王文慶 金亞雷 李東宇

(中鐵上海設計院集團有限公司 上海 200333)

0 引言

合肥至蚌埠客運專線（簡稱合蚌客專）精密控制網(wǎng)于2009年4月建立，至2010年7月線下施工完成，根據(jù)高速鐵路測量規(guī)范[1]要求，在線上軌道控制網(wǎng)（CPIII）建網(wǎng)前，需對精密控制網(wǎng)復測一次；為此2010年8月組織對合蚌客專精密控制網(wǎng)復測，通過本次復測對破壞或不穩(wěn)定的點進行恢復，為后續(xù)的線上CPIII 建網(wǎng)及線上施工提供準確的基準，由于基礎控制網(wǎng)（CPI）起算點即框架控制網(wǎng)點距達到50公里，且鐵路控制網(wǎng)是線型網(wǎng)，易出現(xiàn)起算點中間位置CPI點出現(xiàn)較大位置變化，與建網(wǎng)成果較差較大，為此須結合線下施工情況，解決此問題。

1 項目概況

合蚌客運專線位于安徽省中部，北起蚌埠市，南至合肥市，沿途經(jīng)過鳳陽縣、淮南市和長豐縣。合蚌客運專線基本為南北走向，橫跨東經(jīng)117°06′～117°27′，北緯31°57′～32°57′；合蚌客運專線正線線路全長130.590km；雙線、II 型板；設計速度目標值：300km/h（預留350km/h）。

本次基礎平面控制網(wǎng)復測共測量CPI點46個，其中破壞后補埋點4個；按照高鐵二等進行觀測，聯(lián)測框架控制網(wǎng)點3個，采用10臺雙頻GPS 接收機進行觀測，GPS 接收機的靜態(tài)定位標稱精度等于或優(yōu)于5mm+1ppm。CPI 平面控制網(wǎng)基線邊方向中誤差≤1.3"，最弱邊相對中誤差≤1/180 000，CPI 控制點復測坐標較差限差20mm，相鄰點間坐標差之差的相對精度限差≤1/130 000。

2 基礎平面控制網(wǎng)CPI觀測

根據(jù)原CPI 網(wǎng)為帶狀線形布設的特點，為保證取得高精度的觀測成果，CPI GPS 網(wǎng)觀測時要求連續(xù)推進，并要有很強的網(wǎng)形結構。同步作業(yè)圖形之間采用邊連接和網(wǎng)連接相結合的方式，組成大地四邊形或多邊形連接。

根據(jù)參考文獻[1]的要求，CPI觀測時間≥90分鐘，時段數(shù)≥2，數(shù)據(jù)采樣間隔15s，本次觀測嚴格按照以上要求執(zhí)行，在同一個點的連續(xù)兩個時段觀測必須重新架站，確保對中整平、天線高量取準確。

3 基礎平面控制網(wǎng)CPI 數(shù)據(jù)處理

不同型號的GPS 接收機數(shù)據(jù)均轉(zhuǎn)換成RINEX格式數(shù)據(jù)，GPS 網(wǎng)基線解算采用徠卡LGO7.0 軟件進行，網(wǎng)平差采用武漢大學測繪學院CosaGPS 軟件。

3.1 基線解算

數(shù)據(jù)剔除率＜10%，解算模式采用雙差固定解?；€解算好后檢查基線質(zhì)量是否符合規(guī)范要求，導出基線向量為ASCII 碼文件，作為平差的原始基線向量數(shù)據(jù)。由于本次測量采用的GPS 接收機較多，同步觀測的CPI點多達10個，基線解算使用LGO 7.0 軟件，采用人工方式按照大地四邊形解算，避免采用軟件自動計算生成不合理，也是沒有任何必要的。長30～40公里基線，重復基線、閉合差統(tǒng)計見表1。

表1 重復基線、閉合差統(tǒng)計表

3.2 三維無約束平差

CPI 平面控制網(wǎng)空間三維無約束平差最弱邊（JHGCPI046-CPI001）邊長相對中誤差為2.00ppm，即1/500000；全網(wǎng)最弱點（CPI044）點位誤差為1.13cm?；€向量的改正數(shù)（VΔx，VΔy，VΔz）絕對值應小于3σ，具體見表2。

表2 三維無約束平差基線向量的改正數(shù)統(tǒng)計表

從表中可以看出基線向量的改正數(shù)均小于0.03m，結合無約束平差結果的精度信息，說明GPS網(wǎng)外業(yè)觀測和基線處理結果很好，整網(wǎng)具有較高的內(nèi)部符合精度。

3.3 三維約束平差及數(shù)據(jù)分析

把GPS 三維控制坐標轉(zhuǎn)換為二維平面坐標有兩種方法，一是將GPS 網(wǎng)中的已知點的平面坐標作為約束點進行二維約束平差得到，另一種方法是利用已知點的三維坐標對GPS 進行三維約束平差，再通過投影變換將GPS 三維空間坐標轉(zhuǎn)換為二維平面坐標。由于GPS 網(wǎng)中的已知點間的邊長存在投影差（高程改化和高斯投影），且高斯投影在CPI 控制網(wǎng)的各條邊中是一個非線性的變量，如果直接進行二維約束平差計算CPI 控制網(wǎng)的平面坐標，就會把CPI 控制網(wǎng)的各條邊中非線性的投影差按已知點間的邊長投影系數(shù)對各條邊進行線性約束，這是一種不嚴密的轉(zhuǎn)換方法。而第二種方法是一種嚴密的轉(zhuǎn)換方法[3]。本次復測采用第二種方法進行數(shù)據(jù)處理。

全線按照50公里間距布設基巖框架控制網(wǎng)CPO點3個，本次復測采用復測檢驗合格的3個基巖框架控制網(wǎng)CPO點進行三維約束平差。本次復測CPI 破壞4個，予以補埋。

CPI 平面控制網(wǎng)空間三維約束平差最弱邊（JHGCPI046-CPI001）邊長相對中誤差為2.60ppm，即1/384000；全網(wǎng)最弱點（CPI044）點位誤差為1.13cm。平差后通過分帶投影的方法計算出CPI 控制點的平面直角坐標，與建網(wǎng)數(shù)據(jù)進行比較，坐標較差統(tǒng)計表見表3，相鄰點間坐標差之差的相對精度統(tǒng)計結果見表4。

表3 采用3個CPO平差計算出坐標較差統(tǒng)計表

坐標較差X方向大于10mm的位于CPI026～CPI035 段，Y方向大于10mm的位于CPI011 ～CPI018段，均處于起算點中部，通過表4可知，相鄰點間坐標差之差的相對精度均優(yōu)于1/130 000，說明點的相對位置未發(fā)生變化，網(wǎng)型結構穩(wěn)定，分析出現(xiàn)此情況的原因主要是由于CPI 網(wǎng)網(wǎng)型是線狀、起算點間距過大造成。

表4 采用3個CPO平差計算出坐標差之差精度統(tǒng)計表

考慮到此次復測的成果作為線上CPIII 建網(wǎng)基準，必須保證線上部分與線下施工部分處于最佳吻合，否則會出現(xiàn)：設計線路中心與橋梁中心不一致即橋梁偏心較大從而出現(xiàn)高速行車影響橋梁結構，線路已施工的接觸網(wǎng)等侵入線路從而出現(xiàn)返工工程等一系列嚴重質(zhì)量問題。基于CPI 網(wǎng)相對關系沒有發(fā)生變化，采用除框架控制網(wǎng)作為起算點外，另增加處于各框架控制網(wǎng)中間的、穩(wěn)定的CPI點為起算點，實現(xiàn)復測CPI 成果較差較小。

依此原則在框架控制網(wǎng)點分別增加CPI014、CPI030 為起算點，檢測其與框架控制網(wǎng)點相對關系滿足規(guī)范要求，CPI 平面控制網(wǎng)空間三維約束平差最弱邊（JHGCPI046-CPI001）邊長相對中誤差為2.77ppm，即1/361000；全網(wǎng)最弱點（CPI040）點位誤差為0.97cm；計算出復測坐標與建網(wǎng)坐標較差統(tǒng)計表見表5。

通過表5可知，坐標較差較未加入CPI 約束點得到極大改善，而相鄰點間坐標差之差的相對精度均優(yōu)于1/130 000，說明未改變網(wǎng)型結構，通過增加起算點較好地實現(xiàn)線上施工網(wǎng)與線下施工網(wǎng)盡可能吻合。

4 結論

高速鐵路精密控制網(wǎng)是線下、線上施工的基準，必須保證復測值與原測較差較小，從而保證線下、線上施工高度一致，不能簡單用原測控制點平差了事；新增加的起算點應檢測其穩(wěn)定性，應滿足相關規(guī)范的要求；新增加的起算點可以采取反復挑選多次，分析比較較差擇優(yōu)選定。

本文通過對合蚌客專CPI 網(wǎng)線上施工前復測具體分析，為后續(xù)其他鐵路項目精密控制網(wǎng)復測提供一點提示。

[1]TB 10601-2009.高速鐵路工程測量規(guī)范[S].

[2]何佳.成都地鐵1號線控制網(wǎng)復測成果分析[J].城市勘測，2010（3）：56-58,61.

[3]TB 10601-2009.高速鐵路工程測量規(guī)范條文說明[S].

[4]秦政國,陶利.GPS技術在無錫市軌道交通工程中的應用[J].現(xiàn)代測繪，2011，35（5）：34-36.

[5]王鐵生，翟繼紅.城市高精度GPS控制網(wǎng)的復測與網(wǎng)形優(yōu)化[J].測繪學院學報，2004，2（2）：102-104.

[6]張英翔，胡波，羅濤等.京滬高速鐵路CPII 控制網(wǎng)復測技術研究[J].地理空間信息，2008,6（3）：112-114.