陳耀輝　李曉敏　崔希民　袁德寶

(中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京) 地球科學(xué)與測(cè)繪工程學(xué)院，北京　100083)

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基于GPS的高鐵CPⅡ平面控制網(wǎng)復(fù)測(cè)技術(shù)研究

陳耀輝李曉敏崔希民袁德寶

(中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京) 地球科學(xué)與測(cè)繪工程學(xué)院，北京100083)

結(jié)合工程實(shí)例，介紹基于GPS的高鐵CPⅡ平面控制網(wǎng)復(fù)測(cè)技術(shù)。

GPS高速鐵路復(fù)測(cè)技術(shù)CPⅡ平面控制網(wǎng)

高速鐵路是指時(shí)速大于250km的鐵路，是中國(guó)乃至世界都爭(zhēng)先發(fā)展的一種鐵路模式。為了保證高速鐵路的行車安全和乘客的舒適性，高速鐵路在設(shè)計(jì)施工階段對(duì)鐵路的平順性有很高的要求。因此，在設(shè)計(jì)施工階段定期對(duì)CPⅡ平面控制網(wǎng)進(jìn)行復(fù)測(cè)是施工的重點(diǎn)任務(wù)。

1　工程概況

京沈高速鐵路北京段內(nèi)某標(biāo)段全長(zhǎng)5.32km，9個(gè)CPⅡ平面控制點(diǎn)點(diǎn)位保存完好且沿線路分布。

2　GPS測(cè)量精度指標(biāo)

該標(biāo)段內(nèi)存在3個(gè)CPⅠ控制點(diǎn)和9個(gè)CPⅡ控制點(diǎn)，為了保證復(fù)測(cè)精度，使用已知的CPⅠ控制點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行二維約束平差。為了增強(qiáng)網(wǎng)形強(qiáng)度，JM0007也作為輔助點(diǎn)參與復(fù)測(cè)。

與原測(cè)相同，CPⅡ平面控制網(wǎng)采用GPS測(cè)量方法施測(cè)，根據(jù)規(guī)范要求，CPⅡ平面控制網(wǎng)的觀測(cè)按照高鐵三等標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施。其中，外業(yè)GPS觀測(cè)的技術(shù)要求按表1執(zhí)行；觀測(cè)數(shù)據(jù)的處理應(yīng)滿足表2要求。

表1　GPS測(cè)量作業(yè)技術(shù)要求

表2　GPS測(cè)量精度指標(biāo)

3　CPⅡ平面控制網(wǎng)施測(cè)

CPⅡ控制網(wǎng)的復(fù)測(cè)是一個(gè)系統(tǒng)性的工程，有著一套完整的工作流程，具體的流程如圖1 所示。首先根據(jù)已有資料編寫設(shè)計(jì)書并上交審核，審核通過后制定具體的外業(yè)實(shí)施方案，在內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理過程中若發(fā)現(xiàn)基線不合格或者復(fù)測(cè)坐標(biāo)超限，應(yīng)認(rèn)真分析出現(xiàn)錯(cuò)誤的原因并對(duì)某段或者全部重測(cè)，直至數(shù)據(jù)解算合格為止，最后撰寫復(fù)測(cè)報(bào)告并上交。

圖1　CPⅡ控制網(wǎng)復(fù)測(cè)流程

3.1準(zhǔn)備工作與施測(cè)要求

(1)準(zhǔn)備工作

每天觀測(cè)前檢查接收機(jī)，查看電量和內(nèi)存是否充足，及時(shí)充電；

檢查基座氣泡是否完好，及時(shí)校正氣泡；

攜帶記錄紙、筆等必備物品。

(2)施測(cè)要求

測(cè)前測(cè)后均應(yīng)需取天線高，量取天線高時(shí)應(yīng)從3個(gè)方向(相差120°)分別量至測(cè)高片，讀數(shù)至1mm，互差不大于2mm，取均值作為天線高。

記錄時(shí)應(yīng)如實(shí)記錄開始觀測(cè)時(shí)間、結(jié)束觀測(cè)時(shí)間、記錄人以及天線高等信息。

觀測(cè)期間要保證GNSS接收機(jī)處于穩(wěn)定狀態(tài)，不得有其他人或物體移動(dòng)接收機(jī)，若有特殊情況，應(yīng)及時(shí)向調(diào)度員匯報(bào)。

觀測(cè)過程中，應(yīng)保證天線標(biāo)志線指北。

禁止在GNSS接收機(jī)附近使用對(duì)講機(jī)、手機(jī)等通訊工具，以免影響信號(hào)接收。

3.2CPⅡ平面控制網(wǎng)外業(yè)觀測(cè)

本次GPS控制網(wǎng)外業(yè)數(shù)據(jù)采集使用8臺(tái)天寶R8型GPS雙頻接收機(jī)，GPS接收機(jī)的靜態(tài)定位標(biāo)稱精度優(yōu)于±(5+1×10-6D)mm，且儀器具有專業(yè)部門頒發(fā)的鑒定證書，具備正常觀測(cè)條件。此次CPⅡ控制網(wǎng)的布設(shè)采用GPS靜態(tài)定位技術(shù)，共同步觀測(cè)兩個(gè)時(shí)段，每個(gè)時(shí)段2h，第一時(shí)段接收機(jī)安置于8個(gè)CPⅡ控制點(diǎn)上，由于第二時(shí)段點(diǎn)數(shù)較少且有一臺(tái)接收機(jī)出現(xiàn)問題，使用了7臺(tái)儀器觀測(cè)。同步作業(yè)圖形之間采用邊聯(lián)結(jié)的方式，確保該網(wǎng)的高精度和高可靠性，具體CPⅡ控制網(wǎng)圖形如圖2所示。

圖2　CPⅡ平面控制網(wǎng)網(wǎng)形

外業(yè)觀測(cè)時(shí)嚴(yán)格按《高速鐵路工程測(cè)量規(guī)范》中控制網(wǎng)精度要求執(zhí)行，并參照《全球定位系統(tǒng)(GPS)測(cè)量規(guī)范》要求，并根據(jù)調(diào)度員安排完成各測(cè)站的調(diào)度。

4　數(shù)據(jù)處理

該標(biāo)段CPⅡ平面控制網(wǎng)采用徠卡公司生產(chǎn)的商業(yè)軟件LGO7.0處理GPS基線，武漢大學(xué)生產(chǎn)的科傻GPS進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。

首先，利用LGO7.0進(jìn)行基線解算。其中，同一條邊的不同時(shí)段解算值之差應(yīng)該滿足式(1)要求

(1)

并且由獨(dú)立基線邊組成的閉合環(huán)各分量閉合差應(yīng)滿足

而且還應(yīng)該滿足在基線解算過程中同一時(shí)段的衛(wèi)星剔除率應(yīng)不大于10%。經(jīng)過LGO7.0的解算，該標(biāo)段CPⅡ平面控制網(wǎng)復(fù)測(cè)過程中所有的觀測(cè)基線均滿足規(guī)范要求。

其次，使用科傻GPS處理經(jīng)過LGO7.0解算的基線，處理基線總體上包括三維無(wú)約束平差和二維約束平差。三維無(wú)約束平差就是在WGS-84坐標(biāo)系統(tǒng)下對(duì)接收機(jī)觀測(cè)得到的三維基線向量整體平差，且無(wú)約束平差應(yīng)該滿足：VΔx≤3σ，VΔy≤3σ，VΔz≤3σ。這種平差方法不會(huì)引入使GPS網(wǎng)形產(chǎn)生尺度變化和方位變化的因素。之后，將CPⅠ10052和CPⅠ1008的平面坐標(biāo)作為約束條件對(duì)CPⅡ平面控制網(wǎng)進(jìn)行二維約束平差。在二維約束平差時(shí)應(yīng)注意與設(shè)計(jì)一致，采用相同的投影方法：高斯投影；相同的橢球參數(shù)：CGCS2000。

經(jīng)過以上操作之后，可以得到該標(biāo)段內(nèi)所有CPⅡ平面控制點(diǎn)在工程坐標(biāo)下的的二維坐標(biāo)(x，y)。復(fù)測(cè)得出的平面坐標(biāo)應(yīng)該與設(shè)計(jì)院提交的結(jié)果相比較，若滿足規(guī)范要求，則采用原坐標(biāo)。而規(guī)范要求點(diǎn)位坐標(biāo)較差應(yīng)滿足不大于±15mm的要求。具體對(duì)比結(jié)果如表3所示。

從表3可以看出，CPⅡ1046、CPⅡ1050、CPⅡ1053這三個(gè)點(diǎn)的點(diǎn)位變化值大于10mm，有明顯變化，其余6個(gè)點(diǎn)的點(diǎn)位坐標(biāo)變化較小。該標(biāo)段使用GPS復(fù)測(cè)的CPⅡ控制網(wǎng)平面控制點(diǎn)的點(diǎn)位變化滿足規(guī)范要求，精度可以滿足高速鐵路CPⅡ平面控制網(wǎng)的需要。通過上述分析可知，各CPⅡ點(diǎn)點(diǎn)位穩(wěn)定，坐標(biāo)繼續(xù)使用設(shè)計(jì)成果。

表3　CPⅡ平面坐標(biāo)較差

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Research on the Technology of High-speed Rail’s Route Horizontal Control Network’s Repetition Survey in GPS

CHEN YaohuiLI XiaominCUI XiminYUAN Debao

2016-03-02

國(guó)家自然科學(xué)基金(51474217)

陳耀輝(1993—)，男，碩士研究生。

1672-7479(2016)04-0009-03

P258

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