平面控制測量方案設計在高鐵專線中的應用

黨軍宏 雷旭華 陳 龍

(中國航空港建設第七工程總隊，陜西寶雞 721006)

滬杭客專為設計時速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宜按分級布網的原則分三級布設，第一級為基礎平面控制網(CPⅠ)，第二級為線路控制網(CPⅡ)，第三級為基樁控制網(CPⅢ)。

根據控制網設計主要為勘測、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控制網設計主要就是CPⅠ網的設計，并按我國頒發的《全球定位系統(GPS)鐵路測量規范》精度分級及各級GPS測量基本技術要求中的B級精度的要求進行。

在本次GPS網方案設計中，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 測區已知點經緯度及坐標(上海城市坐標)

表2 點位概略經緯度

在這個控制網中有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，所以本網也將JZ18作為空間WGS84平差的起算點。方案示意圖見圖2，相關數據見表3。

圖1 點位沿線分布圖

圖2 方案示意圖

表3 圖上量出的數據 m

采用測邊網模型利用控制測量優化設計與平差軟件計算結果見表4～表6。

表4 點位誤差

表5 邊長平差成果表

由表5中數據發現，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R.A sany提出的公式計算GPS網的主要特征值:C=nm/N。

其中，C為觀測時段數;n為網的總點數;m為每點設站數;N為接受機數。在網中:

總基線數:J總=C×N×(N－1)/2;必要基線數:J必=n－1;獨立基線數:J獨=C×(N－1);多余基線數: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;R為每個點的最少重復觀測期數;n為點數;m為儀器數;Sd為設計觀測時段數。

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，按照規范要求是至少4臺接收機進行觀測，經過驗算和比較發現，9臺儀器的投入將是最優的。

表6 點間誤差

表7 方案比較

在對控制網進行設計時，總希望采取的方案能夠盡少的使用人力、物力和財力，并在規定的約束條件下取得最佳效果。對于前面設計的兩個方案，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。

1)在精度指標方面進行比較。兩種方案都符合相關的限差規定，所以都是可行的。

2)從網的可靠性標準分析。根據規范要求，平均可靠率應大于0.25。網的可靠性分析是指控制網能夠發現觀測值中存在的粗差和抵抗殘存粗差對平差結果的影響能力。在這兩個方案設計中，由于方案二GPS網中的多余觀測數大大多于方案一，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測量原理及應用［Z］.2010.

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

［3］BT 10054-97，全球定位系統(GPS)鐵路測量規程［S］.

［4］CJJ 8-99，城市測量規范［S］.

［5］GB 50026-1993，工程測量規范［S］.