高速铁路自由设站高程计算方法研究
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关键 词 自由设站 三维严 密平差 中图分类 号 ： Ｔ Ｂ ２ ２ 后 方 交会 高速铁路 如无 砟 轨道 混凝 土底 座放 样 、
支 承层放 样 、 轨道 基 准 网测 量 、 轨道安装测量 、 道 岔 安
后 方交 会程 序 的计 算结 果 与后处 理采用 的三 维严密 平
测量方法进行 ， 因此 自由设站的方法是 高速铁路精密 工程 测量 的重 要 内容之 一 。 自由设 站 的数 据 处 理 方式主要有两种 ， 一种是采用基 于全 站仪 （ 主要为瑞 士Ｌ ｅ ｉ ｃ ａ系列 ， 美国Ｔ ｒ ｉ ｍｂ ｌ ｅ系列 ） 的 机 载 后 方 交会 程 序进 行现 场实 时解 算 ， 这种 方法非 常 简单 ； 一种 是采 用 三 维严 密平 差方法 进 行解 算 Ｊ ， 这种 方 法 通 常用 在
中 国 国家 标 准 化 管 理 委 员 会 ． Ｇ Ｂ Ｗ９ ３ ０ －２ ０８ １：５ ０ ０ １：
１ ０ ０ １： ２ ０ ０ ０ 地形 图航空摄影测量 内业规范 ［ ｓ ］ ． 北京： 中国标 准
出版 社 ， ２ ０ ０ ８
中国国家标 准化 管理 委员 会． ＧＢ Ｔ １ ２ ３ ４ Ｏ —２ ０ ｏ ８ １：２ ５ ０ ０ ０ １： ５ ０ ０ ０ ０ １：１ ００ ０ ０地形图航 空摄影测 量 内业规 范 ［ ｓ ］ ． 北京 ： 中国
Ｒｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ Ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｏ ｆ Ｃａ ｌ ｃ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｎ ｇ Ｅｌ ｅ ｖ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ
ｏ ｆ Ｆｒ ｅ ｅ Ｓ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｎ Ｈｉ ｇ ｈ－ ｓ ｐｅ ｅ ｄ Ｒａ ｉ ｌ ｗａ ｙ
高速铁路 自由设站高程计算方法研 究 ： 罗
刊
郑子天
２１
文章 编 号 ： １ ６ ７ ２— ７ ４ ７ ９ （ ２ ０ １ ７ ） ０ ３—０ ０ ２ １ —０ ３
高速 铁 路 自 由设 站 高 程 计 算 方 法研 究
罗 刊 郑 子 天 曹体 涛
（ 中铁二院工程集 团有限责任公司 ， 四川成都 ６ １ ０ ０ ３ １ ）
与后 处理 采 用 的三维严 密平差 方法计 算成 果有 差异 。提 出一 种 改进 的 高程 计 算 方法 ， 即在后 方 交会 高
程计 算 中， 以设 站 点至 Ｃ Ｐ Ｉ ｌ Ｉ 点 的 高差 改 正数 为权 重 因子 参数 ， 计 算设站 点 高程 。以某 一测 量工 程 为例 ，
验证 了这一 改进 的 高程 计 算方 法的 正确性 ， 提 高 了设 站 点的 高程精 度 。
后 处理 过程 中。在施工 过程 中 ， 由于 时间紧 迫 ， 测量 的 数 据往 往需 要 进 行 现 场 解 算 ， 以实 时指 导 施 工 作 业 。
装测 量 、 轨道 精调 测量 等 ， 常常采 用全 站仪 自由设站 的
因此 ， 目前 实际作 业 时 主要 还 是 采用 第 一 种 方法 进 行 实 时解 算 。通 过平 差 计 算 与结 果 分 析 ， 发 现仪 器 机 载
［ ６ ］ 中华人 民共和 国铁道部． ＿ ｒ Ｂ １ ０ ０ ５ Ｏ —２ ０ １ Ｏ 铁路 工程摄 影测量规
范［ ｓ ］ ． 北京 ： 中 国铁 道 出 版 社 ， ２ ０ １ ０ ［ ７］ 熊亮 ． Ｗｏ ｒ ｌ ｄ Ｖ ｉ ｅ ｗ — Ｉ 卫星影像 制 图在 铁路勘 测设 计 中的应用研 究
标 准 出版 社 ， ２ ０８
间地理信 息 ， ２ ０ １ ３ ， ３ ６ （ １ ０ ） ： ２ ３ ３ — ２ ３ ５ ［ １ ０ ］中铁第四勘测设计 院集 团有 限公司． 吉布 提铁路 Ｇ ａ ｌ ｉ ｌ ｅ — Ｎ ａ ｇ ａ ｄ段
可行性研究 ［ ｚ ］ ． 武汉 ： 中铁第 四勘测设计院集 团有 限公 司， ２ ０ １ ３ ［ １ １ ］中国国际工程 咨询公 司． 关 于亚 的斯亚 贝 巴／ 塞贝塔一吉布提铁 路项 目可行性研究 的评估报告 （ 修编稿 ） ［ Ｒ］ ． 北 京： 中国国际工 程咨询公 司 ， ２ ０ １ ３
Ｌ ｕ ｏ Ｋａ ｎ Ｚｈ ｅ ｎ ｇ Ｚｉ ｔ ｉ ａ ｎ Ｃａ ｏ Ｔｉ ｔ ａ ｏ
摘
要 高铁轨 道 施 工精 密测量 通 常采 用 自由设 站 的数 据 处理 方 式 。现 场施 工 中， 一般 采 用基 于
全站 仪 的机载 后 方 交会 程序 进行 实时解算 。平 差计 算及 结果 分析 表 明 ， 机 载测 量程 序 的 高程 计 算成 果
１ 后方 交会 高程计算方法及精度分析
在 全站 仪 自由设 站 中 ， 设 站 点 的位 置 是 采 用后 方
［ ８ ］ 代 强玲 ， 王智 ， 闵世平． Ｇ ｅ ｏ ｅ ｙ ｅ — Ｉ 卫星影像制 图在铁路勘测设计 中 的应用［ Ｊ ］ ． 铁道勘察 ， ２ ０ １ ４ （ ３ ） ： １ １ —１ ３ ［ ９ ］ 白峰 ， 刘玲． 高分辨率卫星影像立体测 图分析研究 ［ Ｊ ］ ． 测绘与空
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ７—０ ２— ２ ８ 第一作者简介 ： 罗 刊（ １ ９ ８ ７ 一） ， 男， ２ ０ １ ０年毕业 于武 汉大学 测绘学 院 大地测量学与测量工程专业 ， 工 学硕 士 ， 工程师 。
差 方法 的计算 结 果在 平 面 方 向上 较 为 一致 ， 但 是 在 高 程 上差别 较 大 。为此 ， 重 点 对 这 两种 数 据 处理 方 式 的 高 程平 差算 法进行 研 究 ， 对 全 站仪 机 载 后 方交 会 程 序 算 法进 行优 化 ， 用来更 精 确 、 更合 理地 指导 现场施 工 。
支 承层放 样 、 轨道 基 准 网测 量 、 轨道安装测量 、 道 岔 安
后 方交 会程 序 的计 算结 果 与后处 理采用 的三 维严密 平
测量方法进行 ， 因此 自由设站的方法是 高速铁路精密 工程 测量 的重 要 内容之 一 。 自由设 站 的数 据 处 理 方式主要有两种 ， 一种是采用基 于全 站仪 （ 主要为瑞 士Ｌ ｅ ｉ ｃ ａ系列 ， 美国Ｔ ｒ ｉ ｍｂ ｌ ｅ系列 ） 的 机 载 后 方 交会 程 序进 行现 场实 时解 算 ， 这种 方法非 常 简单 ； 一种 是采 用 三 维严 密平 差方法 进 行解 算 Ｊ ， 这种 方 法 通 常用 在
中 国 国家 标 准 化 管 理 委 员 会 ． Ｇ Ｂ Ｗ９ ３ ０ －２ ０８ １：５ ０ ０ １：
１ ０ ０ １： ２ ０ ０ ０ 地形 图航空摄影测量 内业规范 ［ ｓ ］ ． 北京： 中国标 准
出版 社 ， ２ ０ ０ ８
中国国家标 准化 管理 委员 会． ＧＢ Ｔ １ ２ ３ ４ Ｏ —２ ０ ｏ ８ １：２ ５ ０ ０ ０ １： ５ ０ ０ ０ ０ １：１ ００ ０ ０地形图航 空摄影测 量 内业规 范 ［ ｓ ］ ． 北京 ： 中国
Ｒｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ Ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｏ ｆ Ｃａ ｌ ｃ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｎ ｇ Ｅｌ ｅ ｖ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ
ｏ ｆ Ｆｒ ｅ ｅ Ｓ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｎ Ｈｉ ｇ ｈ－ ｓ ｐｅ ｅ ｄ Ｒａ ｉ ｌ ｗａ ｙ
高速铁路 自由设站高程计算方法研 究 ： 罗
刊
郑子天
２１
文章 编 号 ： １ ６ ７ ２— ７ ４ ７ ９ （ ２ ０ １ ７ ） ０ ３—０ ０ ２ １ —０ ３
高速 铁 路 自 由设 站 高 程 计 算 方 法研 究
罗 刊 郑 子 天 曹体 涛
（ 中铁二院工程集 团有限责任公司 ， 四川成都 ６ １ ０ ０ ３ １ ）
与后 处理 采 用 的三维严 密平差 方法计 算成 果有 差异 。提 出一 种 改进 的 高程 计 算 方法 ， 即在后 方 交会 高
程计 算 中， 以设 站 点至 Ｃ Ｐ Ｉ ｌ Ｉ 点 的 高差 改 正数 为权 重 因子 参数 ， 计 算设站 点 高程 。以某 一测 量工 程 为例 ，
验证 了这一 改进 的 高程 计 算方 法的 正确性 ， 提 高 了设 站 点的 高程精 度 。
后 处理 过程 中。在施工 过程 中 ， 由于 时间紧 迫 ， 测量 的 数 据往 往需 要 进 行 现 场 解 算 ， 以实 时指 导 施 工 作 业 。
装测 量 、 轨道 精调 测量 等 ， 常常采 用全 站仪 自由设站 的
因此 ， 目前 实际作 业 时 主要 还 是 采用 第 一 种 方法 进 行 实 时解 算 。通 过平 差 计 算 与结 果 分 析 ， 发 现仪 器 机 载
［ ６ ］ 中华人 民共和 国铁道部． ＿ ｒ Ｂ １ ０ ０ ５ Ｏ —２ ０ １ Ｏ 铁路 工程摄 影测量规
范［ ｓ ］ ． 北京 ： 中 国铁 道 出 版 社 ， ２ ０ １ ０ ［ ７］ 熊亮 ． Ｗｏ ｒ ｌ ｄ Ｖ ｉ ｅ ｗ — Ｉ 卫星影像 制 图在 铁路勘 测设 计 中的应用研 究
标 准 出版 社 ， ２ ０８
间地理信 息 ， ２ ０ １ ３ ， ３ ６ （ １ ０ ） ： ２ ３ ３ — ２ ３ ５ ［ １ ０ ］中铁第四勘测设计 院集 团有 限公司． 吉布 提铁路 Ｇ ａ ｌ ｉ ｌ ｅ — Ｎ ａ ｇ ａ ｄ段
可行性研究 ［ ｚ ］ ． 武汉 ： 中铁第 四勘测设计院集 团有 限公 司， ２ ０ １ ３ ［ １ １ ］中国国际工程 咨询公 司． 关 于亚 的斯亚 贝 巴／ 塞贝塔一吉布提铁 路项 目可行性研究 的评估报告 （ 修编稿 ） ［ Ｒ］ ． 北 京： 中国国际工 程咨询公 司 ， ２ ０ １ ３
Ｌ ｕ ｏ Ｋａ ｎ Ｚｈ ｅ ｎ ｇ Ｚｉ ｔ ｉ ａ ｎ Ｃａ ｏ Ｔｉ ｔ ａ ｏ
摘
要 高铁轨 道 施 工精 密测量 通 常采 用 自由设 站 的数 据 处理 方 式 。现 场施 工 中， 一般 采 用基 于
全站 仪 的机载 后 方 交会 程序 进行 实时解算 。平 差计 算及 结果 分析 表 明 ， 机 载测 量程 序 的 高程 计 算成 果
１ 后方 交会 高程计算方法及精度分析
在 全站 仪 自由设 站 中 ， 设 站 点 的位 置 是 采 用后 方
［ ８ ］ 代 强玲 ， 王智 ， 闵世平． Ｇ ｅ ｏ ｅ ｙ ｅ — Ｉ 卫星影像制 图在铁路勘测设计 中 的应用［ Ｊ ］ ． 铁道勘察 ， ２ ０ １ ４ （ ３ ） ： １ １ —１ ３ ［ ９ ］ 白峰 ， 刘玲． 高分辨率卫星影像立体测 图分析研究 ［ Ｊ ］ ． 测绘与空
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ７—０ ２— ２ ８ 第一作者简介 ： 罗 刊（ １ ９ ８ ７ 一） ， 男， ２ ０ １ ０年毕业 于武 汉大学 测绘学 院 大地测量学与测量工程专业 ， 工 学硕 士 ， 工程师 。
差 方法 的计算 结 果在 平 面 方 向上 较 为 一致 ， 但 是 在 高 程 上差别 较 大 。为此 ， 重 点 对 这 两种 数 据 处理 方 式 的 高 程平 差算 法进行 研 究 ， 对 全 站仪 机 载 后 方交 会 程 序 算 法进 行优 化 ， 用来更 精 确 、 更合 理地 指导 现场施 工 。