境外铁路平面控制测量的几点体会

王志强

(铁道第三勘察设计院集团有限公司，天津　300251)

1　项目简介

泛亚铁路工程某段是整个泛亚铁路规划的重要组成部分，线路全长约300 km。沿线均处平原，地势低平。主要技术指标为单线标准轨，最高设计时速120 km，预留双线条件，同时考虑客运和货运的需要。工程平面控制测量结合航飞和铁路初测要求，首级平面控制网一次建网完成，同时采用高程拟合技术建立高程控制网。

2　资料收集和使用

平面控制测量的起算数据为工程所在国GPS大地测量点，控制点等级为当地一等GPS点。由于控制点等级高且多个点在铁路线位附近，此次平面控制测量选用了4个控制点。

3　坐标系统

该国平面和高程系统由其地理制图局建立，平面坐标原点为1960印度原点，高程起算以河仙中等海水面为零点起算。根据收集到的GPS大地测量点资料，明确本项目坐标系统。

参考框架：ITRF2005；

坐标系：UTM Zone 48 North Ellipsoid GRS80。

4　平面坐标投影

平面坐标采用横轴墨卡托投影(UTM)，与中国常用的高斯-克吕格投影的最大区别是中央子午线尺度比不是1，而是0.999 6，在中央子午线两侧割线处投影长度没有变形，在两割线以内，投影后长度变短，变化最大处为中央子午线，在两割线以外，投影后长度变长，如图1所示。UTM的另一特点与高斯克吕格投影一样，投影后无角度变形，图形保持相似。

图1　UTM投影变形示意

该国全国划分为3个投影带，详见表1。

表1　该国投影分带

本项目坐标系中央子午线为105°

长半轴：a=6 378 137 m，扁率：1/f=298.257 222 101，UTM投影尺度比：m0=0.999 6。

5　测量实施

5.1　控制网等级和测量方式

此次工程首级平面控制网设计为D级(四等)GPS控制网，每8 km左右布设一对通视的GPS点，点间距离600～800 m；次级平面控制网设计为一级导线，点间距离400～600 m，短边与相邻边之比不超过1∶3。

5.2　选点埋标

该国是土地私有制国家，在私人土地测量需要得到土地所有者的同意，因此控制点大部分布设在沿线附近的公路边上和部分乡村道路边上。采用现场水泥浇筑，埋设规格为30 cm×30 cm×80 cm。

5.3　外业观测

外业测量实施前，按照项目质量控制的要求，检查GPS和全站仪设备的检定证书并做好测量前常规检查，确保仪器状态稳定满足测量要求。

GPS测量使用4台徕卡1200 GPS双频接收机，以边连式构网，每时段观测时间大于45 min，数据采样率为15 s。测量时联测收集的当地控制点，同时根据联测距离适当延长同步观测时间。

5.4　数据处理

此次GPS外业静态测量采用同一型号接收机，原始数据按照日期和接收机号存档。GPS基线解算统一采用LGO6.0软件进行。解算时采用起算点转换的WGS-84坐标作为基线的起算点。网平差采用同济大学测量系的TGPPS Win32软件，以联测的地方GPS控制点为起算点。

基线处理环闭合差最大如下：

多边形环[5]:GPS144GPS146GPS145GPS143GPS144

Wx=-0.006 mWy=0.027 mWz=0.008 mWxyzmax=0.024 m

W=0.029 mWmax= 0.041 mS=8 426.739 m

精度满足《铁路工程卫星定位测量规范》GPS网基线质量检验限差表要求，基线解算质量合格。

GPS网平差计算时首先在WGS84坐标系中进行无约束平差，对观测值后验中误差、残差、标准残差进行统计分析，检查GPS基线向量是否含有粗差和明显的系统误差，无约束平差基线向量改正数最大ΔX为-0.95 cm，ΔY为1.42 cm，ΔZ为-0.85 cm，均小于限差3σ。表明GPS控制网基线向量的观测值内附合精度较高，基线向量网的质量可靠。

无约束平差结束后，经过控制点兼容性检查，选取兼容性好的点作为起算点，进行约束平差。采用5C、3、5J、10C四个已知点进行约束平差计算。其基线向量改正数之差最大ΔX为0.89 cm，ΔY为1.60 cm，ΔZ为1.52 cm，均小于限差2σ。平差后GPS控制网的点位中误差最大点是GPS149，Mx最大值：0.47 cm，My最大值：0.49 cm，均小于±50 mm的限差，满足要求。基线边方向中误差最大的基线边为GPS155-GPS156，方向中误差最大为1.10″，小于2.5″的限差，基线边相对中误差最大的基线边为GPS149-GPS150，相对中误差为1/175 828，小于1/50 000的限差，满足四等GPS测量精度要求。

6　结束语

本工程设计行车速度低，初测阶段直接采用当地坐标系而未进行工程独立坐标系设计，在工程起点处的测距投影长度变形达33 mm/km，在进行二级导线控制测量计算时需要进行测距边的投影改正，对于重要工程(如特大桥)需要建立施工坐标系，避免测距投影误差对重要工程施工的不利影响。

境外工程测绘项目，如坐标系统、投影方式等均可能与中国不同，在中国技术的基础上找出其中的差异，确立合适的技术方案是顺利完成测绘工作的必要保证。

境外勘测项目实施过程中，需要充分收集既有资料，同时在具体施测阶段注重当地习俗，选点埋标以及测量时尽量避免干扰当地居民，利于所埋标志点的保存。

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