王 凱

(中鐵工程設(shè)計(jì)咨詢(xún)集團(tuán)有限公司濟(jì)南設(shè)計(jì)院,山東濟(jì)南 250022)

1 工程概況

基礎(chǔ)平面控制網(wǎng)(CPⅠ)復(fù)測(cè)：觀測(cè)CPⅠ級(jí)GPS控制點(diǎn)132個(gè),聯(lián)測(cè)已知國(guó)家Ⅱ等三角點(diǎn)5個(gè),全線CPⅠ級(jí)GPS網(wǎng)整體平差,與首期成果的邊長(zhǎng)和坐標(biāo)進(jìn)行比較。

線路控制網(wǎng)(CPⅡ)復(fù)測(cè)：觀測(cè)CPⅡ級(jí)GPS控制點(diǎn)265個(gè)。聯(lián)測(cè)CPI控制點(diǎn)132個(gè),CPⅡ級(jí)GPS網(wǎng)平差。

2 總體平面復(fù)測(cè)技術(shù)方案

首級(jí)施工控制網(wǎng)CPⅠ、CPⅡ平面復(fù)測(cè)采取GPS靜態(tài)測(cè)量方法。全網(wǎng)采用10臺(tái)天寶雙頻GPS接收機(jī)觀測(cè)。根據(jù)《全球定位系統(tǒng)(GPS)鐵路測(cè)量規(guī)程》(TBl0054—97)平面控制測(cè)量等級(jí)規(guī)定和本項(xiàng)目實(shí)際情況,平面控制網(wǎng)按分級(jí)布網(wǎng)原則,分為基礎(chǔ)平面控制網(wǎng)(CPⅠ)和線路控制網(wǎng)(CPⅡ),復(fù)測(cè)精度分別為B級(jí)和C級(jí)。

2.1 平面復(fù)測(cè)精度控制

B級(jí)點(diǎn)(CPⅠ)最弱邊相對(duì)中誤差小于1/170 000,基線邊方向中誤差不大于1.3″；C級(jí)點(diǎn)(CPⅡ)最弱邊相對(duì)中誤差小于1/100 000,基線邊方向中誤差不大于1.7″。

2.2 平面復(fù)測(cè)主要技術(shù)要求

GPS平面復(fù)測(cè)主要技術(shù)要求見(jiàn)表1。

表1 GPS平面復(fù)測(cè)主要技術(shù)要求

3 復(fù)測(cè)實(shí)施

測(cè)段范圍內(nèi)地勢(shì)平坦,精測(cè)網(wǎng)CPⅠ、CPⅡ控制點(diǎn)相對(duì)集中，空間跨度小,有利于復(fù)測(cè)外業(yè)工作展開(kāi)。但因標(biāo)段線路較長(zhǎng)而曲折,工期緊,任務(wù)重,有些點(diǎn)間交通不便。必須制定嚴(yán)格的作業(yè)計(jì)劃,分配好作業(yè)時(shí)間,精心組織。

3.1 基線組網(wǎng)

(1)依據(jù)相關(guān)網(wǎng)形和連接數(shù)的規(guī)范要求,對(duì)平面控制網(wǎng)進(jìn)行基線組網(wǎng),優(yōu)化技術(shù)設(shè)計(jì)方案,在外業(yè)觀測(cè)和內(nèi)業(yè)基線數(shù)據(jù)處理過(guò)程中,嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)優(yōu)化方案執(zhí)行。

(2)平面控制網(wǎng)復(fù)測(cè)構(gòu)網(wǎng)原則與中鐵第四勘測(cè)設(shè)計(jì)院相同，采用邊聯(lián)式構(gòu)網(wǎng),以大地四邊形和三角形為基本圖形，組成帶狀網(wǎng)。

(3)復(fù)測(cè)CPI首級(jí)施工控制網(wǎng),并將聯(lián)測(cè)的CP0控制點(diǎn)作為CPI點(diǎn)處理,進(jìn)行CPI組網(wǎng)觀測(cè)(當(dāng)聯(lián)測(cè)CPO站點(diǎn)時(shí),根據(jù)聯(lián)測(cè)基線長(zhǎng)度,適當(dāng)延長(zhǎng)同步觀測(cè)時(shí)間)。CPI控制網(wǎng)復(fù)測(cè)平面組網(wǎng)示意見(jiàn)圖1。

圖1 CPⅠ控制網(wǎng)復(fù)測(cè)平面組網(wǎng)示意

(4)復(fù)測(cè)CPⅡ首級(jí)施工控制網(wǎng),需聯(lián)測(cè)所有與CPⅡ相鄰的CPⅠ控制點(diǎn),并將這些CPⅠ控制點(diǎn)視作CPⅡ點(diǎn)進(jìn)行CPⅡ組網(wǎng)觀測(cè)。CPⅡ控制網(wǎng)復(fù)測(cè)平面組網(wǎng)示意見(jiàn)圖2。

圖2 CPⅡ控制網(wǎng)復(fù)測(cè)平面組網(wǎng)示意

3.2 復(fù)測(cè)主要注意事項(xiàng)

(1)遵循基線組網(wǎng)設(shè)計(jì)所確定的作業(yè)模式,并在接收機(jī)或控制器上配置相同的外業(yè)觀測(cè)參數(shù)。

(2)檢查GPS電池容量是否滿足作業(yè)要求。接收機(jī)的電源電纜、天線電纜等連接是否正確，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備是否滿足存儲(chǔ)空間。

(3)檢查確認(rèn)天線安置基座對(duì)中器是否合格，如天線有指北定向標(biāo)志,則應(yīng)借助指北針或羅盤(pán)保持接收機(jī)天線指北標(biāo)志指向正北方向。

(4)雷雨季節(jié)架設(shè)天線時(shí),注意防雷擊。雷雨過(guò)境時(shí),立即停止觀測(cè),并卸下天線。

(5)觀測(cè)組嚴(yán)格遵守調(diào)度命令,按規(guī)定時(shí)間同步觀測(cè),不得擅自更改觀測(cè)計(jì)劃。

(6)每時(shí)段觀測(cè)前后分別量取天線高,丈量誤差≤2 mm,取兩次丈量平均值作為最終結(jié)果。

(7)接收機(jī)開(kāi)始記錄數(shù)據(jù)后。將測(cè)站名、測(cè)站號(hào)、時(shí)段號(hào)、天線高等信息完整地記錄于觀測(cè)手簿。

(8)1個(gè)時(shí)段觀測(cè)過(guò)程中嚴(yán)禁進(jìn)行以下操作：關(guān)閉接收機(jī)重新啟動(dòng)、進(jìn)行自測(cè)試、改變接收設(shè)備預(yù)置參數(shù)、改變天線位置、按關(guān)閉和刪除文件功能鍵等。

(9)嚴(yán)禁在天線附近使用無(wú)線電通訊設(shè)備。使用對(duì)講機(jī)、電話等應(yīng)距天線10 m以上,車(chē)載電臺(tái)應(yīng)距天線50 m以上。

(10)每天完成外業(yè)數(shù)據(jù)采集,內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理人員采用LG06.0商用軟件進(jìn)行基線檢查。如果發(fā)現(xiàn)有不能通過(guò)基線檢查的數(shù)據(jù),先進(jìn)行分析處理,兩次分析處理還不能通過(guò)的基線數(shù)據(jù),第二天應(yīng)組小網(wǎng)重新補(bǔ)測(cè)。

4 平差及復(fù)測(cè)成果分析

首級(jí)施工控制網(wǎng)CPⅠ、CPⅡ采用武漢大學(xué)《GPS工程測(cè)量網(wǎng)通用平差軟件包(CosaGPS V3.0)》進(jìn)行平差處理。首先進(jìn)行基線解算，形成基線向量文件,然后引入2～3個(gè)聯(lián)測(cè)的高等級(jí)控制點(diǎn)WGS-84空間直角坐標(biāo)作為基準(zhǔn)，進(jìn)行CPⅠ、CPⅡ的空間三維無(wú)約束平差(自由網(wǎng)平差),得到平差后CPⅠ、CPⅡ點(diǎn)WGS-84三維空間直角坐標(biāo)。檢查GPS基線向量網(wǎng)本身內(nèi)符合精度,判定基線改正數(shù)是否符合規(guī)范要求。最后以點(diǎn)位穩(wěn)定、設(shè)計(jì)坐標(biāo)成果可靠的1個(gè)CPO點(diǎn)、2個(gè)CPI點(diǎn)為強(qiáng)制約束控制點(diǎn),進(jìn)行CPⅠ二維約束平差,以獲取CPⅠ最終復(fù)測(cè)平面坐標(biāo)及相應(yīng)的二維約束平差精度信息。CPⅡ二維約束平差采用點(diǎn)位穩(wěn)定，設(shè)計(jì)坐標(biāo)成果可靠的CPⅠ點(diǎn)為強(qiáng)制約束控制點(diǎn),以獲取CPⅡ最終復(fù)測(cè)平面坐標(biāo)及相應(yīng)的二維約束平差精度信息。

4.1 CPⅠ數(shù)據(jù)平差處理及分析

CPⅠ復(fù)測(cè)基線解算采用廣播星歷,用LG06.0商用軟件按靜態(tài)相對(duì)定位模式進(jìn)行,采用雙差固定解,求解基線向量。以大地四邊形作為基本構(gòu)網(wǎng)圖形,對(duì)觀測(cè)基線進(jìn)行處理和質(zhì)量分析,檢查基線質(zhì)量是否符合規(guī)范要求,刪除工作狀態(tài)不佳的衛(wèi)星數(shù)據(jù),觀察衛(wèi)星殘差圖某個(gè)衛(wèi)星在某時(shí)段殘差是否過(guò)大,是否有明顯的系統(tǒng)誤差,否則刪除該時(shí)間段，不讓其參與CPⅠ平差。

(1)基線向量異步環(huán)閉合差

基線向量異步環(huán)閉合差是檢驗(yàn)基線向量網(wǎng)質(zhì)量的一項(xiàng)重要技術(shù)指標(biāo)。在解算出每一時(shí)段CPⅠ基線向量后。以三角形作為構(gòu)環(huán)圖形,不同時(shí)段組成異步基線環(huán)。并計(jì)算異步環(huán)坐標(biāo)分量閉合差。CPⅠ基線向量異步環(huán)閉合差應(yīng)符合下式規(guī)定

式中n——閉合環(huán)邊數(shù)；

σ——標(biāo)準(zhǔn)差,即基線向量弦長(zhǎng)中誤差/mm；

a——固定誤差；

b——比例誤差；

d——弦長(zhǎng)，km。

根據(jù)按《時(shí)速200～250 km有砟軌道鐵路工程測(cè)量指南(試行)》表2.1.3,CPⅠ基礎(chǔ)平面控制網(wǎng)為C級(jí)GPS控制,a取10 mm,b取5×10-6D。膠濟(jì)客運(yùn)專(zhuān)線CPⅠ控制網(wǎng)基線向量獨(dú)立觀測(cè)異步環(huán)閉合差統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表2。

表2 基線向量網(wǎng)異步環(huán)閉合差統(tǒng)計(jì)

(2)重復(fù)基線較差

表3 重復(fù)觀測(cè)基線較差統(tǒng)計(jì)

(3)CPⅠ平差及精度分析

約束1個(gè)CPO基站點(diǎn)WGS-84空間直角坐標(biāo),進(jìn)行CPⅠ基線向量網(wǎng)空間三維自由網(wǎng)平差,從而得到自由網(wǎng)平差后各CPⅠ點(diǎn)WGS-84三維空間直角坐標(biāo),并檢查GPS基線向量網(wǎng)本身的內(nèi)符合精度,判定基線改正數(shù)是否符合規(guī)范要求。經(jīng)過(guò)CPⅠ控制網(wǎng)三維無(wú)約束平差計(jì)算,得出CPⅠ基線向量網(wǎng)基線向量邊長(zhǎng)相對(duì)中誤差、坐標(biāo)方位角中誤差、點(diǎn)位坐標(biāo)中誤差等指標(biāo),平差精度統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表4。

表4 CPⅠ平面控制網(wǎng)平差精度統(tǒng)計(jì)

(4)CPⅠ平面控制網(wǎng)復(fù)測(cè)成果

CPⅠ平面復(fù)測(cè)達(dá)到B級(jí)GPS網(wǎng)精度。CPⅠ控制點(diǎn)復(fù)測(cè)坐標(biāo)與設(shè)計(jì)坐標(biāo)滿足聾、Y坐標(biāo)差值絕對(duì)值不大于±20 mm時(shí),認(rèn)為設(shè)計(jì)單位所交CPⅠ控制點(diǎn)精度滿足規(guī)范要求,點(diǎn)位穩(wěn)定可靠。CPⅠ控制網(wǎng)復(fù)測(cè)平面坐標(biāo)與設(shè)計(jì)坐標(biāo)比較見(jiàn)表5。

4.2 CPⅡ數(shù)據(jù)平差處理及分析

(1)CPⅡ平差及精度分析

CPⅡ基線求解方法與CPⅠ基線求解方法相一致。CPⅡ控制網(wǎng)基線向量網(wǎng)自身內(nèi)符合精度高?；€向量沒(méi)有明顯系統(tǒng)誤差和粗差,基線向量網(wǎng)質(zhì)量可靠,以穩(wěn)定的CPⅠ點(diǎn)作為強(qiáng)制約束基準(zhǔn)進(jìn)行二維約束平差,以獲取各CPⅡ控制點(diǎn)平面坐標(biāo)。CPⅡ控制網(wǎng)三維無(wú)約束平差精度統(tǒng)計(jì)和分析見(jiàn)表6。

表5 CPⅠ控制網(wǎng)復(fù)測(cè)平面坐標(biāo)與設(shè)計(jì)坐標(biāo)比較

由CPⅡ控制網(wǎng)三維無(wú)約束平差精度統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可知：CPⅡ控制網(wǎng)的基線向量網(wǎng)自身的內(nèi)符合精度高,基線向量沒(méi)有明顯系統(tǒng)誤差和粗差,基線向量網(wǎng)的質(zhì)量是可靠的,在此基礎(chǔ)上可以進(jìn)行二維約束平差。CPⅡ控制網(wǎng)二維約束平差精度見(jiàn)表7。

表6 三維無(wú)約束平差精度統(tǒng)計(jì)

表7 二維約束平差精度統(tǒng)計(jì)

通過(guò)上述CPⅡ控制網(wǎng)平差精度分析,可得出以下結(jié)論：復(fù)測(cè)的CPⅡ控制網(wǎng)最弱邊相對(duì)中誤差和最弱邊方位角中誤差均達(dá)到D級(jí)GPS點(diǎn)的精度,完全滿足高速鐵路軌道工程CPⅡ控制網(wǎng)的基線邊方向中誤差≤2.0″、最弱邊相對(duì)中誤差≤1/60 000的精度要求。

(2)CPⅡ平面控制網(wǎng)復(fù)測(cè)成果

CPⅡ復(fù)測(cè)網(wǎng)精度達(dá)到C級(jí)GPS網(wǎng)精度要求。因《客運(yùn)專(zhuān)線鐵路無(wú)碴軌道工程測(cè)量暫行規(guī)定》未對(duì)CPⅡ控制點(diǎn)復(fù)測(cè)限差進(jìn)行具體規(guī)定,故按《高速鐵路工程測(cè)量規(guī)范(報(bào)審稿)》規(guī)定,CPⅡ控制點(diǎn)復(fù)測(cè)X、Y坐標(biāo)差值的限差±15 mm。CPⅡ控制網(wǎng)復(fù)測(cè)平面坐標(biāo)與設(shè)計(jì)坐標(biāo)比較見(jiàn)表8。

表8 CPⅡ控制網(wǎng)復(fù)測(cè)平面坐標(biāo)與設(shè)計(jì)坐標(biāo)比較

5 結(jié)束語(yǔ)

膠濟(jì)客運(yùn)專(zhuān)線K92+800～K380+000段CPⅠ、CPⅡ復(fù)測(cè)精度分別達(dá)到B級(jí)、C級(jí)網(wǎng)精度要求,復(fù)測(cè)CPⅠ、CPⅡ平面點(diǎn)位精度滿足《客運(yùn)專(zhuān)線無(wú)砟軌道鐵路工程測(cè)量暫行規(guī)定》。復(fù)測(cè)CPⅠ、CPⅡ坐標(biāo)與設(shè)計(jì)坐標(biāo)差值在規(guī)范規(guī)定的許可范圍內(nèi),點(diǎn)位穩(wěn)定可靠,可采用設(shè)計(jì)單位提交的成果進(jìn)行控制網(wǎng)加密及施工放樣定位。

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