陈建科谢忠俍

（1.华东冶金地质勘查局物探队，安徽 芜湖 241009；2.陕西铁路工程职业技术学院，陕西 渭南 714099）

0 引言

目前，中国高速铁路营运速度为250～350 km/h，轨道的平顺状态是影响高铁安全运行的关键因素［1］。然而，在外力的作用下轨道不可避免地发生位移和形变。因此，对轨道定期进行精测精调就显得十分重要［2］。轨道精测精调工作能否顺利开展，前提是要保障作为施工和轨道精调的测量控制网的高速铁路精密控制网的精度稳定性，而定期对精密控制网进行复测是保证控制网精度的必要条件［3］。

随着测量技术的发展，铁路控制的测量方法和技术也在不断提高。GNSS具有全天候、高精度、高效益，以及无须通视、操作简单等优势，可有效获取控制点的平面坐标，从而被广泛用于新建铁路设计施工和后期营运监测中［4］。笔者对GNSS技术在高铁精密控制网复测中的精度可靠性进行研究。

1 工程概况

京唐铁路西起北京市，东至河北省唐山市，地处首都半小时经济圈，位于华北和东北两大经济区之间。该铁路由北京市北京站出发，沿途经北京市通州区、河北省香河县、天津市宝坻区、河北省玉田县，最终到达河北省唐山市唐山站。该线路正线全长为147.825 km，沿线地区土壤最大冻土深度分别为：北京地区80 cm、廊坊地区69 cm、天津地区60 cm、唐山地区111 cm。本研究主要对全线47个CPⅠ点（其中含联测国家A/B级GNSS点4个）、167个CPⅡ点（不含联测的CPⅠ点）的点位进行核查，掌握桩点的丢失和破坏情况，并根据具体情况和施工的具体要求对已丢失和被破坏的控制点进行恢复，对超限点进行成果更新，保持整网成果的现势性和完整性，从而满足后续施工的使用需求。

2 平面网复测原则

为了满足京唐铁路的施工需求，根据全线路基、桥梁等线下工程施工及无砟轨道施工对工程测量精度的要求，按照分级布网、逐级控制的原则，对已丢失和被破坏的控制点按照原建网标准进行恢复和补设，对使用过程中发现观测条件差的点位，以及不利于复测利用等的部分点进行移设。在国家A/B级GNSS点和CP0点的基础上，同网形、同精度复测CPⅠ、CPⅡ平面控制网，对补设点和超限点采用同精度内插法进行计算和更新成果，并保持全线控制网的完整性和现势性［5］。

根据现场踏勘情况，京唐铁路段平面控制网共补设CPⅠ控制点3个、CPⅡ控制点10个。补设的点总体上要保持上一次的测量网形，对丢失的控制点，核实附近施工单位加密点的埋桩深度及形状规格、桩面美观程度，对满足要求的点加以利用，对不能利用的点，则按照重新埋设的技术要求进行执行。对新补点要统一在原点号后顺延一个字母，新埋设点按照《新建铁路北京至唐山铁路精密工程控制测量技术方案》中的有关要求进行点之记绘制，并绘制出word形式的电子图。对新埋设的点进行拍照核实，并对已破坏的点进行妥善处理，从而确保后续施工测量采用新点，杜绝出现使用错点的情况。

3 平面网施测

本研究采用天宝公司生产的Trimble R8/R10双频GNSS接收机对控制网络进行复测，标称精度均优于±（5 mm+1 ppm×D），所使用的GNSS接收机均经测绘仪器计量定点单位检定合格，并在有效期内。CPⅠ级控制网（见图1）按二等GNSS网的要求进行施测，采用边连接方式进行构网，形成由三角形或大地四边形组成的带状网，沿线与国家A/B级点和CP0点进行联测，测量的网形要尽量保持原建网的网形。CPⅡ级控制网（见图2）是在CPⅠ基础上，采用三等GNSS网进行测量，测量网形也要尽量保持原建网的网形，采用边连接的方式进行构网，从而形成由三角形或大地四边形组成的带状网，并与CPⅠ联测构成附合网，并保证每个点都有足够的重复设站次数［6］。

图1 北京至唐山铁路精密工程控制测量部分CPI网形图

图2 北京至唐山铁路精密工程控制测量部分CPII网形图

具体施测技术指标如表1所示。

表1 各级GNSS测量作业的基本技术要求

作业过程中，仪器的中误差均小于1 mm，每个时段观测前后各测量天线高一次，两次较差值要小于2 mm，并取均值作为最后成果；观测时要用电子手簿来自动记录点号和天线高，同时认真填写静态观测手簿。在观测过程中，要保证天线附近50 m内未使用电台、10 m内未使用对讲机。在任一时段观测过程中未进行接收机关闭又重新启动、自测试、改变卫星仰角限、改变数据采样间隔、按动关闭文件和删除文件按钮等操作。

4 成果处理

本研究的平面控制网基线向量解算采用广播星历和商用软件，为保证数据的一致性，统一使用商用软件LGO7.0进行基线解算，解算设置采用软件系统推荐的系统缺省值（见表2）。平面控制网平差使用同济大学测量系研制的TGPPS软件进行计算。先将CPⅠ和CPⅡ原始观测文件转换为标准的RINEX文件，并在完成点号、天线量高方式、天线高复核后进行基线解算［7］。对CPⅠ、CPⅡ复测基线进行平差计算，并检查各项精度指标（基线较差、最小独立环闭合差、无约束平差基线向量各分量改正数的绝对值、相邻点相对点位中误差、基线边方向中误差、最弱边相对中误差、约束平差基线向量各分量改正数与无约束平差同名基线改正数较差的绝对值）是否满足规范要求。

表2 基线质量检验限差表

中误差σ的计算公式见式（1）。

式中：σ为中误差，mm；d为相邻点间距离，km；a取值为5 mm；b取值为1 mm/km。

在完成数据预处理后，对基线质量不符合要求或环闭合差超限的要进行补测，在环闭合差与无约束平差指标都通过后进行约束平差，平差后各项指标均满足表3中的要求。

表3 GNSS复测精度指标

本研究中的复测是对部分基线进行质量检查，检查的基线均满足限差要求。CPⅠ复测整网平差，以联测的国家A/B级控制点（CP0点）、稳定的CPⅠ点作为约束点进行平差计算。在进行平差计算前，要对CP0起算点的兼容性进行分析。在起算点兼容性很好的前提下进行平差处理，各项精度指标均满足规范要求。对比此次复测的CPⅠ计算坐标与上次复测坐标，按照相关要求，坐标差要小于20 mm，当相邻CPⅠ点坐标差之差的相对精度小于1/130 000，则采用原成果；若超限，则采用同精度内插法更新的CPⅠ控制点坐标。其中，47个CPⅠ点（其中含联测国家A/B级GNSS点4个）参与平差，平差结果坐标点与既有测量成果相比的部分结果如表4所示。

表4 CPⅠ整网平差后部分复测坐标及相邻点间坐标差之差的相对精度统计

CPⅡ数据处理方法及要求与CPⅠ基本相同，在完成基线解算、独立环检验合格后，以所有联测的CPⅠ点作为起算点进行平差计算，在各项指标合格后，利用计算结果再进行复测，并与原测坐标差和坐标差之差的相对精度进行对比分析。对比此次复测CPⅡ计算坐标与上次复测坐标，按相关要求，坐标差小于15 mm，且相邻CPⅡ点坐标差之差的相对精度小于1/80 000，则采用原成果；若超限，则采用同精度内插法更新CPⅡ控制点坐标。对167个CPⅡ点（不含联测的CPⅠ点）的点位进行平差，平差结果坐标点与既有测量成果相比的部分结果如表5所示。

表5 CPⅡ整网平差后部分复测坐标及相邻点间坐标差之差的相对精度统计

5 结语

通过GNSS技术完成的精密工程控制测量平面网复测成果的各项精度指标均满足《高速铁路工程测量规范》（TB 10601—2009）中的要求，成果可满足下阶段施工需求［8］。对丢失、破坏或受干扰不能测量的控制点进行移设或补设，并对新设点进行同精度复测，从而保证控制网的完整性。对受外界干扰、原测与复测不符等造成成果超限的控制点进行分析和成果修正，后续施工可采用本研究的成果。本研究的复测充分体现GNSS技术在高铁精密工程平面控制网测量中的应用价值，在满足精度指标的前提下，可高效率完成测量工作，同时还节省人力、节约成本。

在后期的工程应用中，加强精密工程控制测量标志的保护和复测，使用新成果前应进行同精度复测，成果无误后再用于施工加密点的测量及后续施工上，并在使用过程中对成果进行检核，避免使用错成果和用错点位。对复测中不稳定的点位，建议后续不再使用。