有框架网检测的城市轨道交通GPS首级控制网设计与测量

安徽建筑　２０１４年第４期（总１９８期）　有框架网检测的城市轨道交通Ｇ　ＰＳ首级控制网　Ｄｅｓｉｇｎ　ａｎｄ　Ｓｕｒｖｅｙ　ｏｆ　ＧＰＳ　Ｓｕｐｅｒｉｏｒ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｎｅｔｗｏｒｋ　ｗｉｔｈ　设计与测量　

Ｆｒａｍｅ　Ｎｅｔｗｏｒｋ　ｆｏｒ　Ｕｒｂａｎ　ＲａｉＩ　Ｔｒａｎｓｉｔ　

刘德明　（合肥市测绘设计研究院，安徽合肥２３００６１）　

摘要：结合生产实际，介绍了有框架网检测的合肥轨道交通２号线　ＧＰＳ首级平面控制网设计、外业测量、内业数据处理的生产作业过程　及关键工序的技术措施，保证了成果质量。　关键词：ＧＰＳ；轨道交通；控制网设计；精度　中图分类号：ＴＵ１９８　文献标识码：Ｂ　文章编号：１　００７—７３５９（２０１　４）０４—０２３１—０３　０引　言　随着城镇化水平提高，城市交通压力越来越严重。为解决　交通拥堵，合肥市决定建设轨道交通系统。目前合肥轨道交通　１号线、２号线已经进入施工阶段，３号线也已进入勘察、设计　及线路优化阶段。本文结合合肥轨道交通２号线工程测量，阐　述了线路平面控制网的设计、施测及数据处理过程，为工程建　设提供精度可靠的平面控制测量成果。　１　合肥轨道交通２号线工程概况　合肥轨道交通２号线西起长江西路与方兴大道交叉口西　侧，沿长江西路、长江中路、长江东路敷设，终点至长江东路与　大众路交叉口东侧处。线路全长３０．０６ｋｍ，全为地下线。共设车　站２４座，全部为地下车站，包括换乘站６座。全线最大站间距　２．７７ｋｍ，最小站间距０．７４ｋｉｎ，平均站间距１．２８ｋｍ。在线路西端　设蜀山车辆段及综合维修基地１座，在线路东端设龙岗停车场　ｌ座，在创新大道站附近设置１座主变电所，在大东门站附近　设置１座电源开闭所。　２线路踏勘、选点埋石　经现场踏勘选取ＨＦＣＯＲＳ系统的测绘大厦基准站　（ＣＨＤＳ）、官亭基准站（ＧＴ），合肥市似大地水准面精化项目城市　控制点ＧＳ１６、ＧＳ２３、ＧＳ２６（Ｃ级），合肥市二等ＧＰＳ控制点１６　作为平面控制测量的起算点。　沿线埋设卫星定位控制点６９个，全部为新埋。其中地面控　制点标石５３个，楼顶标石１６个。选点埋设要求如下：　①一对控制点间必须确保通视，３个及３个以上控制点两　两通视；　②控制点选在利于长期保存、施测方便和施工影响范围以　收稿日期：２０１４－０７－２６　作者简介：刘德明（１９６３－），男，安徽宣城人，毕业于武汉测绘科技大　学，高级工程师，国家注册测绘师。　外的地方；　③控制点附近不应有大面积水域、电磁波反射（或吸收）强　烈的物体；　④控制点布设在隧道出入口、竖井或车站附近，车辆段附　近布设３～５个控制点；　⑤与规划中的合肥轨道交通３、４、５、６、７、８号线交叉联络　处布设２个以上的重合点。　

３　ＧＰＳ控制网设计　本网由７５点组成，其中６个为起算点，６９个为待定点。由　于轨道交通１号线为南北走向，２号线为东西走向，为保证两　线的重合精度，同时也保证其它规划中的线路与２号线交叉联　络处重合点坐标较差满足规定要求，先由测绘大厦、官亭、　ＧＳ１６、ＧＳ２３、ＧＳ２６共５个点构成框架网，其余点按《城市轨道　交通工程测量规范》（以下简称规范）要求布设。图１为合肥轨道　交通２号线ＧＰＳ控制网示意图。　

４　ＧＰＳ外业观测　外业观测使用６台ＴＯＰＣＯＮ　Ｈｉｐｅｒ　ＧＤ型接收机，观测前　在接收机内设置卫星高度角（１５。）、数据采样间隔（１０ｓ）。框架　网组成点按２个时段（每个时段观测４ｈ）的要求进行观测。其　余各点采用边连式进行逐步推进，每个时段观测时间不少于　１ｈ。　观测要求：①联测１号线卫星定位控制点ＷＸ９、ＷＸＩＯ、　ＷＸ１１；②精确地进行天线对中、整平，对中误差不大于２ｍｍ；　③每时段观测前、后量取天线高各一次，两次互差小于３ｍｍ，取　两次平均值作为最终成果；④ＧＰｓ控制网非同步独立观测必须　构成闭合环或附合路线，每个闭合环或附合路线中的边数≤６；　⑤相邻通视的点位之间采用直接基线边连接。　本次外业观测重复设站数为４．２。　

５数据处理　５．１基线解算　基线向量的解算采用美国Ｔｒｉｍｂｌｅ公司的＇ＩＴＣ软件进行，　选用双差固定解。解算前对数据进行预处理，对观测质量不理　想的数据进行剔除，解算后对不理想的解算成果进行干预，通　过改变截止卫星高度角、或对观测值残差较大的时段进行删　除，然后重新解算。　

检　测　、　试　

验　与　测　量　技　束　

安　徽　建　筑　

ｉ　

重　２０１４年第４期（总１９８期）　安徽建筑　—●■Ｉ　ｉ＿－ｌ　

——一　

检　测　、　试　

验　与　测　量　技　术　

安　徽　建　筑　冒　

ＣＩ　［Ｉ５９　一制　

图１控制网示意图　本网全部由独立基线组成，总独立基线数２５３条，选择其　中的２３７条参与平差计算。组成的异步环共１３３个，　的最大　值为２６．３０ｒａｍ（限差４２．３７ｒａｍ），Ｗｙ的最大值为３１．７０ｍｍ【限差　３５．５８ｒａｍ），Ｗｚ的最大值为４２．１０ｒａｍ（限差４６．２７ｍｍ），异步环全　长闭合差最大值为５１．６６ｒａｍ（限差８０．１４ｍｍ），对应的闭合环为　ＧＰＳＩＩ２６一ＧＳ２６一ＧＰＳＩＩ６６。异步环闭合差分布情况见表１。　异步环统计表　表１　全网中参与平差的重复基线共１７条，其中较差最大的为　７．５８　ｍｍ（限差２９．３８ｒａｍ），对应基线为ＧＰＳＩＩ５６一ＧＰＳＩＩ５７，基线　较差分布情况见表２。　重复基线统计表　表２　从表１、表２统计可以看出，ＧＰＳ控制网基线内符合精度　较高。　５．２平差计算　平差计算使用Ｃｏｓａ平差软件。　５．２．１无约束平差　以ＨＦＣＯＲＳ系统测绘大厦基准站（ＣＨＤＳ）现有ＷＧＳ一８４　坐标系的三维坐标作为起算数据，在ＷＧＳ一８４坐标系中进行三　维无约束平差，并提供ＷＧＳ一８４坐标系的三维坐标、基线向量　改正数、点位和边长的精度信息。通过三维无约束平差得到：　①验后单位权中误差为１．１１ｌｃｍ，最弱点ＧＰＳＩＩ３３的点位　误差为１．３９ｃｍ，最弱边为ＧＰＳＩＩ４１－－ＧＰＳＩＩ４２，边长相对中误差　为１／１１２０００；　②三维基线向量改正数：　最大为２．８０ｃｍ，对应边为　ＣＨＤＳ—ＧＳ１６，限差为１０．８１ｃｍ；Ｖ△ｙ最大为６．９２ｃｍ，对应边为　ＣＨＤＳ—ＧＳ１６，限差为１０．８１ｃｍ；　最大为４．８９ｃｍ，对应边为　ＧＳ２６一ＧＳ１６，限差为１３．８５ｃｍ。基线改正数统计见表３。　基线改正数统计表　表３　无约束平差结果，各项精度指标满足规范要求。　５．２．２二维约束平差　二维约束平差采用兼容性较好的ＧＳ１６、１６、ＧＳ２３、ＧＴ四个　点作为起算点。ＣＨＤＳ、ＧＳ２３两点作为重合检核点。通过二维约　束平差得：验后单位权中误差为±０．８０９ｃｍ，平差后最弱点　（ＧＰＳＩＩ３５）的点位中误差为±０．９２ｅｍ（允许±１．２ｃｍ），最弱边　（ＧＰＳＩＩ４１－－ＧＰＳＩＩ４２）边长相对误差为１／１０３　０００（允许１／１００　ｏｏｏ），对应边长为６２５．６６９ｍ。　ＧＰＳ网中相邻点的相对点位中误差与其点位中误差的关　系用下式表示：　ｌＭ小　＝±Ｍｃ／　式中：Ｍｃ为ＧＰＳ网中最弱点的点位中误差；（　为ＧＰＳ　

网中相邻点的相对点位中误差。　将最弱点的点位中误差（０．９２ｃｍ）带入得到：相邻点的相对　点位中误差为０．６５ｃｍ（允许５－１．０ｃｍ），满足规范要求。　二维约束平差基线向量改正数统计见表４。　二维基线向量残差统计表　表４　

平差结果说明ＧＰＳ控制网外符合精度高。　６成果比较与检核　６．１重合点成果比较　①重合ｌ号线卫星定位控制点ＷＸ９（２号线ＧＰＳ１１４３）、　ＷＸ１０（２号线ＧＰＳＩＩ４２）、ＷＸ１　１（２号线ＧＰＳＩＩ４１）三个点，坐标　较差符合要求。本次观测成果与１号线成果较差详见表５。　不同线路坐标较差统计表　表５　

注：规范规定与不同线路控制网重合点坐标较差允许值为２．５ｃｍ。　②ＣＨＤＳ、ＧＳ２６两个城市控制点作为重合点使用，本次平　差成果与原有成果较差见表６所示。　与现有城市控制点坐标比较表　表６　

注：规范规定与现有城市控制点的坐标较差不得大于５ｃｍ。　６．２成果检核　（下转第２４１页）　安徽建筑　２０１４年第４期（总１９８期）　计质量、降低工程成本的目的，实现真正意义的控制造价。　

３工程案例　３．１工程概况　合肥市滨湖新区华冶滨湖项目，２１号和１２号地块的地下　室方案设计。本工程的抗震设防烈度为７度，标准设防类建筑，　场地类别为ＩＩ类，结构体系为钢筋混凝土抗震墙结构，抗震等　级为三级。　３．２工程设计方案比较　３．２．１　２１号地块地下室设计方案　优化前方案：地下一层停车库，地库的总面积为　１２０６４２ｍ２，停车位为３２８５个，覆土顶板混凝土总量　４７０５０．３８ｍ，，外侧墙体混凝土总量２５３１．８８ｍ，；底板混凝土总量　５７９０８．１６ｍ　。　优化后方案：双层地下停车地库，总面积为１３４６９４ｍ　，停　车位为３８４８个，覆土顶板混凝土总量２６２６５．７２ｍ３，外侧墙体混　凝土总量４１７２．４０ｍ，，底板混凝土总量３２３２７．０４ｍ　，层间楼板，　混凝土总量为９６９８．１ｌｍ　（见图１、２）。　综合比较地下室设计优化前后的方案，通过表１、表２对　比分析，２１号地块优化后方案在建筑面积增加１４０５４ｍ　，停车　位增加５６３个的情况下，混凝土用量减少了３５２６６．２６ｍ３，钢筋　含量减少３６ｋｇ／ｍｚ，造价节省约１９００万，且优化后方案便于分　期建设。因此，优化后方案更优。　３．２．２　１２号地块地下室设计方案（见图３）　优化前方案：地下一层停车库，地库总面积４２７１　ｌｍ　，停车　位１１４４个，覆土顶板混凝土总量为１６６５７．２９ｍ　，外侧墙体混凝　土总量９６０．５７ｍ３，底板混凝土总量２０５０１．２８ｍ，。　优化后方案：双层地下停车，地库总面积４１９６８ｍｚ，停车位　１　１９９个，覆土顶板混凝土总量８１８３．７６ｍ。，外侧墙体混凝土总　量１３０５．００ｍ　；底板混凝土总量１００７２．３２ｍ　，同时调整后层问楼　板，混凝土总量为３０２１．７０ｍ，（见表３、４）。　通过表３、表４对比分析，１２号地块设计方案优化后在建　筑面积减少７４３ｍ　的情况下，停车位数增加５５个，混凝土用量　减少了１５５２８．１６ｍ３，钢筋含量减少３６ｋｇ／ｍ　，造价节省约１３００　万，且优化后方案便于分期建设。因此，优化后方案更优。　３．３结论　综上所述，运用价值工程优化设计方案后，２ｌ号地块在建　筑面积增加１４０５４ｍ　，停车位增加５６３个的情况下，造价节省　约１９００万；１２号地块在建筑面积减少７４３ｍ：的情况下，停车　位数增加５５个，造价节省约１３００万。两个地块总共节约造价　３２００万。　４结语　工程造价控制涉及多个环节和专业知识，从工程可行性阶　段的投资估算，到最后竣工验收的结算，整个过程的造价目标　是逐步细化，层层分解，并始终控制在总目标内。特别是设计阶　段，应该是“算着画，而不是画了算”，这个阶段工程造价控制成　效最为显著。长期以来，我们普遍忽视工程建设项目前期的造　价控制，而把造价控制的主要精力放在施工阶段的施工图预算　和竣工结算上，但这个阶段的造价控制对总投资影响仅占１０％　左右，要有效的控制建设工程造价，就要坚决把控制重点转移　到工程建设前期阶段上来，并且要重视和加强项目决策阶段的　投资估算工作，做好多方案比较和选择，在设计阶段运用价值　工程进行优化，研究产品功能和成本的最佳配置，选取最合理　的方案，促进工程建设资金的合理使用。