浅谈客运专线CPI、CPII平面复测技术

刘金平，汪天华

（中交二航局第二工程有限公司，重庆 400042）

1 工程概况

沪杭铁路客运专线位于长江三角洲西南，缘及杭嘉湖平原地区，东连经济中心城市上海，西接国际知名旅游城市杭州；设计时速350 km/h，线路长度约153.54 km，预计2010年建成并投入运营。全线路地势平坦、开阔，河渠纵横，水塘密布，地面高程在1～4 m之间变化。沪杭铁路客运专线HHZQ-3标段起止里程桩号为：DK38+717～DK55+863 m，正线长度17.146 km。主要工程包括路基1.473 km，桥梁15.673 km，其中特大桥2座。

沪杭铁路客运专线HHZQ-3标段范围内平面控制点有8个CPI点、20个CPII点和1个CP0点。平面坐标系统采用高斯投影平面直角坐标系，参考椭球为WGS-84椭球，中央子午线121°15′00″，投影面大地高10 m，控制点平均高程为1.8 m，控制点之间的高差不大。

2 总体平面复测技术方案

HHZQ-3标段首级施工控制网CPI、CPII平面复测采取GPS静态测量方法。全网采用5台徕卡双频GPS接收机观测。根据《全球定位系统（GPS）铁路测量规程》（TB10054-97）平面控制测量等级规定和本项目实际情况，平面控制网按分级布网原则，分为基础平面控制网（CPI）和线路控制网（CPII），复测精度分别为B级和C级。为与相邻标段衔接，需联测相邻标段两个CPI平面控制点，两个CPII平面控制点。

2.1 平面复测精度控制

B级点（CPI）最弱边相对中误差小于1/170 000，基线边方向中误差不大于1.3″；C级点（CPII）最弱边相对中误差小于1/100 000，基线边方向中误差不大于1.7″。

2.2 平面复测主要技术要求

GPS平面复测主要技术要求见表1。

表1 GPS平面复测主要技术要求

3 复测实施

沪杭客运专线HHZQ-3标段范围内地势平坦，精测网CPI、CPII控制点相对集中，空间跨度小，有利于复测外业工作展开。但因标段范围内沟渠较多，点间交通多不便，必须制定严格的作业计划，分配好作业时间，精心组织，同时由于线路较长而曲折，工期紧，任务重，首级施工控制网CPI、CPII复测难度较大。

3.1 基线组网

（1）依据相关网型和连接数的规范要求，对平面控制网进行基线组网，优化技术设计方案，在外业观测和内业基线数据处理过程中，严格按照设计优化方案执行。

（2）平面控制网复测构网原则与中铁第四勘测设计院相同，采用边联式构网，以大地四边形和三角形为基本图形，组成带状网。

（3） 复测CPI首级施工控制网，并将联测的CP0控制点作为CPI点处理，进行CPI组网观测（当联测CP0站点时，根据联测基线长度，适当延长同步观测时间）。CPI控制网复测平面组网示意图见图1。

（4） 复测CPII首级施工控制网，需联测所有与CPII相邻的CPI控制点，并将这些CPI控制点视作CPII点进行CPII组网观测。CPII控制网复测平面组网示意图见图2。

图1 CPI控制网复测平面组网示意图

图2 CPII控制网复测平面组网示意图

3.2 复测主要注意事项

（1）遵循基线组网设计所确定的作业模式，并在接收机或控制器上配置相同的外业观测参数。

（2）检查GPS电池容量是否满足作业要求，接收机的电源电缆、天线电缆等连接是否正确，数据存储设备是否满足存储空间。

（3）检查确认天线安置基座对中器是否合格。如天线有指北定向标志，则应借助指北针或罗盘保持接收机天线指北标志指向正北方向。

（4） 雷雨季节架设天线时，注意防雷击。雷雨过境时，立即停止观测，并卸下天线。

（5） 观测组严格遵守调度命令，按规定时间同步观测，不得擅自更改观测计划。

（6）每时段观测前后分别量取天线高，丈量误差≤2 mm，取两次丈量平均值作为最终结果。

（7）接收机开始记录数据后，将测站名、测站号、时段号、天线高等信息完整地记录于观测手簿。

（8）1个时段观测过程中严禁进行以下操作：关闭接收机重新启动、进行自测试、改变接收设备预置参数、改变天线位置、按关闭和删除文件功能键等。

（9）严禁在天线附近使用无线电通讯设备。使用对讲机、电话等应距天线10 m以上，车载电台应距天线50 m以上。

（10） 每天完成外业数据采集，内业数据处理人员采用LGO6.0商用软件进行基线检查，如果发现有不能通过基线检查的数据，先进行分析处理，两次分析处理还不能通过的基线数据，第二天应组小网重新补测。

4 平差及复测成果分析

首级施工控制网CPI、CPII采用武汉大学研究开发的COSAGPS软件进行平差处理。首先进行基线解算，形成基线向量文件，然后引入2～3个联测的高等级控制点WGS-84空间直角坐标作为基准，进行CPI、CPII的空间三维无约束平差（自由网平差），得到平差后CPI、CPII点WGS-84三维空间直角坐标，并检查GPS基线向量网本身内符合精度，判定基线改正数是否符合规范要求，最后以点位稳定、设计坐标成果可靠的1个CPO点、2个CPI点为强制约束控制点，进行CPI二维约束平差，以获取CPI最终复测平面坐标及相应的二维约束平差精度信息。CPII二维约束平差采用点位稳定、设计坐标成果可靠的CPI点为强制约束控制点，以获取CPII最终复测平面坐标及相应的二维约束平差精度信息。

4.1 CPI数据平差处理及分析

CPI复测基线解算采用广播星历，用LGO6.0商用软件按静态相对定位模式进行，采用双差固定解，求解基线向量，以大地四边形作为基本构网图形，对观测基线进行处理和质量分析，检查基线质量是否符合规范要求，删除工作状态不佳的卫星数据，观察卫星残差图某个卫星在某时段残差是否过大，是否有明显的系统误差，否则删除该时间段，不让其参与CPI平差。

（1）基线向量异步环闭合差

基线向量异步环闭合差是检验基线向量网质量的一项重要技术指标。在解算出每一时段CPI基线向量后，以三角形作为构环图形，不同时段组成异步基线环，并计算异步环坐标分量闭合差。CPI基线向量异步环闭合差应符合下式规定：

（2） 重复基线较差

（3） CPI平差及精度分析

约束1个CP0基站点WGS-84空间直角坐标，进行CPI基线向量网空间三维自由网平差，从而得到自由网平差后各CPI点WGS-84三维空间直角坐标，并检查GPS基线向量网本身的内符合精度，判定基线改正数是否符合规范要求。CPI基线向量网二维约束平差结果精度统计见表2。

（4） CPI平面控制网复测成果

CPI平面复测达到B级GPS网精度。CPI控制点复测坐标与设计坐标满足x、y坐标差值绝对值不大于±20 mm时，认为设计单位所交CPI控制点精度满足规范要求，点位稳定可靠。CPI控制网复测平面坐标与设计坐标比较见表3。

表2 CPI基线向量网二维约束平差结果精度统计表

表3 CPI控制网复测平面坐标与设计坐标比较表

4.2 CPII数据平差处理及分析

（1） CPII平差及精度分析

CPII基线求解方法与CPI基线求解方法相一致。CPII控制网基线向量网自身内符合精度高，基线向量没有明显系统误差和粗差，基线向量网质量可靠，以稳定的CPI点作为强制约束基准进行二维约束平差，以获取各CPII控制点平面坐标。CPII控制网复测二维联合平差坐标精度统计见表4。

（2） CPII平面控制网复测成果

CPII复测网精度达到C级GPS网精度要求。因《客运专线铁路无碴轨道工程测量暂行规定》未对CPII控制点复测限差进行具体规定，故按《高速铁路工程测量规范（报审稿）》规定，CPII控制点复测x、y坐标差值的限差取±15 mm。CPII控制网复测平面坐标与设计坐标比较见表5。

表4 CPII控制网复测二维联合平差坐标精度统计表

表5 CPII控制网复测平面坐标与设计坐标比较表

5 结语

沪杭铁路客运专线HHZQ-3标段CPI、CPII复测精度分别达到B级、C级网精度要求，复测CPI、CPII平面点位精度满足《客运专线无碴轨道铁路工程测量暂行规定》。复测CPI、CPII坐标与设计坐标差值在规范规定的许可范围内，点位稳定可靠，可采用设计单位提交的成果进行控制网加密及施工放样定位。

CPI、CPII控制网复测属于精密工程测量，是高速铁路（客运专线）施工测量重要组成部分。施工期间应对CPI、CPII控制点进行定期或不定期检测（每半年1次复测，每3月1次检测），同时，工程建设对点位标识的破坏随着施工的进展越发明显，要重视和加强点位标识的日常性维护，对破坏的点位标识要及时恢复，以确保测量精度和工程建设质量。

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[5] 铁建设（2006）189号，客运专线无碴轨道铁路工程测量暂行规定[S].