成渝高鐵測(cè)量工作總結(jié)

1、成渝高鐵測(cè)量工作總結(jié)GPS技術(shù)在成渝客專的應(yīng)用3、 客運(yùn)專線測(cè)量控制網(wǎng)概述 客運(yùn)專線鐵路精密工程測(cè)量是相對(duì)于傳統(tǒng)的鐵路工程測(cè)量而言，為了保證客運(yùn)專線鐵路非常高的平順性，軌道測(cè)量精度要達(dá)到毫米級(jí)。其測(cè)量方法、測(cè)量精度與傳統(tǒng)的鐵路工程測(cè)量完全不同。我們把適合于客運(yùn)專線鐵路工程測(cè)量的技術(shù)體系稱為客運(yùn)專線鐵路精密工程測(cè)量。新建鐵路成渝客運(yùn)專線全長(zhǎng)308km。鐵路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)為：鐵路等級(jí)：客運(yùn)專線；正線數(shù)目：雙線；正線間距：5m；旅客列車(chē)設(shè)計(jì)行車(chē)速度：250km/h；最小曲線半徑：7000m，進(jìn)入樞紐可適當(dāng)減??；限制坡度：20；到發(fā)線有效長(zhǎng)度：650m；動(dòng)車(chē)組類型：動(dòng)車(chē)組；列車(chē)運(yùn)行控制方式：CTC；行車(chē)指揮

2、方式：調(diào)度集中；軌道類型：無(wú)砟軌道；結(jié)構(gòu)型式：按CRTS I型板式。本項(xiàng)目部設(shè)計(jì)起訖里程DK258+875DK270+6400，正線全長(zhǎng)11.765km。由于地處重慶低山山脈與丘陵槽谷沿區(qū)，且管段內(nèi)植被茂密通視較差，適于采用GPS測(cè)量技術(shù)進(jìn)行全網(wǎng)加密及RTK施工測(cè)量。二、GPS技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀全球定位系統(tǒng)GPS(GlobalPositioningSystem)是美國(guó)陸?？杖娐?lián)合研制的衛(wèi)星導(dǎo)航系 統(tǒng)，具有全球性、全天侯、連續(xù)性、實(shí)時(shí)性導(dǎo)航定位和定時(shí)功能，能為各類用戶提供精密的三維坐標(biāo)、速度和時(shí)間。單點(diǎn)導(dǎo)航定位與相對(duì)測(cè)地定位是GPS應(yīng)用的兩 個(gè)方面；對(duì)常規(guī)測(cè)量而言相對(duì)測(cè)地定位是主要的應(yīng)用方式。相對(duì)測(cè)

3、地定位是利用L1和L2載波相位觀測(cè)值實(shí)現(xiàn)高精度測(cè)量，其原理是采用載波相位測(cè)量 局域差分法：在接收機(jī)之間求一次差，在接收機(jī)和衛(wèi)星觀測(cè)歷元之間求二次差，通過(guò)兩次差分計(jì)算解算出待定基線的長(zhǎng)度；求解整周模糊度是其關(guān)鍵技術(shù)，根據(jù)算法 模型，設(shè)計(jì)了靜態(tài)、快速靜態(tài)以及RTK等作業(yè)模式。靜態(tài)作業(yè)模式主要用于地殼變形觀測(cè)、國(guó)家大地測(cè)量、大壩變形觀測(cè)等高精度測(cè)量；快速靜態(tài)測(cè)量以其高效的 作業(yè)效率與厘米級(jí)精度廣泛應(yīng)用于一般的工程測(cè)量；而RTK測(cè)量以其快速實(shí)時(shí)，厘米級(jí)精度等特點(diǎn)廣泛應(yīng)用于數(shù)據(jù)采集(如碎部測(cè)量)與工程放樣中。RTK技術(shù) 代表著GPS相對(duì)測(cè)地定位應(yīng)用的主流。 GPS測(cè)地型接收設(shè)備是實(shí)現(xiàn)測(cè)地定位的基本條件，

4、接收機(jī)有單頻與雙頻之分，雙頻機(jī)能以L2觀測(cè)值修正電離 層折射影響，最適宜于中、長(zhǎng)基線(大于20km)測(cè)量，具有快速靜態(tài)測(cè)量的功能，可升級(jí)為RTK功能；單頻機(jī)適宜于小于20km的短基線測(cè)量，對(duì)于一般工 程測(cè)量具有良好的性能價(jià)格比。RTK系統(tǒng)由GPS接收設(shè)備、無(wú)線電通訊設(shè)備、電子手薄及配套設(shè)備組成，整套設(shè)備在輕量化、操作簡(jiǎn)便性、實(shí)時(shí)可靠性、厘米級(jí) 精度等方面的特點(diǎn)，完全可以滿足數(shù)據(jù)采集和工程放樣的要求。鑒于GPS系統(tǒng)在軌衛(wèi)星數(shù)有限，在對(duì)空通視受遮擋的條件下，不能保證正常解算，影響定位的精度 和可靠性。實(shí)踐表明，單頻GPS系統(tǒng)由于多環(huán)境的制約，存在著很大的局限性。隨著俄羅斯的全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(CLO

5、NASS)的不斷完善，利用 GLONASS來(lái)改善GPS性能的雙星座系統(tǒng)(GLONASS+GPS)已由美國(guó)Ashtech公司研制成功，這種全天候、全地域、高精度的系統(tǒng)為用戶提 供了更為完善的接收設(shè)備，雙星座系統(tǒng)的接收設(shè)備GPS接收設(shè)備的新水平。三、靜態(tài)GPS技術(shù)加密高鐵控制網(wǎng)依據(jù)新建成都至重慶客運(yùn)專線CPI、CPII精密工程控制網(wǎng)測(cè)量成果書(shū)，CYSG-5標(biāo)（中鐵二局三公司CYSG-5標(biāo)項(xiàng)目經(jīng)理部）管段（DK258+875DK270+640），于2010年10月,實(shí)施CPII控制網(wǎng)加密測(cè)量。本次共計(jì)9個(gè)已知CPI、CPII控制點(diǎn)，25個(gè)加密CPII點(diǎn)，加密點(diǎn)名規(guī)則為“JM”開(kāi)頭。1. 執(zhí)行技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

6、和測(cè)量精度1.1 執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)和依據(jù)1、鐵路工程衛(wèi)星定位測(cè)量規(guī)范TB10054-2010；2、高速鐵路工程測(cè)量規(guī)范TB10601 2009；3、國(guó)家一、二等水準(zhǔn)測(cè)量規(guī)范GB 12897-2006；4、中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司提供的成渝客專施工培訓(xùn)材料2010年9月5、中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司提供的成渝客專精密控制測(cè)量技術(shù)方案2009年6月；6、 中鐵二局精測(cè)隊(duì)提供新建鐵路成都到重慶客運(yùn)專線CYSG-5標(biāo)（DK240+154.2DK289+100）精密工程控制網(wǎng)復(fù)測(cè)技術(shù)總結(jié)1.2 測(cè)量精度根據(jù)規(guī)范要求，本次控制網(wǎng)加密按GPS網(wǎng)C級(jí)、鐵路三等GPS精度施測(cè)。2. 測(cè)量人員與儀器21測(cè)量人員本

7、次復(fù)測(cè)由中鐵二局集團(tuán)第三工程有限公司測(cè)量隊(duì)完成，作業(yè)證書(shū)見(jiàn)附件。參加本次測(cè)量的主要人員共計(jì)6人,主要測(cè)量人員如下：序號(hào)姓 名學(xué) 歷從事測(cè)量工作年限任職資格崗 位1譚 軍大專16高級(jí)技師資料處理、外業(yè)觀測(cè)2瞿漢波大專3測(cè)量主管資料處理、外業(yè)觀測(cè)3毛海平大專2技術(shù)員儀器檢校、外業(yè)觀測(cè)4張喜順中專2助工儀器檢校、外業(yè)觀測(cè) 5楊勛大專1見(jiàn)習(xí)外業(yè)觀測(cè) 6陳江本科1見(jiàn)習(xí)外業(yè)觀測(cè)2.2 GPS接收機(jī)用于本次復(fù)測(cè)與加密測(cè)量的GPS測(cè)量?jī)x器為3臺(tái)套Topcon 雙頻雙星接收機(jī)，標(biāo)稱精度3mm0.5ppm。GPS接收機(jī)及天線均經(jīng)省級(jí)及以上法定計(jì)量檢定部門(mén)檢定合格并在檢定有效期內(nèi)。儀器設(shè)備進(jìn)場(chǎng)后，按規(guī)范要求統(tǒng)一進(jìn)行

8、了常規(guī)檢查，對(duì)所有基座水準(zhǔn)器和隊(duì)中器進(jìn)行了檢校，所有儀器設(shè)備的精度及其技術(shù)狀態(tài)均滿足復(fù)測(cè)的要求。加密網(wǎng)按C級(jí)網(wǎng)精度施測(cè)，并按邊聯(lián)或網(wǎng)聯(lián)方式附合到CPI、CPII網(wǎng)。按靜態(tài)相對(duì)定位測(cè)量模式同步觀測(cè)?？刂泣c(diǎn)全部同步觀測(cè)2個(gè)時(shí)段，每個(gè)時(shí)段觀測(cè)時(shí)間60分鐘。接收機(jī)設(shè)置觀測(cè)衛(wèi)星高度角設(shè)為15°,數(shù)據(jù)采樣間隔設(shè)為15s,滿足設(shè)計(jì)要求。同步觀測(cè)的GPS衛(wèi)星總數(shù)7顆，GLONASS衛(wèi)星總數(shù)為25顆。作業(yè)過(guò)程中，天線安置嚴(yán)格整平、對(duì)中。每時(shí)段觀測(cè)前后分別量取天線高，誤差小于2mm，取兩次平均值作為最終結(jié)果。3平面控制網(wǎng)復(fù)測(cè)成果處理GPS數(shù)據(jù)的基線解算使用隨機(jī)軟件PinnacleVer1.07進(jìn)行。平面

9、和高程數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、控制網(wǎng)數(shù)據(jù)質(zhì)量分析、網(wǎng)平差與控制網(wǎng)復(fù)測(cè)分析，采用中鐵二局研制的工程測(cè)量數(shù)據(jù)處理通用軟件GSP（2009年11月通過(guò)中國(guó)中鐵股份有限公司評(píng)審鑒定），并用Pinnacle軟件進(jìn)行檢核。3.1 重復(fù)基線差檢驗(yàn) 按規(guī)范要求同一邊不同觀測(cè)時(shí)段基線較差要求ds2，（a為固定誤差=5mm，b為比例誤差=1ppm，D為測(cè)邊距離（單位：km）。從統(tǒng)計(jì)表中看出，相對(duì)較差最大為JM5060CPI135邊，S= 1367.0222 m，差值7.9 < 限差14.66，合格。 3.2 閉合環(huán)閉合差檢驗(yàn)GSP統(tǒng)計(jì)出了42個(gè)閉合環(huán)（均為3邊形）的閉合差(詳見(jiàn)附件閉合環(huán)閉合差統(tǒng)計(jì))，按規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，所有可能

10、的三邊形異步環(huán)閉合差均滿足（按逐邊計(jì)算，）的要求，閉合差值分布數(shù)量與百分比統(tǒng)計(jì)結(jié)果如下：w0w<w22<w3>3Wx33(78.6%)9(21.4%)0(0.0%)0(0.0%)Wy41(97.6%)1(2.4%)0(0.0%)0(0.0%)Wz42(100.0%)0(0.0%)0(0.0%)0(0.0%)Ws40(95.2%)2(4.8%)0(0.0%)0(0.0%)獨(dú)立閉合環(huán)最大閉合差（mm）序wxwywzws分量限差(mm)弦長(zhǎng)限差(mm)合格環(huán)長(zhǎng)環(huán)點(diǎn)1環(huán)點(diǎn)2環(huán)點(diǎn)33414.6-4.5015.326.0745.151192.3282JM5073 CPII529 JM50

11、74 從統(tǒng)計(jì)表中看出，基線向量分量和弦長(zhǎng)閉合差均滿足規(guī)范要求。綜合異步環(huán)閉合差檢驗(yàn)以及重復(fù)基線較差檢驗(yàn)的結(jié)果，均滿足規(guī)范要求，可確定本次加密網(wǎng)基線解算正確，結(jié)果可靠，可用于后續(xù)GPS網(wǎng)平差。3.3 平差處理控制網(wǎng)平差處理采用中鐵二局精測(cè)隊(duì)開(kāi)發(fā)軟件GSP進(jìn)行。經(jīng)做穩(wěn)定性分析，認(rèn)為CPI133、CPI135、CPI137、CPI138、CPII522、CPII524、 CPII528 、CPII529、 CPII532控制點(diǎn)均穩(wěn)定可靠，根據(jù)規(guī)范規(guī)定，采用設(shè)計(jì)坐標(biāo)值對(duì)加密控制點(diǎn)進(jìn)行約束平差。本次測(cè)量取CPI135的WGS84大地坐標(biāo)為起算點(diǎn)先進(jìn)行三維無(wú)約束平差，即采用WGS84橢球，中央子午線106

12、°，投影面大地高280m。三維無(wú)約束平差后，加密網(wǎng)最弱點(diǎn)JM5076，Mx= 1.62mm，My=1.41mm， Mz=6.86mm ，Mp=2.15mm；最弱邊為CPII522JM5058，S=164.104m，Ms=0.6mm，ppm=3.42，相對(duì)精度K=1/292000 < 1/100000。106°帶二維約束平差后，加密網(wǎng)最弱點(diǎn)JM5076，Mx= 1.61mm，My=1.18mm Mp=2mm；最弱邊為CPII522JM5058，Ma=1.0<1.7，S=164.104m， Ms=0.9mm，ppm=5.27，相對(duì)精度K=1/190000 <1

13、/100000。因此，精度指標(biāo)均滿足鐵路三等GPS規(guī)范精度要求。3.4 加密成果使用注意事項(xiàng)本次控制網(wǎng)加密測(cè)量滿足規(guī)范精度要求,加密樁點(diǎn)應(yīng)妥善保護(hù)。使用本成果前，施工單位認(rèn)真核對(duì)，經(jīng)同精度檢測(cè)，確認(rèn)樁點(diǎn)無(wú)誤和無(wú)位移后方可使用；施工期間應(yīng)對(duì)控制點(diǎn)進(jìn)行定期檢測(cè)，對(duì)發(fā)生位移或沉降的控制點(diǎn)應(yīng)停止使用，并及時(shí)上報(bào)或更新其成果。加密控制點(diǎn)應(yīng)加強(qiáng)保護(hù)，由于施工不確定因素，需要破壞控制點(diǎn)時(shí)，應(yīng)及時(shí)按規(guī)范要求精度進(jìn)行引測(cè)。四、RTK技術(shù)在施工測(cè)量中的應(yīng)用4.1 實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)(RTK)定位技術(shù)簡(jiǎn)介 實(shí) 時(shí)動(dòng)態(tài)(RTK)定位技術(shù)是以載波相位觀測(cè)值為根據(jù)的實(shí)時(shí)差分GPS(RTDGPS)技術(shù)，它是GPS測(cè)量技術(shù)發(fā)展的一個(gè)新

14、突破，在鐵路、公路工程中有廣闊的應(yīng) 用前景。眾所周知，無(wú)論靜態(tài)定位，還是準(zhǔn)動(dòng)態(tài)定位等定位模式，由于數(shù)據(jù)處理滯后，所以無(wú)法實(shí)時(shí)解算出定位結(jié)果，而且也無(wú)法對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行檢核，這就難以保 證觀測(cè)數(shù)據(jù)的質(zhì)量，在實(shí)際工作中經(jīng)常需要返工來(lái)重測(cè)由于粗差造成的不合格觀測(cè)成果。解決這一問(wèn)題的主要方法就是延長(zhǎng)觀測(cè)時(shí)間來(lái)保證測(cè)量數(shù)據(jù)的可靠性，這樣 一來(lái)就降低了GPS測(cè)量的工作效率。實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位(RTK)系統(tǒng)由基準(zhǔn)站和流動(dòng)站組成，建立無(wú)線數(shù)據(jù)通訊是實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量的保證，其原理是取點(diǎn)位 精度較高的首級(jí)控制點(diǎn)作為基準(zhǔn)點(diǎn)，安置一臺(tái)接收機(jī)作為參考站，對(duì)衛(wèi)星進(jìn)行連續(xù)觀測(cè)，流動(dòng)站上的接收機(jī)在接收衛(wèi)星信號(hào)的同時(shí)，通過(guò)無(wú)線電傳輸設(shè)備接

15、收基準(zhǔn)站 上的觀測(cè)數(shù)據(jù)，隨機(jī)計(jì)算機(jī)根據(jù)相對(duì)定位的原理實(shí)時(shí)計(jì)算顯示出流動(dòng)站的三維坐標(biāo)和測(cè)量精度。這樣用戶就可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)待測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)觀測(cè)質(zhì)量和基線解算結(jié)果的收 斂情況，根據(jù)待測(cè)點(diǎn)的精度指標(biāo)，確定觀測(cè)時(shí)間，從而減少冗余觀測(cè)，提高工作效率。4.2 應(yīng)用 實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)(RTK)定位有快速靜態(tài)定位和動(dòng)態(tài)定位兩種測(cè)量模式，兩種定位模式相結(jié)合，在公路工程中的應(yīng)用可以覆蓋公路勘測(cè)、施工放樣、監(jiān)理和GIS(地理信息系統(tǒng))前端數(shù)據(jù)采集。4.2.1 快速靜態(tài)定位模式。 接收機(jī)在每一流動(dòng)站上，靜止的進(jìn)行觀測(cè)。在觀測(cè)過(guò)程中，同時(shí)接收基準(zhǔn)站和衛(wèi)星的同步觀測(cè)數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)解算整周未知數(shù)和用戶站的三維坐標(biāo)，如果解算結(jié) 果的變化趨于穩(wěn)定

16、，且其精度已滿足設(shè)計(jì)要求，便可以結(jié)束實(shí)時(shí)觀測(cè)。一般應(yīng)用在控制測(cè)量中，如控制網(wǎng)加密；若采用常規(guī)測(cè)量方法(如全站儀測(cè)量)，受客觀因素 影響較大，在自然條件比較惡劣的地區(qū)實(shí)施比較困難，而采用RTK快速靜態(tài)測(cè)量，可起到事半功倍的效果。單點(diǎn)定位只需要5-10min(隨著技術(shù)的不斷發(fā) 展，定位時(shí)間還會(huì)縮短)，不及靜態(tài)測(cè)量所需時(shí)間的五分之一，在公路測(cè)量中可以代替全站儀完成導(dǎo)線測(cè)量等控制點(diǎn)加密工作。4.2.2 動(dòng)態(tài)定位 測(cè)量前需要在一控制點(diǎn)上靜止觀測(cè)數(shù)分鐘(有的儀器只需210s)進(jìn)行初始化工作，之后流動(dòng)站就可以按預(yù)定的采樣間隔自動(dòng)進(jìn)行觀測(cè)，并連同基準(zhǔn)站的同步觀測(cè)數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)確定采樣點(diǎn)的空間位置。目前，其定位精度

17、可以達(dá)到厘米級(jí)。動(dòng)態(tài)定位模式在公路勘測(cè)階段有著廣闊的應(yīng)用前景，可以完成地形圖測(cè)繪、中樁測(cè)量、橫斷面測(cè)量、縱斷面地面線測(cè)量等工作。測(cè)量24S，精度就可以達(dá)到13cm，且整個(gè)測(cè)量過(guò)程不需通視，有著常規(guī)測(cè)量?jī)x器(如全站儀)不可比擬的優(yōu)點(diǎn)。4.3 RTK技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)4.3.1 實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)顯示經(jīng)可靠性檢驗(yàn)的厘米級(jí)精度的測(cè)量成果(包括高程)。4.3.2 徹底擺脫了由于粗差造成的返工，提高了GPS作業(yè)效率。4.3.3 作業(yè)效率高，每個(gè)放樣點(diǎn)只需要停留12s，流動(dòng)站小組作業(yè)，每小組(34人)可完成中線測(cè)量510km。若用其進(jìn)行地形測(cè)量，每小組每天可以完成0.81.5km3的地形圖測(cè)繪，其精度和效率是常規(guī)測(cè)量所無(wú)法比擬的。4.3.4 在中線放樣的同時(shí)完成中樁抄平工作。4.3.5 應(yīng)用范圍廣可以涵蓋鐵路、公路測(cè)量(包括平、縱、橫)，施工放樣，監(jiān)理，竣工測(cè)量，養(yǎng)護(hù)測(cè)量，GIS前端數(shù)據(jù)采集諸多方面。4.3.6 如輔助相應(yīng)的軟件，RTK可與全站儀聯(lián)合作業(yè)，充分發(fā)揮RTK與全站儀各自的優(yōu)勢(shì)。四、結(jié)語(yǔ)GPS測(cè)量技術(shù)在三公司的第一個(gè)高鐵