2(宋占峰)GPS控制测量(CP0,CPⅠ,CPII)

主讲人：宋占峰中南大学GPS控制测量（CP0，CPⅠ，CPⅡ）1、目的为统一高速铁路工程测量的技术要求，保证其测量成果质量满足勘测、施工、运营维护各个阶段测量的要求，适应高速铁路工程建设和运营管理的需要。一、三网合一2、主要技术要求高速铁路工程测量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。高速铁路工程测量平面控制网应在框架控制网（CP0）基础上分三级布设，第一级为基础平面控制网（CPⅠ），主要为勘测、施工、运营维护提供坐标基准；第二级为线路平面控制网（CPⅡ），主要为勘测和施工提供控制基准；第三级为为轨道控制网（CPⅢ），主要为轨道铺设和运营维护提供控制基准。国家GPS规范（2009）1km控制测量●三网合一的重要性和意义无砟轨道铺设精度要求高：（1）10米弦长，轨向偏差2mm，高低偏差2mm；（2）300米弦长，正矢偏差10mm。测量控制网的精度必须满足轨道铺设的精度要求。线下工程控制网与轨道控制网在坐标系统、起算基准和测量精度上要协调统一。线下工程控制网的测量误差或系统误差越大，更改设计的工作量也越大。铁路GPS规范(2010)二、铁路GPS测量控制测量各等级控制网相邻点间弦长精度应按下式计算的标准差σ-基线弦长标准差（mm）d-相邻点间距离（Km）22()abd何谓同步环?何谓独立环？控制网设计应符合的规定：1、精度满足相应等级的精度要求2、基准设计应满足投影长度变形限值的要求1、基线总数2、独立基线总数3、必要基线数4、多余基线数5、理论最少观测时段数6、设计时段数7、算例例：某GPS网由80个点组成，现准备用5台GPS接收机来进行观测，每点设站次数为4次，求此网理论最少观测时段数及在此情况下的平均可靠率。一个三角形独立环的平均可靠率是多少？独立基线构成的一个大地四边形的的平均可靠率是多少?6台天宝GPS接收机N=4N=5N=6Np=10Np=20Np为网中的点数，N为同步观测的接收机数。设站2次的平均可靠率r/n铁路GPS规范(2010)国家GPS规范（2009）1、网形布设CP0控制网应在初测前采用GPS测量方法建立，全线一次性布网，统一测量，整体平差。CP0控制点应沿线路走向每50km左右布设一个点，在线路起点、终点或与其他线路衔接地段，应至少有1个CP0控制点。二、CP0测量CP0构网联测应符合下列规定1）CP0控制网应与IGS参考站或国家A、B级GPS点进行联测。全线联测的已知站点数不应少于2个，且在网中均匀分布。2）每个CP0控制点与相邻的CP0连接数不得小于3；IGS参考站或国家A、B级GPS点与其相邻的CP0连接数不得小于2。2、观测要求3、数据处理什么是单基线解？什么是多基线解？公式如何理解？公式3.2.8-2中：4、CP0复测要求1、CPⅠ控制测量原则CPⅠ控制网宜在初测阶段建立，困难时应在定测前完成，全线（段）应一次布网，统一测量，整体平差。CPⅠ控制网应附合于CP0控制网上。控制点宜设在距线路中心50～1000m范围内不易被施工破坏、稳定可靠、便于测量的地方。点位布设宜兼顾桥梁、隧道及其他大型构（建）筑物布设施工控制网的要求。三、CPⅠ控制测量2、CPⅠ测量时注意点CPⅠ应采用边联结方式构网，形成由三角形或大地四边形组成的带状网。在线路勘测设计起点、终点或与其它铁路平面控制网衔接地段，必须有2个及以上的CPⅠ控制点相重合，并在测量成果中反映出相互关系。CPⅠ控制网宜与附近的已知水准点联测。CPⅠ控制网应与沿线的国家或城市三等及以上平面控制点联测，一般每50km宜联测一个平面控制点，全线（段）联测平面控制点的总数不宜少于Ⅲ个，特殊情况下不得少于2个。当联测点数为2个时，应尽量分布在网的两端；当联测点数为3个及其以上时，宜在网中均匀分布。实际测量时，CPⅠ控制网应按铁路二等GPS测量要求施测.3、CPⅠ基线向量解算应符合下列要求：同一时段观测值的数据剔除率宜小于10%；同一基线不同时段重复观测基线较差应满足下式的规定：σ—基线弦长标准差（mm），按表3相应等级计算，（d取环平均边长）22sd由若干条独立基线边组成的独立环或附合路线各坐标分量（Wx、Wy、Wz）及全长Ws闭合差应满足下列公式（n--闭合环的边数）3xWn3yWn3zWn3sWn4、CPⅠ控制网平差及坐标转换应符合下列规定无约束平差中基线向量各分量的改正数绝对值应满足下式的要求，并提供无约束平差WGS-84坐标系中的空间直角坐标，基线矢量及其改正数和其精度信息其中，在计算σ时，取a=5mm，b=1mm/Km,d取各时段基线长度平均值。3xV3yV3zV用作CPⅠ控制网约束平差的约束点间边长相对中误差应满足规范规定；根据独立坐标系投影带的划分，将CPⅠ控制网的空间直角坐标分别投影到相应的平面坐标投影带中，计算CPⅠ控制点的工程独立坐标；转换到国家或城市平面坐标系统时，应以联测的国家或城市平面控制点作为固定点进行CPⅠ控制网的二维约束平差，计算CPⅠ控制点的国家或城市平面坐标;用作CPⅠ控制网约束平差的约束点间边长相对中误差应满足规范的规定；约束平差中基线向量各分量改正数与无约束平差同一基线改正数较差的绝对值应满足下式要求，并提供约束平差后相应坐标系的空间直角坐标，基线矢量及其改正数和其精度信息2xdV2ydV2zdV1、CPⅡ控制测量原则CPⅡ控制网宜在定测阶段完成；采用三等GPS测量或三等导线测量方法施测；四、CPⅡ控制测量采用导线测量方法施测，导线测量主要技术指标应符合下表的要求上表中，需注意：当同一测区内，导线环（段）数超过20个时，须按下式计算测角中误差--导线环（段）的角度闭合差（″）n--导线环（段）的测角个数N--导线环（段）的个数21[]fmNnf公式如何理解？2、CPⅡ测量时注意点CPⅡ控制点宜选在距线路中线50～200m范围内，稳定可靠、便于测量的地方；CPⅡ控制点按表1要求布设，并附和于CPⅠ控制网上；在线路勘测设计起、终点及不同测量单位衔接地段，应联测2个及以上CPⅡ控制点作为共用点，并在测量成果中反映出相互关系。2-1GPS测量时注意点CPⅡ控制网应采用边联结方式构网，形成由三角形或大地四边形组成的带状网，并与CPⅠ联测构成附合网；控制网应按三等GPS测量要求施测CPⅡ基线解算及平差计算所遵循原则同CPⅠ2-2导线测量时注意点导线应起闭于CPⅠ控制点（各项指标同GPS测量）。导线附合长度2km以上时，应采用导线网方式布网，导线网的边数以4～6条边为宜。水平角观测应符合三等导线测量的技术要求边长测量应符合三等导线测量的要求。导线成果计算应在方位角闭合差及导线全长相对闭合差满足要求后，采用严密平差方法计算。附：隧道洞内CPⅡ控制网应在隧道贯通后，采用导线测量。洞内CPⅡ导线测量要满足下列要求洞内布点时：导线点宜充分利用洞内施工平面控制桩，单独布点时应布设在施工干扰小、安全稳固、方便设站、便于保存的地方，点间视线应距洞内设施0.2m以上。洞内观测时注意应采用标称精度不低于（1″、2mm+2ppm）的全站仪施测。观测前应先将仪器开箱放置20分钟左右，让仪器与洞内温度基本一致；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；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。五、控制网交桩及复测控制网交桩成果应包括以下内容：1CP0、CPⅠ、CPⅡ控制点成果及点之记。2CPⅠ、CPⅡ测量平差计算资料。3线路水准基点成果及点之记。4水准测量平差计算资料。5测量技术报告（含平面、高程控制网联测示意图）。6CP0、CPI、CPII控制桩和线路水准基点桩。高速铁路CP0、CPⅠ、CPⅡ及线路水准基点控制网复测维护工作。控制网复测维护分为定定期测内容包括全线CP0、CPⅠ、CPⅡ及线路水准基点。复测频次应满足下列要求：1施工单位接桩后，应对CPⅠ、CPⅡ和线路水准基点进行复测。2CPⅢ建网前，CP0、CPⅠ、CPⅡ和线路水准基点复测一次。3工程静态验收前，CP0、CPI、CPII、CPIII、及线路水准基点复测一次。4特殊地区、地面沉降地区或施工期间出现异常的地段,适当增加复测次数。施工单位应根据施工需要开展不定期复测维护，复测周期不宜大于6个月。不定期复测维护内容包括CPI、CPII、线路水准基点及施工加密控制点复测，检查控制点间的相对位置是否发生位移，点位的精度是否满足要求。当复测较差超限时，应查明原因，由监理单位确认。控制网复测应遵循以下原则：1编写复测技术方案。2复测采用的方法和精度应与原测相同。3应按同精度扩展方法补设。复测成果与原测成果的较差应满足下列采用导线复测CPⅡ控制点时，水平角、边长和坐标较差应满足：当隧道洞内CPII控制测量的导线附合长度大于7km时，导线等级为隧道二等。复测成果与原测成果较差满足规定时，采用原测成果。当较差超限时，应进行第二次复测，查明原因，并采用同精度内插方法更新成果，提交监理和设计单位确认。复告应包括以下内容：1任务依据、技术标准。2测量日期、作业方法、人员、设备情况。3复测控制点的现状及数量，复测外业作业过程及内业数据处理方法。4复测控制网测量精度统计分析1）独立2）GPS网自由平差和约束平差后最弱边方位角中误差和边长相对中误差统计3）导线方位角闭合差、全长相对闭合差，测角中误差统计4）水准测量测段间往返测较差、附合水准路线高差闭合差、水准路线每千米高差偶然中误差统计5复测成果与原测成果的对比分析1）平面控制网复测与原测坐标成果较差2）GPS网复测与原测相邻点间坐标差之差的相对精度的比较3）导线复测与原测水平角、边长的比较4）相邻水准点复测与原测高差成果的比较6需说明的问题及复测结论六、施工控制网加密测量施工控制网加密测量可采用导线或GPS测量方法施测，施工控制网加密必须就近附合到CPⅡ或CPⅠ控制点，采用固定数据约束平差。采用导线加密时，导线边长以200~400m为宜；采用GPS测量方法加密时，GPS基线边不宜短于300m。加密高程控制点应起闭于线路水准基点，采用同级扩展的方法按二等水准测量要求施测。施工控制网加密完成后，应提交下列成果资料：1测量技术设计书2加密测量成果（含点之记）3外业测量观测数据资料4平差计算资料5加密测量技术报告施工控制网咨询评估的内容：1、施工控制网技术设计方案的评估；2、施工控制网布网埋石的评估；3、施工控制网外业测量数据质量的评估；4、施工控制网平差计算数据处理的评估；5、施工控制网测量成果精度及可靠性的评估；6、施工控制网测量成果资料完整性的评估；七、施工控制网的评估