铁路工程卫星定位测量规范-条文

《铁路工程卫星测量规范》条文说明1.0.1本规范是以现行的《新建铁路工程测量规范》、《新建铁路摄影测量规范》规定的测量精度为标准，充分考虑经实践证明铁路卫星测量能够达到的精度，采纳了路内各勘察设计院、工程局、以及铁路局的技术开发成果和作业技术规定编制而成的，适用于不同等级铁路、不同勘察阶段和不同用途的卫星测量工作。

1.0.4卫星接收机的定期检验鉴定，是国家强制性标准，各单位除认真执行外。

在一个项目开始测量之前，为了解经过长途运输之后，仪器及设备工作状态是否正常，规定在现场进行接收机比长测量和附属设备的检验校正。

1.0.5本条规定除符合本规范的规定外，尚应符合国家和铁道部现行有关强制性标准的规定。

这些标准包括:TB 10101─99 新建铁路工程测量规范TB 10050—97新建铁路摄影测量规范TBJ 101-88 既有铁路测量技术规则《客运专线铁路无碴轨道工程测量暂行规定》（铁建设[2006]189号）GB/T18314—2001 全球定位系统(GPS)测量规范CH 8016-1995全球定位系统(GPS)测量型接收机检定规程CH 1002-1995测绘产品检查验收规定GB 12896-1991 国家三、四等水准测量规范GB 50026-93 工程测量规范GB/T17942-2000国家三角测量规范3.1.2 、3.1.4 卫星相对定位获取的是WGS-84坐标系中的三维坐标向量(△X、△Y、△Z)，反映了WGS-84坐标系的指向和尺度，不能用于铁道工程的施工。

施工坐标系与独立坐标系本质上同属于独立坐标系。

习惯使用的桥、隧施工坐标系是一般的平面坐标系，实质上讲是一个经过坐标平移和旋转的自定义椭球（工程椭球）的高斯投影坐标系。

计算自定义椭球的高斯投影坐标需要确定自定义椭球的基本参数和中央子午线经度。

而自定义椭球参数的计算需要测区平均高程异常，工程平均高程，以及施工坐标系的起算点假定坐标和工程主轴的坐标方位角。

经过秦岭特长铁路隧道等十多座特长隧道和特长桥梁的工程验证表明，基于工程椭球建立施工坐标系是适宜的。

本条规定了建立工程施工坐标系所需的各个参数，以保证转换精度。

3.1.3 、3.1.4利用卫星测量技术进行铁路工程测量时，为满足工程设计的需求，往往需要将WGS-84坐标转换成1954年北京坐标系或者1980西安坐标系的坐标或者工程独立坐标。

铁路线路测量过去常采用国家统一的高斯正形投影3°带平面直角坐标系统。

因为铁路是沿地面修建的，在我国中、西部地区地势高，线路横跨多个投影带，地面长度测量值与测量坐标反算值之间差别大（如青藏线，长度变形高达0.6m/km），投影误差不能满足工程放样的精度要求。

因此，应合理设计铁路坐标系统，使这种变形在工程放样误差中可以忽略不计；同时，高等级铁路（客运专线、高速铁路、磁悬浮）的工程放样的精度与一般铁路相比有一定提高，把投影误差的影响限制到更小也是必要的。

因此，仅仅规定采用1954年北京坐标系或1980西安坐标系是不妥当的，已不能满足工程建设的需要。

所以，本条规定了“应根据工程的地理位置和高程变化情况，按工程放样精度对投影误差的要求选择坐标系”。

经研究，对于设计时速160～250km/h的铁道工程，可在投影长度变形不超过2.5㎝/km的原则下，设计坐标系统；对铺设无碴轨道的铁路工程、隧道和桥梁工程，长度变形值应小于10㎜/km或者更小，测量坐标系统可以采用施工坐标系或者工程独立坐标系。

3.1.5 卫星定位获取的大地高转换为我国高程系统的高程，一般采用几何拟合法计算测区高程异常，进而计算测点的高程。

根据国内外的研究和实践，拟合法的结果精度与测区地形状况、联测水准基点的精度和分布有关。

拟合的大地水准面与实际水准面吻合的程度越好，高程转换的精度越高。

拟合法一方面要求联测一定数量的已知水准基点，参与拟合测区大地水准面计算，另外还需要有一定数量的未参与大地水准面拟合计算的联测已知高程基点进行拟合高程效果检验，以保证拟合高程的可靠性。

因此，本条规定用适当数学模型推求测点的高程异常，计算测点的高程。

4.1.1 铁路卫星测量网的精度分级是在充分考虑卫星测量精度高，布网灵活性强，相邻等级网的布网方法、测量方法和观测时间没有太大差异的前提下，并根据铁路工程对测量精度的需要和铁路卫星测量网带状布设，长、短边边长悬殊大等特点划分的。

规范既允许按等级布网，也允许根据需要越级布网或者一次布设全面网，也是基于卫星测量各级网的观测纲要没有很大差异规定的。

4.1.2 弦长精度公式中固定误差a和比例误差系数b的含义分别与生产厂家给出的精度公式中的a、b值的含义基本相同，其区别在于厂家给出的是某一标准条件下的精度，本规范的4.1.2式是考虑了外界因素影响的精度。

根据对20多个工程项目的统计，边长精度与测边的长度呈强相关。

按照既满足统计结果，又顾及到与边长、精度等级、测量仪器精度相匹配的情况，同时考虑路内设计、施工单位拥有的设备情况，以及测量型卫星接收机发展的现状与趋势，确定表4.1.3各级控制网的弦长精度指标。

边长与精度等级、测量仪器精度的匹配说明表4.1.2注：边长中误差按式（4.1.2）计算4.1.3 卫星测量控制网的精度指标是根据铁路工程对测量精度的要求确定的。

一等网主要用于无碴轨道首级施工控制网（CPⅠ）、复杂特大桥一级施工控制网测量和长度15km以上隧道的施工控制网测量；二等网主要用于长度8～14km隧道施工控制网和复杂特大桥二级施工控制网测量；三等网主要用于高速铁路、客运专线的首级控制测量，长度4～8km的长隧道施工控制，特大桥三级施工控制网以及无碴轨道CPⅡ控制网测量；四等网主要用于长度4km以下隧道施工控制、大桥三级施工控制网、设计行车速度160km/h及以下铁路的首级控制测量或者航测加密国家四等控制点测量；五等网主要用于大桥五级网、线路导线测量。

各级控制网的精度指标是根据《新建铁路工程测量规范》和《客运专线铁路无碴轨道工程测量技术暂行规定》的有关规定，按照就近向高一级归化的原则，并参考大量桥、隧施工控制网，线路和航测加密国家四等控制点网的实测统计资料制定的。

一等、二等、三等网的最弱点点位中误差是根据11个工程项目统计得到；四、五等网主要用于长大线路的线路、航测首级控制，规定最弱点点位中误差相对于高一级控制点不得大于5㎝，与1/500图解精度的实地精度相符。

同时，统计总长40km、250km、350km、800km 的4个线路工程项目的实测精度，这个精度指标也是可以达到的。

受地形限制, 特别困难条件下铁路控制网短边长度不足1km，最短可能300米左右。

为保证网的精度，规定边长短于300米时，边长中误差小于10㎜。

基线方位角中误差是为满足无碴轨道安装、桥梁墩台交会、隧道横向贯通误差要求、以及相邻点相对点位误差规定的。

有关技术要求指标的说明如下：1、最弱边相对中误差卫星测量不同于常规测量，未进行网平差以前，无法准确预测何处为最弱点，哪一条边为最弱边。

三等以上的最弱边相对中误差精度是以现行规范的分级标准，并以控制网中精度要求较高的桥梁控制网进行规定的。

四等以下最弱边相对中误差是按满足隧道贯通精度要求规定的。

本表规定的最弱边相对中误差，是指按技术设计要求构成卫星测量控制网的直接边的精度。

2、基线方位角中误差方位角中误差是为满足无碴轨道施工、隧道横向贯通误差和桥梁网桥墩交会的精度需要规定的。

采用规范表4.1.3 的方位角中误差指标计算的隧道横向贯通误差、无碴轨道轨向误差、桥梁墩台交会误差，满足现行《新建铁路工程测量规范》（TB 10101-99）的要求。

因方位角中误差与控制网边长的长短关联程度高，在实施测量时，按技术设计要求控制最短边的长度，以保证方位角精度达到技术指标的要求。

对桥梁、隧道控制网而言，特别注意交会后视边和进洞方向边的长度满足要求。

3、最弱点点位中误差平面控制网的点位误差是相对的概念。

本规范规定的点位误差是相对于起算点而言的，最弱点是点位中误差最大的点，一般情况下是指离开起算点最远的点。

大型建筑物施工控制网的最弱点点位中误差是为满足无碴轨道安装测量、隧道贯通测量、以及桥墩交会的精度要求而设的。

线路（包含航测外控）首级控制网主要服务于地形图测绘和工程定线，最弱点点位中误差以满足1/500测图而设计的。

一等、二等、三等的最弱点中误差是根据11个工程项目统计得到。

四等网最弱点中误差是根据4个线路工程项目（线路长度分别为40km、250km、350km、800km）统计得到。

最弱点中误差超限的控制网，说明起始数据和观测存在问题，应分析原因，进行补测。

4、相邻点相对中误差相邻点相对中误差是指相对于相邻同级点而言的。

为控制下级网，能保证同级相邻点之间的相对精度就可以了。

大型建筑物包括隧道、桥梁、无碴轨道控制网的相邻点相对中误差规定为8～10㎜，线路（航测外控）首级控制网则规定为5㎝。

5、关于大地高的精度卫星测量所得的大地高差精度一般都低于空间弦长的精度。

在GPS观测中，只要采取限制基线长度（例如20km），减少测距误差和大气延迟误差的残差，选择低温干燥有微风的天气观测，基线起算点的坐标精度控制在米级，使用双频接收机观测，注意防止多路径影响，天线高量测精度不大于1㎜，大地高差测量精度可以保持在1㎝以内。

铁路测量的基线长度大多在20 km以内，高程分量的精度可以达到与弦长精度相当的指标。

但考虑到一、二、三等网比例系数b较小，高程分量的精度达不到这个要求，故规定按弦长比例系数b的两倍要求，本条规定对中桩高程测量、航测平高点测量是必要的。

4.2.2 控制网的平均可靠率是指评判一个控制网实现质量的准则，也就是控制网的可靠性。

在测量工作中，因为观测值与未知数之间的函数关系具有不确定性，观测值中存在系统误差或粗差，以及观测值先验权与实际情况不符，导致平差存在模型误差，成果精度不能正确反映网的质量。

为了得到高的实现质量，一个办法是进行第二次独立观测；另一个方法是在布网时，事先考虑用独立的附加观测值，控制网的内部结构，检验模型误差。

在控制网评价中，多余观测是第一个重要的可靠性准则。

根据大量统计，一个对观测值能起良好控制的网，观测值的多余观测分量与总观测数之比应在0.25～0.5之间。

本规范取0.25～0.50作为标准。

平均可靠率的计算方法如下：设网的总点数为Np ，已知点数为K ，接收机为N 台，每站观测时段数或者重复设站数为a ，全网可能进行的同步观测数T ，于是：每个同步观测有独立边 N －1总的独立观测 n=T*a*（N －1）网的必要观测 L=Np －K －1多余观测 r= n －L平均可靠率 n r r ~4.2.6 最简独立环指有包含关系的一组独立环中，其中一个独立环的闭合差不能由其他环的闭合差用代数方法计算求得，这个环成为最简独立环。