李 濤

(中鐵二院工程集團有限責任公司，四川 成都 610031)

0 引 言

目前我國高速鐵路進入了快速發(fā)展期。根據(jù)《中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃》，至2015年底，我國將基本建成以“四縱四橫”為骨架的快速客運網(wǎng)；預(yù)計到2020年，由高速鐵路、城際鐵路為主體的快速客運網(wǎng)將達到5萬公里以上，覆蓋全國絕大部分50萬人口以上的城市。測量工作貫穿于高速鐵路勘察設(shè)計、施工、運營維護的全過程，GPS 技術(shù)是高速鐵路框架控制網(wǎng)(CP0)、基礎(chǔ)平面控制網(wǎng)(CPⅠ)和線路平面控制網(wǎng)(CPⅡ)建網(wǎng)和復(fù)測的主要方法。

連續(xù)運行衛(wèi)星定位參考站系統(tǒng)(CORS)是衛(wèi)星定位技術(shù)、數(shù)據(jù)通訊技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、氣象分析技術(shù)等多項高新科技多方位、深度結(jié)晶的產(chǎn)物，形成了一個不間斷的空間信息采集系統(tǒng)，成為區(qū)域性和國家坐標框架建設(shè)與維持的主要技術(shù)手段[1]。近年來，區(qū)域性CORS得到了廣泛的應(yīng)用[2-3]，但工程專用CORS仍處于起步階段，探討高速鐵路CORS建設(shè)具有重要意義。

1 CORS在高速鐵路測量中的應(yīng)用分析

1.1 高速鐵路測量的主要內(nèi)容

高速鐵路工程測量可以分為勘測設(shè)計、施工、運營維護三個階段。結(jié)合CORS的特點，從平面控制測量、線路測量、竣工測量三個角度探討高速鐵路工程測量內(nèi)容。

高速鐵路建設(shè)需要建立框架控制網(wǎng)CP0、基礎(chǔ)平面控制網(wǎng)CPⅠ、線路平面控制網(wǎng)CPⅡ、軌道控制網(wǎng)CPⅢ，且在勘測設(shè)計、施工、運營維護過程中，需要對CP0、CPⅠ、CPⅡ、CPⅢ進行多次復(fù)測；線路測量包括勘測控制測量、地形測量、中線測量、路基測量、專項調(diào)查測量、控制網(wǎng)交樁及復(fù)測、施工控制網(wǎng)加密測量、線路中線貫通測量等內(nèi)容；竣工測量主要包括控制網(wǎng)竣工測量、線路軌道竣工測量、線下工程建筑及線路設(shè)備竣工測量、竣工地形圖及鐵路用地界測量[4]。可見，高速鐵路測量中的很多工作均可使用CORS完成。

1.2 CORS在高速鐵路測量中的應(yīng)用分析

1.2.1 框架控制網(wǎng)CP0

根據(jù)京滬、哈大、武廣、鄭西、石武高速鐵路平面控制測量經(jīng)驗，框架控制網(wǎng)CP0可以提高CPⅠ控制網(wǎng)的精度，為平面控制網(wǎng)復(fù)測提供基準[4]。CP0應(yīng)在初測前采用GPS測量方法建立，以2000國家大地坐標系作為坐標基準，以IGS永久跟蹤站或國家A、B級GPS控制點作為約束點，進行控制網(wǎng)的整體三維約束平差。

根據(jù)目前CORS建設(shè)及測試數(shù)據(jù)[1-5]，CORS基準站能滿足CP0的精度要求，且利用CORS進行高速鐵路后續(xù)測量更加方便，可以使用CORS取代CP0作為高速鐵路平面控制測量的起算基準[6]。

1.2.2 CPⅠ、CPⅡ測量

CORS基準站連續(xù)觀測、點位穩(wěn)定、數(shù)據(jù)精度高，完全可以作為起算點進行CPⅠ、CPⅡ布設(shè)，由于CORS基準站到CPⅠ、CPⅡ控制點間距離較遠，應(yīng)適當增加觀測時間，以保證基線精度，同時，CPⅠ、CPⅡ中短邊需同步觀測，以獲取獨立基線[7]。

CPⅠ、CPⅡ復(fù)測時，同樣以CORS基準站作為起算數(shù)據(jù)。由于起算數(shù)據(jù)統(tǒng)一、測量精度高、無人為誤差，成果更加可靠。

1.2.3 CORS-RTK的應(yīng)用

GPS RTK技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于高速鐵路地形測量、中線測量、路基測量、專項調(diào)查測量、線下工程建筑及線路設(shè)備竣工測量、竣工地形圖及鐵路用地界測量中。

與傳統(tǒng)RTK相比，CORS-RTK可以全網(wǎng)使用統(tǒng)一的轉(zhuǎn)換參數(shù),全線精度一致；解決了常規(guī)RTK因基站信號不穩(wěn)、轉(zhuǎn)站等原因造成的誤差問題，明顯增加了穩(wěn)定性；增大了作業(yè)半徑，提高了工作效率，實現(xiàn)了單機作業(yè)，節(jié)省大量的人力物力。

傳統(tǒng)RTK進行高速鐵路測量一般使用CPⅠ數(shù)據(jù)求取轉(zhuǎn)換參數(shù)，而在CPⅠ建立前，就需要進行地形測量、中線測量等工作。高速鐵路CORS的建立，在方案未穩(wěn)定階段可以先不布設(shè) CPⅠ，直接使用CORS進行測量,避免因高速鐵路建設(shè)方案改線造成既有CPⅠ成果的廢棄。

2 高速鐵路CORS建設(shè)方案探討

2.1 系統(tǒng)組成

CORS由若干個連續(xù)運行基準站、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理中心、用戶應(yīng)用系統(tǒng)等組成，其系統(tǒng)構(gòu)成如圖1所示。

圖1 CORS系統(tǒng)組成圖

參照TB10601-2009《高速鐵路工程測量規(guī)范》中CP0的布網(wǎng)要求，高速鐵路CORS基準站距離以50 km左右為宜，最好為等邊或等腰三角形。建立高速鐵路CORS時,應(yīng)考慮覆蓋全部貫通線和比較線，即所有測量的鐵路線均在CORS網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍以內(nèi)[6]。

2.2 系統(tǒng)建設(shè)方案

CORS建設(shè)的主要內(nèi)容包括連續(xù)運行基準站、數(shù)據(jù)處理中心、數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)等。連續(xù)運行基準站的網(wǎng)型設(shè)計、測站選擇、標石建造、電源系統(tǒng)、硬件集成、安全防護等直接影響到CORS的控制范圍、精度指標、安全穩(wěn)定等；數(shù)據(jù)處理中心以計算機及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為基礎(chǔ)，用于數(shù)據(jù)存儲、處理分析和產(chǎn)品服務(wù)，建設(shè)時應(yīng)考慮安全性、可靠性、保密性、可恢復(fù)性，主要由參考站網(wǎng)管理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理分析系統(tǒng)和產(chǎn)品服務(wù)系統(tǒng)組成；CORS應(yīng)在專用網(wǎng)絡(luò)上構(gòu)建數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)，納入國家參考站網(wǎng)的參考站應(yīng)通過數(shù)據(jù)共享機制連接到國家參考站網(wǎng)數(shù)據(jù)中心[8]。

2.3 基準站平面坐標與高程聯(lián)測方案

2.3.1 CORS基準站平面坐標聯(lián)測

CORS基準站應(yīng)同步觀測24 h以上，并同時與IGS永久跟蹤站或國家A級GPS點進行聯(lián)測。采用 GAMIT數(shù)據(jù)處理軟件進行基線解算，基線向量解算引入的起算點坐標位置基準應(yīng)為國際地球參考框架(ITRF)中的坐標成果，該坐標框架應(yīng)與采用的精密星歷坐標框架保持一致。起算點選用聯(lián)測的IGS永久跟蹤站或國家A級 GPS點，其點位坐標精度應(yīng)優(yōu)于0.1 m[4].確定各坐標系統(tǒng)之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系，為后續(xù)工程勘察設(shè)計、施工、運營提供統(tǒng)一的坐標基準[9]。

2.3.2 CORS基準站高程聯(lián)測

CORS基準站高程采用二等水準測量方法聯(lián)測，二等水準難以測量時可以采用精密三角高程方法測量。

2.3.3 精度及可靠性檢查

在高速鐵路CORS運行之前，需要進行野外測試工作，測試系統(tǒng)的各項技術(shù)指標是否滿足高速鐵路測量的要求。主要測試內(nèi)容包括定位精度測試、可靠性測試、可用性測試、兼容性測試等[1]。

3 結(jié)束語

高速鐵路測量持續(xù)時間長，復(fù)測次數(shù)多，精度要求高，參與作業(yè)單位多，測繪基準的穩(wěn)定統(tǒng)一是高速鐵路測量的難點之一。CORS可為高速鐵路測量提供一個統(tǒng)一、穩(wěn)定、高精度的起算基準，廣泛應(yīng)用于CPⅠ、CPⅡ布網(wǎng)及地形測量、中線測量、路基測量、專項調(diào)查測量、線下工程建筑及線路設(shè)備竣工測量、竣工地形圖及鐵路用地界測量中，保證成果質(zhì)量，大大提高測量的工作效率。可以使用CORS取代CP0作為高速鐵路平面控制測量的起算基準。

另外，可以根據(jù)CORS精確的大地高及高精度水準測量成果，建立高速鐵路區(qū)域似大地水準面模型，實現(xiàn)RTK實時獲得高精度的正常高定位結(jié)果。

[1]張海平,高士民，周長志,等.SDCORS系統(tǒng)測試與技術(shù)性能分析[J].全球定位系統(tǒng),2013,38(3):61-64.

[2]過靜珺,王 麗,張 鵬．國內(nèi)外連續(xù)運行基準站網(wǎng)新進展和應(yīng)用展望[J].全球定位系統(tǒng),2008,33(1):1-10.

[3]陳俊勇,黨亞民.全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)的進展及建設(shè)CORS的思考[J].地理空間信息,2009,7(3):1-4.

[4]中鐵二院工程集團有限責任公司.TB10601-2009.高速鐵路工程測量規(guī)范[S].中國鐵道出版社，2009.

[5]蔡榮華,蘇立錢,楊一挺,等.浙江省省級CORS系統(tǒng) RTK測試與分析[J].全球定位系統(tǒng),2013,38(3):41-45.

[6]金國清.CORS技術(shù)在鐵路勘測中應(yīng)用[J].鐵道勘察,2009(5):5-7.

[7]盧 榮,林 鴻.GZCORS在花莞高速公路首級控制測量中的應(yīng)用[J].城市勘測,2012(4):118-120.

[8]張燕平，劉經(jīng)南，張江齊，等.CH/T2008-2005.全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)連續(xù)運行參考站網(wǎng)建設(shè)規(guī)范[S].國家測繪局，2006.

[9]熊 偉，吳迪軍.港珠澳大橋GNSS連續(xù)運行參考站系統(tǒng)的設(shè)計與建設(shè)[J].鐵道勘察,2013(3):1-4.