濟南城市軌道交通框架測量控制網建設研究

王東曉

（山東軌道交通勘察設計院有限公司，山東 濟南 250014）

城市軌道交通作為一項綜合性的系統工程具有精度高、周期長等特點，從線網規劃、工程設計、施工建設到運營維護等各個階段與測量工作都密不可分。統一穩定的地面測量控制網是整個工程建設的基礎，是實現優質工程的必要保證。目前由于軌道交通線路分期建設，單條線路控制網均是按照線路走向單獨布網，單獨控制，在線路相交處采用坐標擬合的方法進行坐標轉換，這就出現了銜接精度差、不同線路數據不能共享、起算基準不統一等問題。而軌道交通框架測量控制網在各線路實施之前對軌道交通各項建設工程進行前瞻性的空間控制，把各線路預先放在同一個基準下，有效地解決了上述問題，尤其對濟南這種南高北低、東西跨度大的城市，能涵蓋整個軌道交通線網范圍的控制網更為重要。

1.框架測量控制網的必要性

1.1 實現軌道交通控制測量“三網合一”

“三網合一”即軌道交通勘察設計控制網、施工測量控制網、運營維護控制網的坐標高程系統的統一、起算基準的統一和測量精度協調統一。由于軌道交通建設工程量巨大，即便單一線路也存在許多參建單位，不同的單位在數據管理模式存在差異，這就導致無法實現不同標段成果共享和可靠性檢驗。框架測量控制網實現了“三網合一”，同時增加了多標段不同階段數據管理的適應性和自由度，最大限度地保證了軌道交通工程的系統性和整體性。

1.2 滿足城市控制網對接問題

隨著濟南“東拓、西進、北跨、南控、中優”戰略規劃的出臺和濟南市軌道交通線網的優化，將來會有更多的軌道交通線路覆蓋到先行區、章丘、商河等地，甚至輻射到周邊齊河、肥城等城市，原本只能滿足各自城市建設的城市獨立控制網已經無法實現對接，更大范圍的框架測量控制網是十分必要的。整體控制網建立在與兩城市或多城市都能兼容的獨立坐標系下，既保證了整體控制網的相對獨立性，又解決了不同城市控制網間的對接問題，有利于周邊城市快速融入濟南省會都市圈。

1.3 解決多線路精準銜接問題

隨著城市規模擴張，軌道交通工程線路之間將會出現越來越多交叉換乘節點，這是城市軌道交通工程建設過程中越來越明顯的一個特征。盡管在規劃和建設階段一般都預留了線路銜接接口，但是隨著國家測繪與地理信息的更新，這些資料與將來的新線設計資料是否一致、匹配，尤其是坐標系統的是否統一，將存在著直接影響。

軌道交通工程投資巨大、建設周期長，一般單條線路或幾條線路同時開工，分期建設。各線路由不同的單位設計、施工，按照線路特點建立獨立控制網，鑒于目前沒有統一框架網，這些控制網因設計建設便利可能采用不同的基準。建立一個能覆蓋全線路的整體框架控制網，在納入已建工程測量數據的同時，最大限度地保障多線路及后期規劃建設控制網的精度指標一致，并能保證線路對接點坐標的一致性。

2.框架測量控制網布設原則

一是根據現行規范要求，在框架網設計中，應該實現一次性的布網，完成工程項目的整體測量，同時，在框架網設計過程中，也應充分利用現有可利用的城市高等級控制網和在建線路GPS控制點，既增加了控制網檢核條件，又避免控制網資源的重復建設，節約工程的成本。二是引入JNCORS，作為濟南軌道交通框架網的平面坐標起算點。CORS站具有連續觀測、無人值守的優勢，將CORS站數據加入框架網中處理，大大增加了控制網站點數和觀測量，減少了不必要設站，有效地保證了控制網的網形。三是控制網采用的坐標系與城市基礎建設基準一致的濟南1993獨立坐標系，方便軌道交通前期規劃、施工建設和竣工驗收等各項工作，除此之外，考慮到國家推行2000國家大地坐標系的要求，還應提供2000國家大地坐標系成果，并提供轉換參數。

3.濟南軌道交通框架網初探

濟南軌道交通方案統籌考慮服務支撐城市發展，解決城區交通擁堵、城區與市郊交通聯系，將章丘、濟陽、長清、平陰等等衛星城納入軌道交通線網規劃范圍，并延伸至周邊肥城、齊河等縣（市），將國鐵干線、市域鐵路、城市軌道交通、中運量軌道交通等多種交通制式協調規劃，多網合一，形成全市“一張大網” “一張圖”，實現都市圈“四網融合”。現有城市GPS控制點由于點位密度和精度等問題已無法滿足大規模軌道交通建設要求。基于以上原因，并考慮到后期軌道交通的長遠發展和安全建設、運營，濟南市開展了全域測量控制網的研究工作。

3.1 平面框架網策略

按照《城市軌道交通工程測量規范》（GB/T 50308-2017）中相關技術要求，一等平面控制網平均邊長為10 km，結合濟南市現有控制點點位分布情況和濟南市軌道交通遠景規劃覆蓋區域范圍，濟南市全市軌道交通框架控制網控制范圍約4000 km2，需布設一等平面控制點約48個，其中范圍內有JNCORS站點5個，已有城市B級、C級控制點位10個，需新埋設控制點33個。如下圖所示。

3.2 高程框架網策略

按照《城市軌道交通工程測量規范》（GB/T 50308-2017）中相關技術要求，一等高程控制網水準點平均間距應小于4 km。一等水準網水準點約150個（其中利用已有水準點位約100個，需新埋設高程控制點點位約50個），水準測量線路單程約900公里（往返觀測），如下圖所示。

3.3 注意事項

一是濟南城市軌道交通框架測量控制網充分考慮城市發展格局，將黃河北岸新舊動能轉換先行區納入網內，但是由于黃河屬于地上河，地層多為粉砂、細砂、黏質砂土或砂質黏土，含水量豐富，地質不穩定，埋設基準點需特殊處理，采用深樁基準點。二是綜合考慮規劃線路平面布置圖、濟南市城市高等級平面控制點、在建濟南軌道交通線路控制點分布情況，在線路銜接處，充分考慮重合點。當利用城市已有控制點時，應檢查該點的穩定性和完好性。

4.框架測量控制網的復測

軌道交通工程建設工期較長，作業區地質條件復雜、地下管線繁多，控制網內控制點不可避免地會產生位移和沉降。城市軌道交通控制網是保證隧道貫通和施工測量的基礎，需及時進行復測從而掌握控制點變形情況，及時了解控制點穩定狀態，并進行相應技術處理。同時隨著城市建設的進行，控制點可能被遮擋或破壞。在日常普查過程中發現點位破壞的情況時，需重新選擇合適的位置布設新點。為確保軌道交通框架網線工作的順利進行，在框架測量控制網建成后，每2年復測一次，且復測技術要求應符合以下要求。一是復測時采用的起算點和控制網觀測方案與原測量方案一致。二是復測采用的儀器設備、觀測方法、觀測精度、數據處理和成果精度與初測一致。三是同一平面控制點的復測和初測成果坐標分量較差的極限誤差應小于2m；同一高程控制點高程較差極限誤差小于m。（m為復測控制點點位或高程中誤差）。四是當大于以上值時應查明原因及時補測。

5.結語

隨著濟南城市版圖的擴張，迫切需要建立涵蓋全域范圍的城市軌道交投測量控制網，本文結合濟南實際，對濟南城市軌道交通框架控制網建設進行了初步研究。城市軌道交通后期會與國鐵換乘或者交叉，在建網或者復測時應考慮與之聯測；采用水準儀、GPS、INSAR集成技術開展全域地表沉降工作，分析沉降區域、沉降速率規律，為全域控制網的優化設計提供動態參考。