GPS在高速铁路控制测量中的应用

　　1 工程概况

　　石家庄至武汉客运专线(河北邢台段)GPS控制测量,正线全长840.7公里,设计速度目标值350公里/小时,输送能力单向8000万人/年,沿线设高邑西、邢台东、邯郸东、安阳东、鹤壁东、新乡东、郑州东、许昌东、漯河西、驻马店西、明港东、信阳东、大悟和横店东14个车站,建设总工期4年半。测区属山区,位于东径111o44′-112o30′,北纬34o49′-35o08′。行政隶属山西省垣曲县和河南省渑池县、新安县、济源市、孟津县。测区东西长约70km,南北方向宽约 8km,总体呈带状分布,补设桩点分布在黄河干流和 39条大小支流上,测区地形条件复杂,地势高低起伏,沟壑纵横交叉,大部分地区悬崖峭壁,气候复杂,人迹罕至,交通十分困难。因此决定采用GPS接收机对其进行控制测量。其测量流程如图1所示:

　　2 GPS网的技术设计

　　GPS测量工作实施的第一步就是GPS网的技术设计,它包括GPS网精度指标的确定,GPS网的网形设计及GPS网的基准设计三方面。

　　(1)GPS网的精度指标,主要取决于工程对控制网的要求。精度指标通常以网中相邻点间的弦长精度来表示,其形式为:

　　式中: 为标谁差(mm);a为固定误差(mm);b为比例误差系数(PPm),d为相邻点间的距离(km)。

　　GPS网的精度指标是GPS网技术设计的一个重要参量,设计中要根据用户的要求及相关规范慎重确定。表1就是其相关规范的要求:

　　(2) GPS网的图形设计主要取决于用户的要求,同时还与接收机的类型和数量、经费、时间等条件有关,在本例中由于是高速铁路,所以适宜把网形设计成带状的。 图2是其首级平面控制网示意图:

　　(3)GPS网的基准包括网的位置基准、方向基准和尺度基准。而网的基谁的确定是通过网的整体平差计算来实现的。GPS网整体平差中,可能含有两类观测量,即相对观测量(如基线向量)和绝对观测量(如点在WGS84中的坐标值)。

　　3 外业施测

　　首级控制网按照二级精度施测,GPS首级控制网采用边连接形式布网,全网为22个点,基线361条.闭合环11271个,然后进行了控制网的加密,首级控制网和加密网均按静态方式观测。GPS外业观测采用经检验合格的8台套Trimble双频接收机,为期三天。选点和观测均按照GPS测量规范进行。

　　3.1选点要求:

　　① 点位应选在视野开阔、交通方便、有利扩展、易于保存的地方。

　　② 点位要远离大功率无线电发射源、高压电线等,以免电磁场对信号的干扰。

　　③ 点周围高度角15度以上不要有障碍物,以免信号被遮挡或吸收。

　　④ 每点最好与某一点通视,以便后续测量工作的使用。

　　⑤ 选点结束后,按要求埋设标石,并填写点之记。