关于高速铁路CORS建设的思考

李 涛

(中铁二院工程集团有限责任公司，四川 成都 610031)

0 引 言

目前我国高速铁路进入了快速发展期。根据《中长期铁路网规划》，至2015年底，我国将基本建成以“四纵四横”为骨架的快速客运网；预计到2020年，由高速铁路、城际铁路为主体的快速客运网将达到5万公里以上，覆盖全国绝大部分50万人口以上的城市。测量工作贯穿于高速铁路勘察设计、施工、运营维护的全过程，GPS 技术是高速铁路框架控制网(CP0)、基础平面控制网(CPⅠ)和线路平面控制网(CPⅡ)建网和复测的主要方法。

连续运行卫星定位参考站系统(CORS)是卫星定位技术、数据通讯技术、计算机网络技术、气象分析技术等多项高新科技多方位、深度结晶的产物，形成了一个不间断的空间信息采集系统，成为区域性和国家坐标框架建设与维持的主要技术手段[1]。近年来，区域性CORS得到了广泛的应用[2-3]，但工程专用CORS仍处于起步阶段，探讨高速铁路CORS建设具有重要意义。

1 CORS在高速铁路测量中的应用分析

1.1 高速铁路测量的主要内容

高速铁路工程测量可以分为勘测设计、施工、运营维护三个阶段。结合CORS的特点，从平面控制测量、线路测量、竣工测量三个角度探讨高速铁路工程测量内容。

高速铁路建设需要建立框架控制网CP0、基础平面控制网CPⅠ、线路平面控制网CPⅡ、轨道控制网CPⅢ，且在勘测设计、施工、运营维护过程中，需要对CP0、CPⅠ、CPⅡ、CPⅢ进行多次复测；线路测量包括勘测控制测量、地形测量、中线测量、路基测量、专项调查测量、控制网交桩及复测、施工控制网加密测量、线路中线贯通测量等内容；竣工测量主要包括控制网竣工测量、线路轨道竣工测量、线下工程建筑及线路设备竣工测量、竣工地形图及铁路用地界测量[4]。可见，高速铁路测量中的很多工作均可使用CORS完成。

1.2 CORS在高速铁路测量中的应用分析

1.2.1 框架控制网CP0

根据京沪、哈大、武广、郑西、石武高速铁路平面控制测量经验，框架控制网CP0可以提高CPⅠ控制网的精度，为平面控制网复测提供基准[4]。CP0应在初测前采用GPS测量方法建立，以2000国家大地坐标系作为坐标基准，以IGS永久跟踪站或国家A、B级GPS控制点作为约束点，进行控制网的整体三维约束平差。

根据目前CORS建设及测试数据[1-5]，CORS基准站能满足CP0的精度要求，且利用CORS进行高速铁路后续测量更加方便，可以使用CORS取代CP0作为高速铁路平面控制测量的起算基准[6]。

1.2.2 CPⅠ、CPⅡ测量

CORS基准站连续观测、点位稳定、数据精度高，完全可以作为起算点进行CPⅠ、CPⅡ布设，由于CORS基准站到CPⅠ、CPⅡ控制点间距离较远，应适当增加观测时间，以保证基线精度，同时，CPⅠ、CPⅡ中短边需同步观测，以获取独立基线[7]。

CPⅠ、CPⅡ复测时，同样以CORS基准站作为起算数据。由于起算数据统一、测量精度高、无人为误差，成果更加可靠。

1.2.3 CORS-RTK的应用

GPS RTK技术已经广泛应用于高速铁路地形测量、中线测量、路基测量、专项调查测量、线下工程建筑及线路设备竣工测量、竣工地形图及铁路用地界测量中。

与传统RTK相比，CORS-RTK可以全网使用统一的转换参数,全线精度一致；解决了常规RTK因基站信号不稳、转站等原因造成的误差问题，明显增加了稳定性；增大了作业半径，提高了工作效率，实现了单机作业，节省大量的人力物力。

传统RTK进行高速铁路测量一般使用CPⅠ数据求取转换参数，而在CPⅠ建立前，就需要进行地形测量、中线测量等工作。高速铁路CORS的建立，在方案未稳定阶段可以先不布设 CPⅠ，直接使用CORS进行测量,避免因高速铁路建设方案改线造成既有CPⅠ成果的废弃。

2 高速铁路CORS建设方案探讨

2.1 系统组成

CORS由若干个连续运行基准站、数据传输系统、数据处理中心、用户应用系统等组成，其系统构成如图1所示。

图1 CORS系统组成图

参照TB10601-2009《高速铁路工程测量规范》中CP0的布网要求，高速铁路CORS基准站距离以50 km左右为宜，最好为等边或等腰三角形。建立高速铁路CORS时,应考虑覆盖全部贯通线和比较线，即所有测量的铁路线均在CORS网络覆盖范围以内[6]。

2.2 系统建设方案

CORS建设的主要内容包括连续运行基准站、数据处理中心、数据通信网络等。连续运行基准站的网型设计、测站选择、标石建造、电源系统、硬件集成、安全防护等直接影响到CORS的控制范围、精度指标、安全稳定等；数据处理中心以计算机及网络技术为基础，用于数据存储、处理分析和产品服务，建设时应考虑安全性、可靠性、保密性、可恢复性，主要由参考站网管理系统、数据处理分析系统和产品服务系统组成；CORS应在专用网络上构建数据通信网络，纳入国家参考站网的参考站应通过数据共享机制连接到国家参考站网数据中心[8]。

2.3 基准站平面坐标与高程联测方案

2.3.1 CORS基准站平面坐标联测

CORS基准站应同步观测24 h以上，并同时与IGS永久跟踪站或国家A级GPS点进行联测。采用 GAMIT数据处理软件进行基线解算，基线向量解算引入的起算点坐标位置基准应为国际地球参考框架(ITRF)中的坐标成果，该坐标框架应与采用的精密星历坐标框架保持一致。起算点选用联测的IGS永久跟踪站或国家A级 GPS点，其点位坐标精度应优于0.1 m[4].确定各坐标系统之间的转换关系，为后续工程勘察设计、施工、运营提供统一的坐标基准[9]。

2.3.2 CORS基准站高程联测

CORS基准站高程采用二等水准测量方法联测，二等水准难以测量时可以采用精密三角高程方法测量。

2.3.3 精度及可靠性检查

在高速铁路CORS运行之前，需要进行野外测试工作，测试系统的各项技术指标是否满足高速铁路测量的要求。主要测试内容包括定位精度测试、可靠性测试、可用性测试、兼容性测试等[1]。

3 结束语

高速铁路测量持续时间长，复测次数多，精度要求高，参与作业单位多，测绘基准的稳定统一是高速铁路测量的难点之一。CORS可为高速铁路测量提供一个统一、稳定、高精度的起算基准，广泛应用于CPⅠ、CPⅡ布网及地形测量、中线测量、路基测量、专项调查测量、线下工程建筑及线路设备竣工测量、竣工地形图及铁路用地界测量中，保证成果质量，大大提高测量的工作效率。可以使用CORS取代CP0作为高速铁路平面控制测量的起算基准。

另外，可以根据CORS精确的大地高及高精度水准测量成果，建立高速铁路区域似大地水准面模型，实现RTK实时获得高精度的正常高定位结果。

[1]张海平,高士民，周长志,等.SDCORS系统测试与技术性能分析[J].全球定位系统,2013,38(3):61-64.

[2]过静珺,王 丽,张 鹏．国内外连续运行基准站网新进展和应用展望[J].全球定位系统,2008,33(1):1-10.

[3]陈俊勇,党亚民.全球导航卫星系统的进展及建设CORS的思考[J].地理空间信息,2009,7(3):1-4.

[4]中铁二院工程集团有限责任公司.TB10601-2009.高速铁路工程测量规范[S].中国铁道出版社，2009.

[5]蔡荣华,苏立钱,杨一挺,等.浙江省省级CORS系统 RTK测试与分析[J].全球定位系统,2013,38(3):41-45.

[6]金国清.CORS技术在铁路勘测中应用[J].铁道勘察,2009(5):5-7.

[7]卢 荣,林 鸿.GZCORS在花莞高速公路首级控制测量中的应用[J].城市勘测,2012(4):118-120.

[8]张燕平，刘经南，张江齐，等.CH/T2008-2005.全球导航卫星系统连续运行参考站网建设规范[S].国家测绘局，2006.

[9]熊 伟，吴迪军.港珠澳大桥GNSS连续运行参考站系统的设计与建设[J].铁道勘察,2013(3):1-4.