公路勘测(2)

2018-11-19 21:04

(7)测量完毕后,各种记录簿应编页、编目、整理,并由测量、复核及主管人员签署。

第2-3节 平面控制测量

一、一般规定

1.平面控制网布设原则

公路平面控制测量包括路线、桥梁、隧道及其它大型建筑物的平面控制测量等,平面控制网的布设应符合因地制宜的原则。

2.平面网主控网

路线平面控制网是公路平面控制测量的主控网,沿线各种工点平面控制网应联系于主控制网上,主控制网宜全线贯通,统一平差。

3.平面控制网的建立

平面控制网可采用全球定位系统(GPS)测量、三角测量、三边测量和导线测量等方法建立。平面控制测量的等级,应采用三角测量、三边测量时依次为二、三、四等和一、二级小三角;当采用导线测量时依次为三、四等和一、二、三级导线。

4.平面控制网的主控网

各级公路、桥梁、隧道及其它建筑物的平面控制测量等级应符合表6.3-1的规定。

平面控制测量等级 表6.3-1

等 级 二等三角、一级GPS 三等三角、三等导线、二级GPS 四等三角、四等导线、三级GPS 一级小三角、一级导线、四级GPS 二级小三角、二级导线 三级导线 公路路线控制测量 —— —— —— 高速公路、一级公路 二级以下公路 三级及三级以下公路 桥梁桥位控制测量 >5000m特大桥 2000~5000m特大桥 1000~5000m特大桥 500~1000m特大桥 <500m大中桥 —— 隧道沿外控制测量 >6000m特长隧道 4000~6000m特长隧道 2000~4000 m特长隧道 1000~2000 m中长隧道 1000m隧道 —— 5.大地坐标系

大地坐标系主要有GPS所用的WGS-84坐标系、1980西安坐标系和1954北京坐标系。

(1)WGS-84坐标系的地球椭球基本参数、主要几何和物理常数 ①地球椭球基本参数

长半径a=6378137m

地球引力常数(含大气层)GM=39860053108m3/S2 二阶带谐系数G2.0=-484.16686310-6

地球自转角速度ω=7292115310-11rad/s ②主要几何和物理常数

短半径b=6356752.3124m 扁率a=1/298.247223563

第一偏心率平方e2=0.00669437999013 第二偏心率平方e’2=0.0066739495642227 椭球正常重力位u0=62636860.8497m2/s2 赤道正常重力ge=9.8703267714m/s2

(2)1980西安坐标系的参考椭球基本参数、主要几何物理常数 ①地球椭球基本参数

长半径a=6378140m

地球引力常数(含大气层)GM=39860053108m3/s2 二阶带谐系数J2=1082.63310-6

地球自转角速度ω=7292115310-11rad/s ②主要几何和物理常数 短半径b=6356755.2882m

扁率a=1/298.257

第一偏心率平方e2=0.00669438499959 第二偏心率平方e’2=0.00673950181947 椭球正常重力位u0=62636830㎡/s2 赤道正常重力ge=9.870318/s2 ③大地原点

西安市以北60km的陕西泾阳县永乐镇,称之为西安原点。大地原点的坐标是利用1954北京坐标系的坐标(按新测的原点网推算),并按定位参数转换的坐标。

④高程基准

采用1985国家高程基准,该高程基准是以青岛验潮站1956年黄海平均海水面为高程起算点,水准原点高出黄海平均海水面72.289m。

(3)1954北京坐标系参考椭球基本几何参数 长半径a=6378245m

短半径b=6356863.0188m 扁率a=1/298.3

第一偏心率平方e2=0.006693421622966 第二偏心率平方e’2=0.006738525414683

高程基准是青岛验潮站1956年黄海平均海水面。 6.平面控制网坐标

平面控制网坐标系的确定,宜满足测区内投影长度变形值不大于2.5cm/km。根据测区所处地理位置和平均高程,可按下列方法选择坐标系:

(1)当投影长度变形值不大于2.5cm/km时,采用高斯正形投影任意3°带平面直角坐标投影系;

(2)特殊情况下,当投影长度变形值大于2.5cm/km时,可采用;

①投影于1954年北京坐标系或1980西安坐标系椭球面上的高斯正形投影任何带平面直角坐标系;

②投影于抵偿高程面上的高斯正形投影3°带平面直角坐标系统; ③投影于抵偿高程面上的高斯正形投影任意带平面直角坐标系统;

(3)二级和二级以下的公路、独立大桥、隧道等,可采用假定坐标系。 7.大型构造物的控制网

大型构造物控制网与国家或路线控制网进行联系,且其等级高于国家或路线控制网时,应保持基本身的精度。

二、三角测量的主要技术要求

1.三角测量技术规定

三角测量的技术要求应符合表6.3-2的规定。

三角测量的技术要求 表

6.3.2

平均 等 级 边长 (km) 二 等 三 等 四 等 一级小三角 二级小三角 3.0 2.0 1.0 0.5 0.3 测角中误差 (”) ±1.0 ±1.8 ±2.5 ±5.0 ±10.0 起始边边 长相对中 误 差 1/250 000 1/150 000 1/100 000 1/40 000 1/20 000 最弱边边 长相对中 误 差 1/120 000 1/70 000 1/40 000 1/20 000 1/10 000 三角闭合差 (”) ±3.5 ±7.0 ±9.0 ±15.0 ±30.0 DJ1 12 6 4 —— —— 测回数 DJ2 —— 9 6 3 1 DJ3 —— —— —— 4 3 2.控制网的角度

各等级控制网应布设为近似等边三角形的网(锁),三角形内角一般不小于30°,受限制时亦不应小于25°。

3.加密网可采用插点的方法

交会插点点位应在高等三角形的中心附近。同一插点各方向距离之比不得超过1:3。对于单插点,三等点应有六个内外交会方向测定,其中至少有两个交角为60~120的外方向;四等点应有五个交会方向,图形欠佳时其中应有外方向。对于双插点,交会方向数应两倍于上述规定(其中包括两待定点间的对向观测方向)。

4.小三角布设要求

一、二级小三角可采用线形锁,线形锁宜近似于直伸,传距角应>40°且<100°,三角形的个数不得多于8个,超过8个时,应增加基线边。

三、三边测量的主要技术要求 三角测量具体规定如下:

(1)三边测量的技术要求应符合表6.3-3规定。

三边测量的技术要求 表6.3-3

等 级 二 等 三 等 平均边长 (km) 3.0 2.0 测距相对误差 1/250 000 1/150 000 等 级 一级小三角 二级小三角 平均边长 (km) 0.5 0.3 测距相对误差 1/40 000 1/20 000 四 等 1.0 1/100 000 (2)各等级三角边网的起始边至最远边之间的三角形个数不宜多于10个。

(3)三边网宜布设为近似等边三角表,各三角表的内角不应大于100°和小于30°,受限制时也不应小于25°。

(4)四等以上的三边网,宜在网中选择接近100°的角,以相应等级三角测量的测角精度进行观测作为检核。其检核的限差应符合规定。

四、导线测量的技术要求

(1)导线测量的技术要求应符合表6.3-4的规定。

导线测量的技术要求 表6.3-4

等级 三 等 四 等 一 级 二 级 三 级 附和导线平均边每边测距中测角中导线全长相对闭合差 方位角闭合差(”) DJ1 6 4 — — — ±5n ±10n ±16n ±30n 测回数 DJ2 10 6 2 1 1 DJ3 — — 4 3 2 长度(km) 长(km) 误差(km) 误差(”) 30 20 10 6 —— 2.0 1.0 0.5 0.3 —— 13 13 17 30 —— 1.8 2.5 5.0 8.0 20.0 1/55000 ± 3.6n 1/35000 1/15000 1/10000 1/2000 注:其中n为测站数。

(2)导线应尽量布设成直伸形状,相邻边长不宜相差过大。

(3)当导线平均边长较短时,应控制导线边数。当导线长度小于表6.3-4规定长度的1/3时,导线全长的绝对闭合差不应大于13cm;如果点位中误差要求为20cm时,不应大于52cm。

五、GPS控制网的技术要求

1.GPS控制网分级及技术标准

(1)根据公路及特殊桥梁、隧道等构造物的特点及不同要求,GPS控制网分为一级、二级、三级和四级共四个等级。各级GPS控制网的主要技术指标规定列于表6.3-5。

GPS控制网的主要技术指标 表6.3-5

等级 一级 二级 三级 每对相邻点平固定误差a(mm) 特殊构造物 5 5 5 比例误差b(ppm) 路线 ≤2 ≤5 ≤10 特殊构造物 1 2 2 最弱相邻点点位中误差m(mm) 路线 50 50 50 特殊构造物 10 10 10 均距离d(km) 路线 4.0 2.0 1.0 ≤10 ≤10 ≤10 四级 0.5 ≤10 ≤20 50 注:各级GPS控制网每对相邻点间的最小距离应不小于平均距离的1/2,最大距离不宜大于平均距离的2倍;特殊构造物是指对测量精度有特殊要求的桥梁、隧道等构造物。

(2)GPS控制网相邻点间弦长精度按式(6.3-1)计算:

σ= a+(bd)

22 (6.3-1)

式中:σ——弦长标准差(mm);

a——固定误差(mm); b——比例误差(ppm); d——相邻点间的距离(km)。

2.GPS控制网设计

(1)GPS 控制网布设应根据公路等级及精度要求、沿线地形地物、作业时卫星状况等因素进行综合设计。

(2)GPS测量采用的WGS-84坐标系需转换到平面坐标系,当投影长度变形不大于2.5cm/km时,可直接转换到国家1954北京坐标系或1980西安坐标系;当投影长度变形值大于2.5cm/km时,可转换到公路抵偿坐标系。公路抵偿坐标系除可移动中央子午线外,还可选择自己的参考椭球。但所采用的椭球中心、轴向和扁率应与国家参考椭球相同。

坐标系的转换关系是根据两坐标系公共点的坐标来确定的。

GPS 控制采用公路抵偿坐标系进行坐标转换时,应确定以下技术参数:①参考椭球的基本参数;②中央子午线精度值;③纵横坐标的差值;④投影面正常高;⑤测区平均异常值;⑥起算坐标及起算方位角。

公路路线过长时,可视需要将其分为多个投影带,并在各分带交界附近布设一对相互通视的GPS点。

(3)同一公路工程项目中的特殊构造物的测量控制网,应同该项目的整个控制网一次完成设计、施测和平差。当特殊构造物测量控制网的等级要求高时,应以其作为首级控制网,先将首级控制网平差。然后将首级控制网点作为该项目整个控制网(次级网)的固定点,参与次级网的平差。为提高整个GPS控制网的精度,也可首级控制网直接作为施工进行统一平差,但平差后的精度应满足首级控制网的精度要求。

(4)当GPS控制网作为公路首级控制网,且需采用其他测量方法进行加密时,应每隔5km设置一对相互通视的GPS点。当GPS首级控制网直接作为施工控制网时,每个GPS点至少应与一个相邻点通视。

(5)GPS控制网应由一个或若干个独立观测环构成,并包括较多的闭合条件。GPS控制网由非同步GPS观测边构成多边形闭合环或附合路线时,其边数应符合下列规定:①一级GPS控制网应不超过5条;②二级GPS控制网应不超


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