高速铁路平面控制测量技术及GPS应用案例研究徐得贵++钟昌海++卢天乙摘要：近些年来客专高铁的不断涌现和发展，对高速铁路安全、可靠和平顺性提出了更高的要求，因此，对高速铁路进行精密测量技术研究意义重大。本文首先分析了德国高速铁路控制测量网的布设方案，进而结合我国国情提出了我国客专高铁的控制测量的布设方案，并结合实例进行了分析，相信对从事相关工作的同行能有所裨益。关键词：测量平面控制测量实例基线解算：P228：A：1672-3791（2014）03（b）-0041-02为了保证高铁工程施工放样的精度，高铁工程控制网采用分级布设的方式。基础GPS网为了保证控制点的精度和稳定性，一般将GPS点打入到基岩内部，故又称基岩GPS网。基础GPS点由起算点和代表高铁走向的GPS点构成，根据德国的经验和我国某市高铁示范性运营线的方法，GPS点的间隔为10～15km。基础GPS网采用国家坐标系统或地方城市坐标系统，采用的起算点为国家坐标系统或地方城市坐标系统的控制点，因此，其约束平差也是在国家坐标系统或地方城市坐标系统进行，得到所有基岩点的国家坐标或地方城市坐标。采用斜轴圆柱投影时，将基岩GPS网的控制点通过投影计算，转换到相应的斜轴圆柱投影平面上的平面坐标系统中，作为施工控制网的基础。1高速铁路精密控制测量技术1.1高速铁路测量技术要求高速铁路轨道分为有砟轨道和无砟轨道。无砟轨道是以钢筋混凝土或者沥青混凝土道床取代了有砟轨道的散粒体道砟床的整体轨式结构。与有砟轨道相比无砟轨道具有良好的结构稳定性、连续性和平顺性，良好的结构的耐久性和少维修性等特点，但无砟轨道对基础要求比较高，一旦基础变形下沉，修复比较困难，因此在测量精度方面要求比较高。为了适应高速铁路高速行车的平顺性和舒适性的要求，高速铁路轨道必须具有较高的铺设精度，甚至精度要保持到毫米级范围内。同时，对于无砟轨道而言，轨道施工之后除了依靠扣减进行微量调整外基本不具备调整的可能性，这就要求为防止测量误差的积累，提高测量精度的高速铁路轨道控制网测量必须具备更严格的控制网标准。1.2德国高速铁路控制测量网布设方案德国的平面控制网共分为四级：PSO、PS1、PS2和PS4。德国的高速铁路线路采用大地测量基准是以德国土地测量管理部门的ETRF89为基础的DB_REF，采用七参数转换到局部参考椭球体，使用3°高斯一克吕格投影将球面投影转换到平面上。（1）PS0是在联测德国国家控制网点（网点的间距为30～50km）的基础上采用GPS大地测量方法测定的三维网络，其控制点一般分布在线路交汇的范围内，尽量保证能被多条线路应用，它构成了德国高速铁路网的坐标框架；（2）PS1是在PS0的基础上采用全站仪和水准的方法建立的大地测量三维网；（3）PS2建立在PS1和PS0基础上，只是采用全站仪大地测量方法建立的平面控制网，其控制点以永久的控制点标准设立；（4）PS4则是根据需求设立的其他测量方式获得的控制网；（5）德国的高程网只有一种PS3，其控制点只建立在适宜的大楼和建筑物处，是采用联测国家水准点，建立的水准网。同时，对于上述维数少于三的控制网，需要用分米级精度标称缺少的维数。1.3我国高速铁路控制网布设方案依据误差分析理论和仿真试验，借鉴德铁的技术标准，并考虑我国的技术力，我国高速铁路轨道测量平面控制网是建立在ITRF2000或者ITRF2OO5S框架下选用北京54或者西安80参考椭球体，通过地区的具体情况，选择抵偿带坐标系统任意中央子午线系统、任意中央子午线的较窄宽度带横轴墨卡托或者斜轴墨卡托投影到平面上其一般共分为四级：第一级为结合第二级的基础平面控制网（CPI），主要为测、施工、运营维护提供坐标基准；第三级为线路控制网（CPⅡ），主要为勘测和施工提供控制基准；第四级为基桩控制网（CPⅢ），为轨道铺设和运营维护供控制基准。1.4高速铁路控制测量中需要注意的若干问题高速铁路精密工程控制网布设方案；GPS控制网优化设计；各级控制网数据采集方法和预处理；基线解算及其质量控制；GPS网三维无约束平差，质量控制，内符合精度的评定；起算数据检查和计算基准的选择；GPS网三维约束平差，质量控制，外符合精度评定；二等水准精度评定和GPS水准方法研...