境外鐵路平面控制測量的幾點體會

王志強

(鐵道第三勘察設計院集團有限公司，天津　300251)

1　項目簡介

泛亞鐵路工程某段是整個泛亞鐵路規劃的重要組成部分，線路全長約300 km。沿線均處平原，地勢低平。主要技術指標為單線標準軌，最高設計時速120 km，預留雙線條件，同時考慮客運和貨運的需要。工程平面控制測量結合航飛和鐵路初測要求，首級平面控制網一次建網完成，同時采用高程擬合技術建立高程控制網。

2　資料收集和使用

平面控制測量的起算數據為工程所在國GPS大地測量點，控制點等級為當地一等GPS點。由于控制點等級高且多個點在鐵路線位附近，此次平面控制測量選用了4個控制點。

3　坐標系統

該國平面和高程系統由其地理制圖局建立，平面坐標原點為1960印度原點，高程起算以河仙中等海水面為零點起算。根據收集到的GPS大地測量點資料，明確本項目坐標系統。

參考框架：ITRF2005；

坐標系：UTM Zone 48 North Ellipsoid GRS80。

4　平面坐標投影

平面坐標采用橫軸墨卡托投影(UTM)，與中國常用的高斯-克呂格投影的最大區別是中央子午線尺度比不是1，而是0.999 6，在中央子午線兩側割線處投影長度沒有變形，在兩割線以內，投影后長度變短，變化最大處為中央子午線，在兩割線以外，投影后長度變長，如圖1所示。UTM的另一特點與高斯克呂格投影一樣，投影后無角度變形，圖形保持相似。

圖1　UTM投影變形示意

該國全國劃分為3個投影帶，詳見表1。

表1　該國投影分帶

本項目坐標系中央子午線為105°

長半軸：a=6 378 137 m，扁率：1/f=298.257 222 101，UTM投影尺度比：m0=0.999 6。

5　測量實施

5.1　控制網等級和測量方式

此次工程首級平面控制網設計為D級(四等)GPS控制網，每8 km左右布設一對通視的GPS點，點間距離600～800 m；次級平面控制網設計為一級導線，點間距離400～600 m，短邊與相鄰邊之比不超過1∶3。

5.2　選點埋標

該國是土地私有制國家，在私人土地測量需要得到土地所有者的同意，因此控制點大部分布設在沿線附近的公路邊上和部分鄉村道路邊上。采用現場水泥澆筑，埋設規格為30 cm×30 cm×80 cm。

5.3　外業觀測

外業測量實施前，按照項目質量控制的要求，檢查GPS和全站儀設備的檢定證書并做好測量前常規檢查，確保儀器狀態穩定滿足測量要求。

GPS測量使用4臺徠卡1200 GPS雙頻接收機，以邊連式構網，每時段觀測時間大于45 min，數據采樣率為15 s。測量時聯測收集的當地控制點，同時根據聯測距離適當延長同步觀測時間。

5.4　數據處理

此次GPS外業靜態測量采用同一型號接收機，原始數據按照日期和接收機號存檔。GPS基線解算統一采用LGO6.0軟件進行。解算時采用起算點轉換的WGS-84坐標作為基線的起算點。網平差采用同濟大學測量系的TGPPS Win32軟件，以聯測的地方GPS控制點為起算點。

基線處理環閉合差最大如下：

多邊形環[5]:GPS144GPS146GPS145GPS143GPS144

Wx=-0.006 mWy=0.027 mWz=0.008 mWxyzmax=0.024 m

W=0.029 mWmax= 0.041 mS=8 426.739 m

精度滿足《鐵路工程衛星定位測量規范》GPS網基線質量檢驗限差表要求，基線解算質量合格。

GPS網平差計算時首先在WGS84坐標系中進行無約束平差，對觀測值后驗中誤差、殘差、標準殘差進行統計分析，檢查GPS基線向量是否含有粗差和明顯的系統誤差，無約束平差基線向量改正數最大ΔX為-0.95 cm，ΔY為1.42 cm，ΔZ為-0.85 cm，均小于限差3σ。表明GPS控制網基線向量的觀測值內附合精度較高，基線向量網的質量可靠。

無約束平差結束后，經過控制點兼容性檢查，選取兼容性好的點作為起算點，進行約束平差。采用5C、3、5J、10C四個已知點進行約束平差計算。其基線向量改正數之差最大ΔX為0.89 cm，ΔY為1.60 cm，ΔZ為1.52 cm，均小于限差2σ。平差后GPS控制網的點位中誤差最大點是GPS149，Mx最大值：0.47 cm，My最大值：0.49 cm，均小于±50 mm的限差，滿足要求?；€邊方向中誤差最大的基線邊為GPS155-GPS156，方向中誤差最大為1.10″，小于2.5″的限差，基線邊相對中誤差最大的基線邊為GPS149-GPS150，相對中誤差為1/175 828，小于1/50 000的限差，滿足四等GPS測量精度要求。

6　結束語

本工程設計行車速度低，初測階段直接采用當地坐標系而未進行工程獨立坐標系設計，在工程起點處的測距投影長度變形達33 mm/km，在進行二級導線控制測量計算時需要進行測距邊的投影改正，對于重要工程(如特大橋)需要建立施工坐標系，避免測距投影誤差對重要工程施工的不利影響。

境外工程測繪項目，如坐標系統、投影方式等均可能與中國不同，在中國技術的基礎上找出其中的差異，確立合適的技術方案是順利完成測繪工作的必要保證。

境外勘測項目實施過程中，需要充分收集既有資料，同時在具體施測階段注重當地習俗，選點埋標以及測量時盡量避免干擾當地居民，利于所埋標志點的保存。

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