3 南昌城市轨道交通工程GPS控制网的建立方法(三等奖-陈荣林)

南昌城市轨道交通工程GPS控制网的建立方法

陈荣林

南昌市测绘勘察研究院南昌 330038

摘要：介绍南昌城市轨道交通工程控制网的建立方法，重点对轨道交通工程控制网的基准设计和图形设计的方法进行讨论，对GPS技术在高精度工程控制网测量中的应用提出几点看法关键词：轨道交通工程控制网 GPS

1、南昌轨道交通1、2号线工程简介

轨道交通是一个城市经济社会发展达到较高水平的象征，是一个城市整体形象和品位的展示。南昌轨道交通1、2号线工程建设的启动，标志着南昌市的交通迈向轨道交通时代，将整体提高南昌市城市综合实力，缓解中心城区交通压力，改善城市环境，提高城市居民的生活质量。

南昌轨道交通1号线由双港大道站至奥体中心站，2号线由红角洲的高速客运西站至城区的玉带河站，总长度分别为28.4公里和24.7公里。沿线穿越蛟桥镇、经济技术开发区、红谷滩新区、东湖区、西湖区、青山湖区、高新技术开发区等，线路在赣江东侧呈东西走向，在赣江西侧呈南北走向，其中东西跨越约22公里，南北跨越约16公里，全部采用地下形式敷设，沿途设置地下车站共43座。沿线有城市老城区的商业繁华区和建筑密集区，跨过艾溪湖、八一广场、赣江等地质条件复杂区域，对工程控制网的测量提出了很高要求。

2、轨道交通工程GPS控制网的设计

2.1、轨道交通工程GPS控制网设计要求

（1）、工程建设前应在城市二等平面控制网的基础上，建立专用的平面施工控制网，其与原有城市控制网重合点的坐标较差应小于50mm。

（2）、轨道交通工程平面控制网分两级布设，一等网为卫星定位(GPS)控制网，二等网为精密导线网。

（3）、若城市轨道交通工程线路轨道的平均高程与城市投影面高程的高差影响每千米大于5mm时，应采用其线路轨道的平均高程作为投影面高程。

（4）、轨道交通工程一等GPS控制网的平均边长约3.0公里，相邻点的相对点

位中误差小于±10mm，最弱点的点位中误差小于±12mm，最弱边的相对中误差小于

1/10万

（5）、轨道交通工程一等GPS控制网的基线平差精度评价要求：

无约束平差后：基线向量改正数的绝对值应满足：VΔx≤3σ、VΔy≤3σ、VΔz ≤3σ（σ为标称精度）；

约束平差后：基线向量的改正数与同名基线无约束平差相应改正数的较差应满足：dVΔx≤2σ、dVΔy≤2σ、dVΔz≤2σ；

2.2、轨道交通工程GPS控制网的基准设计

GPS控制网的基准设计主要是确定坐标系统（基准）的参数、起算数据及起算点的可靠性。

（1）、轨道交通1、2号线工程在南昌城建坐标系统中存在较大长度变形南昌城建坐标系统参数为：中央子午线为115度30分，投影面高程为参考椭球，参考椭球为克拉索夫斯基椭球，投影方式为高斯投影。因轨道交通1、2号线工程范围距离中央子午线115度30分约在25-50公里之间，工程平均面的高程为黄海高程约10米（距参考椭球面高度约58米）。因此，轨道交通工程平均高程面上横向东西跨度每公里长度的投影变形和高程归化改正值如下表：

横坐标平均值Ym（Km）

投影变形

PPm (mm/Km)

工程面高程

Hm(m)

高程归化

PPm (mm/Km)

合计长度变形

PPm (mm/Km)

备注

10 1.2 10 -9.1 -7.9

20 4.9 10 -9.1 -4.2

25 7.7 10 -9.1 -1.4 轨道交通工程范围

30 11.1 10 -9.1 +2.0 轨道交通工程范围

35 15.1 10 -9.1 +6.0 轨道交通工程范围

40 19.7 10 -9.1 +10.6 轨道交通工程范围

50 30.7 10 -9.1 +21.6 轨道交通工程范围

上表中，在南昌市城建坐标系统中，轨道交通工程所在范围内横向东西跨度每公

里长度的投影变形和高程归化的影响均大于5毫米，同时有15公里的横向东西跨度

范围，每公里长度合计变形大于5毫米，均超过《城市轨道交通工程测量规范》要求。因此，必须建立新的轨道交通工程平面坐标系统及参数。

（2）、轨道交通工程平面坐标系统参数确定的依据

通过调整中央子午线和投影面的高程，建立轨道交通工程平面坐标系统及参数，使得：

①、城市轨道交通工程线路轨道长度的高程归化影响值：每千米小于5毫米；

②、城市轨道交通工程线路轨道长度的投影变形影响值：每千米小于5毫米；

③、尽量使长度的高程归化值和投影变形值的合计影响值最小；

（3）、南昌轨道交通工程平面坐标系统的参数

①、1954年北京坐标系（克拉索夫斯基椭球，高斯-克吕格投影）

②、中央子午线：115度55分

③、投影面高程：黄海高程H=10米

（4）、换算和转换方法

通过下列步骤，将现有南昌城建平面坐标换算和转换到轨道交通工程平面坐标系统上：

①、坐标换带：按高斯换带公式计算，消除投影变形的影响。

②、高程归化改正：根据高程归化改正原理，按四参数（DX=0、DY=0、α=0、

K=9.1ppm）进行转换计算，消除高程归化的影响。

③、通过正射转换（四参数DX=40705.528m、DY=67.911m、α=-0.1956°、

K=1.000），使某同一点在轨道工程坐标系统中的坐标值的数字与在南昌城建坐标系统中的坐标值数字最为接近，从而可以方便地与城市规划进行衔接。

(5)、对起算数据（现有城市二等GPS控制网点）进行复测检验及选择利用

①、选择轨道交通1、2号线工程周边的现有4个城市二等GPS点：JX7、GPS160、GPS110、GPS401组成检测网。按《全球定位系统城市测量技术规程》中的二等GPS 控制网的测量要求，采用4台leica SR530 GPS接收机同步观测2时段，进行检测。

②、检测网以GPS110、GPS401、JX7为已知点进行约束平差，检测点GPS160的检测值与已知点坐标值较差为5.7mm＜50mm，所以四个城市二等GPS点可以作为轨道交通工程一等GPS控制网的起算数据。并将起算点的城建系统坐标换算和转换为轨道交通工程坐标系统的坐标。

2.3、轨道交通工程一等GPS控制网的图形设计