蘇通長江公路大橋橋位首級平面和高程控制網(wǎng)復(fù)測

1、.蘇通長江公路大橋橋位首級平面和高程控制網(wǎng)復(fù)測技術(shù)計劃書1 概述1.1 任務(wù)來源蘇通長江公路大橋（以下簡稱蘇通大橋）位于江蘇省東部的南通市和蘇州（常熟）市之間，西距江陰大橋約80公里，東距長江入?？诩s110公里，是交通部規(guī)劃的黑龍江嘉蔭至福建南平國家重點干線公路跨越長江的重要通道，也是江蘇省公路主骨架的重要組成部分。該項目的建設(shè)對完整國家和江蘇省干線公路網(wǎng)，增強上海經(jīng)濟輻射作用，促進區(qū)域經(jīng)濟均衡發(fā)展，合理布局長江下游過江通道，改善過江設(shè)施、緩解過江交通壓力、減少對長江航運的干擾、保證航運安全等都具有十分重大的意義。2001年8月，國測一大隊完成了蘇通大橋橋位首級平面和高程控制網(wǎng)的布設(shè)測量工作，

2、并于2003年5月進行了第一次復(fù)測。比較兩次觀測的成果，部分控制點在水平和垂直兩個方向上發(fā)生了不同程度的位移，在水平方向上最大位移量達15mm，在垂直方向上最大下沉量達16mm。由于橋址區(qū)域地表松散層較厚和地下水開采等原因，使得控制網(wǎng)點的自然穩(wěn)定期較長，加上受大橋施工及各項地方建設(shè)施工的影響，控制點在復(fù)測后很難長期保持穩(wěn)定。2004年3月份，主墩鋼吊箱及承臺開始施工，計劃7月份進行墩身的施工，在該施工階段對放樣的精度要求較高，因此對首級平面和高程控制網(wǎng)進行第二次復(fù)測很有必要。另外原首級平面和高程控制網(wǎng)點已無法滿足橋軸線上各橋墩特別是江中橋墩施工放樣的要求，需增設(shè)橋軸線加密控制網(wǎng)。受江蘇省蘇通大

3、橋建設(shè)指揮部委托，長江水利委員會第十一工程勘測院擬于2004年對蘇通大橋橋位首級平面和高程控制網(wǎng)進行復(fù)測。本次復(fù)測的技術(shù)方案與前期基本相同，主要區(qū)別在于高程控制網(wǎng)中跨河測量路線及跨河測量方法不同。增加的橋軸線加密控制網(wǎng)，其方案另做設(shè)計。1.2 測區(qū)自然地理概述蘇通大橋位于東經(jīng)120°59，北緯31°47。橋位處于沖積平原的新三角洲，地勢低平，海拔高程僅23米。河溝成網(wǎng)，縱橫交錯。南岸居民點較密。橋位處水面寬約5.8km，兩江堤之間寬約 6.1km，江堤高45米、寬46米。兩岸江堤均可通大車和汽車。橋位西約6km是通常汽渡。橋位區(qū)外圍四周市、集鎮(zhèn)均有公路通至橋位附近，交通十分

4、方便。橋位區(qū)屬亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候區(qū)。氣候較溫和，雨水充沛。受季風(fēng)影響，四季分明。年平均氣溫15.2，最熱月平均2830（七月份），最冷月平均-0.23.1(一月份)。年高溫35僅 3.46.2天。年平均降水量1082.6mm，年最多降水日數(shù)為143天（89）月。每年5月至10月為汛期。11月至次年3月份為枯水期。1月或2月水位最低。洪峰多出現(xiàn)在6至8月。常規(guī)風(fēng)力46級，臺風(fēng)主要出現(xiàn)在79月份，瞬間極大風(fēng)速為30.4m/s。年均霧日為29.4天，一般出現(xiàn)在春、秋、冬季的上午。橋位區(qū)覆蓋層較厚，以粘土、亞粘土、粉沙、粗沙和礫石為主。地層處于下沉趨勢，江南不均勻下沉顯著，對平面和高程控制點穩(wěn)定性不利

5、。2 復(fù)測的主要工作量和進度計劃2.1 復(fù)測主要工作量見表2.1。表2.1序 號項 目數(shù) 量1首級平面控制網(wǎng)B級GPS網(wǎng)觀測17點2精密激光測距邊5條3GPS網(wǎng)平差計算17點4精密激光測距邊計算5條5首級高程控制網(wǎng)二等水準觀測及平差計算35公里6跨河水準觀測及計算5條7測距三角高程及計算10條8橋軸線加密平面控制網(wǎng)橋軸線控制點放樣4點9C級GPS網(wǎng)觀測17點10精密激光測距邊5條11C級GPS網(wǎng)平差計算17點12精密激光測距邊計算5條2.2 復(fù)測工作進度計劃復(fù)測工作計劃擬于2004年4月初開始外業(yè)工作，5月底完成內(nèi)業(yè)計算、資料整編、檢查驗收工作。3 已有測繪資料情況3.1 2001年蘇通大橋橋

6、位首級平面和高程控制網(wǎng)技術(shù)設(shè)計書及成果資料；3.2 2003年蘇通大橋橋位首級平面和高程控制網(wǎng)復(fù)測技術(shù)設(shè)計書及成果資料；3.3 橋軸線設(shè)計資料。 以上資料由蘇通大橋建設(shè)指揮部提供。4 技術(shù)依據(jù)（1）蘇通長江公路大橋橋位首級平面和高程控制網(wǎng)復(fù)測主要技術(shù)要求（蘇通大橋建設(shè)指揮部）；（2）全球定位系統(tǒng)（GPS）測量規(guī)范（GB/T183142001）；（3）公路全球定位系統(tǒng)（GPS）測量規(guī)范（JTJT06698）中一級標準；（4）全球定位系統(tǒng)城市測量技術(shù)規(guī)程（CJJ7397）中二級標準；（5）精密工程測量規(guī)范（GBT1531494）中的精密測距測量綱要；（6）中、短程光電測距規(guī)范（GB16818-19

7、97）；（7）國家三角測量規(guī)范（GB/T179422000）；（8）國家一、二等水準測量規(guī)范（GB1289791）；（9）全球定位系統(tǒng)（GPS）測量型接受機檢定規(guī)程（CH80161995）；（10）測繪產(chǎn)品檢查驗收規(guī)定（CH10021995）。5 坐標系統(tǒng)、投影面、高程系統(tǒng)5.1 坐標系統(tǒng)（1）世界大地坐標系WGS-84（其坐標為相應(yīng)ITRF2000國際地球參考框架在參考歷元為2004.0的坐標）。（2）獨立坐標系，中央子午線為120°5900，投影面分別為參考橢球面和正常高“0米”、“8米”、“76米”，高程異常=62.2米。5.2 高程系統(tǒng)高程系統(tǒng)采用1985國家高程基準。6 平

8、面和高程控制網(wǎng)主要精度指標控制網(wǎng)的基本精度指標：（1）平面控制網(wǎng)中各相鄰點點位中誤差不大于±5mm；（2）高程控制網(wǎng)中各相鄰點高程中誤差不大于±5mm；（3）橋軸線控制點偏離軸線不超過5mm。7 儀器配置7.1 本次復(fù)測采用的主要儀器詳見表6.1。表6.1序 號儀 器標稱精度或型號數(shù) 量1雙頻GPS接收機5mm+1ppm（Trimble 5700）42光電測距儀0.2mm+0.2ppm(ME5000)11mm+1ppm(DI2002)13光學(xué)經(jīng)緯儀J1(WILD T3)44自動安平水準儀DS1（NA2、NI007）35水準標尺線條式分劃因瓦標尺36通風(fēng)干濕溫度表若干7空盒氣

9、壓表若干7.2 儀器檢驗所有投入作業(yè)的儀器均送省部級以上國家法定檢定部門檢定，并按相應(yīng)規(guī)范規(guī)定對作業(yè)時必需自檢的項目進行檢驗。8 平面控制網(wǎng)的復(fù)測8.1 平面控制網(wǎng)網(wǎng)形設(shè)計平面控制網(wǎng)采用原網(wǎng)的點位設(shè)計，由于南岸ST16被破壞，本次復(fù)測不再恢復(fù)，這樣由南岸9個點ST02、ST04、ST06、ST08、ST10、ST12、ST14、ST18、ST20，北岸8個點ST01、ST03、ST05、ST07、ST09、ST11、ST13、ST15，共17個點組成平面控制網(wǎng)。平面控制網(wǎng)示意圖見附圖一。8.2 施測方案觀測按常規(guī)靜態(tài)作業(yè)方式，由4臺以上同類型GPS雙頻接收機（內(nèi)置抑徑板天線）組成同步圖形進行觀

10、測。同步環(huán)和同步環(huán)之間采用邊連接。8.3 觀測技術(shù)要求8.3.1 基本技術(shù)要求（1） 觀測技術(shù)要求參照全球定位系統(tǒng)（GPS）測量規(guī)范B級規(guī)定執(zhí)行，見表8.3.1。（2）觀測時段的分布應(yīng)日夜均勻，夜間觀測從日落后1小時開始起算至日出為止。也可日夜24小時連續(xù)觀測。（3）測量時必須同時觀測記錄各項氣象元素和天氣狀況。（4）雷電、風(fēng)暴天氣時不宜進行GPS測量。表8.3.1衛(wèi)星截止高度角（°）15同時觀測有效衛(wèi)星數(shù)4有效觀測衛(wèi)星總數(shù)9觀測時段數(shù)4時段長度（min）360采樣間隔（s）30時段中任一衛(wèi)星有效觀測時間（min）308.3.2 測前準備（1）觀測前應(yīng)事先編制GPS衛(wèi)星可見性預(yù)報表和

11、作業(yè)調(diào)度表。（2）每天出發(fā)前應(yīng)檢查電池容量是否充足。（3）作業(yè)前應(yīng)檢查接收機內(nèi)存容量是否足夠。（4）天線應(yīng)整平，天線基座上的圓氣泡應(yīng)居中，天線的指向應(yīng)相同。當天線安置在較高處或風(fēng)較大的地方，須采取措施，以防天線被風(fēng)刮倒。8.3.3 觀測作業(yè)要求（1）觀測組應(yīng)嚴格按調(diào)度表規(guī)定的時間進行作業(yè)，保證同步觀測同一組衛(wèi)星。（2）每時段開機前、關(guān)機后各量取天線高一次，兩次量測互差應(yīng)小于3mm。每次在互為120°三個方向上量測，量測互差應(yīng)小于2mm。并記錄量測方式。（3）儀器中的參數(shù)設(shè)置，未經(jīng)技術(shù)負責(zé)人同意，不得隨意改變或刪除。（4）儀器正常工作后，作業(yè)員應(yīng)及時按照記錄手簿的內(nèi)容做好觀測記錄。每時

12、段在觀測開始、中間、觀測結(jié)束時記錄氣象元素。氣象觀測所用通風(fēng)干濕表需掛在測站附近，與天線相位中心大致等高。（5）觀測員作業(yè)期間不得擅自離開測站，并應(yīng)防止儀器受震動和移動，防止他人和其它物體靠近天線，遮擋衛(wèi)星信號。（6）接收機在觀測過程中不應(yīng)在接收機附近10m內(nèi)使用對講機和50m內(nèi)使用電臺；當遇雷、閃電或大風(fēng)雨時，應(yīng)立即停止觀測。（7）經(jīng)認真檢查，所有規(guī)定作業(yè)項均已全面完成，并符合要求，記錄資料完整無誤，且將標蓋復(fù)原后方可遷站。8.3.4 數(shù)據(jù)處理(1)基線向量解算選用IGS精密星歷，采用Gamit數(shù)據(jù)處理軟件解算基線向量。為保證控制點的ITRF2000的坐標精度，作基線精處理時，與上海和武漢兩

13、個IGS永久GPS跟蹤站聯(lián)合數(shù)據(jù)處理進行坐標傳遞。（2）基線解算的質(zhì)量檢核基線解算的質(zhì)量檢驗按全球定位系統(tǒng)（GPS）測量規(guī)范（GB/T183142001）對B級網(wǎng)的有關(guān)要求進行，其獨立閉合環(huán)或附合路線坐標閉合差應(yīng)滿足：WX2WY2WZ2Ws8.4 平面控制網(wǎng)的檢核邊長測量為了檢核GPS測量的外部符合精度，采用ME5000激光測距儀施測5條精密測距邊。8.4.1 觀測時，每條邊觀測兩個時段，上午和下午對稱觀測，每個時段測量三個測回，每測回讀數(shù)三次。每時段測前、測后測站和鏡站各讀取干溫、濕溫和氣壓一次，溫度讀至0.2°，氣壓讀至0.2hPa。8.4.2 邊長測量記錄采用PC-E500計算

14、機記錄，各項限差由記錄程序自動控制，氣象改正由程序自動進行。8.5 平差計算 平差計算使用兩種GPS平差軟件進行計算。首先進行三維無約束平差，剔除基線向量改正數(shù)超過限差的基線，然后再用滿足限差要求的獨立基線重新進行三維約束平差。采用獨立坐標系的一個點作為起算點，一個方向作為起算方向，精密測距邊進行投影改正后作為高精度觀測邊長進行二維約束平差，輸出平差結(jié)果。通過計算結(jié)果對控制點的穩(wěn)定性進行分析，若確定ST02、ST11穩(wěn)定，仍以 ST02作為已知點，固定ST02ST11的方位角進行平差計算。分別計算WGS-84坐標和獨立坐標系中投影面分別為參考橢球面和正常高“0米”、“8米”、“76米”的坐標。

15、平差計算結(jié)束后，輸出相應(yīng)坐標系中的二維坐標、基線向量改正數(shù)、基線邊長、方位及點位中誤差、邊長相對中誤差。9 高程控制網(wǎng)復(fù)測 9.1 高程控制網(wǎng)網(wǎng)形設(shè)計 本次復(fù)測的高程控制網(wǎng)主要由以下幾種控制點組成：（1）平面控制網(wǎng)的所有點均布設(shè)為高程控制網(wǎng)點，共17個；（2）5個鋼管深井點；（3）橋軸線加密控制網(wǎng)點均布設(shè)為高程控制網(wǎng)點，共13個。蘇通大橋高程控制網(wǎng)共由35個高程控制點組成。凡是能用直接水準測量的采用幾何水準方法測量；不能用直接水準測量的橋軸線控制點標面高程采用測距三角高程法測量；水中試樁控制點的高程采用跨河水準測量經(jīng)緯儀傾角法測量。高程控制網(wǎng)示意圖見附圖二。在復(fù)測觀測進行前對原有控制網(wǎng)點進行普

16、查、維護，最終確定復(fù)測施測網(wǎng)形。9.2 直接水準測量直接水準測量按二等水準精度要求施測。施測時嚴格按照國家一、二等水準測量規(guī)范（GB12897-91）中的有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。9.2.1 觀測技術(shù)要求（1） 測站視線長度（儀器至標尺距離）、前后視距差、視線高度按表9.2.1-1規(guī)定執(zhí)行。表9.2.1-1 m等級儀器類型視線長度前后視距差任一測站上前后視距差累積視線高度（下絲讀數(shù)）二等DS1，DS05501.03.00.3（2） 測站觀測限差應(yīng)不超過表9.2.1-2的規(guī)定。表9.2.1-2 mm等級上下絲讀數(shù)平均值與中絲讀數(shù)的差基輔分劃讀數(shù)的差基輔分劃所測高差的差檢測間歇點高差的差0.5cm刻劃標尺1c

17、m刻劃標尺二等1.53.00.40.61.0（3） 往返測高差不符值、環(huán)閉合差和檢測高差較差的限差應(yīng)不超過表9.2.1-3的規(guī)定。表9.2.1-3 mm等級測段、區(qū)段、路線往返測高差不符值附合路線閉合差環(huán)閉合差檢測已測測段高差之差二等4446注：K測段、區(qū)段或路線長度，km；L路線長度，km；F環(huán)線長度；km；R檢測已測段長度，km。（4）水準測量的精度每公里水準測量的偶然中誤差M不超過1mm。9.3 測距三角高程測量受軸線控制點標高和地形條件的限制，4個軸線控制點的標面高程將采用測距三角高程測量方法傳遞高程。南北兩岸測距三角高程路線各自組成附合路線。9.3.1 垂直角觀測采用兩臺經(jīng)緯儀用中絲

18、法對向觀測垂直角，每條垂直角觀測二個時段，每時段觀測六測回，第二光段儀器互換位置。各項觀測限差見表9.3.1。表9.3.1測微器兩次重合讀數(shù)限差同一方向各測回指標差互差同一垂直角各測回互差限差1759.3.2 邊長觀測采用DI2002進行邊長測量，每條邊觀測二個時段，每時段觀測三測回，每測回三次讀數(shù)。各項觀測限差見表9.3.2。表9.3.2 mm一測回讀數(shù)間較差限值測回間較差限值時段較差限值23(1+1×D×10-6)9.4 跨河水準測量高程控制網(wǎng)中布設(shè)有5條跨河路線，長度從500m3500m不等，詳見表9.4。表9.4跨河路線視線長度南岸1試樁約3000m1試樁北岸約35

19、00m南岸5試樁約1500m5試樁8試樁約500m8試樁南岸約1000m9.4.1 施測方案跨河水準測量采用經(jīng)緯儀傾角法：使用兩臺經(jīng)緯儀對向觀測，用垂直度盤測定水平視線上、下兩標志的傾角，計算水平視線的位置，求出兩岸高差。照準標志采用專用跨河覘燈。（1）跨河水準測量，以跨河視線長度確定應(yīng)觀測的時間段數(shù)、測回數(shù)與限差。應(yīng)觀測的時間段數(shù)、測回數(shù)及組數(shù)，按表9.4.1-1規(guī)定執(zhí)行，受潮水、風(fēng)浪和視線高的影響，測回數(shù)可適當增加。表9.4.1-1跨河視線長度（m）二 等最少時間段數(shù)雙測回數(shù)半測回中的組數(shù)50110004861001150061281501200081682000以上4·s8&#

20、183;s8（2）各單測回數(shù)的互差dH=4·M。式中：M每公里水準測量的偶然中誤差限值，mm； N單測回的測回數(shù)； S跨河視線長度，km。（3）觀測限差按表9.4.1-2規(guī)定執(zhí)行。表9.4.1-2同一標志四次讀數(shù)互差指標差互差同一標志垂直角互差384由于水中試樁控制點穩(wěn)定性差（施工單位測量人員介紹：江面一、二級風(fēng)時，垂直角變化約10秒），影響觀測精度，在觀測過程中視情況適當放寬限差。9.4.2 施測時要求（1）長江漲潮落潮、風(fēng)大浪高、行船密度大、跨河視線低、水中試樁穩(wěn)定性不高等許多不利因素，觀測員應(yīng)選擇最佳觀測時間；（2）因測站設(shè)在水中試樁上，觀測時注意人身和儀器設(shè)備安全；（3）垂直角觀測嚴格同步，一測回中每組兩岸同時開始觀測。9.5 數(shù)據(jù)處理 數(shù)據(jù)處理采用長江委安全監(jiān)測與工程測量中心開發(fā)研制的控制網(wǎng)觀測數(shù)據(jù)預(yù)處理軟件系統(tǒng)。直接水準測量高差和跨河水準測量高差加入水準標尺尺長誤差改正；測距三角高程測量將垂直角和斜距歸算到標心垂直角和