成都地鐵三號線控制網的布設

2014-06-29 07:26:54王曉芳唐青松

城市勘測 2014年3期

王曉芳，唐青松

(成都市勘察測繪研究院，四川成都 610081)

1 前言

成都地鐵三號線工程是繼成都地鐵一、二、四號線工程建設后啟動的第四條地鐵建設工程。地鐵三號線沿成都市東北——西南方向規劃，起于天回鎮南站，止于紅牌樓南站，全長 19.63 km，共設車站17座。三號線東北部位于成都“北改”區域，經過大范圍拆遷區，其余部分位于繁華地段，車輛繁多，沿線高層建筑物林立，大功率信號源密布，對控制網的選埋和觀測造成了一定難度。控制網沿地鐵走向呈帶狀分布。平面控制網分兩級布設，首級為GPS控制網，二級為精密導線網;高程控制網為城市軌道交通工程一等水準網。平面控制網采用成都市平面坐標系，高程控制網采用成都市高程系。

2 GPS控制網

2.1 布網情況

三號線GPS控制網以成都地鐵框架網為基礎，沿三號線線路成帶狀分布，采用邊連式構網(如圖1所示)，閉合環邊數均小于6，共聯測了6個地鐵框架網GPS點，沿用9個保存完好的地鐵一、二、四號線GPS點，新選埋35個GPS點(均為房頂標石)。三號線與各條規劃地鐵線路交叉地段均至少布設了一對GPS點，GPS點均至少具有兩個以上通視方向。

2.2 外業觀測

采用5臺Trimble雙頻GPS接收機同步觀測29個時段，時段觀測時間均大于 60 min(基線較長的時段，觀測時段長度均大于 150 min)，共設站139站，重復設站數為2.78。共觀測到271條基線，其中獨立基線116條。

圖1 GPS控制網示意圖

2.3 基線解算及數據檢驗

采用TBC2.50軟件進行基線解算。基線解算完成后進行復測基線長度較差、三邊同步環閉合差、異步環閉合差的檢驗，共統計了65對復測基線，三邊同步環232個，三邊獨立環529個，其精度均滿足規范要求，具體詳如圖2和表1、表2所示。

圖2 復測基線長度較差及限差

三邊同步環閉合差相對精度表1

三邊異步環閉合差相對精度表2

2.4 網平差

(1)三維無約束平差

采用武漢大學研發的CosaGPS軟件，提取116條獨立基線組成閉合圖形，以三維基線向量及其相應方差——協方差陣為觀測信息，以CDKC的WGS－84坐標為起算數據進行三維無約束平差。平差后，X分量改正數絕對值最大為 10.6 mm(限差為 29.1 mm)，Y分量改正數絕對值最大為 24.3 mm(限差為 34.6 mm)，Z分量改正數絕對值最大為 16.6 mm(限差為31.8 mm)，基線分量改正數均小于限差，如圖3所示。

圖3 三維約束平差后基線向量改正數及限差統計

(2)二維約束平差

①已知點兼容性分析

以CJH007、GPSⅡ016和JDS三點成果作為起算數據進行二維約束平差。平差后，最弱點點位中誤差為 ±4.9 mm，最弱邊相對中誤差為 3.10 ppm，相鄰點的相對點位中誤差最大值為 ±3.2 mm。將未約束的3點平差后坐標與原框架網坐標進行比較，坐標較差分別為:14.9 mm、12.6 mm和 16.9 mm，其坐標差值相對于約束點的邊長相對精度均遠小于城市二等GPS網的最弱邊相對中誤差(1/120 000，8.33 ppm)。綜上，聯測的6個框架網GPS點具有較好的兼容性。

②約束平差

固定6個地鐵框架網GPS點進行二維約束平差，平差后最弱邊相對中誤差為 3.91 ppm(限差為10 ppm)，最弱點點位中誤差為 ±5.2 mm(限差為±12 mm)，相鄰點的相對點位中誤差最大值為±4.0 mm(限差為 ±10 mm)，精度統計情況如圖4和圖5所示。

圖4 點位中誤差區間分布圖

圖5 基線相對中誤差區間分布圖

③重合點成果比較

將重合點成果與一號線、二號線和四號線GPS控制網成果進行比較，重合點坐標較差均小于 25 mm，符合規范要求。

3 精密導線網

3.1 布網情況

沿地鐵三號線線路方向，采用附合導線、閉合導線和結點網的形式進行布網。共包含65個導線點和35個GPS點，由20個附合導線和6個閉合導線構成。在車站附近，盡可能將導線網布設成環，增加導線點數量，增加通視方向，利于控制點的長期保存和使用方便。

3.2 外業觀測

采用Leica TCA2003全站儀進行外業觀測，共設站86站，如圖6所示。

圖6 精密導線網示意圖

3.3 數據概算

附合導線或閉合導線的方位角閉合差絕對值最大為8.6″(限差14.1″)，由方位角閉合差計算精密導線網的測角中誤差 MO=±1.53″(限差±2.50″)，全長相對閉合差最差為 11.33 ppm(限差 28.57 ppm)。高程歸化改正值最大為 5.4 mm。投影改化改正值最大為0.1 mm，可忽略，故未進行投影改化。

3.4 嚴密平差

采用武漢大學研發的Cosa軟件進行平差計算，將聯測的35個GPS點全部固定進行嚴密平差。平差后，相鄰點的相對點位中誤差最大為 ±4.6 mm(限差±8 mm)，測距相對中誤差最大為 13.16 ppm(限差16.67 ppm)，點位中誤差最大值為 ±6.0 mm，測角中誤差為±1.34″(限差±2.5″)，導線邊距離改正值最大為2.5 mm，由改正值計算測距中誤差為 ±0.7 mm(限差±4 mm)。精度統計情況如圖7、圖8所示。

圖7 導線點點位中誤差分布圖

圖8 相鄰導線點的相對點位中誤差分布圖

4 高程控制網

4.1 布網方案

新選埋水準點38個，聯測二、四號線水準點4個，城市二等水準點8個，三號線地面導線點1個，全網包括11個閉合路線和4個附合路線，如圖9所示。

4.2 外業觀測

采用Dini03電子水準儀按城市軌道交通一等水準網要求施測。共觀測61個測段，水準路線往返測總長度為 190.6 km。經計算，測段往返測高差不符值最大為 2.8 mm(限差為 6.6 mm)，附合路線和環線閉合差最大為 6.7 mm(限差為 12.7 mm)，三號線水準網每公里水準測量高差中數偶然中誤差 M∑為±0.35 mm(限差 ±1.0 mm)。