铁路工程GNSS平面控制网复测相关研究及探讨

铁路工程GNSS平面控制网复测相关研究

及探讨

辽宁省沈阳市 110000

摘要：铁路运行速度快，而且为了确保列车的安全和舒适，轨道必须非常平滑，这对于工程测量（其精度必须在mm范围内进行控制）和铁路工程测量（一

个系统）来说都是一个问题在整个铁路建设过程中，有一个适合其轨道结构类型

的技术测量标准系统，并在该标准系统的基础上建立了一个精确测量控制网络，

以满足建设和运营维护的需要。本文对铁路工程GNSS平面控制网复测相关研究

进行分析，以供参考。

关键词：GNSS；控制网复测；自由网；已知点；二次复测

引言

在外力的作用下轨道不可避免地发生位移和形变。因此，对轨道定期进行精

测精调就显得十分重要。轨道精测精调工作能否顺利开展，前提是要保障作为施

工和轨道精调的测量控制网的铁路精密控制网的精度稳定性，而定期对精密控制

网进行复测是保证控制网精度的必要条件。随着测量技术的发展，铁路控制的测

量方法和技术也在不断提高。GNSS具有全天候、高精度、高效益，以及无须通视、操作简单等优势，可有效获取控制点的平面坐标，从而被广泛用于新建铁路设计

施工和后期营运监测中。

1概述

2020年，中国北斗导航系统完成了全球组网，正式对全球提供服务，随着GNSS行业发展，未来全球各卫星系统计划中，GNSS卫星总量将超过100颗，可

在地球动力学、精密定位、地震监测、水汽探测等领域发挥重要作用。截至2021

年末，我国高铁营业里程突破了4万KM，定期开展控制网的复测是保证控制网精

度、控制点稳定可靠的必要工作，运用北斗高精度定位技术对一铁路的桥梁段、

路基段沉降变形进行了现场监测试验，研究该技术用于铁路基础设施沉降变形监

测的精度和可靠性。目前，已有大量研究证明GNSS多系统基线解算的优越性，

但少有针对高铁测量的应用研究。目前，国内静态控制测量设备仍高度依赖国外

厂商，GNSS测量设备国产化的需求十分紧迫，而接收机性能指标与测量结果质量

息息相关，提出了一套GNSS接收机静态和动态批量测试方法，可解决无GNSS检

定场下的接收机自主评估问题；着重从观测数据质量、接收机内部噪声的角度评

价了接收机性能。但当前鲜有针对铁路应用场景的接收机性能分析。

2铁路工程测量体系的特点

2.1“三网合一”的测量原则

在铁路勘察、施工和运行维护过程中，建立了一个基于同一参考资料的调度

控制网、一个施工控制网和一个运行维护控制网。相同的测量参考用于平面和高

程控制测量，或用于一个网络中的三个网络。

2.2高程控制网的精度确定

根据轨道的平面要求，当轨道波长为10米时，上下差应小于2mm；轨道左上

方和右上方曲面的水平差不超过2mm。由于CPⅢ相邻点之间的距离为50 ~ 70米，根据测量误差传播规律和CPⅢ高差测量误差对站的估计，测量精度必须介于二级

和三级之间，并且定义为预级测量精度作为轨道控制网（CPⅢ）高程测量起点和

终点的基线水平基点必须大于精度水平测量精度，以便与国家测量精度水平相一致，基线水平基点测量精度水平必须。

3平面网复测原则

为了满足京唐铁路的施工需求，根据全线路基、桥梁等线下工程施工及无砟

轨道施工对工程测量精度的要求，按照分级布网、逐级控制的原则，对已丢失和

被破坏的控制点按照原建网标准进行恢复和补设，对使用过程中发现观测条件差

的点位，以及不利于复测利用等的部分点进行移设。在国家A/B级GNSS点和CP0

点的基础上，同网形、同精度复测CPⅠ、CPⅡ平面控制网，对补设点和超限点采

用同精度内插法进行计算和更新成果，并保持全线控制网的完整性和现势性。根

据现场踏勘情况，京唐铁路段平面控制网共布设CPⅠ控制点3个、CPⅡ控制点

10个。布设的点总体上要保持上一次的测量网形，对丢失的控制点，核实附近施

工单位加密点的埋桩深度及形状规格、桩面美观程度，对满足要求的点加以利用，对不能利用的点，则按照重新埋设的技术要求进行执行。对新补点要统一在原点

号后顺延一个字母，新埋设点按照《新建铁路北京至唐山铁路精密工程控制测量

技术方案》中的有关要求进行点之记绘制，并绘制出WORD形式的电子图。对新

埋设的点进行拍照核实，并对已破坏的点进行妥善处理，从而确保后续施工测量

采用新点，杜绝出现使用错点的情况。

4 GNSS二次复测与第一次复测结果较差的判别指标

现行铁路工程测量规范规定，当导航卫星系统接管CPI和CPⅡ控制点时，必

须满足探测结果与初始测量结果之间的差异：CPI控制点坐标（根据全球导航卫

星系统Ⅱ网络精度测量）之间的差异为20mm；以及CPⅡ控制点（根据全球导航

卫星系统三级网络精度测量）的坐标边界差为15mm，相对精度边界差为1/80000。如果全球导航卫星系统重返大气层和初始测量（设计）的结果不符合上述监管界

限差异的要求，则必须进行第二次重返大气层。在第二次重返大气层时，必须分

别测量和比较导致协调不良和相对精度过高的控制点通过对大量实际工程数据进

行比较分析，作者提出了与第一次重复结果相符的判别指标：第二次和第一次重

复的坐标小于5mm，相对精度满足1/130000（CPI控制点）和1/80000（CPI控制点）此时，必须使用两次结果更新超出范围的控制点坐标。对几个工程项目的实

际测量数据进行的分析表明，由于第二次和第一次重复的时间接近，通常在10d 中，可以从根本上排除该点在两次重复期间移动的可能性。

5超限点更新坐标是否合理的判别方法

在铁路工程控制网复测项目中，应当确认复测与原测较差超限时，采用同精

度内插方法更新成果。但超限点更新坐标结果是否合理还需进一步讨论。为此，

笔者提出一个判别方法：将超限点坐标更新成果和其他未更新控制点坐标成果一

起作为原测成果，再次与复测成果进行比较（坐标较差、坐标增量之差的相对精度），若未出现超限情形，则认为超限点更新坐标合理；若存在超限，则说明更