高寒地區鐵路精測網復測與數據處理

孫英潮

黑龍江鐵路發展集團有限公司 黑龍江 哈爾濱 150000

引言

某高寒鐵路是中國最北的運營高寒高鐵[1]。為了保證高速鐵路施工的順利進行，需要對高鐵精密控制網進行定期復測[2]。該鐵路位于高寒地區，精測網復測對測量時間和測量方法的要求比較高。選取該鐵路某段控制網復測資料進行分析。

1 復測時間選擇

該鐵路沿線大部屬于中溫帶亞濕潤～亞干旱大陸性季風氣候區。冬季嚴寒干燥漫長，夏季多雨涼爽，春、秋季干旱多風；蒸發強烈且持續時間長，蒸發量大于降水量約 3 倍左右。由于沿線最冷月平均氣溫均低于-15℃ ，按對鐵路工程影響的氣候分區，均屬嚴寒地區。據歷年氣象和調查資料，沿線土壤最大凍結深度。

表1 土壤最大凍結深度

表2 月平均氣溫

根據以往測量經驗和溫度變化對控制點影響情況，從10月中旬就有冰凍跡象，一般來年4月開始大地融化，凍脹現象逐漸減輕，一直到5月中下旬，點位高程變化逐漸減弱精測網復測時間一般在五月中下旬至六月初及以后開始，這樣可以減少凍土凍融對控制點的影響。

2 復測方法

平面復測的總體原則是：同網形、同精度分級測量[3]，測量時對遭到破壞、丟失的點充分利用既有其他滿足埋設要求的平面控制點，按照原網標準采用鐵路二等指標進行測量。

表3 CPI復測要求

平面控制點復測根據《高速鐵路工程測量規范》(TB10601-2009)要求，CPI復測成果與原測成果坐標較差不應大于20mm，復測相鄰點間坐標差之差的相對精度小于1/130000。當復測結果出現較差大于等于20mm或者相對精度大于1/130000時，對數據進行二次質檢查明原因，對變化點進行數據更新。

表4 CPI復測要求

高程復測按照二等[2、4]水準要求進行, 高程控制網中被破壞或受到外界干擾不能測量的點按照原網標準補設。

表5 高程復測要求

高程控制點更新原則

水準點間復測高差與原測高程高差的比較，二等水準不符值應小于。對復測結果超限段落進行質檢找出原因，如發現點位確實發生變化應對其進行內插更新。

3 數據處理與分析

平面CPI測量采用的儀器為Trimble R8 標稱精度水平±5mm+0.5ppm*D和垂直±5mm+1ppm*D。首先將CPI原始觀測文件均轉換為標準RINEX文件，并對點號、天線量高方式、天線高復核后進行基線解算。基線向量解算統一應用商用軟件LGO進行，采用TGPPS對基線進行平差處理。

GPS平差處理步驟如下：

首先重復基線較差和閉合環，當兩者都滿足要求后就可以進行GPS網無約束平差。

重復基線較差限差[3]：。

閉合環[3]：

無約束平差基線向量改正數[2]：。

其次在無約束平差滿足要求后，對整網的控制點進行穩定性分析選取穩定的控制點對整網進行平差計算。穩定的控制點滿足方位角精度不大于1″，邊長相對精度小于1/250000。根據此要求選取穩定的起算點為CPI001利用該起算點進行三維約束平差滿足《高速鐵路工程測量規范》(TB10601-2009)中二等網平面最弱邊相對中誤差≤1/180000，方向中誤差≤1.3″的精度要求。

CPI控制網約束網平差后，對此次復測坐標和原測坐標成果進行比較，共比較15個點。坐標分量較差超過20mm限差的點有1個分別為CPI009占總數的5%。

表6 復測坐標和原測坐標成果比較表

CPI控制網約束網平差后，比較復測坐標與原測成果的坐標相鄰點坐標差之差相對精度，共14段，其中2段不能滿足小于1/130000的限差要求，占14.3%。相鄰點坐標差之差相對精度詳見下表。

表7 相鄰點間坐標差之差相對精度表

續表

CPI008-CPI009，CPI009-CPI010相對精度超限是由于CPI009坐標較差超限引起的, CPI015-CPI016邊長為640.2911m， 邊長較短，其中CPI015坐標較差較大，可以更新CPIO15。

CPI009變化較大是由于該點位于河邊，地質條件不穩所致。CPI015位于路邊，車輛影響造成其變化較大。

綜上所述CPI009，CPI015可作為更新點，在點位更新時更新時一般選擇內插更新。將2個需要更新的控制點周圍3到5個點作為約束點進行內插更新，

線路高程點采用Leica DNA03進行測量，全線二等水準點41個，按測段往返測高差不符值計算每千米水準測量偶然中誤差[2]：

表8 測段間往返測較差統計表

BM010-BM011超限，通過分析BM009-BM010與BM010-BM011，根據前后高差分析確定超限點為BM011。BM013-BM014和BM014-BM015超限，通過分析可以發現BM014超限。綜合分析這三個超限段落，發現某個點發生變化必然會引起前后兩段高差發生一定偏差。

4 結束語

該鐵路是目前最北端的運營高鐵，控制網測量時間在可選在五月中下旬至六月初及以后開始，精測網平面測量采用高鐵二等指標，水準測量采用二等指標。本文具體闡述了該鐵路某段控制網復測過程，并結合復測數據給出了具體更新的方法，對高寒地區鐵路精測網復測具有一定的指導意義。