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高速铁路精密控制测量网有关问题的探讨

来源：九壹网

高速铁路精密控制测量网有关问题的探讨:武瑞宏

高速铁路精密控制测量网有关问题的探讨

武瑞宏

(中铁第一勘察设计院集团有限公司,陕西西安　710043)

SomeIssuesonPreciseControlSurveyNetworkforHigh2SpeedRailways

WuRuihong

　　摘　要　根据高速铁路控制网测量的实践,对框架网的建立、精密控制网测量建立的时机、投影方式的确定等问题进行了探讨,并提出了相关建议。

关键词　精密控制网测量　框架网　投影方式　洞内导线测量

　　根据我国《中长期铁路网规划》和《铁路“十一五”

规划》,我国在“十一五”期间将建设7000km铁路客运专线。其中京沪、武广、郑西等客运专线已经全面开工建设,未来几年我国还将有一批客运专线和高速铁路项目陆续开工。为了满足列车运行的高速、高可靠性和旅客乘坐的舒适度,时速大于200km的铁路对轨道的高平顺性提出了很高的要求,高平顺性依赖于精密控制测量体系支持下的线下工程和轨道工程的高精度施工,客运专线和高速铁路的建设对基础性的测量工作提出了更高的要求。《客运专线无碴轨道铁路工

(铁建设[2006]1号)和《程测量暂行规定》时速200

(试行)的颁布～250km有碴轨道铁路工程测量指南》

实行,对高速铁路精密控制测量起到了必要的指导作用。通过在哈大、郑西、集包等线的精密控制测量网的实践,对精密控制网测量的相关问题进行探讨。

点就近与CPⅠ点进行联测,平差时固定框架网点成果对CPⅠ点进行约束平差。框架网的建立既利于不同高速铁路测量网的无缝连接,也便于测量网的计算平差及测量网的复测工作。

我国现行的大地坐标系历经50年,对国民经济建设做出了重大的贡献,效益显著,但其成果受技术条件制约,存在精度偏低、现实性差等问题,无法满足作为客运专线精密测量控制网的高等级控制的要求。因此,暂规中建议CPⅠ网采用一点一方向的平差方法,以保持GPS网的内符合精度。如果测量控制网由一个单位施测,基线处理容易统一,当由不同单位施测时,由于施测仪器和作业习惯的问题,一般采用的基线处理软件也不一致,为了全线采用一点一方向的平差方法,必须统一基线处理软件,给数据处理中带来很大不便。另外采用一点一方向的平差方法,虽然保持了GPS网的内符合精度,但在长大线路的CPⅠ网等复测

1　框架网的建立

所谓框架网是沿设计线路每隔一定间距如50～

100km建立一个具有强制对中标志的便于长期保存的GPS框架网点,采用双频GPS接收机进行长基线观测,采用IGS提供的具有精确地心坐标和稳定可靠性位移速度的GPS连续运行站和GPS精密星历作为控制,使用GAMIT等长基线解算软件计算出GPS框架网点的基于选定坐标框架和历元的三维地心坐标。

框架网建立以后,在施测CPⅠ网时可以将框架网

收稿日期:2008-08-18

作者简介:武瑞宏(1969—),男,1993年毕业于西南交通大学摄影测量与遥感专业,工程硕士,高级工程师。

时不能采用同样的一点一方向的平差方法来通过坐标对比来分析精测网两次测量的桩点平面位置的变化,只能通过比较桩点的相对关系来分析桩点是否有平面位置的变化。因此暂规中CPⅠ采用一点一方向的平差方法对于长大线路精密测量网来说应用起来是不方便的,而框架网的建立对于后续CPⅠ等网的数据处理平差、复测、控制网恢复等来说都是有好处的。

京沪、哈大等框架网是通过长时间的GPS观测,采用一般工程单位并不熟悉的GAMIT等长基线解算软件和精密星历来计算三维地心坐标成果,代价较大。

在2000～2003年,国家测绘局等单位将由不同部门、不同时期施测的GPSA、B级网,全国GPS一二级

铁　道　勘　察2008年第5期

网,全国地壳运动监测网及中国地壳运动观测网络等

高精度GPS控制网等通过空间大地测量和数据处理技术,科学整合为全国统一的整体国家三维大地控制网,即2000国家GPS大地控制网,其参考框架和历元为ITRF97200010,成果已正式发布,其点位地心坐标精度可达到或高于10量级。在集包三四等线精测网的施测中,收集了沿线国家GPS点的三维地心坐标成果,基于国家GPS网建立间隔50km左右的框架网,将国家GPS点直接作为框架点或将框架网点与国家GPS点联测,采用普通商用软件和广播星历进行基线解算,采用国家GPS点三维地心坐标进行约束来建立了全线的框架网,其精度是可以满足高速铁路精密控制测量网精度要求的,其经济性较好。

经批准,2000国家大地坐标系自2008年7月1日起正式启用,与现行国家大地坐标系的过渡期为8～10年,新生产的各类测绘成果应优先采用2000国家大地坐标系。2000国家GPS大地控制网是2000国家大地坐标系的具体实现,可以作为高等级控制建立高速铁路的框架网,当其密度满足应用需要时,可以直接作为框架网点使用。因此建议需要建立高速铁路框架网时优先应用2000国家大地坐标系,既满足了精度需要且经济性好,又便于与后续建立的其他工程进行衔接。

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通常的做法是根据线路高程选取合适的高程抵偿面、任意子午线窄带高斯投影的方法来建立工程坐标系。目前我国在建的长大客运专线无碴轨道线路大多地形较为平坦,虽然10mm/km的投影长度变形对于南北走向的线路比较适合,但即使线路为东西走向,由于线路高差不大,为满足10mm/km的变形而分带相对较多,虽然对后续应用带来了一些不方便,但分带数量还可以接受。

斜轴墨卡托投影是将客运专线铁路路线走廊带的中心线作为投影中心线,当投影带边缘至投影中心线的距离≤25km时,高斯投影长度变形可以满足小于1/100000的要求。斜轴投影比较适用于东西走向为主的线路坡度不大的铁路设计中,利于减少分带数量,方便后续设计和施工引用。如郑西客运专线豫陕省界至咸阳西段,为满足1/100000的投影变形要求,如采用设置合适高程抵偿面的任意子午线窄带高斯投影的方法,需分4带,如采用斜轴墨卡托投影,只需分2带。

斜轴投影也只能在高程归化变形满足小于1/100000的要求前提下改善高斯投影引起的变形,如高差变化很大,投影带数也无实质性的减少。如在我国西南、西北修建的部分设计行车时速度为200～250km的客运专线铁路中,路基地段为有碴,有碴地段投影变形要求满足25mm/km,但由于地形困难,长桥、长隧众多,铺设无碴的地段也很多,有很多地段是连续铺设无碴轨道,由于线路高差较大,当采用一定抵偿面、任意带子午线窄带高斯投影的方法时,为满足10mm/km的变形,需划分很多带,有时不到10km就需划分1带,且很多重点工程无法划分在1带中。由于客运专线最大坡度可达到20‰,如采用动车组,走行线最大坡度可达到30‰,由于坡度很大,即使采用斜轴投影,投影分带数也很多,后续设计和施工应用极其不便。

对于设计线路坡度很大的山区客运专线铁路,目前并无有效的投影变形的方法经工程实践验证。由于全线无碴和有碴无碴混合的线路运行速度不同,是否有必要将速度为200～250km/h的无碴地段投影变形和时速300～350km无碴轨道客运专线一样将变形控制在10mm/km,也建议进行充分论证,以便于工程实践应用。

2　精密控制测量网建立的时机由于我国部分高速铁路建设开始后才进行了精密控制测量网的施测工作,基于精密控制测量网进行了在建工程的评估,进行必要的设计线路平面中线、高程的重新确定工作及施工图修改工作,然后按照新设计文件进行施工。

对于新设计的高速铁路,在比选方案较多,方案不稳定时,建议先沿线路建立点间距为30～60km的框架网,基于框架网在初测阶段建立D级GPS网,高程按四等水准控制测量要求执行,避免由于方案不稳定造成的精密测量工作的浪费;在最终设计方案确定之后,再基于框架网建立CPⅠ、CPⅡ平面控制网,高程按相应的等级执行。这种方案在哈大、兰渝等线的检测中证明,基于框架网的D级网和精密测量控制网的平面差距可以控制在5cm之内,对后续设计没有影响。

3　投影方式的确定

无碴轨道工程测量精度要求高,施工中要求由坐标反算的边长值与现场实测值应尽量一致,因此要求无碴轨道地段投影长度变形限定在10mm/km,目前

4　隧道洞内贯通导线控制网和隧道CPⅡ控

制网的匹配问题

　　隧道施工时需要根据隧道相邻两开挖洞口间的长度来对洞内导线测量的等级进行设计,由于地质因素、

基于CASIOFx-5800P计算器的墙面平整度检测计算:程效军　许诚权　顾孝烈

基于CASIOFx-5800P计算器的墙面平整度检测计算

程效军

1,2

　许诚权　顾孝烈

(11同济大学,上海　200092;21现代工程测量国家测绘局重点实验室,上海　200092)

CalculationofTestsforSmoothnessofMetopeBased

onCalculatorCASIOFx-5800P

ChengXiaojun　XuChengquan　GuXiaolie

　　摘　要　CASIOFx-5800P是可编程计算器,它具有28500bytes数据储存单元、程序通讯等特点,

其编程语言功能和编写形式已十分接近于计算机的BASIC语言。在对房屋进行检测时,往往需要检测房屋墙面的平整情况,房屋墙面的平整度是评判房屋质量的指标之一。利用测定房屋墙面上m个点(m>3)的三维坐标来检测墙面,据此来拟合一个平面,并计算各点到该平面的距离(点的起伏),其整体可以代表墙面的平整度。基于CASIOFx-5800P计算器编程可以方便地实现的墙面平整度检测计算,从而满足现场评定墙面施工精度的需求。

关键词　计算器编程　CASIOFx-5800P　多点拟合平面　墙面平整度检测

大和编程命令趋于完备时,更能扩大其用途。因此,可

编程序计算器(ProgrammingCalculator)的程序设计已成为值得研究的问题,即根据目前电子计算器的硬件水平,开发出相应的应用软件,以充分发挥计算器的性能。CASIO公司最近推出的型号为Fx-5800P计算器的语言功能和编写形式已十分接近于计算机的BASIC语言,内存已经扩大到28500bytes数据储存单元,程

建议施工时综合考虑隧道贯通及铺设无碴轨道的要求,适当提高洞内施工导线测量的精度,便于减小洞内CPⅡ控制网和洞内施工导线的差异,减少设计中线等的调整。

1　概述

电子计算器由于其轻便和价廉,特别适合于工程测量与地形测量的外业计算。当其储存容量进一步增

收稿日期:2008-07-18

第一作者简介:程效军(19—),男,同济大学土木工程学院测量与国土信息工程系,教授。

　　施工工期等方面的因素,隧道施工时会设计斜井、竖井,如某客运专线隧道长度不到8km,设计了3个斜井,加上进出口共有5个掘进口4个贯通面,由于贯通长度都不长,施测的洞内施工导线控制网等级都不高,施工完毕,部分斜井做了封闭。洞内衬砌等均是按照施工导线进行施工的,限界等相对施工导线来说也是满足设计要求的,如果为普速铁路,轨道铺设按照洞内导线施工也是不存在问题的,但对于客运专线,为了满足无碴轨道铺设的需要,需要在洞内布设CPⅡ控制网,具体布设CPⅡ控制网的等级根据隧道长度来确定,CPⅡ控制网的施测等级与洞内导线施工控制网的等级不一,且施测环境、条件等也不一样,势必造成两个导线网的差异,如果差异较大,可能对限界等有一定影响,就需调整设计中线。

5　结束语

我国高速铁路的建设正如火如荼,对精密测量控制网建设也有一个逐步认识和提高的过程,作者只是对高速铁路精密测量控制网建设中一些观点进行论述,为做到使精密测量控制网更好地满足后续设计、施工的需要,还需要更多的学习、交流、实践、提高。

参

定[S]

考文献

[1]　铁建设[2006]1号　客运专线无碴轨道铁路工程测量暂行规

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