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摘要：广州市轨道交通三号线沿线布设有GPS三等平面控制网，以及广州市轨道交通工程2010年建设线路二等水准控制网，基于设备安装、验收测量同步的考虑，根据轨道交通三号线施工进度，土建基础施工基本完工后进行验收测量工作，以供同行作业者参考。
关键词：地铁GPS三等平面控制网轨道测量
一、工程概括
受广州市地下铁道总公司委托，我院对广州市轨道交通三号线工程进行规划验收测量。轨道交通三号线从天河客运站至番禺广场，设有18个车站及43段区间隧道，与地铁一号线连接形成地下交通网络。各车站主体已进入装修、设备安装施工，部分区间隧道已铺轨通车。根据轨道交通三号线施工进度，土建基础施工基本完工后进行验收测量工作。
二、技术设计方案
（一）精度指标
采用广州市平面坐标系和广州市高程系进行验收测量，平面控制点最弱点点位中误差不得超过±5cm，高程控制点最弱点的高程中误差，相对于起算点不得超过±２cm，同样，细部点采集坐标精度及高程精度按上述要求评定。数字化带状综合图中地物点的精度，要求其点位中误差不大于图上±0.2mm，邻近地物点间距中误差不大于图上±0.3mm。
（二）平面控制测量
1、控制点布设与编号
根据轨道交通三号线规划验收测量是分期、分段进行多次测量的特点，对于车站主体要求布设一级导线进行测量，以确保后续测量工作能发展图根导线进行细部测量。一、二级导线号、点号的编制要求如下：
（1）线号：根据三号线平面位置关系图，车站主体从北到南布设一级导线安排线号，区间隧道从北到南依次布设及安排二级导线号。
（2）点号：一、二级导线点分别按“地三ⅠXX”，“地三ⅡXX”进行编号。
沿车站主体区布设一级导线，区间隧道布设二级导线，地铁附属设施布设图根导线或支导线。做到分级控制、达到测量精度要求。
受地铁施工、装修、安装交叉进行的影响，控制点容易受破坏，要求在车站主体区站厅、站台免受施工影响、装修破坏的地方埋设至少一组（2-3点）通视的一级永久性控制点，其余等级控制点均采用半永久性帽钉进行埋设。
为了优化测量控制网，提高验收测量成果精度，对控制点布设线路做如下要求：
A．沿地铁站出入口通道－站厅－站台－站厅－地铁车站另一出口通道布设一级导线。
B．沿地铁车站站台——区间隧道——另一车站站台的方向布设二级导线。
2、一级导线测量
由地铁车站附近的地铁三等控平面制点（GPS控制点）布设附合（闭合）一级导线，作为站厅、站台、出入口、风道等的细部测量和下一级控制测量的起算依据。
由于受地下條件影响，导线边长较短，且前后视距长短差别较大，为保证测角精度，所有角度采用2〞级仪器测2测回，对于起算点，需联测2个已知方向，按四个测回进行观测，测边两个测回。一级导线的平面控制测量按表1的要求施测。方向观测各项限差按表2的要求评定精度。
一级导线技术要求 表1
注：n为测站数
方向观测法的各项限差（〞）表2
3、二级导线测量
为二级导线起算依据的一级导线点由于受站台长度的限制，边长较短，为保证二级导线精度，起算点站的水平角用2秒仪器按2测回施测，其它测站按1测回施测。二级导线按表3的要求施测，方向观测各项限差应符合表2的要求。
二级导线技术要求 表3
注：n为测站数
当二级导线长度超过2.4km时，全线各测站角度需加测一测回，方位角闭合差应限在±16内。超过3.6km时，按一级导线精度要求。
（三）高程控制测量
1、四等水准测量
一级导线点高程采用四等水准施测，用S3水准仪及双面木质标尺施测，要求施测时三丝能读数，采用中丝读数法，直读距离至0.1米，观测顺序为后－后－前－前。采用附合水准线路进行测量，同一测站观测不得两次调焦。四等水准要求按表4的规定施测，按表5的要求评定精度。
四等水准测量施测要求表4
注：L为线路总长km计。
2、 光电测距三角高程测量
二级导线点高程采用光电测距三角高程，以一级导线点的高程作为三角高程测量的起算依据，三角高程测量可与平面控制测量同步进行，但垂直角需对向观测，觇标高度和仪器高度应用钢尺丈量两次，读至毫米，两次较差不大于2mm时取用中数，量取觇标的位置应与观测时照准的位置相一致，采用中丝法观测垂直角。
（四）规划验收测量
1、地下建（构）筑物的规划验收测量
（1）地下图根控制测量
在一、一级导线的基础上进行加密控制点，为后续的测量中对车站出入口、区间隧道中的车辆段、折返段、风道等地区进行细部测量，所有三号线图根点必须统一编号，各案的图根点编号不得重复，按1、2、3……自顺序编制。由于地下导线的特殊性，图根导线允许交叉；图根导线测量的技术要求按规定施测。
（2）地下建（构）筑物细部点采集测量
采用解析法进行地下建（构）筑物细部点测量，细部测量可与控制测量同步进行，也可独立进行。采用全站仪和电子手簿直接采集各通道、站台和站厅的起点、终点、转折点、交叉点、变坡点等特征点的三维坐标；地铁主体工程完工后，内部生活区、工作区等功能设施未能及时分隔，自动扶梯等未安装，实际意义上的规划验收测量是施测地下车站主体、附属设施、区间隧道土建内壁的平面位置及中心线，纵、横剖面，地面车站附属设施的平面位置。
（3）地下建（构）筑物各种平、剖面图的绘制
根据所采集的建（构）筑物、铁轨中心线三维坐标及净空高，采用电子平板软件编辑绘制站台、站厅层平面图及其相关的纵剖面图、区间隧道平面图及相关的纵剖面图，地铁出入通道的平面图及相关的纵剖面图。根据各车站及隧道情况，平面图采用1:500比例尺，剖面图比例尺以1:200为基础，具体依情况而定。
2、地面带状地形数字化图及规划竣工验收测量
（1）地面图根导线布设
图根点字轨为“地三Y”字轨。测区内现有等级控制点基本能满足一、二级图根导线布点要求，只有个别地方不能满足，计划在控制点不足的地方加密布设一级GPS-RTK图根点作为二级图根导线起算之用。
图根导线观测与细部测量均采用全站仪同时进行。利用E500进行数据采集，记录文件使用NF.COM---E500PC机双向通信程序输入台式计算机，平差计算软件使用代号为CQCL，即测区成果处理系统软件进行平差计算，图根导线布设主要规定如下：
A．图根控制的线路走向应附合在就近高一级控制点上，导线线路不得互为交叉，不得布设自闭导线，不得超过两次符合，第一次附合应尽量起到图根布设的主干作用，图形美观、合理。
B．图根导线布设宜以正线（第一次附合和第二次附合）为主，每幅图的支导线点数占图根总点数不超过40％。
C．图根导线各项技术要求与前面（表7）要求一致。当导线长度小于规定的1/3时（第一次附合400米、第二次附合300米），其绝对闭合差不应大于图上0.3mm（1/500地形图为0.15米）。
D．电磁波测距三角高程观测方法执行前面诸规定。5″仪器指标差较差≤±25″。
在同一高程线路中，三角高程与直接水准不能混合使用。三角高程测量应沿图根导线线路进行布设。
（2）带状地形数字化数据采集
图根导线计算完毕后，使用测区成果处理系统软件CQCL进行细部坐标计算，并按广州市1/500地形图分幅形成*.dxf文件，采用电子平板EPS2003或CASS6.1数字化测图软件进行全野外数字测图。细部点采集的主要规定如下：
A．能够通视的地形地物均应进行数据采集，以保证数字化地形图的精度。
B．散点高程基本上以数据采集为基础，特别是主要公路，水泥地，石砌坎上坎下，以保证高程精度。
C．遇到不规则的地物，应尽量增加地物点的密度，以保证测图精度。
D．每幅图应测出图外10mm，接边误差不大于中误差2 倍。
E．一般高程注记点相对于邻近图根点的高程中误差不得大于±15cm。
（3）全解析法成图
A．图像纠正：输入数字化地形图图廓坐标形成方格网。调入该图幅扫描栅格文件，点取相应图幅和栅格图形的4个图廓点，由计算机自动匹配，纠正图廓变形。如超过误差允许范围（边长≤0.2mm，对角线≤0.3mm），则必须重新进行图框纠正；
B．读取外业数据：读取该图幅外业测量数据，包括控制点数据和碎部坐标点数据。其控制点数据直接成为本图幅的控制数据，碎部坐标点数据作为数字化时的捕捉数据。对于外业提供的CAD数据，需读入扫描数字化软件以作参考之用；
C．形成地形图制图数据：运行数字化软件的图形入库模块，将数字化图形的数据格式转化为MGE数据格式，然后进行符号化、注记压盖、裁边和图廓整饰，形成地形图制图文件CARTO，并输出硫酸纸图；
D．数据转换及薄膜地形图输出：利用MGE的图形输出功能将地形图制图文件输出为dwg格式的CAD文件，并通过绘图仪输出薄膜地形图。
3、综合图编绘
为了确定地下建筑与地面建筑的关系，需要按《广州市数字地图测量技术规程》的要求，采用全野外数字测量方式，施测地铁沿线竣工后1:500带状数字化地形图，并叠加地下建筑部分（站台、出入口、通風口、隧道等）形成地铁沿线带状综合图，地下部分采用红色线表示。轨道交通三号线数字化带状地形图（综合图）采用广州市标准地图分幅图号进行标识。由技术科提供地面数字化带状图，建测队负责地形图叠加、打印。
三、结 语
技术设计书控制的每项测量指标合理科学，测量工作如实反映设计书的要求，成果真是可靠。所使用的测量手段先进，测量的速度和成图的精度方面经过多年的实践，成果是显著的，它能利用有限的仪器设备，简单的操作，用最快的时间完成大量的地物点平、高数据的采集。从地铁三号线检查的情况来看，质量得到了保证。项目组根据设计书要求，严格把守每道验收测量工序质量关，把技术要求在测量过程中落实，以确保工程的安全、高效、有序地进行。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词：地铁GPS三等平面控制网轨道测量
一、工程概括
受广州市地下铁道总公司委托，我院对广州市轨道交通三号线工程进行规划验收测量。轨道交通三号线从天河客运站至番禺广场，设有18个车站及43段区间隧道，与地铁一号线连接形成地下交通网络。各车站主体已进入装修、设备安装施工，部分区间隧道已铺轨通车。根据轨道交通三号线施工进度，土建基础施工基本完工后进行验收测量工作。
二、技术设计方案
（一）精度指标
采用广州市平面坐标系和广州市高程系进行验收测量，平面控制点最弱点点位中误差不得超过±5cm，高程控制点最弱点的高程中误差，相对于起算点不得超过±２cm，同样，细部点采集坐标精度及高程精度按上述要求评定。数字化带状综合图中地物点的精度，要求其点位中误差不大于图上±0.2mm，邻近地物点间距中误差不大于图上±0.3mm。
（二）平面控制测量
1、控制点布设与编号
根据轨道交通三号线规划验收测量是分期、分段进行多次测量的特点，对于车站主体要求布设一级导线进行测量，以确保后续测量工作能发展图根导线进行细部测量。一、二级导线号、点号的编制要求如下：
（1）线号：根据三号线平面位置关系图，车站主体从北到南布设一级导线安排线号，区间隧道从北到南依次布设及安排二级导线号。
（2）点号：一、二级导线点分别按“地三ⅠXX”，“地三ⅡXX”进行编号。
沿车站主体区布设一级导线，区间隧道布设二级导线，地铁附属设施布设图根导线或支导线。做到分级控制、达到测量精度要求。
受地铁施工、装修、安装交叉进行的影响，控制点容易受破坏，要求在车站主体区站厅、站台免受施工影响、装修破坏的地方埋设至少一组（2-3点）通视的一级永久性控制点，其余等级控制点均采用半永久性帽钉进行埋设。
为了优化测量控制网，提高验收测量成果精度，对控制点布设线路做如下要求：
A．沿地铁站出入口通道－站厅－站台－站厅－地铁车站另一出口通道布设一级导线。
B．沿地铁车站站台——区间隧道——另一车站站台的方向布设二级导线。
2、一级导线测量
由地铁车站附近的地铁三等控平面制点（GPS控制点）布设附合（闭合）一级导线，作为站厅、站台、出入口、风道等的细部测量和下一级控制测量的起算依据。
由于受地下條件影响，导线边长较短，且前后视距长短差别较大，为保证测角精度，所有角度采用2〞级仪器测2测回，对于起算点，需联测2个已知方向，按四个测回进行观测，测边两个测回。一级导线的平面控制测量按表1的要求施测。方向观测各项限差按表2的要求评定精度。
一级导线技术要求 表1
注：n为测站数
方向观测法的各项限差（〞）表2
3、二级导线测量
为二级导线起算依据的一级导线点由于受站台长度的限制，边长较短，为保证二级导线精度，起算点站的水平角用2秒仪器按2测回施测，其它测站按1测回施测。二级导线按表3的要求施测，方向观测各项限差应符合表2的要求。
二级导线技术要求 表3
注：n为测站数
当二级导线长度超过2.4km时，全线各测站角度需加测一测回，方位角闭合差应限在±16内。超过3.6km时，按一级导线精度要求。
（三）高程控制测量
1、四等水准测量
一级导线点高程采用四等水准施测，用S3水准仪及双面木质标尺施测，要求施测时三丝能读数，采用中丝读数法，直读距离至0.1米，观测顺序为后－后－前－前。采用附合水准线路进行测量，同一测站观测不得两次调焦。四等水准要求按表4的规定施测，按表5的要求评定精度。
四等水准测量施测要求表4
注：L为线路总长km计。
2、 光电测距三角高程测量
二级导线点高程采用光电测距三角高程，以一级导线点的高程作为三角高程测量的起算依据，三角高程测量可与平面控制测量同步进行，但垂直角需对向观测，觇标高度和仪器高度应用钢尺丈量两次，读至毫米，两次较差不大于2mm时取用中数，量取觇标的位置应与观测时照准的位置相一致，采用中丝法观测垂直角。
（四）规划验收测量
1、地下建（构）筑物的规划验收测量
（1）地下图根控制测量
在一、一级导线的基础上进行加密控制点，为后续的测量中对车站出入口、区间隧道中的车辆段、折返段、风道等地区进行细部测量，所有三号线图根点必须统一编号，各案的图根点编号不得重复，按1、2、3……自顺序编制。由于地下导线的特殊性，图根导线允许交叉；图根导线测量的技术要求按规定施测。
（2）地下建（构）筑物细部点采集测量
采用解析法进行地下建（构）筑物细部点测量，细部测量可与控制测量同步进行，也可独立进行。采用全站仪和电子手簿直接采集各通道、站台和站厅的起点、终点、转折点、交叉点、变坡点等特征点的三维坐标；地铁主体工程完工后，内部生活区、工作区等功能设施未能及时分隔，自动扶梯等未安装，实际意义上的规划验收测量是施测地下车站主体、附属设施、区间隧道土建内壁的平面位置及中心线，纵、横剖面，地面车站附属设施的平面位置。
（3）地下建（构）筑物各种平、剖面图的绘制
根据所采集的建（构）筑物、铁轨中心线三维坐标及净空高，采用电子平板软件编辑绘制站台、站厅层平面图及其相关的纵剖面图、区间隧道平面图及相关的纵剖面图，地铁出入通道的平面图及相关的纵剖面图。根据各车站及隧道情况，平面图采用1:500比例尺，剖面图比例尺以1:200为基础，具体依情况而定。
2、地面带状地形数字化图及规划竣工验收测量
（1）地面图根导线布设
图根点字轨为“地三Y”字轨。测区内现有等级控制点基本能满足一、二级图根导线布点要求，只有个别地方不能满足，计划在控制点不足的地方加密布设一级GPS-RTK图根点作为二级图根导线起算之用。
图根导线观测与细部测量均采用全站仪同时进行。利用E500进行数据采集，记录文件使用NF.COM---E500PC机双向通信程序输入台式计算机，平差计算软件使用代号为CQCL，即测区成果处理系统软件进行平差计算，图根导线布设主要规定如下：
A．图根控制的线路走向应附合在就近高一级控制点上，导线线路不得互为交叉，不得布设自闭导线，不得超过两次符合，第一次附合应尽量起到图根布设的主干作用，图形美观、合理。
B．图根导线布设宜以正线（第一次附合和第二次附合）为主，每幅图的支导线点数占图根总点数不超过40％。
C．图根导线各项技术要求与前面（表7）要求一致。当导线长度小于规定的1/3时（第一次附合400米、第二次附合300米），其绝对闭合差不应大于图上0.3mm（1/500地形图为0.15米）。
D．电磁波测距三角高程观测方法执行前面诸规定。5″仪器指标差较差≤±25″。
在同一高程线路中，三角高程与直接水准不能混合使用。三角高程测量应沿图根导线线路进行布设。
（2）带状地形数字化数据采集
图根导线计算完毕后，使用测区成果处理系统软件CQCL进行细部坐标计算，并按广州市1/500地形图分幅形成*.dxf文件，采用电子平板EPS2003或CASS6.1数字化测图软件进行全野外数字测图。细部点采集的主要规定如下：
A．能够通视的地形地物均应进行数据采集，以保证数字化地形图的精度。
B．散点高程基本上以数据采集为基础，特别是主要公路，水泥地，石砌坎上坎下，以保证高程精度。
C．遇到不规则的地物，应尽量增加地物点的密度，以保证测图精度。
D．每幅图应测出图外10mm，接边误差不大于中误差2 倍。
E．一般高程注记点相对于邻近图根点的高程中误差不得大于±15cm。
（3）全解析法成图
A．图像纠正：输入数字化地形图图廓坐标形成方格网。调入该图幅扫描栅格文件，点取相应图幅和栅格图形的4个图廓点，由计算机自动匹配，纠正图廓变形。如超过误差允许范围（边长≤0.2mm，对角线≤0.3mm），则必须重新进行图框纠正；
B．读取外业数据：读取该图幅外业测量数据，包括控制点数据和碎部坐标点数据。其控制点数据直接成为本图幅的控制数据，碎部坐标点数据作为数字化时的捕捉数据。对于外业提供的CAD数据，需读入扫描数字化软件以作参考之用；
C．形成地形图制图数据：运行数字化软件的图形入库模块，将数字化图形的数据格式转化为MGE数据格式，然后进行符号化、注记压盖、裁边和图廓整饰，形成地形图制图文件CARTO，并输出硫酸纸图；
D．数据转换及薄膜地形图输出：利用MGE的图形输出功能将地形图制图文件输出为dwg格式的CAD文件，并通过绘图仪输出薄膜地形图。
3、综合图编绘
为了确定地下建筑与地面建筑的关系，需要按《广州市数字地图测量技术规程》的要求，采用全野外数字测量方式，施测地铁沿线竣工后1:500带状数字化地形图，并叠加地下建筑部分（站台、出入口、通風口、隧道等）形成地铁沿线带状综合图，地下部分采用红色线表示。轨道交通三号线数字化带状地形图（综合图）采用广州市标准地图分幅图号进行标识。由技术科提供地面数字化带状图，建测队负责地形图叠加、打印。
三、结 语
技术设计书控制的每项测量指标合理科学，测量工作如实反映设计书的要求，成果真是可靠。所使用的测量手段先进，测量的速度和成图的精度方面经过多年的实践，成果是显著的，它能利用有限的仪器设备，简单的操作，用最快的时间完成大量的地物点平、高数据的采集。从地铁三号线检查的情况来看，质量得到了保证。项目组根据设计书要求，严格把守每道验收测量工序质量关，把技术要求在测量过程中落实，以确保工程的安全、高效、有序地进行。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。