沈陽市有軌電車首級平面控制測量的研究

王洪義　馬晶瑩

摘要： 沈陽市有軌電車項(xiàng)目是沈陽市重大軌道交通建設(shè)項(xiàng)目，共四條線路。項(xiàng)目耗資大、時間緊、任務(wù)重、難度高，各條線路同時開工施建，為保證全部線路基準(zhǔn)統(tǒng)一、快速建成、順利銜接，項(xiàng)目基準(zhǔn)控制測量技術(shù)方案尤為重要，本文針對該項(xiàng)目，闡述了沈陽市有軌電車首級平面控制測量的建立之關(guān)鍵技術(shù)。

Abstract： The tramcar project is the important orbit transportation construction project in Shenyang. There are four lines. The project has large cost， urgent construction period， heavy task and high difficulty. Each line is constructed at the same time. In order to ensure the unified benchmark， frequent construction and smooth cohesion of all the lines， the measurement technology scheme of project baseline control is particularly important. Aimed at this project， this paper expounds the key technologies of the establishment of primary plane control survey of Shenyang's tramcar.

關(guān)鍵詞： 控制測量；GPS；點(diǎn)位布設(shè)；數(shù)據(jù)處理；精度指標(biāo)

Key words： control survey；GPS；point position；data processing；accuracy indication

中圖分類號：P228.4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2016）06-0083-02

0 引言

沈陽市有軌電車地面控制測量項(xiàng)目，以下簡稱“輕軌”項(xiàng)目，是沈陽市為迎接全運(yùn)會重特大基礎(chǔ)建設(shè)工作，共設(shè)計(jì)一號線、二號線、三號線和五號線四條線路，直通機(jī)場、全運(yùn)村，無縫連接地鐵、主要體育場館、文化場館、交通旅游場館等，旨在服務(wù)全運(yùn)會，方便市民、旅游參觀者的順利出行和交通換乘。

由于輕軌線路較長，設(shè)計(jì)線路區(qū)域復(fù)雜，多數(shù)地段處于動遷區(qū)、施工區(qū)，點(diǎn)位選擇、埋設(shè)及保存難度加大，控制測量及加密測量難度增加。為滿足工程建設(shè)需要，保證輕軌順利施工，保障每一個標(biāo)段，每一個控制細(xì)節(jié)統(tǒng)一合理，快速嚴(yán)謹(jǐn)，制定了嚴(yán)密合理的控制方案，最終建成了精度等級為城市二等的GPS平面控制網(wǎng)，并在點(diǎn)位布設(shè)、網(wǎng)形設(shè)計(jì)及數(shù)據(jù)處理方面進(jìn)行了研究。

1 GPS控制方案設(shè)計(jì)

1.1 GPS點(diǎn)位布設(shè)原則

在綜合考慮上述問題基礎(chǔ)上，我院按照先整體，后局部，統(tǒng)一布網(wǎng)，均勻布設(shè)，分級控制的原則進(jìn)行布控。首級GPS控制網(wǎng)按照《城市軌道交通測量規(guī)范》要求進(jìn)行布設(shè)。二級導(dǎo)線控制網(wǎng)在GPS控制網(wǎng)下，進(jìn)行布設(shè)，按四等閉合導(dǎo)線要求進(jìn)行布設(shè)，保證各輕軌基準(zhǔn)線路控制的有序銜接。

輕軌首級控制網(wǎng)在沈陽市城市網(wǎng)框架下布設(shè)，按二等精度指標(biāo)施測。一次布網(wǎng)，完成1、2、3、5號線的基礎(chǔ)控制任務(wù)，統(tǒng)一基準(zhǔn)，保證輕軌不同標(biāo)段銜接的一致性及穩(wěn)定性。沿輕軌線路走向，每2-3 km布設(shè)一對GPS，共選擇埋設(shè)18對36個GPS控制點(diǎn)，全方位、均勻覆蓋輕軌施工范圍。

選擇覆蓋測區(qū)，點(diǎn)位穩(wěn)固，且內(nèi)部兼容性較好好的已知城市控制點(diǎn)作為坐標(biāo)傳遞基準(zhǔn)。經(jīng)內(nèi)符合精度比對后，選擇了6個已知城市控制點(diǎn)進(jìn)行聯(lián)測，平差時選擇其中4-5個點(diǎn)作為約束點(diǎn)平常計(jì)算，其余控制點(diǎn)作為檢核點(diǎn)。

1.2 GPS 點(diǎn)位選擇

為保障輕軌控制基準(zhǔn)點(diǎn)的應(yīng)用即以后點(diǎn)位復(fù)測、監(jiān)測，方便施測應(yīng)用，控制點(diǎn)選點(diǎn)應(yīng)滿足以下要求：控制點(diǎn)應(yīng)選在利于長久保存、施測方便和施工變形影響范圍以外的地方；靠近每個車站附近，并保持在修建影響變形區(qū)域以外；保證兩控制點(diǎn)間通視，滿足衛(wèi)星定位觀測及導(dǎo)線觀測的要求，易于尋找和到達(dá)，并盡量考慮輕軌施工的應(yīng)用方便；所選點(diǎn)位應(yīng)遠(yuǎn)離大功率無線電發(fā)射源，距離不小于200m，遠(yuǎn)離高壓輸電線，微波無線電信號傳送通道，其距離不宜小于50m，附近不應(yīng)有強(qiáng)烈干擾接收衛(wèi)星信號的物體。

1.3 點(diǎn)位埋設(shè)

由于本項(xiàng)目時間緊迫，無法滿足規(guī)范規(guī)定的控制點(diǎn)位一個雨季、一個凍季的埋設(shè)標(biāo)準(zhǔn)要求，為滿足輕軌的短時高精度基準(zhǔn)的應(yīng)用，我院采用兩種方式進(jìn)行平面點(diǎn)位埋設(shè)，鉆井深埋基準(zhǔn)點(diǎn)位方式進(jìn)行點(diǎn)位布設(shè)。即采用鉆機(jī)鉆探8m深，140mm直徑孔，中間埋設(shè)8m長，中間0.5mm十字標(biāo)識鋼筋柱，現(xiàn)場灌注水泥，澆筑控制點(diǎn)位，埋設(shè)一周內(nèi)，即完成點(diǎn)位沉降，有效控制基準(zhǔn)控制點(diǎn)位的沉降影響。

1.4 GPS測量儀器選擇

平面控制網(wǎng)采用8臺天寶R8型雙頻GPS接收機(jī)，標(biāo)稱精度為：平面5mm+0.5ppm·D；垂直 10mm+0.5ppm·D， 保證觀測效率的同時，保證相鄰基線的相關(guān)性。在儀器使用前，對儀器進(jìn)行常規(guī)檢校，保證儀器的正常有效觀測應(yīng)用。

1.5 GPS觀測要求

1.5.1 觀測技術(shù)指標(biāo)

以邊連接的方式，以靜態(tài)相對定位作業(yè)模式施測。用三角架安置天線時，其對中誤差不應(yīng)大于1mm；互為120°方向上量取的天線高互差小于3mm；衛(wèi)星高度角≥15°；有效衛(wèi)星總數(shù)≥4顆；觀測時長≥90分鐘，如基線較長，應(yīng)適當(dāng)增加觀測時間；重復(fù)設(shè)站數(shù)≥2（即每測站至少上站兩次）；數(shù)據(jù)采樣間隔5″。

1.5.2 數(shù)據(jù)處理指標(biāo)

①數(shù)據(jù)可利用率≥80%；L1、L2頻率的多路徑效應(yīng)MP1、MP2宜小于0.5m。

②基線解算、GPS網(wǎng)平差處理、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換和海拔高擬合均使用TBC軟件進(jìn)行處理，各基線向量的解算結(jié)果必須為雙差固定解，GDOP 值≤6，最大異步環(huán)邊數(shù)≤6。

③GPS網(wǎng)主要技術(shù)指標(biāo)如表1。

2 網(wǎng)形布設(shè)

采用6臺接收機(jī)進(jìn)行同步靜態(tài)觀測，共觀測了4個時段。具體觀測計(jì)劃如表2。

GPS觀測網(wǎng)圖如圖1。

3 數(shù)據(jù)處理結(jié)果

基線解算采用軟件LGO完成，GPS網(wǎng)平差采用COSA軟件完成輸出。輸出項(xiàng)包括基線結(jié)算報告，同步環(huán)、異步環(huán)、重復(fù)基線、三維無約束平差、二維約束平差報告等。本次三維無約束平差在WGS-84系統(tǒng)下進(jìn)行，選擇位于測區(qū)BxxZ （鮑xx子）的已知WGS84坐標(biāo)作為起算點(diǎn)；二維約束平差根據(jù)沈陽桃仙國際機(jī)場擴(kuò)建GPS平面控制網(wǎng)計(jì)算比對結(jié)果，最終采用“煙x山”（編號YxxS）、“馬x子”（編號MxxZ）、“桃xx學(xué)”（編號TxxX）三點(diǎn)為起算點(diǎn)，“鮑xx子”（編號BxxZ）作為檢查點(diǎn)。

3.1 基線解算報告

①總基線528條，其中最大誤差基線的如表3。

②最弱邊長相對精度如表4。

3.2 二維約束平差報告

①邊長相對精度如表5。

②點(diǎn)位精度統(tǒng)計(jì)（西安80坐標(biāo)）如表6。

4 結(jié)論

GPS控制測量的精度結(jié)果表明，沈陽市有軌電車地面控制GPS控制網(wǎng)各項(xiàng)精度指標(biāo)均優(yōu)于《城市軌道測量交通規(guī)范》限差要求，成果質(zhì)量嚴(yán)密可靠，有效保證了沈陽市各條輕軌線路的順利建設(shè)與貫通，也為沈陽市的城市發(fā)展，經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)揮保駕護(hù)航的基石作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]GB50308-2008，城市軌道交通工程測量規(guī)范[S].建設(shè)部，2008.

[2]秦長利.全球定位系統(tǒng)（GPS）測量規(guī)范[S].建設(shè)部，2009.

[3]王天文.沈陽市有軌電車平面控制測量技術(shù)設(shè)計(jì)書[R].2013.