第五篇 城市地铁（轻轨）施工测量
概 述
地铁（轻轨）是城市现代化的重要标志。地铁（轻轨）是建设在城市及其周边复杂环境条件下的快速轨道交通系统。国内有地铁及轻轨运营的城市有北京、上海、广州、武汉、重庆、深圳、南京、天津等城市，除上述城市现正在进行大规模地铁（轻轨）建设外，还有一些城市已开始或即将开始进行地铁（轻轨）建设，如沈阳、成都、哈尔滨、杭州、苏州、西安、郑州、石家庄、长沙等城市。地铁（轻轨）测量已形成一个新的测量领域，在地铁（轻轨）建设的各个阶段均要进行测量工作。如前期要进行1：500地形图测量或修测、首级平面高程控制测量、地下管辖建构筑物调绘测量；设计阶段要进行稳定线路平纵断面的初定测、稳定站位各种井位的放样测量、线路站位基本稳定后要进行二级平面测量二级高程控制测量；施工阶段要进行施工控制测量、施工放样测量和施工监测；主体结构完成后，要进行结构断面测量；然后依据铺轨综合图进行铺轨测量及轨道竣工测量；车站出入口、风亭等竣工后要进行竣工测量；铺轨完成后，还要进行主体结构变形监测等测量工作。由此可见，地铁（轻轨）施工测量只是地铁（轻轨）工程测量的一部分，但具有保证复现设计的重要作用，是地铁（轻轨）工程测量的重要组成部分。
第十三章 地表控制测量
概 述
地铁（轻轨）是一线状轨道交通工程，具有最小半径的特点，各个标段、工点的衔接尤其是横向衔接，对工程的正确复测和建成后的有利运营至观重要。为了准确复现经批准的地铁（轻轨）设计，在地铁（轻轨）工程实施过程中，分阶段进行地表控制测量与定期复测很重要。地表控制测量的主要内容有行业规范（《地下铁道、轻轨交通工程测量规范》GB50308-1999）要求的相当于C级的GPS测量或相当于三等三角的平面控制测量、精密水准测量或二等水准、测角按四等要求的精密导线测量，GPS测量与二等水准测量习惯上称首级控制测量。
由于地铁建设在城市及其周边环境中，因此地表控制测量系统，采用城市的城建平面坐标系统和城建高程系统。
第一节 GPS测量
根据地铁（轻轨）行业规范关于由地面测量误差，产生在贯通面上的横向贯通误差的允许值为±25mm，由贯通误差理论，可以计算出首级平面控制测量的测角中误差
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为不小于±1.8″，相当于三等三角或C级的GPS测量。由于GPS测量技术的发展，GPS测量能大大提高测量效率，目前进行首级平面控制均采用GPS进行测量，因此首级平面控制测量是一项具体的GPS测量工作。
一、 GPS控制网布设
1、GPS点选点原则，就是在进行GPS控制网观测前，应先进行GPS控制网布设。GPS控制网布设应在收集和熟悉设计站位、区间走向、施工方法的基础上集合线路附近的既有城市高等级平面控制点进行GPS控制网选点。选点工作既关系到GPS控制网的质量，同时在GPS控制网测量中占有很大的比例。因此应先进行图上选点，然后进行现场核对。通过图上选点，与现场核对的反复进行，才能选出既满足GPS测量要求，又方便使用与保护的GPS控制网点。选出的GPS控制网点特别是沿线路选出的GPS控制网点应尽可能通视，以方便以后各等级常规平面测量工作的开展。选出的GPS控制网点必须能控制线路和车站位置，且要避开可能施工的范围。
2、GPS点位及点间应满足的要求，根据《全球定位系统（GPS）测量规范》CH2001-92、行业规范、《工程测量规范》GB50026-93等的要求，除所选GPS点在15°的空间范围内不应有任何障碍物外，所选GPS点还应满足：点位附近不应有电磁场，应远离高压输电线和无线电发射装置，点位附近不应有散热体散热池，沿线路的点间最好不应有电磁场、散热体散热池，测线上不应有树枝等影响测角测距的障碍物，位于车站的GPS点与地面的垂直角不应大于20°，以减少垂线偏差对测边方位角的影响。
3、 GPS桩点可参考行业规范进行，埋设的GPS桩点上应有标识，以利于判断其有关属性。
二、 GPS控制网测量精度指标
由地铁（轻轨）工程建设特点，区间隧道贯通长度一般小于3公里，如无特殊要求， GPS 网观测精度为C级。行业规范给出的GPS网具体精度情况是：
1 最弱点位中误差不大于12mm；
2 最弱边的相对中误差不大于1/90000； 3 相邻点的相对点位中误差不大于10mm； 4 与既原有控制点的坐标较差不大于50mm。
三、 观测仪器的要求
根据上述GPS控制网测量精度指标，观测使用单双频GPS接收机均可，GPS接收机标称精度应不低于10mm+1PPm3S。
由于地铁（轻轨）工程位于城市，各种干扰因数多，因此选用的GPS接收机抗干扰能力和捕获锁定信号能力要强。
四、GPS外业观测
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由于GPS接收机在存放、运输途中存在振动等影响GPS机系统性能的因素，因此在进行GPS外业观测前，必须对仪器及对点器等进行常规检测，对中、整平、量测天线高，测出信号、测段数以及天线高的输入等均严格按规范进行。在作为已知的高级点上要准备使用专门的对中低盘，以确保天线在观测中的稳定。
GPS控制网点采用边连接形式构成网，由多个多边形、同步大地四边形或单三角形组成，宜以四五边形构成网为主。同时GPS网必须由非同步独立观测边构成闭合环或附合路线（按长边和短边分别连接），每个闭合环或附合路线中的边数应符合下表的规定。
GPS观测前应编制出GPS卫星可见性预报表，其内容应包括可见卫星号、卫星高度角和方位角、最佳观测卫星组的最佳观测时间、点位几何图形强度因子（PDOP）等。
为了确保GPS控制网观测质量，GPS控制网观测应符合下列要求： 1 作业前应编制作业计划表；
2 天线应整平、对中，对中误差不应大于1mm；
3 每时段观测前、后各量取天线高一次，两次互差小于3mm时，应取两次平均值作为最后结果；
4 应按行业规范附录A表A.0.1的规定逐项填写外业观测手薄。
5 每一时段观测结束后，应及时将存储介质上的数据进行拷贝。每日观测结束后，应及时进行数据处理。
6 针对地铁（轻轨）工程的特点，结合国家GPS测量规范的有关要求，地铁（轻轨）工程行业规范GPS测量主要技术要求如表13-1所示。
GPS控制测量基本技术要求表表 13-1
项 目 接收机类型 观测量 接收机标称精度 卫星高度角（°） 有效观测卫星数 观测时段长度（min） 数据采样间隔（s） 点位几何图形强度因子（PDOP） 重复设站数 闭合环或附合路线中的边数（条） 同步观测接收机台数 要 求 双频或单频 载波相位 ≤（10mm+2310-63D ≥15 ≥4 短边≥60，长边≥90 10~60 ≤6 ≥2 ≤6 ≥3 7预处理，就是把每天外业观测结束后,立即将采集的数据传输到计算机中进行基线解算。基线向量采用随机商品化软件解算。基线解算后，网平差前，应按规范对同步环、异步环闭合差和复测边的相对闭合差、相对较差进行检算，合格后方可选取独立边参与平差计算。否则应分析原因，采取人工干预方法重新进行基线解算或重测。
8 由于是在城市环境下进行GPS测量，交通因素对GPS测量效率的影响很大，应根据投入的GPS接收机数量，投入交通工具数量。4台GPS接收机宜投入2辆车，6～8
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台GPS接收机宜投入3辆车。在进行GPS测量前，要组织没有参加GPS控制网选点的人员进行点位和上到点位的路线的熟悉，以保证GPS测量效率和测量质量。
五、GPS控制网精度要求
GPS控制网外业观测数据经预处理后，外业观测数据经检核应满足地铁（轻轨）行业规范的要求
1 同步环各坐标分量及全长闭合差应满足下列各式要求：
Wx≤1/53?Wy≤1/53?Wz≤1/53?
N （13-1） N （13-2） N （13-3）
W=WX2?WY2?WZ2 （13-4） W≤1/53?3N （13-5） ?=a2?b2d2 （13-6）
式中： N—同步环中基线边的个数； W—环闭合差；
?—标准差，即基线向量的弦长中误差（mm）； a—固定误差（mm）； b—比例误差系数（1310-6）；
d—GPS控制网中相邻点的平均距离（km）。
2 独立基线构成的独立环各坐标分量及全长闭合差应满足下列各式要求：
Wx≤2?√n （13-7） Wy≤2?√n （13-8） Wz≤2?√n （13-9） W≤2?√3n （13-10）
式中 n—独立环中基线边的个数。
3 复测基线的长度较差应满足下式的要求：
ds≤2?√n （13-11）
式中 n—同一边复测的次数，通常等于2。
六、 GPS控制网数据处理及平差计算
GPS控制网观测数据经检核满足行业规范的要求后，方可进行GPS控制网数据处理及平差计算。
1 无约束平差，就是将全部独立基线构成闭合图形，以三维基线向量及其相应方差协方差阵作为观测信息，以一个点的WGS-84系的三维坐标作为起算数据，在WGS-84坐标系中进行三维无约束平差。平差结果应提供WGS-84的三维坐标、坐标差观测值的总改正数、基线边长及点位和边长的精度信息。基线向量改正数的绝对值应满足下列
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各式的要求：
V△X≤3? （13-12） V△y≤3? （13-13） V△z≤3? （13-14）
2在坐标差观测值的总改正数、基线边长、点位和边长的精度信息、基线向量改正数的绝对值满足有关规范的要求后，方可在城市坐标系中以线路附近的城市二等平面控制点为起算数据，进行约束平差及精度评定。并输出城市坐标系中的坐标、基线向量改正数、基线边长和方位角、边长和方位的精度信息、转换参数及其精度信息等。基线向量的改正数与同名基线无约束平差相应改正数的较差应满足下列各式要求：
dV△X≤2? （13-13） dV△y≤2? （13-14）
七、 质量检查
GPS测量的内外业完成后，应采用常规测量手段对沿线路布设的部分GPS点间的边长和角度进行测量，并与GPS测量成果进行比较，验证GPS测量选点、埋桩与观测工作，为成果验收提供其它证明资料。
八、GPS测量提交成果资料组成
GPS测量提交成果资料应包含以下内容： 1 GPS测量技术设计书； 2 GPS测量网图； 3 GPS点点之记； 4 仪器检定资料；
5 成果表:包括异步环闭合差、独立基线观测值及精度、三维无约束平差结果、二维约束平差结果、与既有控制点坐标结果比较表；
6 GPS测量技术总结报告，其成果报告中，须有对控制网现状的评价及明确 每个控制点的取值；
7 采用常规测量手段的质量检查验收报告。
第二节 二等水准测量
根据贯通误差理论，结合地铁（轻轨）工程本身情况，按《工程测量规范》GB50026-93对Ⅳ等水准测量各项要求进行作业就能保证各标段按规定误差贯通，实现各部位在高程方面的正确复现。由于建成后的地铁运行密度大，每天停运后的作业维修时间有限，其轨道工程采用的是维修量很少的整体道床。为了满足整体道床铺设的要求，对地面高程控制测量和施工期高程控制测量提出了更高的要求。故行业规范提出了以往返测
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