高寒地区铁路精测网复测与数据处理

孙英潮

黑龙江铁路发展集团有限公司 黑龙江 哈尔滨 150000

引言

某高寒铁路是中国最北的运营高寒高铁[1]。为了保证高速铁路施工的顺利进行，需要对高铁精密控制网进行定期复测[2]。该铁路位于高寒地区，精测网复测对测量时间和测量方法的要求比较高。选取该铁路某段控制网复测资料进行分析。

1 复测时间选择

该铁路沿线大部属于中温带亚湿润～亚干旱大陆性季风气候区。冬季严寒干燥漫长，夏季多雨凉爽，春、秋季干旱多风；蒸发强烈且持续时间长，蒸发量大于降水量约 3 倍左右。由于沿线最冷月平均气温均低于-15℃ ，按对铁路工程影响的气候分区，均属严寒地区。据历年气象和调查资料，沿线土壤最大冻结深度。

表1 土壤最大冻结深度

表2 月平均气温

根据以往测量经验和温度变化对控制点影响情况，从10月中旬就有冰冻迹象，一般来年4月开始大地融化，冻胀现象逐渐减轻，一直到5月中下旬，点位高程变化逐渐减弱精测网复测时间一般在五月中下旬至六月初及以后开始，这样可以减少冻土冻融对控制点的影响。

2 复测方法

平面复测的总体原则是：同网形、同精度分级测量[3]，测量时对遭到破坏、丢失的点充分利用既有其他满足埋设要求的平面控制点，按照原网标准采用铁路二等指标进行测量。

表3 CPI复测要求

平面控制点复测根据《高速铁路工程测量规范》(TB10601-2009)要求，CPI复测成果与原测成果坐标较差不应大于20mm，复测相邻点间坐标差之差的相对精度小于1/130000。当复测结果出现较差大于等于20mm或者相对精度大于1/130000时，对数据进行二次质检查明原因，对变化点进行数据更新。

表4 CPI复测要求

高程复测按照二等[2、4]水准要求进行, 高程控制网中被破坏或受到外界干扰不能测量的点按照原网标准补设。

表5 高程复测要求

高程控制点更新原则

水准点间复测高差与原测高程高差的比较，二等水准不符值应小于。对复测结果超限段落进行质检找出原因，如发现点位确实发生变化应对其进行内插更新。

3 数据处理与分析

平面CPI测量采用的仪器为Trimble R8 标称精度水平±5mm+0.5ppm*D和垂直±5mm+1ppm*D。首先将CPI原始观测文件均转换为标准RINEX文件，并对点号、天线量高方式、天线高复核后进行基线解算。基线向量解算统一应用商用软件LGO进行，采用TGPPS对基线进行平差处理。

GPS平差处理步骤如下：

首先重复基线较差和闭合环，当两者都满足要求后就可以进行GPS网无约束平差。

重复基线较差限差[3]：。

闭合环[3]：

无约束平差基线向量改正数[2]：。

其次在无约束平差满足要求后，对整网的控制点进行稳定性分析选取稳定的控制点对整网进行平差计算。稳定的控制点满足方位角精度不大于1″，边长相对精度小于1/250000。根据此要求选取稳定的起算点为CPI001利用该起算点进行三维约束平差满足《高速铁路工程测量规范》(TB10601-2009)中二等网平面最弱边相对中误差≤1/180000，方向中误差≤1.3″的精度要求。

CPI控制网约束网平差后，对此次复测坐标和原测坐标成果进行比较，共比较15个点。坐标分量较差超过20mm限差的点有1个分别为CPI009占总数的5%。

表6 复测坐标和原测坐标成果比较表

CPI控制网约束网平差后，比较复测坐标与原测成果的坐标相邻点坐标差之差相对精度，共14段，其中2段不能满足小于1/130000的限差要求，占14.3%。相邻点坐标差之差相对精度详见下表。

表7 相邻点间坐标差之差相对精度表

续表

CPI008-CPI009，CPI009-CPI010相对精度超限是由于CPI009坐标较差超限引起的, CPI015-CPI016边长为640.2911m， 边长较短，其中CPI015坐标较差较大，可以更新CPIO15。

CPI009变化较大是由于该点位于河边，地质条件不稳所致。CPI015位于路边，车辆影响造成其变化较大。

综上所述CPI009，CPI015可作为更新点，在点位更新时更新时一般选择内插更新。将2个需要更新的控制点周围3到5个点作为约束点进行内插更新，

线路高程点采用Leica DNA03进行测量，全线二等水准点41个，按测段往返测高差不符值计算每千米水准测量偶然中误差[2]：

表8 测段间往返测较差统计表

BM010-BM011超限，通过分析BM009-BM010与BM010-BM011，根据前后高差分析确定超限点为BM011。BM013-BM014和BM014-BM015超限，通过分析可以发现BM014超限。综合分析这三个超限段落，发现某个点发生变化必然会引起前后两段高差发生一定偏差。

4 结束语

该铁路是目前最北端的运营高铁，控制网测量时间在可选在五月中下旬至六月初及以后开始，精测网平面测量采用高铁二等指标，水准测量采用二等指标。本文具体阐述了该铁路某段控制网复测过程，并结合复测数据给出了具体更新的方法，对高寒地区铁路精测网复测具有一定的指导意义。