濟(jì)南城市軌道交通框架測量控制網(wǎng)建設(shè)研究

王東曉

（山東軌道交通勘察設(shè)計(jì)院有限公司，山東 濟(jì)南 250014）

城市軌道交通作為一項(xiàng)綜合性的系統(tǒng)工程具有精度高、周期長等特點(diǎn)，從線網(wǎng)規(guī)劃、工程設(shè)計(jì)、施工建設(shè)到運(yùn)營維護(hù)等各個階段與測量工作都密不可分。統(tǒng)一穩(wěn)定的地面測量控制網(wǎng)是整個工程建設(shè)的基礎(chǔ)，是實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)工程的必要保證。目前由于軌道交通線路分期建設(shè)，單條線路控制網(wǎng)均是按照線路走向單獨(dú)布網(wǎng)，單獨(dú)控制，在線路相交處采用坐標(biāo)擬合的方法進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，這就出現(xiàn)了銜接精度差、不同線路數(shù)據(jù)不能共享、起算基準(zhǔn)不統(tǒng)一等問題。而軌道交通框架測量控制網(wǎng)在各線路實(shí)施之前對軌道交通各項(xiàng)建設(shè)工程進(jìn)行前瞻性的空間控制，把各線路預(yù)先放在同一個基準(zhǔn)下，有效地解決了上述問題，尤其對濟(jì)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(wǎng)范圍的控制網(wǎng)更為重要。

1.框架測量控制網(wǎng)的必要性

1.1 實(shí)現(xiàn)軌道交通控制測量“三網(wǎng)合一”

“三網(wǎng)合一”即軌道交通勘察設(shè)計(jì)控制網(wǎng)、施工測量控制網(wǎng)、運(yùn)營維護(hù)控制網(wǎng)的坐標(biāo)高程系統(tǒng)的統(tǒng)一、起算基準(zhǔn)的統(tǒng)一和測量精度協(xié)調(diào)統(tǒng)一。由于軌道交通建設(shè)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(shù)據(jù)管理模式存在差異，這就導(dǎo)致無法實(shí)現(xiàn)不同標(biāo)段成果共享和可靠性檢驗(yàn)?？蚣軠y量控制網(wǎng)實(shí)現(xiàn)了“三網(wǎng)合一”，同時增加了多標(biāo)段不同階段數(shù)據(jù)管理的適應(yīng)性和自由度，最大限度地保證了軌道交通工程的系統(tǒng)性和整體性。

1.2 滿足城市控制網(wǎng)對接問題

隨著濟(jì)南“東拓、西進(jìn)、北跨、南控、中優(yōu)”戰(zhàn)略規(guī)劃的出臺和濟(jì)南市軌道交通線網(wǎng)的優(yōu)化，將來會有更多的軌道交通線路覆蓋到先行區(qū)、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(shè)的城市獨(dú)立控制網(wǎng)已經(jīng)無法實(shí)現(xiàn)對接，更大范圍的框架測量控制網(wǎng)是十分必要的。整體控制網(wǎng)建立在與兩城市或多城市都能兼容的獨(dú)立坐標(biāo)系下，既保證了整體控制網(wǎng)的相對獨(dú)立性，又解決了不同城市控制網(wǎng)間的對接問題，有利于周邊城市快速融入濟(jì)南省會都市圈。

1.3 解決多線路精準(zhǔn)銜接問題

隨著城市規(guī)模擴(kuò)張，軌道交通工程線路之間將會出現(xiàn)越來越多交叉換乘節(jié)點(diǎn)，這是城市軌道交通工程建設(shè)過程中越來越明顯的一個特征。盡管在規(guī)劃和建設(shè)階段一般都預(yù)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(shè)計(jì)資料是否一致、匹配，尤其是坐標(biāo)系統(tǒng)的是否統(tǒng)一，將存在著直接影響。

軌道交通工程投資巨大、建設(shè)周期長，一般單條線路或幾條線路同時開工，分期建設(shè)。各線路由不同的單位設(shè)計(jì)、施工，按照線路特點(diǎn)建立獨(dú)立控制網(wǎng)，鑒于目前沒有統(tǒng)一框架網(wǎng)，這些控制網(wǎng)因設(shè)計(jì)建設(shè)便利可能采用不同的基準(zhǔn)。建立一個能覆蓋全線路的整體框架控制網(wǎng)，在納入已建工程測量數(shù)據(jù)的同時，最大限度地保障多線路及后期規(guī)劃建設(shè)控制網(wǎng)的精度指標(biāo)一致，并能保證線路對接點(diǎn)坐標(biāo)的一致性。

2.框架測量控制網(wǎng)布設(shè)原則

一是根據(jù)現(xiàn)行規(guī)范要求，在框架網(wǎng)設(shè)計(jì)中，應(yīng)該實(shí)現(xiàn)一次性的布網(wǎng)，完成工程項(xiàng)目的整體測量，同時，在框架網(wǎng)設(shè)計(jì)過程中，也應(yīng)充分利用現(xiàn)有可利用的城市高等級控制網(wǎng)和在建線路GPS控制點(diǎn)，既增加了控制網(wǎng)檢核條件，又避免控制網(wǎng)資源的重復(fù)建設(shè)，節(jié)約工程的成本。二是引入JNCORS，作為濟(jì)南軌道交通框架網(wǎng)的平面坐標(biāo)起算點(diǎn)。CORS站具有連續(xù)觀測、無人值守的優(yōu)勢，將CORS站數(shù)據(jù)加入框架網(wǎng)中處理，大大增加了控制網(wǎng)站點(diǎn)數(shù)和觀測量，減少了不必要設(shè)站，有效地保證了控制網(wǎng)的網(wǎng)形。三是控制網(wǎng)采用的坐標(biāo)系與城市基礎(chǔ)建設(shè)基準(zhǔn)一致的濟(jì)南1993獨(dú)立坐標(biāo)系，方便軌道交通前期規(guī)劃、施工建設(shè)和竣工驗(yàn)收等各項(xiàng)工作，除此之外，考慮到國家推行2000國家大地坐標(biāo)系的要求，還應(yīng)提供2000國家大地坐標(biāo)系成果，并提供轉(zhuǎn)換參數(shù)。

3.濟(jì)南軌道交通框架網(wǎng)初探

濟(jì)南軌道交通方案統(tǒng)籌考慮服務(wù)支撐城市發(fā)展，解決城區(qū)交通擁堵、城區(qū)與市郊交通聯(lián)系，將章丘、濟(jì)陽、長清、平陰等等衛(wèi)星城納入軌道交通線網(wǎng)規(guī)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(yùn)量軌道交通等多種交通制式協(xié)調(diào)規(guī)劃，多網(wǎng)合一，形成全市“一張大網(wǎng)” “一張圖”，實(shí)現(xiàn)都市圈“四網(wǎng)融合”?，F(xiàn)有城市GPS控制點(diǎn)由于點(diǎn)位密度和精度等問題已無法滿足大規(guī)模軌道交通建設(shè)要求?；谝陨显?，并考慮到后期軌道交通的長遠(yuǎn)發(fā)展和安全建設(shè)、運(yùn)營，濟(jì)南市開展了全域測量控制網(wǎng)的研究工作。

3.1 平面框架網(wǎng)策略

按照《城市軌道交通工程測量規(guī)范》（GB/T 50308-2017）中相關(guān)技術(shù)要求，一等平面控制網(wǎng)平均邊長為10 km，結(jié)合濟(jì)南市現(xiàn)有控制點(diǎn)點(diǎn)位分布情況和濟(jì)南市軌道交通遠(yuǎn)景規(guī)劃覆蓋區(qū)域范圍，濟(jì)南市全市軌道交通框架控制網(wǎng)控制范圍約4000 km2，需布設(shè)一等平面控制點(diǎn)約48個，其中范圍內(nèi)有JNCORS站點(diǎn)5個，已有城市B級、C級控制點(diǎn)位10個，需新埋設(shè)控制點(diǎn)33個。如下圖所示。

3.2 高程框架網(wǎng)策略

按照《城市軌道交通工程測量規(guī)范》（GB/T 50308-2017）中相關(guān)技術(shù)要求，一等高程控制網(wǎng)水準(zhǔn)點(diǎn)平均間距應(yīng)小于4 km。一等水準(zhǔn)網(wǎng)水準(zhǔn)點(diǎn)約150個（其中利用已有水準(zhǔn)點(diǎn)位約100個，需新埋設(shè)高程控制點(diǎn)點(diǎn)位約50個），水準(zhǔn)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(xiàng)

一是濟(jì)南城市軌道交通框架測量控制網(wǎng)充分考慮城市發(fā)展格局，將黃河北岸新舊動能轉(zhuǎn)換先行區(qū)納入網(wǎng)內(nèi)，但是由于黃河屬于地上河，地層多為粉砂、細(xì)砂、黏質(zhì)砂土或砂質(zhì)黏土，含水量豐富，地質(zhì)不穩(wěn)定，埋設(shè)基準(zhǔn)點(diǎn)需特殊處理，采用深樁基準(zhǔn)點(diǎn)。二是綜合考慮規(guī)劃線路平面布置圖、濟(jì)南市城市高等級平面控制點(diǎn)、在建濟(jì)南軌道交通線路控制點(diǎn)分布情況，在線路銜接處，充分考慮重合點(diǎn)。當(dāng)利用城市已有控制點(diǎn)時，應(yīng)檢查該點(diǎn)的穩(wěn)定性和完好性。

4.框架測量控制網(wǎng)的復(fù)測

軌道交通工程建設(shè)工期較長，作業(yè)區(qū)地質(zhì)條件復(fù)雜、地下管線繁多，控制網(wǎng)內(nèi)控制點(diǎn)不可避免地會產(chǎn)生位移和沉降。城市軌道交通控制網(wǎng)是保證隧道貫通和施工測量的基礎(chǔ)，需及時進(jìn)行復(fù)測從而掌握控制點(diǎn)變形情況，及時了解控制點(diǎn)穩(wěn)定狀態(tài)，并進(jìn)行相應(yīng)技術(shù)處理。同時隨著城市建設(shè)的進(jìn)行，控制點(diǎn)可能被遮擋或破壞。在日常普查過程中發(fā)現(xiàn)點(diǎn)位破壞的情況時，需重新選擇合適的位置布設(shè)新點(diǎn)。為確保軌道交通框架網(wǎng)線工作的順利進(jìn)行，在框架測量控制網(wǎng)建成后，每2年復(fù)測一次，且復(fù)測技術(shù)要求應(yīng)符合以下要求。一是復(fù)測時采用的起算點(diǎn)和控制網(wǎng)觀測方案與原測量方案一致。二是復(fù)測采用的儀器設(shè)備、觀測方法、觀測精度、數(shù)據(jù)處理和成果精度與初測一致。三是同一平面控制點(diǎn)的復(fù)測和初測成果坐標(biāo)分量較差的極限誤差應(yīng)小于2m；同一高程控制點(diǎn)高程較差極限誤差小于m。（m為復(fù)測控制點(diǎn)點(diǎn)位或高程中誤差）。四是當(dāng)大于以上值時應(yīng)查明原因及時補(bǔ)測。

5.結(jié)語

隨著濟(jì)南城市版圖的擴(kuò)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(wǎng)，本文結(jié)合濟(jì)南實(shí)際，對濟(jì)南城市軌道交通框架控制網(wǎng)建設(shè)進(jìn)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(wǎng)或者復(fù)測時應(yīng)考慮與之聯(lián)測；采用水準(zhǔn)儀、GPS、INSAR集成技術(shù)開展全域地表沉降工作，分析沉降區(qū)域、沉降速率規(guī)律，為全域控制網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供動態(tài)參考。