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武汉市轨道交通一号线二期测绘工程
方案设计
一、工程概述
武汉市轨道交通一号线工程是武汉市的一项大型建设工程。它的建成,将对改善和缓解武汉市的市内交通状况,深化武汉市的改革开放,优化武汉市的投资环境,树立武汉市的特大城市形象等产生重要和积极的影响。它分期建设,第一期工程正在建设之中,二期工程已进入勘测设计阶段,本工程就是为满足二期工程建设所需的测绘工程。
武汉市轨道交通一号线二期工程位于武汉市城区,包括东段和西段:东段从武汉教育学院印刷厂起向东沿,解放大道、武黄路至湖北省皮毛加工厂,;西段从省水利局修配厂起向西沿解放大道、工农路、汉宜路、107国道、吴南路、环山路、三环路至东西湖区委党校以西约1km,。按设计要求,测区范围面积约5平方公里左右。因测区位于武汉市城区,交通便利,将有利于GPS测量的调度和精密水准测量及测图工作的进行。
二、工程施测基本原则和布设方案
1、工程施测基本原则
根据该工程的性质和特点,为高精度,高质量,高效益地完成该项工程,我们采取的工程施测基本原则是“技术先进,质量可靠,经济合理,一网多用”。即参照同类工程施测的经验,采用当今测量的高新技术和观测手段,如GPS精密定位技术,精密数字水准仪测量技术,测量控制网优化设计技术,计算机和数据处理技术、数字化成图技术等,依据国家有关的测量技术规范,进行设计和施工,并做到和第一期工程的连续性,同时满足该工程勘察设计、施工放样、工程维护等三个阶段的不同要求,做到一网多用,保证工程竣工后的变形监测的精度需要,做到一定的精度储备,也可节省工程费用。
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该工程主要包括多功能多用途坐标框架基准网的建立(含平面和高程两部份)以及沿线的1:500带状数字化地形图的测量。本工程的顺利完成,将为武汉市轨道交通一号线二期工程的工程设计、施工放样、工程维护等提供基础的高精度测绘保障。
2、布设初步方案
根据本工程的实际情况,GPS控制网拟按东西两个分区布设,先布设GPS框架网,再布设次一级的连续基准控制网,并把东西两个分区联结起来,并适当联测一期工程的GPS点,使一号线一、二期工程的控制网联为一整体。并联测部分武汉市城市控制网点,做到与其融合和匹配。数据处理时进行整体平差。布设初步方案为:(1)拟布设GPS框架网点(按B级精度要求)25个左右(见图1),其中,新布设16个,联测高级已知点7个,一期工程点2个。
(2)东区新布设C级GPS基准点14个左右(见图2),西区新布设C级GPS基准点20个左右(见图3,为了工程不同阶段的使用,把C级GPS点称为基准点网点)。
(3)二等精密水准测量约40公里,也分东、西两个分区(见图4和图5)。
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(4)1:500全野外数字化测图参照武汉市轨道交通一号线二期工程勘测范围图内范围实测,约为5平方公里。
以上是我们的初步设计,布设足够数量的GPS点,这不仅有利于工程施工放样、工程维护的需要,而且在测图时不需要加密一级导线直接做图根导线即可,节省了测图的费用,可谓一举两得。
至于点位的实地标定,将根据实地踏勘情况,按网形最优、费用最省、满足精度和可靠性指标进行优化设计,最后和甲方一起共同确定。
三、已有资料利用情况
1、平面控制资料
在测区内有武汉市城市控制网点,属1954年北京坐标系,3度带,中央子午线经度114°,特别是位于武汉大学测绘校区的GPS常年国际跟踪站的坐标,拟作为本次GPS控制网的点位约束基准和解算高精度基线的起算点。以及联测部分一期工程的GPS控制点也纳入到该网中整体平差。
2、高程控制资料
利用武汉市内现有的测区附近的国家高等级水准点(一等或二等),利用二等精密水准测量联测至测区,作为本次高程控制网的高程基准。高程系统属1985年国家高程基准。
3、地形图资料
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测区现有的地形图等资料,可供GPS测量和水准测量时图上设计、选点踏勘以及测图时的控制网加密等工作设计时参考。
四、作业技术依据
1、《全球定位系统(GPS)测量规范》,国家测绘局,1992年(CH2001-92);
2、《全球定位系统城市测量技术规程》,中华人民共和国行业标准(CJJ-97)
3、《城市测量规范》,中华人民共和国行业标准(CJJ8-99);
4、《国家一、二等水准测量规范》,(GB12897-91);
5、《1:500、1:1000、1:2000地形图数字化规范》(GB/T17160-1997);
6、《1:500、1:1000、1:2000地形图图式》(GB/T7929-1995);
7、《图形数据采集技术规程》,85-904-11-04-02-08
8、《地形图要素分类与代码》,(GB14804-93);
9、《国家基本比例尺地形图分幅和编号》,(GB/T13989-92);
10、《短程光电测距规程》,(GB/T14267-93);
11、《精密工程测量规范》,(GB/T15314-94);
12、《数字测绘产品质量标准》,85-904-11-04-04-15
13、《测绘技术总结编写规定》,国家测绘局,(GH1001-95);
14、《测绘产品检查验收规定》,国家测绘局,1989年(GH1002-95);
15、《测绘产品质量评定标准》,国家测绘局,1989年(GH1003-95);
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16、本测绘工程技术设计书。
五、选点埋石的实施
1、GPS点位的基本要求
(1)点位周围应便于GPS接收机的安置和操作,视野开阔,被测卫星的地平高度角应大于15°。
(2)远离大功率无线电发射源(如电视台、微波站等)、距离应不小于400米,远离高压输电线,其距离不得小于200米。
(3)附近不应有强烈干扰卫星信号接收的物体,并尽量避开大面积水域,以防多路径效应的影响。
(4)交通方便,有利于GPS测量的作业调度和其它测量手段扩展和联测。
(5)GPS点应设在基础稳定,土质坚硬,易于保存的地方。当点位需选在建筑物上时,应保证建筑物的稳定可靠。
(6)GPS点应至少与2个相邻点通视,以有利于后续测图和施工放样及工程维护时的使用。
(7)GPS点应连续编号,最好和一期工程的编号统一起来。所取点名应简洁、准确,不得重复。
2、精密水准测量埋石点的基本要求
(1)水准测量埋石点的数量,根据工程需要和甲方共同确定,也可利用原来标石保存完好的点。
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(2)点位应选在土质坚实稳定的地方,便于埋石和观测,并能长期保存。
(3)水准测量埋石点应连续编号。所取点名应简洁、准确,不得重复。
3、标石的埋设
(1)GPS点的埋设
GPS点的埋设分为强制对中观测墩和普通标石两类。
在制作强制对中观测墩时,先现浇一定高度的混凝土墩,再在其上安置专门制作的对中标志,为今后水准测量联测和点位稳定性监测的需要,在观测墩附近设置辅助性标志;而普通标石的埋设按规范规定的要求埋设,中心标志为不锈钢或铜标志,顶部为“╊”形;对于选在楼顶上的GPS点,先将楼顶面打毛、洗净,打入钢钉,再用30cm×30cm,高15cm的木框加固,现浇,采用不锈钢标志。
每个标志的制作规格同第一期,每个点均应现场完成点之记绘制。
(2)水准测量埋石点的埋设
水准测量埋石采用墙上标志和普通水准埋石两类。
墙上标志水准点应选在稳固的建筑物上,采用埋设角钢或圆钢的方法,角钢或圆钢打入建筑物与建筑物固连。并露出墙外一定长度,标志顶部制作为半球形,便于水准标尺的竖立。制作一保护盖加以保护。
普通水准埋石按水准测量规范要求制作,其标志为不锈钢或铜标志,顶部为半球形。
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每个标志的制作规格同第一期,每个水准点均应现场完成点之记绘制。
六、野外观测
1、GPS测量
(1)使用仪器
为了保证本GPS控制网的精度,并尽量减少城市建筑物对观测卫星的影响,GPS测量控制网拟采用4-6台高精度的大地型双频双星GPS接收机进行观测,其静态定位标称精度优于±(3mm+1ppm×D)。(该接收机能同时接收到美国GPS系统的卫星信号和俄罗斯GLONASS系统的卫星信号,特别适合在城市里作业)。作业前,接收机应按规定进行检验后方可投入作业。
(2)主要作业技术指标
本GPS网采用静态定位技术施测,同步作业图形之间采用边连接和点连接构网相结合的方式,按以下主要技术指标:
同步观测健康卫星数
≥4
卫星截止高度角
≥15°
数据采样率
15秒
观测时段长度
≥90分钟
几何图形强度因子GDOP值
≤7
重复测量的最少基线数
≥5%
平均重复设站次数
≥
天线对中精度
普通标志±2mm;强制对中±
天线高应在观测前、后各量测一次,每次在三个互成120°的方向上量测三个读数,读数至1mm,互差不大于3mm,,最后取均值作为天线高;
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外业记录须包括:测量员、点名、点号、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。
(3)GPS控制网的检核
为了对GPS控制网进行外部检核,拟采用现今世界上最高精度的ME5000测距仪(标称精度为±(+×D)),实测5-6条高精度测距边,以检验和加强GPS控制网的精度,作为本GPS控制网的尺度基准。
2、精密水准测量
(1)使用仪器
水准测量的外业采用精密数字水准仪或自动安平水准仪按二等精度要求观测,观测应在标石埋设稳定后进行。作业前,仪器应按规定进行全面检验。每天作业前后必须对i角进行检校,检校结果记入手薄。
主要作业技术指标
观测时间应选在标尺分划线成象清晰且稳定时进行,观测顺序为往测:奇数站后—前—前—后,偶数站前—后—后—前,返测则相反。单段水准设站应为偶数,单段不能一次完成必须设置间歇点,间歇点应设置于坚稳可靠,光滑突出的地方,重新作业时先检查间歇点,间歇点较差符合限差时方可继续向前作业,否则应从起点开始重新作业,水准网不少于2个起算点。
其二等水准观测技术要求如下:
视距长度
≤50m
前后视距差
≤
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每站的前后视距累积差
≤
视线高度(下丝读数)
≥
基辅分划读数之差

基辅分划所测高差之差

检查间歇点高差之差

上下丝读数平均值
与中丝读数之差
≤
≤
3、数字化地形图的外业数据采集
(1)图根控制
①为满足测图要求,可在GPS网点的基础上直接加密图根导线,图根点的布设满足下表要求:
全长
平均边长
导线相对闭合差
方位角闭合差
水平角测回数
900
80m
≤1/4000
≤±40√n
1
②图根点的高程,采用三角高程方法施测,满足下表要求:
方法
光电测距三角高程测量
测角测回数
中丝法对向1测回
测距
单向1测回,每测回4次读数
指标差较差
≤25″
对向观测高差较差
≤×S
高程闭合差
≤±40√D
S为边长(Km),D为总长(Km)
③每次观测前后各量取一次仪器高,量至1mm。
(2)地形图测绘
①地形图成图采用全站仪数字化成图法。
②测图前必须对仪器进行检校。
③每站的设置和检查应满足:,,高程检查偏差不大于1/5基本等高距。
④困难地方可采用全站仪支站,支站边数不大于4条,也可采用全站仪和皮尺丈量相结合。
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⑤高程注记点间距15m,。
⑥地物取舍原则,地面上固定地物不得取舍。
⑦成图按1:500比例尺成图,按50×50正方形分幅,图号按西南角坐标,取小数后两位,图名按东1—东N,西1—西N,流水号编号。
(3)成图精度
1:500地形图成图精度为:
地物点点位中误差
邻近地物点间距中误差
等高线内插点高程中误差
≤
≤
≤1/3等间距(mm)
注:平面误差为图面误差。
七、数据处理
1、GPS测量
(1)数据处理采用软件
GPS网的数据处理,包括GPS的基线解算和内业平差两方面。GPS的基线解算时:
①采用美国麻理省工学院的科研版高精度GPS基线解算软件GAMMIT软件;
②仪器厂家的随机商用软件;
③使用精密星历和广播星历。精密星历可从IGS(国际GPS服务)获得。
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