浅谈中国铁路测量规范在海外项目上的运用

张治伦

(中铁二院工程集团有限责任公司， 成都 610031)

浅谈中国铁路测量规范在海外项目上的运用

张治伦

(中铁二院工程集团有限责任公司， 成都 610031)

国家“一带一路”战略的实施，越来越多的中资施工及设计咨询企业必将走出国门。中国技术标准及规范是根据国内的实际情况制定的，运用到海外必有“水土不服”的问题，如何使中国技术标准及规范能够被其他国家接受，在海外项目基础资料匮乏的情况下如何开展相关工作,是中资施工及设计咨询企业技术上面临的重要问题。文章结合埃塞俄比亚铁路、公路及城市轻轨项目的测量工作，对中国测量规范的灵活运用所决解的实际问题进行阐述。目的是将在测量工作中就坐标系统及投影参数选择、地形图测绘、平面控制网、高程控制网测量等所取得的效果作为成功案例运用到今后的其他海外项目测量工作中。

工程独立坐标系統； UTM投影； 卫星立体影像； 精化水准

1 引言

目前中资企业承担的海外大型工程项目一般与中国资金有关，一般要求采用中国技术标准，勘察设计及施工均由承包商负责实施。如何将中国技术标准在海外项目中灵活运用、测绘专业前沿新技术在海外项目中如何运用、使工程设计既满足中国勘察设计规范，又满足项目施工运营要求，是设计咨询企业今后走向海外必须研究的课题。结合埃塞俄比亚的工程实践，就中国铁路测量规范在海外项目上的具体运用作简要介绍。

2 坐标系统的选择

2.1 埃塞俄比亚坐标系统

在项目启动之初，设计分包商到埃塞俄比亚国家制图局进行坐标系统资料的收集。

埃塞俄比亚国家制图局确定的ADINDAN坐标系统是基于mod Clarke 1880 EMA椭球的平面直角坐标系统，采用UTM投影，中央子午线处的比例系数为0.999 6。表示的意思是在中央子午线处地面上实际水平距离为1 000 m的两点，投影后水平距离为999.6 m，投影长度变形值达到0.4 m，根据分析，ADINDAN坐标系统不满足铁路项目的设计、施工及运营的精度要求。

2.2 项目采用坐标系统

由于埃塞俄比亚国家制图局确定的ADINDAN坐标系，采用UTM投影，其变形系数大，如果埃塞铁路及轻轨采用ADINDAN坐标系统，会导致大部分地区的投影长度变形在(0.1～0.4) m/km左右，不能满足铁路施工测量的要求，会给施工、运营造成很大的困难。因此，埃塞铁路及轻轨工程采用基于WGS-84椭球的工程独立坐标系统，采用高斯投影，中央子午线处的比例系数为1.0，每公里投影长度变形控制在2.5 cm/km以内，以满足勘察设计、施工及运营维护的需要。考虑到埃塞的实际情况，再计算提供基于埃塞ADINDAN坐标系统的中线资料及用地图，供业主拆迁征地之用。

设计分包商将项目采用工程独立坐标系统的选择上报业主后，由于该坐标系统名称是新的概念，业主刚开始不理解，通过多次函件沟通，逐步理解并批准。

3 地形图绘制

3.1 地形图收集

由于项目位于非洲地区，埃塞俄比亚基础设施落后，国家制图局地形图资料匮乏，在项目启动时，曾去国家制图局收集地形图资料，只收集到1∶50 000地形图，航摄照片以及卫星图像资料均没有。

3.2 航空摄影或卫星影像

3.2.1 航空摄影

在埃塞铁路项目启动之初，曾经考虑进行LIDAR数据航空摄影，通过到埃塞铁路公司及埃塞航空公司了解，在埃塞俄比亚没有专门从事航空摄影的公司，若要开展相关摄影工作，需要中国或欧美公司承担，摄影周期需要1年以上，海外EPC项目一旦启动，合同工期即开始计算，通过对项目工期测算，若要进行LIDAR数据航空摄影工作，工期不能保证，成本也太高。

3.2.2 卫星立体影像研究

设计公司在国内开展制图多方案研究，结合国内采用“高分辨率”卫星图片科研项目积累的经验，决定本项目1∶2 000数字地形图采用World View高分辨率(0.5 m)卫星立体影像制图。

3.3 1∶2 000地形图制图

3.3.1 外业控制测量

(1)每个立体像对像控点刺点数量为5～8个，每个像对四角都选择了像控点，像控点距线路中线5 km左右。

(2)相邻像对间保证了有2个公共控制点，以保证像对间接边。

(3)其余像控点都选择在线路中线附近，以提高中线附近的平面和高程精度。

(4)调绘采用放大卫片，比例尺约1∶10 000。调绘范围为线路中线两侧各500 m。

(5)像控点联测采用Trimble 双频GPS接收机，像控点联测GPS网采用点连接方式，两端都联测至CP0点上，保证了地形图和控制网精度一致。

(6)每20 km左右联测水准点，将像控点大地高转换成正常高。

(7)沿线测量了264个地形散点，用于对地形图平面和高程精度进行检查。

3.3.2 内业制图

(1)内业定向、制图采用国产JX-4数字摄影测量工作站进行，各像对定向精度满足1∶2 000制图需要。

(2)制图比例尺：1∶2 000，基本等高距2 m。

(3)制图宽度：线路两侧各500 m。

(4)沿线地形较简单，道路、房屋、管线和水系等参照调绘片进行描绘，个别地方道路边界不太清楚，根据经验判释。

(5)地形图采用带状分幅，每幅图长度2 km左右。

3.4 地形图质量检查

在项目勘测阶段，对1∶2 000地形图结合中线测量、地物点及地形散点采用GPS RTK测量进行了质量检查，地形图精度统计如表1所示。

表1 地形检查精度统计表

(续表1)

序号实测地形点X坐标/mY坐标/m高程/m1∶2000地形图高程/m高程较差/m平面精度/m备注dx91022105.271419865.4281310.9691311.3-0.331-一般地形点…………………dx111022327.646419744.8961302.2731302.3-0.0270.1路边dx121022334.052419739.2591302.2041302.3-0.0961.8路边dx131022351.696419759.4971303.8441304.3-0.4561.3路边dx141022349.285419769.6171304.2361304.4-0.1640.8路边dx151022373.078419795.5991305.691305.75-0.060.2路边dx161022382.614419793.8251306.0161305.80.2161.8路边dx171022413.299419827.3891307.5321308-0.4682.8路边dx181022410.600419836.9771307.7921308.3-0.5081.3路边dx191022430.750419860.931309.1961309.7-0.5040.6路边…………………dx561064697.171530556.72681116.811117.2-0.392.9围墙边dx571064934.721530544.98821112.651112.8-0.15-一般地形点dx581064657.381530568.29991117.641118.2-0.562.6房边dx591064968.426530567.69541112.351112.6-0.25-一般地形点………………-…

地形图精度统计采用实测散点进行，共测量264个地形散点。由于沿线地物较少，平面检查点84个，高程检查点264个。统计结果为：地物点平面位置中误差1.56 m，高程中误差0.33 m，满足测量规范对1∶2 000地形图的精度要求。因此，在海外项目中采用World View高分辨率(0.5 m)卫星立体影像制图是可行的，能够控制工期和节约成本。

4 平面控制网的建立

4.1 埃塞国家三角点现状

埃塞俄比亚国家三角点坐标系统的建立是由美国公司于上世纪80年代建立，系统采用UTM投影，全国采用中央子午线经度37°。全国三角点布网少，由于年代久远，项目所在地区常常没有可供使用的国家三角点。

4.2 平面控制网布网

由于埃塞俄比亚国家基础测绘资料缺乏，因此，在埃塞铁路、埃塞轻轨及埃塞糖厂公路项目中，根据中国铁路测量规范要求，首先建立框架控制网CP0，然后在框架控制网CP0基础上布设基础平面控制网CPⅠ、再在基础平面控制网基础上布设线路平面控制网CPⅡ。各级平面控制网的作用为：

(1)框架控制网CP0主要为勘测、施工、运营维护建立平面坐标框架；

(2)CPⅠ主要为勘测、施工、运营维护提供坐标基准；

(3)CPⅡ主要为勘测和施工提供控制基准。

4.3 平面坐标系

采用工程独立坐标系统，WGS-84参考椭球体参数，高斯投影。东坐标的加常数为500 km,北坐标的加常数为0。工程椭球构建采用改变WGS-84椭球参数的方法(即参考椭球长半轴直接加投影面大地高并保持扁率和定向不变)，线路设计高程面上的投影长度变形值不大于25 mm/km。

4.4 传播测绘理念

在埃塞糖厂公路勘测中，设计分包商将平面成果资料提交监理审批时，由于监理人员对GPS测量技术及中国测量规范不甚了解等，对测量成果资料采用“手工计算点间距和方位角”的方式进行复核，通过多次沟通监理慢慢接受了中国测量规范及理念。

5 高程控制测量

5.1 国家水准点

埃塞俄比亚国家高程系统是由美国公司于上世纪80年代建立，高程系统采用埃塞俄比亚国家高程基准(红海平均海水面，水准原点在埃及首都开罗的亚历山大港)。全国水准点布网少，又由于年代久远，在项目所在地区常常没有可使用的高程控制点。如埃塞糖厂项目，距离项目最近的水准点有近100 km，并已经破坏，导致项目附近无可用的高程控制点。

5.2 精化水准研究

采用国内成熟的似大地水准面精化研究理论，运用EGM2008模型，结合三角点高程，运用移去恢复法，其中拟合方法为二次曲面拟合法，计算出该测区高精度的高程异常。利用GPS技术结合高精度高分辨率大地水准面模型，取代传统的水淮测量方法测定正高或正常高，实现GPS技术对几何和物理意义上的三维定位功能，测量出项目所在地的精化水准高程，从而建立项目所使用的高程系统。

埃塞糖厂公路项目采用GPS测量技术，建立了项目所在地区的CP0框架网UTM-37坐标系统及高程系统，测量成果如表2所示。

表2 坐标高程系统成果表

埃塞北部铁路项目采用GPS测量技术，建立了项目所在地区的CP0 坐标框架基站WGS-84坐标系统及高程系统，测量成果如表3所示。

表3 GPS坐标框架基站网WGS-84坐标成果表

5.3 精化水准点的利用

5.3.1 高程控制网布设

埃塞俄比亚糖厂公路项目全长约82 km，地面高程控制网是在埃塞俄比亚国家高程基准网的基础上，沿线路布设。每300 m至500 m左右布设一个水准点，水准点全部与GPS控制点和平面水准点共桩。全线共联测了3个精化高程控制点，形成附合水准路线。

埃塞北部铁路项目全长约216 km，全线布置5个精化高程控制点，形成附合水准路线。

5.3.2 水准测量主要技术要求

5.3.3 水准测量精度统计

埃塞糖厂公路水准测量完成后，对其测量闭合水准路线的闭合差精度统计如表4所示。

表4 糖厂公路水准测量精度统计表

根据表4精度统计，满足埃塞俄比亚公路局的《几何设计手册》规定精度要求。

埃塞北部铁路水准测量完成后，对其测量闭合水准路线的闭合差精度统计如表5所示。

表5 北部铁路水准测量精度统计表

根据表5精度统计，满足中国TB 10101-2009《铁路工程测量规范》四等水准测量精度要求。

从表5可以知道，采用精化水准测量可以满足测量精度的要求，该技术得到了埃塞铁路及公路部门咨询监理的认可，因此，在海外项目中，在项目所在地区国家水准资料匮乏的情况下，采用精化水准测量技术是可行的。

6 结论与建议

在埃塞EPC项目中，通过对中国铁路测量规范的运用情况，对比埃塞国家公路局测量规范(主要为欧美标准)来看，中国铁路测量规范在海外项目中是可行的，承包商编制的测量大纲及测量成果均能得到业主的认可。通过施工复核，精度满足要求，采用GPS测量技术建立CPO框架网、采用高分辨率卫片制图及精化水准测量技术，能够有效地解决海外项目测绘工作。为今后中国技术标准走向海外，建议：

(1)进一步对采用高分辨率卫片制图及精化水准测量技术进行研究，以便在其他国家的EPC项目中运用，以增强中国咨询设计企业的国际竞争力。

(2)开展中国铁路设计施工技术标准海外版的编写工作，并翻译成英文版本，以便中国技术标准走向海外。

[1] TB 10101-2009 铁路工程测量规范[S]. TB 10101-2009 Code for Railway Engineering Survey [S].

[2] GB/T 20257-2007 1∶500、1∶1000、1∶2000地形图图式[S]. Topographic Map Formats of 1∶500, 1∶1000 and 1∶2000[S].

[3] 几何设计手册,埃塞俄比亚公路局,2002. Geometric Design Manual，Ethiopian Roads Authority,2002.

[4] GB 50308-2008 城市轨道交通工程测量规范[S]. GB 50308-2008 Urban Rail Transit Engineering Surveying Specifications [S].

[5] 吴桐.区域似大地水准面精化在测量中的应用[D].西安：西安科技大学，2013. WU Tong. Application of Regional Refining Geoid in the Survey, [D]. Xi’an: Xi’an University of Science & Technology, 2013.

[6] GB 50026-2007 工程测量规范[S]. GB 50026-2007 Code for Engineering Surveying [S].

[7] TB 10601-2009 J962-2009 高速铁路工程测量规范[S]. TB 10601-2009 J962-2009 Code for Engineering Survey of High Speed Railway [S].

Application of China Railway Survey Code in Overseas Projects

ZHANG Zhilun

(China Railway Eryuan Engineering Group Co.,LtD.,Chengdu 610031,China)

With the implementation of "One Belt, One Road" strategy, more and more Chinese-capital design & construction consulting enterprises will enter into overseas markets. Chinese technical standards and specifications are based on specific realities in China, which may not be applicable to overseas markets. A critical technology issue faced by these design & construction consulting enterprises is how to boost recognition of Chinese technical specification & standard and carry out relevant work for overseas projects under the condition of lacking basic information & data. Combining with the survey works of Ethiopia railway, highway and LRT projects, this paper mainly stated the specific issues settled by flexible use of Chinese survey specifications, aiming to share successful case about achieving effect in surveying work such as coordinate system and projection parameters selection, topographic map surveying and mapping, survey of plane control network and elevation control network, etc. so as to provide enlightenment and reference for future survey works in overseas projects.

engineering independent coordinates system； UTM Projection； satellite stereopsis； refining geoid

2015-07-01

张治伦(1967-)，男，工程师。

1674—8247(2016)01—0042—04

U212.24

A