成渝高铁测量工作总结

成渝高铁测量工作总结GPS技术在成渝客专的应用3、客运专线测量控制网概述客运专线铁路精密工程测量是相对于传统的铁路工程测量而言，为了保证客运专线铁路非常高的平顺性，轨道测量精度要达到毫米级。其测量方法、测量精度与传统的铁路工程测量完全不同。我们把适合于客运专线铁路工程测量的技术体系称为客运专线铁路精密工程测量。新建铁路成渝客运专线全长308km。铁路技术标准为：铁路等级：客运专线；正线数目：双线；正线间距：5m；旅客列车设计行车速度：250km/h；最小曲线半径：7000m，进入枢纽可适当减小；限制坡度：20‰；到发线有效长度：650m；动车组类型：动车组；列车运行控制方式：CTC；行车指挥方式：调度集中；轨道类型：无砟轨道；结构型式：按CRTSI型板式。本项目部设计起讫里程DK258+875～DK270+6400，正线全长11.765km。由于地处重庆低山山脉与丘陵槽谷沿区，且管段内植被茂密通视较差，适于采用GPS测量技术进行全网加密及RTK施工测量。二、GPS技术发展现状全球定位系统GPS(GlobalPositioningSystem)是美国陆海空三军联合研制的卫星导航系统，具有全球性、全天侯、连续性、实时性导航定位和定时功能，能为各类用户提供精密的三维坐标、速度和时间。单点导航定位与相对测地定位是GPS应用的两个方面；对常规测量而言相对测地定位是主要的应用方式。相对测地定位是利用L1和L2载波相位观测值实现高精度测量，其原理是采用载波相位测量局域差分法：在接收机之间求一次差，在接收机和卫星观测历元之间求二次差，通过两次差分计算解算出待定基线的长度；求解整周模糊度是其关键技术，根据算法模型，设计了静态、快速静态以及RTK等作业模式。静态作业模式主要用于地壳变形观测、国家大地测量、大坝变形观测等高精度测量；快速静态测量以其高效的作业效率与厘米级精度广泛应用于一般的工程测量；而RTK测量以其快速实时，厘米级精度等特点广泛应用于数据采集(如碎部测量)与工程放样中。RTK技术代表着GPS相对测地定位应用的主流。GPS测地型接收设备是实现测地定位的基本条件，接收机有单频与双频之分，双频机能以L2观测值修正电离层折射影响，最适宜于中、长基线(大于20km)测量，具有快速静态测量的功能，可升级为RTK功能；单频机适宜于小于20km的短基线测量，对于一般工程测量具有良好的性能价格比。RTK系统由GPS接收设备、无线电通讯设备、电子手薄及配套设备组成，整套设备在轻量化、操作简便性、实时可靠性、厘米级精度等方面的特点，完全可以满足数据采集和工程放样的要求。鉴于GPS系统在轨卫星数有限，在对空通视受遮挡的条件下，不能保证正常解算，影响定位的精度和可靠性。实践表明，单频GPS系统由于多环境的制约，存在着很大的局限性。随着俄罗斯的全球导航卫星系统(CLONASS)的不断完善，利用GLONASS来改善GPS性能的双星座系统(GLONASS+GPS)已由美国Ashtech公司研制成功，这种全天候、全地域、高精度的系统为用户提供了更为完善的接收设备，双星座系统的接收设备GPS接收设备的新水平。三、静态GPS技术加密高铁控制网依据《新建成都至重庆客运专线CPI、CPII精密工程控制网测量成果书》，CYSG-5标（中铁二局三公司CYSG-5标项目经理部）管段（DK258+875～DK270+640），于2010年10月,实施CPII控制网加密测量。本次共计9个已知CPI、CPII控制点，25个加密CPII点，加密点名规则为“JM”开头。1.执行技术标准和测量精度1.1执行标准和依据1、《铁路工程卫星定位测量规范》TB10054-2010；2、《高速铁路工程测量规范》TB10601—2009；3、《国家一、二等水准测量规范》GB12897-2006；4、中铁第四勘察设计院集团有限公司提供的《成渝客专施工培训材料》2010年9月5、中铁二院工程集团有限责任公司提供的《成渝客专精密控制测量技术方案》2009年6月；6、中铁二局精测队提供《新建铁路成都到重庆客运专线CYSG-5标（DK240+154.2～DK289+100）精密工程控制网复测技术总结》1.2测量精度根据规范要求，本次控制网加密按GPS网C级、铁路三等GPS精度施测。2.测量人员与仪器2．1测量人员本次复测由中铁二局集团第三工程有限公司测量队完成，作业证书见附件。参加本次测量的主要人员共计6人,主要测量人员如下：序号姓名学历从事测量工作年限任职资格岗位1谭军大专16高级技师资料处理、外业观测2瞿汉波大专3测量主管资料处理、外业观测3毛海平大专2技术员仪器检校、外业观测4张喜顺中专2助工仪器检校、外业观测5杨勋大专1见习外业观测6陈江本科1见习外业观测2.2GPS接收机用于本次复测与加密测量的GPS测量仪器为3台套Topcon双频双星接收机，标称精度3mm＋0.5ppm。GPS接收机及天线均经省级及以上法定计量检定部门检定合格并在检定有效期内。仪器设备进场后，按规范要求统一进行了常规检查，对所有基座水准器和队中器进行了检校，所有仪器设备的精度及其技术状态均满足复测的要求。加密网按C级网精度施测，并按边联或网联方式附合到CPI、CPII网。按静态相对定位测量模式同步观测。控制点全部同步观测2个时段，每个时段观测时间＞60分钟。接收机设置观测卫星高度角设为15°,数据采样间隔设为15s,满足设计要求。同步观测的GPS卫星总数≥7颗，GLONASS卫星总数为2～5颗。作业过程中，天线安置严格整平、对中。每时段观测前后分别量取天线高，误差小于2mm，取两次平均值作为最终结果。3平面控制网复测成果处理GPS数据的基线解算使用随机软件PinnacleVer1.07进行。平面和高程数据转换、控制网数据质量分析、网平差与控制网复测分析，采用中铁二局研制的工程测量数据处理通用软件GSP（2009年11月通过中国中铁股份有限公司评审鉴定），并用Pinnacle软件进行检核。3.1重复基线差检验按规范要求同一边不同观测时段基线较差要求ds≤22σ，2222)1(5)(DDba＝（a为固定误差=5mm，b为比例误差=1ppm，D为测边距离（单位：km）。从统计表中看出，相对较差最大为JM5060～CPI135边，S=1367.0222m，差值7.9限差14.66，合格。3.2闭合环闭合差检验GSP统计出了42个闭合环（均为3边形）的闭合差(详见附件闭合环闭合差统计)，按规范标准，所有可能的三边形异步环闭合差均满足33W333ZyX，，，（σ按逐边计算，232221，2222321)1(5)(DDba＝、、）的要求，闭合差值分布数量与百分比统计结果如下：w0≤w≤σσw≤2σ2σw≤3σ3σWx33(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%)独立闭合环最大闭合差（mm）序wxwywzws分量限差(mm)弦长限差(mm)合格环长环点1环点2环点33414.6-4.5015.326.0745.151192.3282JM5073CPII529JM5074从统计表中看出，基线向量分量和弦长闭合差均满足规范要求。综合异步环闭合差检验以及重复基线较差检验的结果，均满足规范要求，可确定本次加密网基线解算正确，结果可靠，可用于后续GPS网平差。3.3平差处理控制网平差处理采用中铁二局精测队开发软件GSP进行。经做稳定性分析，认为CPI133、CPI135、CPI137、CPI138、CPII522、CPII524、CPII528、CPII529、CPII532控制点均稳定可靠，根据规范规定，采用设计坐标值对加密控制点进行约束平差。本次测量取CPI135的WGS－84大地坐标为起算点先进行三维无约束平差，即采用WGS－84椭球，中央子午线106°，投影面大地高280m。三维无约束平差后，加密网最弱点JM5076，Mx=1.62mm，My=1.41mm，Mz=6.86mm，Mp=2.15mm；最弱边为CPII522～JM5058，S=164.104m，Ms=0.6mm，ppm=3.42，相对精度K=1/2920001/100000。106°带二维约束平差后，加密网最弱点JM5076，Mx=1.61mm，My=1.18mmMp=2mm；最弱边为CPII522～JM5058，Ma=1.0″1.7″，S=164.104m，Ms=0.9mm，ppm=5.27，相对精度K=1/1900001/100000。因此，精度指标均满足铁路三等GPS规范精度要求。3.4加密成果使用注意事项本次控制网加密测量满足规范精度要求,加密桩点应妥善保护。使用本成果前，施工单位认真核对，经同精度检测，确认桩点无误和无位移后方可使用；施工期间应对控制点进行定期检测，对发生位移或沉降的控制点应停止使用，并及时上报或更新其成果。加密控制点应加强保护，由于施工不确定因素，需要破坏控制点时，应及时按规范要求精度进行引测。四、RTK技术在施工测量中的应用4.1实时动态(RTK)定位技术简介实时动态(RTK)定位技术是以载波相位观测值为根据的实时差分GPS(RTDGPS)技术，它是GPS测量技术发展的一个新突破，在铁路、公路工程中有广阔的应用前景。众所周知，无论静态定位，还是准动态定位等定位模式，由于数据处理滞后，所以无法实时解算出定位结果，而且也无法对观测数据进行检核，这就难以保证观测数据的质量，在实际工作中经常需要返工来重测由于粗差造成的不合格观测成果。解决这一问题的主要方法就是延长观测时间来保证测量数据的可靠性，这样一来就降低了GPS测量的工作效率。实时动态定位(RTK)系统由基准站和流动站组成，建立无线数据通讯是实时动态测量的保证，其原理是取点位精度较高的首级控制点作为基准点，安置一台接收机作为参考站，对卫星进行连续观测，流动站上的接收机在接收卫星信号的同时，通过无线电传输设备接收基准站上的观测数据，随机计算机根据相对定位的原理实时计算显示出流动站的三维坐标和测量精度。这样用户就可以实时监测待测点的数据观测质量和基线解算结果的收敛情况，根据待测点的精度指标，确定观测时间，从而减少冗余观测，提高工作效率。4.2应用实时动态(RTK)定位有快速静态定位和动态定位两种测量模式，两种定位模式相结合，在公路工程中的应用可以覆盖公路勘测、施工放样、监理和GIS(地理信息系统)前端数据采集。4.2.1快速静态定位模式。接收机在每一流动站上，静止的进行观测。在观测过程中，同时接收基准站和卫星的同步观测数据，实时解算整周未知数和用户站的三维坐标，如果解算结果的变化趋于稳定，且其精度已满足设计要求，便可以结束实时观测。一般应用在控制测量中，如控制网加密；若采用常规测量方法(如全站仪测量)，受客观因素影响较大，在自然条件比较恶劣的地区实施比较困难，而采用RTK快速静态测量，可起到事半功倍的效果。单点定位只需要5-10min(随着技术的不断发展，定位时间还会缩短)，不及静态测量所需时间的五分之一，在公路测量中可以代替全站仪完成导线测量等控制点加密工作。4.2.2动态定位测量前需要在一控制点上静止观测数分钟(有的仪器只需2～10s)进行初始化工作，之后流动站就可以按预定的采样间隔自动进行观测，并连同基准站的同步观测数据，实时确定采样点的空间位置。目前，其定位精度可以达到厘米级。动态定位模式在公路勘测阶段有着广阔的应用前景，可以完成地形图测绘、中桩测量、横断面测量、纵断面地面线测量等工作。测量2～4S，精度就可以达到1～3cm，且整个测量过程不需通视，有着常规测量仪器(如全站仪)不可比拟的优点。4.3RTK技术的优点4.3.1实时动态显示经可靠性检验的厘米级精度的测量成果(包括高程)。4.3.2彻底摆脱了由于粗差造成