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摘要：国高速铁路精密工程测量技术体系的完善要依靠相应精密工程测量技术的创新发展才能实现。精密工程测量技术的进步也为国内大规模兴建高速铁路的施工活动提供了精密的技术标准。我国建立GPS高铁测量控制网后，铁路测量精度将大大提高，整个作业过程将更加系统化、规范化，该技术也将在客运专线轨道铁路的勘测设计以及施工、运营等环节起到至关重要的作用，特别是对于保障客运轨道的高精度、高平顺性等方面将发挥更大的效能。
关键词：高速铁路；控制网；测量技术；数据处理方法
1 高速铁路建设及其特点
铁路建设与社会经济发展是密切相关的，传统铁路速度较低，逐渐无法更好的适应当下经济发展的需求，因此需要适当的提升运输速度，使交通效率提升。以往铁路在建设的过程中，对于轨道的平顺度要求比较低，施工环节没有基于工作需要与实际情况建立完整的测量系统，平面控制网的等级可以分为一等至五等，坐标系应用方面可以选用国家坐标系，也可以局部假定。高速铁路测量区别于一般的铁路测量，控制网等级分为三级，均利用国家坐标系，从而使其更加的规范与统一，方便后期管理与控制。
高速铁路的特点体现在建设标准与要求高，车辆毛行驶的速度高，对于无碴轨道的要求高，平顺性与稳定性要求高。为了达成上述要求就需要建立一套完善的控制测量体系，确保测量结果精度能够得到保障。无砟轨铺设作为一项引进技术，应用于国内铁路建设的时间比较短，技术不是特别的成熟，在应用的过程中技术标准高，新工艺多，前期测量工作十分的重要。铁路建设应用该项技术，测量工作采用了三维控制测量，利用GPS开展控制测量，CPI属于高等级控制网，对于测量结果的误差要求高，是确保道路正常运行的基础。
2 构建CP0、CPI、CPII控制网
2.1 高速铁路控制网主要技术标准
高速铁路工程平面控制测量的整体布置必须符合逐级测控的要求，在测量过程中要严格控制各级平面控制网的测量参数。高速铁路三级平面控制网之间的相互关系如图1所示。
图1高速铁路三级平面控制网示意图
2.2 框架（CP0）控制网的建立
在初测前，应该通过GPS测量方法构建CP0控制网，全线统一施测，一次性布网，整体平差。CP0控制网与IGS参考站或国家A、B级GPS点，全线最少有2个分布均匀的已知联测站点。
①对CP0控制网点位的观测应持续8~10h。②测量前，按技术规程校验测量仪器。对中设备采用精密对点器，对中精度小于1mm，在作业环节必须校验基座水准器，以使其保持良好的应用状态。③采用多台GPS接收机同步进行静态观测，按照提前设定的时间同步观测。④CP0分四个时段同步观测，每一时段观测时间至少达到3h。⑤按要求应该确保至少有4颗卫星同步观测，卫星高度角为15°，每15s进行一次数据采样。⑥在各时段观测前后分别测量天线高，当测量误差达到2mm以内时取两次测量数据的平均值计为每一时段的实测结果。完成一整个时段的观测任务后，校准对中整平仪器，然后进入下一时段的观测。
2.3 构建基础平面（CPI）控制网
建议在初测环节通过统一测量建立起CPI控制网，而且要保证全线一次布网，整体平差。CPI控制网应联测CP0控制网。为了防治控制网遭到破坏，应该选在测量方便、不宜被干扰且相对稳定的位置布置控制网，特别是要保证控制网中心50~1000m的半径内不得存在干扰因素；根据隧道、桥梁等大型建筑物的点位设计要求科学地选择点位。CPI需要通过边联结的形式建网，形成三角形或四边形的带状网。在具体操作中，首先确定线路勘测的起始点和终点两个点位，应确保相互重合CPI控制点至少超过2个，并且勘测所得的数据应该能体现出控制点之间的相互关系。
①CPI控制网各点位的观测时间要达到3~4h。②勘测和建网前先校验仪器。对中设备采用精密对点器，对中精度保证在1mm以内。③多台GPS接收机按照设定好的时间同步进行静态观测。④CPI同步观测时段数为2，每时段观测不少于120min。
2.4 线路平面（CPII）控制网的建立
CPII控制网宜在定测阶段完成。CPII的建网观测要求与CPI基本一致，但是也存在以下几点区别：①CPII同步观测1时段，观测时间至少应该达到1h。②CPII控制网需要与点位和坐标稳定、精准的CPI点联测，各联测控制点共同组成了铁路三等GPS监测网。③CPII控制网在复测环节，CPII控制点必须独立建网进行观测。
3 框架（CP0）控制网数据处理方法研究
框架控制网（CP0）作为高速铁路平面控制测量的起算基准，必须确保其具有较高的精度，并且系统稳定可靠。实际工况下有很多因素会对CP0定位精度造成干扰，若不加以控制，就会导致定位结果出现很大的误差，也就达不到规定的定位精度。本文采用GAMIT软件，选择合适的数据处理方案，对CP0控制网进行基线解算。
3.1 影响因素分析
基线解算时应根据网尺度的大小、基线的长短来决定采用哪种星历。为进一步控制星历误差对基线解算的干扰作用，建议根据IGS综合最终星历进行解算。鉴于最终星历的滞后时间长达11d，如果时间上达不到解算要求，可将其替换成IGR快速星历。另外，处理基线的过程中应该对星历误差对基线的干扰作用加以考虑，同时尽量采用强约束、高精度的地面基准站坐标进行基线解算，在解算的过程中适时运用松弛轨道的方案来控制卫星轨道误差。对流层折射误差会对定位精度以及模糊度解算过程造成干扰。为了尽量规避对流层折射误差的干扰，在解算分析CP0基线的过程中，应该对对流程折射误差的修正精度进行重点考虑。首先要科学地选择天顶对流层延迟模型和映射函数，其次要大概估测天顶对流层湿延迟参数。
满足这两点要求后通常能保证修整精度。
解算分析CP0框架控制网基线的起算点应该选择CGCS2000国家点或IGS参考站。如果所选的起算点坐标缺少兼容性或者存在误差，通常会导致CP0框架控制网基线向量解产生系统性误差。
3.2 框架控制网数据处理方案
CP0控制网属于中长基线GPS网，其基线解算方案的选择至关重要。考虑到卫星星历误差、对流层折射误差、基准点初始误差等干扰因素，需要使用高精度的解算软件来解算分析基线向量。GAMIT是开源免费软件，目前它已在国内广泛推行，在施工及运营环节，为了确保该软件能够与其他铁路线顺利衔接，并且使对框架基准的复测维护更加便捷，本文将应用GAMIT10.6软件，采用以下解算方案进行CP0基线解算：通过IGS提供的事后最终精密星历，结合轨道参数的先验精度对解算过程加以约束。
4 结束语
目前，随着高速铁路建设的快速发展，对工程测量技术的精度要求也越来越高，工程测量控制网为平面测量提供起算基准，高精度的基准控制网是保证高速铁路成功建设的关键技术之一。
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论文作者:赵红滨
论文发表刊物:《基层建设》2018年第5期
论文发表时间:2018/5/21
标签：测量论文; 基线论文; 误差论文; 精度论文; 高速铁路论文; 精密论文; 时段论文; 《基层建设》2018年第5期论文;