铁路客运专线GPS首级控制网复测设计要点

冯上朝

铁路客运专线GPS首级施工控制网为全线施工总控制网,结构复杂、覆盖面大,其精度和稳定程度对专线施工质量起决定作用;为保证质量,GPS首级控制网复测方案设计至关重要。

1 制定工作流程

由于复测工期短,测量任务大,因此必须制定严格的作业计划,分配好时间,具体工作流程:1)编写复测技术设计书;2)制订复测实施方案;3)组织人员进场及仪器设备调度;4)交接桩和接收资料;5)GPS外业测量;6)内业处理;7)编写复测成果报告。

2 坐标系选择

复测的坐标系统与设计相同,即:平面坐标系统采用施工坐标系,形式为任意带高斯投影平面直角坐标系,参考椭球为2000国家基本椭球。

3 外业实施方案

控制网复测前先应进行现场勘查,检查标石的完好性及点位分布情况。CPⅠ控制网以CPⅠ点作为连接边,采用边连式构网,控制网以三角形或大地四边形为基本图形组成带状网,按GPS B级网的精度要求进行。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″,控制网构网方式见图1。

为了保证相邻标段正确衔接,复测时应与相邻标段联测两个CPⅠ点作为双方单位的共用桩点。

4 数据处理和平差方法

4.1 内业数据处理及精度评定

1)GPS网基线解算与网平差采用商业软件。基线解算采用广播星历,按仪器制造商提供的软件按静态相对定位模式进行,网平差软件采用行业认可度较高的后处理软件进行平差处理。2)外业数据质量检查和数据预处理。对GPS观测数据异步环、重复基线进行计算检核。及时进行观测数据的处理和质量分析,检查其是否符合规范和技术设计要求。当检查发现观测数据不能满足要求时,应对成果进行全面分析,必要时应补测或重测。当各项要求符合标准后,进行GPS网的无约束平差。

4.2 内业数据平差计算方法

1)基线处理。GPS平面控制网采用GPS商业处理软件进行基线解算和平差处理;基线处理时删除观测条件差的时段和观测条件差的卫星不让其参与平差。

2)CPⅠ控制网的平差。基线解算完成后,应在WGS-84椭球下进行CPⅠ控制网的无约束平差。对所需的基线解进行选择,形成基线向量文件,即三维向量网平差所需要的基线向量,进行GPS三维向量网的无约束平差,作用是在WGS-84空间直角坐标系中进行三维向量网平差。平差时需要输入一个点的三维坐标,并生成基线向量文件。

三维无约束平差后即可进行二维网联合平差,一般选择标段首尾和中部2个～3个CPⅠ的二维平面坐标作为已知起算点进行整网二维约束平差。CPⅠ约束平差前,应先进行起算点的稳定性检验。如取标段开始点CPⅠ的设计坐标、首尾点的设计方位为起算依据(固定一点一方向),将三维无约束平差成果转换到高斯平面(与设计坐标系基准相同),首尾CPⅠ点的基线边长较差相对精度满足1/170 000,认为起算点的相对几何关系正确,精度可靠后选取已知点作为约束平差的起算基准。

确定约束平差后,按照设计院投影分带的设置,对CPⅠ坐标成果按不同投影带进行投影变换,获得各投影带相应WGS-84椭球的高斯投影平面坐标。

5 评判方法及超限处理

根据CPⅠ复测网的异步环、重复基线差、坐标点位精度的统计,在确认CPⅠ复测网精度满足B级GPS网要求的前提下,进行CPⅠ控制点复测坐标与原测坐标的比较,复测边长与设计边长的比较。当CPⅠ控制点的复测满足X,Y坐标差值不大于±20 mm,基线边长较差小于1/130 000时,认为设计单位所交CPⅠ控制点精度满足规范要求,采用设计单位勘测成果。

当复测结果与设计单位提供的勘测成果不符时,必须重新复测。当确认设计单位勘测资料有误或精度不符合规定要求时,应与设计单位协商对勘测成果进行改正。

6 结语

位置基准和方位基准的选择、不同分带间的坐标转换、基线解算基准参考站的合理选择是决定GPS控制网成果精度的重要因素。因此,进行铁路客运专线GPS首级控制网复测方案设计时应慎重考虑。

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