽度24.5m，设计时速80km/h，采用四车道标准。

设计荷载为公路-I级。

本标段区域内交通较为便利，沿线主要的公路有省道XXXX，县道XXX以及其他县乡道路等，但本项目工程穿越山岭，村庄及农田，总体位于低山地貌区，地势南部地，往北逐渐升高，坡地天然坡度一般在20°~45°，地貌中多夹有河流阶地、山间河谷、谷地及小盆地等，地形较复杂，对控制网的施测造成一定的难度。

XXXXXX的建设可构筑XXXXX的最便捷通道，将进一步完善XXXX高速公路网，强化XX经济区与中西部地区之间的经济协助，有利于加强山海协作，有利于构筑XXX旅游快速交通网，推动省际旅游区域合作，充分发挥旅游经济带动作用。

二、测量标准及依据
1.《公路勘测规范》JTG C10-2007
2.《公路勘测细则》JTG/T C10-2007
3.《工程测量规范》GB50026-2007
4.《全球定位系统（GPS）测量规范》GB/T 18314-2009
5.《国家三四等水准测量规范》GB/T 12898-2009
6.国家其他相关测量规范、强制性标准
7.本工程设计文件、设计图纸及平高控制网成果资料
三、测量时间
平面控制网：2014/8/14~2014/8/17
高程控制网：2014/8/18~2014/8/26
四、测量控制网坐标系统
1、平面控制网坐标系统：1980西安坐标系
2、高程坐标系统：1985国家高程基准
3、中央子午线：118:00
五、测量范围
平面控制网复测范围为：由XXXX提供四等平面控制网中的15个点
(SI102-1、SI103-1、SI105、SI106、SI107-1、SI108、SD21、SI110、SI111、SD22、SI112、SD24、SI113、SI114、SI115、SD25、SD26、SI121-1、SI122-1)以及加密控制点4个(JM1、JM2、JM3、JM4)。

其中SI102-1与SI103-1为本标段与A1标段的平面联测点，SI121-1与SI122-1为本标段与A3标段的平面联测点。

高程控制网复测范围为：由XXX院提供四等高程控制网中的12个点
(SI103-1、SI100-1、SI107-1、SI108、SD21、SD22、SI112、SI113、SI114、SI115、SI121-1、SI122-1)以及加密水准点3个(JM1、JM3、JM4)。

其中SI103-1与SI100-1为本标段与A1标段的高程联测点，SI121-1与SI122-1为本标段与A3标段的高程联测点。

以上高程控制网的复测方法采用几何水准法予以施测。

由于本标段地形较复杂，部分点位间直线距离虽短，但两者之间高差较大，若采用几何水准方法则难以施测，故对于一些位于山坳、山顶及小土包上的水准点采用全站仪对向三角高程观测方法予以施测。

本次在JM1与SD21两点间由于高差相差104.454m，且两点间平距约600m，但若采用几何水准施测，则水准路线将沿S206省道环绕3公里左右，无疑耗费大量时间和人力，故而此次这两点间采用电磁波测距三角高程对向观测法施测，经检核，各种误差条件均合限。

六、测量人员配置
本次测量控制网施测难度较大，时间紧迫，计算量大，故而公司（局）测量中心针对项目具体情况配备了相应富有经验的测量人员来完成此次测量控制网
复测任务，现将测量控制网复测相关人员名单列出，如表1所示。

表1 测量人员名单
七、测量仪器设备配置
此次测量控制网复测所使用的仪器设备均经福建省计量科学研究院检定且合格，各仪器设备检定日期均在有效期内，可满足相应等级精度的测量工作。

现将各相应仪器设备列出，如表2所示。

表2 主要仪器设备配置清单
八、测量控制网网型布置
（一）、平面控制网网型布置
本次首级平面控制网采用静态相对定位技术施测，外业工作采用4台GPS 接收机以边连式的GPS网图形布设形式在现场同时同步采集数据，并分别与A1标段、A3标段联测，内业采用随机软件进行基线解算。

外业施测简略图如下图1所示：
图1 平面控制网简略图
（二）、高程控制网网型布置
本次首级高程控制网主要采用四等水准以附合水准路线形式施测，个别两点（JM1和SD21）采用电磁波测距三角高程方法施测，外业施测简略图如下图2所示：
图2 高程控制网简略图
九、测量控制网技术精度指标
本次本标段全线控制网复测，首级平面控制网采用GPS接收机按照《公路勘测规范》(JTG C10-2007)中四等精度要求施测；首级高程控制网采用几何水准测量与电磁波测距三角高程测量，几何水准测量按照《公路勘测规范》(JTG
C10-2007)中四等水准精度施测，电磁波测距三角高程测量按照《工程测量规范》(GB50026-2007)中四等要求施测。

在首级测量控制网的复测过程中，外业相关操作遵循相应测量技术规范要求执行，内业也严格参照相关规范要求进行计算与解算，且各项限差均符合相关规范要求，现将首级测量控制网的相关技术指标列出如下。

（一）、平面控制网控制测量技术指标
根据《公路勘测规范》(JTG C10-2007)中规定，各等级平面控制测量，其最弱点点位中误差不得大于±5cm，最弱相邻点相对点位中误差不得大于±3cm，最弱相邻点边长中误差不得大于表3的规定。

GPS基线测量的中误差应小于按式1计算的标准差（按照《公路勘测规范》(JTG C10-2007)执行），各等级控制测量固定误差a、比例误差系数b的取值应符合表4的规定。

2
a（式1）
式中：--------标准差(mm)；
a--------固定误差(mm)；
b--------比例误差系数(mm/km)；
d--------基线长度(km)
表4 GPS测量的主要技术要求
GPS观测的主要技术要求应符合表5中的相关规定（《公路勘测规范》(JTG C10-2007)执行）。

表5 GPS观测的主要技术要求
GPS测量计算应进行下列检查并提交相应资料：
1）同时时段观测值的数据剔除率不宜大于10%。

2）重复基线测量的差值应满足式2的规定。

22
d………（式2）
s
d--------重复基线测量的差值（mm）；
式中：
s
--------标准差（mm ）。

3）
各级GPS 网同步环闭合差应符合式3的规定。

5
5
2X Y Z n
W n W n W n W
………（式3）
式中：n--------环或附合路线的边数；
--------标准差（mm ）。

4）
各级GPS 网异步闭合环或附合路线坐标闭合差应符合式4的规定。

43
43
432X Y Z n
V n V n V V
n
………（式4）
式中：n--------环或附合路线的边数；
--------标准差。

5
）
无约束平差中，基线分量的改正数绝对值应满足式
5
的规定。

333
X Y Z
V V V ………（式5）
式中：--------标准差（mm ）。

6）
约束平差中，基线分量的改正数与经过粗差剔除后的无约束平差结果的同一基线相应改正数较差的绝对值应满足式6规定。

4
3
43
43
X Y Z
dV dV dV ………（式6）
式中：--------标准差（mm ）。

（二）、高程控制网控制测量技术指标
Ⅰ、几何水准测量技术指标
根据《公路勘测规范》(JTG C10-2007)中规定，各等级公路高程控制网最弱点高程中误差不得大于±25mm ，每公里观测高差中误差和附合水准路线长度应小于表6规定。

表6 高程控制测量的技术要求
水准测量的主要技术要求应符合表7的规定。

表7 水准测量的主要技术要求
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，i L 为检测段长度(km)，小于1km 时按1km 计算。

四等水准测量观测的主要技术要求应符合表8规定。

当每条水准路线分测段施测，应按式7计算每千米水准测量的高差偶然中误差，其绝对值不应超过本章表6每千米高差全中误差的1/2。

1
4M
n L ………（式7）
式中：M --------高差偶然中误差（mm)；
--------测段往返高差不符值（mm ）； L--------测段长度（km)； n--------测段数。

水准测量结束后，应按式8计算每千米水准测量高差全中误差，其绝对值不应超过本章表6中相应的规定。

1W
WW
M N L ………（式8）
式中：W M --------高差全中误差（mm ）；
W--------附合或环线闭合差（mm ）；
L--------计算各W 时，相应的路线长度（km ）； N--------附合路线和闭合环的总个数。

高程成果的取值，四等水准应精确至1mm 。

Ⅱ、光电测距三角高程测量技术指标
根据《工程测量规范》(GB50026-2007)规定，各等级高程控制宜采用水准测量，四等及以下等级可采用电磁波测距三角高程测量。

本次在首级高程控制网方面，基于各方面因素进行综合考虑与选择，在JM1与SD21这两点间采用电磁波测距三角高程对向观测测量，测量结果并入水准路线进行水准平差。

电磁波测距三角高程测量的主要技术要求应符合表9中的规定。

D 电磁波测距三角测量观测的主要技术要求，应符合表10中的规定。

垂直角的对向观测，当直觇完成后应即刻迁站进行返觇测量。

电磁波测距三角高程测量的数据处理，应符合下列规定。

1)平差前，应按本章式8计算每千米高差全中误差。

2)高程成果的取值，应精确至1mm。

十、电磁波测距三角高程对向观测
（一）、电磁波测距三角高程对向观测原理
对向观测又称往返观测，其观测原理与单向观测相同。

将全站仪置于A点，
棱镜置于B点，测得A、B两点间的高差h
AB ，h
AB
称为往返高差；再将全站仪
置于B点，棱镜置于A点，测得B、A两点间的高差h
BA ，h
BA
称为返测高差。

往返两次观测高差的平均值即为最终的测量高差。

往测计算公式为：
………（式9）
返测计算公式为：
………（式10）式中：S
往
--往测的斜距；
S
返
--返测的斜距；
往
--往测的竖直角；
返
--返测的竖直角；
i 往--往测的仪器高；
i 返--返测的仪器高； v 往--往测的棱镜高；
v 返--返测的棱镜高； K 往--往测的大气折光系数；
K 返--返测的大气遮光系数。

在全站仪往返测量时，如果观测是在相同气象条件下进行的，特别是在同一时间进行，则可假定大气折光系数对于反向观测基本相同，因此K K 返往。

又
22
cos S 往往
和22
cos S 返返
同是A 、B 两点间的平距，也可认为近似相等，即有：
………（式11）
从（式9）、（式10）可得对向观测计算高差的基本公式为
.........（式12）
式中符号意义同前。

因此，在气象条件稳定时，全站仪对向三角高程测量可以不考虑地球曲率及大气折光系数的影响，与单向观测相比有明显优势。

（二）、电磁波测距三角高程对向观测精度分析
根据误差传播定律，对（式12）进行微分，并转变为中误差关系式，则（式12）可变为：
22222222
2h
m
m
1
1
m =cos
cos
sin m sin
m 4
4
S S S S 往
返
返返
返
返
往往
往
往………（式13）
式中：h m --往返观测平均高差中误差
m S 往--往测斜距中误差
m S 返--返测斜距中误差 m
往
--往测竖直角中误差 m
返
--返测竖直角中误差
i m 往--往测仪器高量取中误差
i m 返--返测仪器高量取中误差 v m 往--往测棱镜高量取中误差
v m 返--返测棱镜高量取中误差
其他符号意义同前。

由于仪器和观测条件相同，可取S m =m =m S S 返往，m
=m
=m 返
往
，
v i v i m =m =m =m =m 返返往往，
=
=返
往
，==S S S 返往。

于是（式13）可简化为：
………（式14）
对（式14）进行开方，则变为：
………（式15）
（三）、电磁波测距三角高程对向观测法与四等水准测量的限差值比较论证
为了对电磁波测距三角高程对向观测法进行验证，分析该测量方法的精度，本次选取尼康Nivo 2.0M 全站仪（测距精度为m =2，测距精度为
6m =
2210mm S D ）
，按全站仪到测点的测距1km 计算，则m =4mm S ，m =2，有关试验证明，大气折光系数的误差为±0.03~0.05mm ，本文中取K m =0.04mm ，仪器高和棱镜高的量取误差取i v m =m =2mm 。

同时取2倍的
中误差为极限限差，与四等水准测量的限差进行比较分析，其计算数据如表11所示。

__________________________________________________
表11 电磁波测距三角高程对向观测极限误差与四等水准限差值对比表
__________________________________________________
由表11可以看出，当竖直角的范围在0°~50°之间，测距范围在100m~1200m 之间时，对向观测的极限误差均小于四等水准的规范限差，上表可得出一个结论：在不大于1200m 的距离内，竖直角不大于50°范围内，用测角精度为2″测距精度为2+2ppm 的全站仪进行电磁波测距三角高程对向观测，完全可以代替四等水准完成高程的复核工作任务。

本次在JM1与SD21两水准点进行全站仪的对向观测，其中
1~21
599.780JM SD D m ，往测方面，在测站SD21观测测点JM1时，仪器高i=1.696m ，
棱镜高v=1.3m ，竖直角-9°55′3.75″，斜距S =608.876m ；返测方面，在测
站JM1观测测点SD21时，仪器高i=1.561m ，棱镜高v=1.3m ，竖直角
9°51′
11.58″，斜距S =608.767m 。

将上述数值代入（式12）可得，
21~1104.454SD JM h m ，
而根据测段SI108~JM1未进行平差前的几何水准测量高差数据可计算出
1
565.441JM H m ，而SD21设计高程为21
669.897SD H m ，则未经平差前理论上
21~1104.456SD JM h m ，与实测的对向观测高差仅有2mm 的误差，故可以进一步
验证此次三角高程对向观测高差值的精度可靠性。

十一、内业数据处理与结论
（一）、平面控制网内业数据处理要求
根据《公路勘测规范》(JTG C10-2007)中规定，各等级平面控制测量，其最弱点点位中误差不得大于±5cm ，最弱相邻点相对点位中误差不得大于±3cm ，最弱相邻点边长中误差不得大于表12的规定。

表12 平面控制测量精度要求
（二）、平面控制网内业数据处理成果及结论
本次平面控制网内业数据解算成果如下：
表13 基线最弱边
从表13与表14可以看出，最弱点点位中误差为2.292cm<5cm；最弱相邻点点位中误差为2.267cm<3cm；最弱边边长相对中误差1/112506<1/35000；各相应数据均符合规范要求，故本次平面控制网复测成果合格。

此次在于A1、A3标段的平面联测过程中，效果良好，在精度上达到了良好的闭合条件，此次平面数据采用复测成果。

（三）、高程控制网内业数据处理要求
根据《公路勘测规范》(JTG C10-2007)中规定，各等级公路高程控制网最弱点高程中误差不得大于±25mm，每公里观测高差中误差和附合水准路线长度应小于表15规定。

表15 高程控制测量的技术要求
水准测量的主要技术要求应符合表16的规定。

（四）、高程控制网内业数据处理成果及结论
本次首级高程控制网采用四等附合水准与电磁波测距三角高程要求施测，同时联测了A1合同段与A3合同段的各2个水准点，附合水准路线内业成果均符合规范要求。

内业分别按照（式7）、（式8）计算其高差偶然中误差与高差全中误差，成果数值与（表15）、（表16）规范中的限差对比，现将成果整理如下表
17所示：
表17 内业成果与规范限差对比表
M
由于整条附合水准路线较长，在水准测量的过程中难免带入一定的观测与立尺偶然误差，导致小部分的高差误差出现，在附合水准路线高程配赋计算时出现了所有水准点都上浮的误差，经综合分析，现将各个水准点之间测段高差罗列出来，进行细部的分析。

现将各测段实测高差与设计高差对比表数据罗列出来，如表18所示：
根据表18中实测高差数据可知，SI103-1与SI100-1两点中有一点已显著沉降，经与A1标段水准测量数据对比，SI103-1发生沉降，SI121-1与SI122-1两点中有一点也有显著下沉，经分析，SI121-1下沉。

对于本标段内的水准点，可以判定的是SI114已发生沉降，约1cm。

对于整条附合路线的配赋之后发现，虽然闭合差为9.5mm，精度良好，但经
过平差配赋之后，所有水准点都呈上升状态，这是有悖于常理的，原因在于与其他两个标段的联测过程中人为的带入一定的偶然误差，故此次本标段的高程控制网数据（SI114高程改为661.515m 外）采用原设计高程。

并且在与A1、A3标段水准联测效果良好，在精度上达到了良好的闭合条件。

（五）、电磁波测距三角高程对向观测内业数据处理
本次电磁波测距三角高程对向观测记录如下表19、表20所示。

表19 电磁波测距三角高程对向观测记录表1（往测）
表20 电磁波测距三角高程对向观测记录表2（返测）
经整理计算，根据（式12）进行计算，将数值代入
1h sin sin i v i v 2AB S S 返返返返
往往往往.
__________________________________________________
得h
AB =-104.454m。

即21~1104.454
SD JM
h m。

十二、首级控制网成果表
计算：复核：日期：
__________________________________________________
计算：复核：日期：
__________________________________________________
十三、附件
（一）、二航局测量中心测量资质证书
（二）、人员资质证书
（三）、仪器鉴定证书
(四)、GPS内业解算报告（五）、水准测量外业观测手簿。