平面控制測量方案設(shè)計在高鐵專線中的應(yīng)用

黨軍宏 雷旭華 陳 龍

(中國航空港建設(shè)第七工程總隊，陜西寶雞 721006)

滬杭客專為設(shè)計時速350 km的高速鐵路。滬杭客專土建1標段正線里程范圍為DK2+210～DK17+600，正線長度15.39 km。

客運專線無碴軌道平面控制網(wǎng)宜按分級布網(wǎng)的原則分三級布設(shè)，第一級為基礎(chǔ)平面控制網(wǎng)(CPⅠ)，第二級為線路控制網(wǎng)(CPⅡ)，第三級為基樁控制網(wǎng)(CPⅢ)。

根據(jù)控制網(wǎng)設(shè)計主要為勘測、施工、運營維護提供坐標基準的目的，在本文中滬杭客運專線GPS控制網(wǎng)設(shè)計主要就是CPⅠ網(wǎng)的設(shè)計，并按我國頒發(fā)的《全球定位系統(tǒng)(GPS)鐵路測量規(guī)范》精度分級及各級GPS測量基本技術(shù)要求中的B級精度的要求進行。

在本次GPS網(wǎng)方案設(shè)計中，作者選取了15個點，其中有4個為已知點(見表1，表2)，點位沿線分布見圖1。

表1 測區(qū)已知點經(jīng)緯度及坐標(上海城市坐標)

表2 點位概略經(jīng)緯度

在這個控制網(wǎng)中有CP0控制點4個，編號為JZ15，JZ16，JZ17，JZ18，點位采用強制歸心標，樁點保存完好，觀測條件良好，可以作為滬杭客專土建1標段精測網(wǎng)平面部分的平差位置起算基準，但考慮到JZ18為原京滬鐵路的 CP0點，也是京滬上海段的WGS84坐標的起算點，所以本網(wǎng)也將JZ18作為空間WGS84平差的起算點。方案示意圖見圖2，相關(guān)數(shù)據(jù)見表3。

圖1 點位沿線分布圖

圖2 方案示意圖

表3 圖上量出的數(shù)據(jù) m

采用測邊網(wǎng)模型利用控制測量優(yōu)化設(shè)計與平差軟件計算結(jié)果見表4～表6。

表4 點位誤差

表5 邊長平差成果表

由表5中數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，滿足精度要求。邊長相對中誤差最大為1/1 190 000，小于精度要求1/170 000，所以所選網(wǎng)型符合要求，點間誤差最大為3.97，小于5 mm。

可靠性指標:根據(jù)R.A sany提出的公式計算GPS網(wǎng)的主要特征值:C=nm/N。

其中，C為觀測時段數(shù);n為網(wǎng)的總點數(shù);m為每點設(shè)站數(shù);N為接受機數(shù)。在網(wǎng)中:

總基線數(shù):J總=C×N×(N－1)/2;必要基線數(shù):J必=n－1;獨立基線數(shù):J獨=C×(N－1);多余基線數(shù):J多=C×(N－1)－(n－1);總體可靠性指標 =J多/J獨;效率指標:

其中，Smin為最少觀測時段數(shù);R為每個點的最少重復觀測期數(shù);n為點數(shù);m為儀器數(shù);Sd為設(shè)計觀測時段數(shù)。

計算該方案的主要特征值見表7。

在這里主要對該方案做出了比較，按照規(guī)范要求是至少4臺接收機進行觀測，經(jīng)過驗算和比較發(fā)現(xiàn)，9臺儀器的投入將是最優(yōu)的。

表6 點間誤差

表7 方案比較

在對控制網(wǎng)進行設(shè)計時，總希望采取的方案能夠盡少的使用人力、物力和財力，并在規(guī)定的約束條件下取得最佳效果。對于前面設(shè)計的兩個方案，我們從以下幾個方面進行比較，最終確定方案二作為本次的平面控制網(wǎng)。

1)在精度指標方面進行比較。兩種方案都符合相關(guān)的限差規(guī)定，所以都是可行的。

2)從網(wǎng)的可靠性標準分析。根據(jù)規(guī)范要求，平均可靠率應(yīng)大于0.25。網(wǎng)的可靠性分析是指控制網(wǎng)能夠發(fā)現(xiàn)觀測值中存在的粗差和抵抗殘存粗差對平差結(jié)果的影響能力。在這兩個方案設(shè)計中，由于方案二GPS網(wǎng)中的多余觀測數(shù)大大多于方案一，提供了大量的檢核條件，所以認為方案二GPS的可靠性較好。

3)從費用標準來看，方案二施測起來也是比較快捷、方便的，同一測站也不需多人完成，節(jié)約了人力、物力和財力。

4)從效率指標來看，選擇9臺儀器的效率最大。

［1］張 勤.GPS測量原理及應(yīng)用［Z］.2010.

［2］鐵建設(shè)［2006］189號，客運專線無碴軌道鐵路工程測量暫行規(guī)定［S］.

［3］BT 10054-97，全球定位系統(tǒng)(GPS)鐵路測量規(guī)程［S］.

［4］CJJ 8-99，城市測量規(guī)范［S］.

［5］GB 50026-1993，工程測量規(guī)范［S］.