铁路工程测量技术 ppt
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星、历元间求三差。 功能：三差观测值中可以消除于卫星、接收机有关的初始
整周模糊度项N。
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GPS作业模式： 静态测量
作业方法：采用两台或者多台接收机分别安置在一条或多 条基线的端点上，同步观测4颗以上的卫星，观测时段长 度40分钟以上。
精度：基线精度可达5+1ppm.D（D为基线长度，以千米 计）
D ~ i j t D i j t 0 k i j t X i l i j t Y i m i j t Z i c t i j I i j t T i j t
方程中含有3个测站坐标未知数Δx、δY、δZ和一个接收机钟和卫 星钟
相对钟差δt，至少由4个同样的观测方程才能获取测站的三维地心 坐标。因此，绝对定位必须同时观测四颗卫星。手持GPS接收机就是 根据这个原理工作的。
ρ=λ（φs-φm）
波长短，按1/10～1/100波长计算测距误差，载波相位法定点的误差 毫米级的。如果采用不同载波相位观测量的线性组合可以有效的削减 卫星星历误差、信号传播路径上的误差、以及接收机中不同步误差对 定位结果的影响。静态相对定位使用广播星历可达1/100万～1/1000 万;采用精密星历,定位精度可达1/亿～1/10亿。
精度：流动站相对于基准站的基线中误差5+1ppm.D 应用范围：低等级控制网例如四、五等GPS网测量。 观测注意事项：在观测时段内应确保观测5颗以上卫星。
流动站到基准站的距离不超过20km。流动站迁站时，不必 保持对卫星ຫໍສະໝຸດ Baidu跟踪，可关闭电源。
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7
GPS作业模式：实时动态（RTK）
实时动态测量就是在基准站安置一台接收机对所有可见卫 星测量，并将测量数据和基准站坐标通过无线电设备传输 给流动站，流动站在观测所有可见卫星的同时，接受基准 站传输的数据，并组成和解算差分方程，获取流动站与基 准站间的坐标矢量，实时显示流动站坐标和精度。
适用范围：CP0、CPⅠ、CPⅡ，以及桥梁、隧道施工控 制网、航测基础控制网。
设计网型要注意所有的观测基线能组成一系列闭合多边形， 检核外业观测基线成果的可靠性。
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6
GPS作业模式：快速静态测量
作业方法：在测区内选择一个基准站，安置一台接收机连 续跟踪所有可见卫星。另一台接收机在各点流动设站，每 点观测数分钟，通过后处理可获得待定点坐标。也可用双 基准站观测，以提高精度。
铁路工程测量技术
讲
座
-
1
1、线路控制测量
1.1 GPS卫星定位原理
分类:静态（含快速静态）、动态；绝对定位、相对定位
-
2
绝对定位原理
观测量：C/A码、P码；C/A码码元293米，P码29.3米；测距误差 1/10~1/100。
根据卫星在观测时刻的三维地心坐标和测站的待定三维地心坐标，
列立站星距离观测方程。线性化后的距离观测方程
精度：可达cm级
适用范围：中线测量、航空摄影测量
技术注意事项：要求观测过程中，保持对卫星的连续跟踪。 一旦失锁，应在失锁的观测点上观测数分钟重新初始化或 者用AROF技术重新初始化。作业半径不超过20km。
-
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1.2 GPS技术在铁路工程测量中应用
CP0控制网测量
高速铁路：50km,点间相对中误差20mm,边长相对中误差1/200万,观测4个时 段,时段长5个小时，控制网与国家GPS A、B级网或者IGS工作站连测。 设计时速200km以下铁路：测区内高等级控制点的精度和密度不满足CPⅠ起闭 要求时测量CP0框架网，测量精度按照设计速度和测区具体情况设计，至少 按两个时段，时段长2个小时。 CPⅠ基础平面控制网 高速铁路：每4km布设一对点（或一个点），点对间距大于800m,按GPS的二等 观测,基线边方位中误差1. ″3,边长相对中误差1/18万,相邻点的相对中误差 10mm。 设计时速200km以下铁路：每4km布设一对点（或一个点），点对间距大于 800m,按GPS的三等观测,基线边方位中误差1. ″7,边长相对中误差1/10万,相 邻点的相对中误差10mm。 CPⅡ线路平面控制测量 高速铁路：600～800m一个点，点间通视，按GPS的三等观测，基线边方位中 误差1. ″7,边长相对中误差1/10万,相邻点相对中误差8mm。 设计时速200km以下铁路：400～600m一个点点间通视，按GPS的四等观测， 基线边方位中误差2. ″0,边长相对中误差1/7万,相邻点相对中误差8mm。
《铁路工程测量规范》和《改建铁路工程测量规 范》规定：工程测量平面坐标系应采用国家坐标 系或者工程独立坐标系，线路设计高程面上的投 影长度变形值不宜大于25mm/km。
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11
铁路工程平面坐标系的设计
-
9
• 航测外业控制测量 测量模式：RTK测量
快速静态测量 • 中线测设
测量模式： RTK测量 坐标转换参数(平面坐标转换参数 和高程转换参数)及有效性检查; 基准点设置;
测设中桩的范围及换基准点后的
重测检查。 • 工点地形测量
测量模式：RTK测量
-
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2、铁路测量的平面坐标系统
规范规定：
《高速铁路工程测量规范》规定：高速铁路工程 测量平面坐标系应采用工程独立坐标系，在对应 的线路轨面设计高程面上坐标系统的投影长度变 形值不宜大于10mm/km。
定位精度：±20米
-
3
相对定位原理
观测量：
载波相位 ；L1载波波长19.03 cm，L2载波波长
24.42cm
原理：
相对定位是用两台接收机安置在基线两端，同步观测同一
组卫星，确定两点间基线向量（△X、△Y、△Z）或者多台接收 机安置在多条基线的端点，通过同步观测同一组卫星可以确定 多 定条点基的线坐向标量。。当其中一个端点的△ 坐标已知，就可以得到各待
-
4
观测量线性组合： 单差 （测站间、卫星间、历元间一次差） 功能：消除卫星钟差；削弱星历误差；削弱或者消除对 流层和电离层折射影响。
双差：（在测站求单差，卫星间求双差；在卫星 间求单差，历元间求双差；在历元间求单差，测站间求双
差） 功能：消除与 接收机有关的载波相位及其钟差 三差：对双差继续求差得到三差，常用的是在接收机、卫
整周模糊度项N。
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GPS作业模式： 静态测量
作业方法：采用两台或者多台接收机分别安置在一条或多 条基线的端点上，同步观测4颗以上的卫星，观测时段长 度40分钟以上。
精度：基线精度可达5+1ppm.D（D为基线长度，以千米 计）
D ~ i j t D i j t 0 k i j t X i l i j t Y i m i j t Z i c t i j I i j t T i j t
方程中含有3个测站坐标未知数Δx、δY、δZ和一个接收机钟和卫 星钟
相对钟差δt，至少由4个同样的观测方程才能获取测站的三维地心 坐标。因此，绝对定位必须同时观测四颗卫星。手持GPS接收机就是 根据这个原理工作的。
ρ=λ（φs-φm）
波长短，按1/10～1/100波长计算测距误差，载波相位法定点的误差 毫米级的。如果采用不同载波相位观测量的线性组合可以有效的削减 卫星星历误差、信号传播路径上的误差、以及接收机中不同步误差对 定位结果的影响。静态相对定位使用广播星历可达1/100万～1/1000 万;采用精密星历,定位精度可达1/亿～1/10亿。
精度：流动站相对于基准站的基线中误差5+1ppm.D 应用范围：低等级控制网例如四、五等GPS网测量。 观测注意事项：在观测时段内应确保观测5颗以上卫星。
流动站到基准站的距离不超过20km。流动站迁站时，不必 保持对卫星ຫໍສະໝຸດ Baidu跟踪，可关闭电源。
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GPS作业模式：实时动态（RTK）
实时动态测量就是在基准站安置一台接收机对所有可见卫 星测量，并将测量数据和基准站坐标通过无线电设备传输 给流动站，流动站在观测所有可见卫星的同时，接受基准 站传输的数据，并组成和解算差分方程，获取流动站与基 准站间的坐标矢量，实时显示流动站坐标和精度。
适用范围：CP0、CPⅠ、CPⅡ，以及桥梁、隧道施工控 制网、航测基础控制网。
设计网型要注意所有的观测基线能组成一系列闭合多边形， 检核外业观测基线成果的可靠性。
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GPS作业模式：快速静态测量
作业方法：在测区内选择一个基准站，安置一台接收机连 续跟踪所有可见卫星。另一台接收机在各点流动设站，每 点观测数分钟，通过后处理可获得待定点坐标。也可用双 基准站观测，以提高精度。
铁路工程测量技术
讲
座
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1、线路控制测量
1.1 GPS卫星定位原理
分类:静态（含快速静态）、动态；绝对定位、相对定位
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2
绝对定位原理
观测量：C/A码、P码；C/A码码元293米，P码29.3米；测距误差 1/10~1/100。
根据卫星在观测时刻的三维地心坐标和测站的待定三维地心坐标，
列立站星距离观测方程。线性化后的距离观测方程
精度：可达cm级
适用范围：中线测量、航空摄影测量
技术注意事项：要求观测过程中，保持对卫星的连续跟踪。 一旦失锁，应在失锁的观测点上观测数分钟重新初始化或 者用AROF技术重新初始化。作业半径不超过20km。
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1.2 GPS技术在铁路工程测量中应用
CP0控制网测量
高速铁路：50km,点间相对中误差20mm,边长相对中误差1/200万,观测4个时 段,时段长5个小时，控制网与国家GPS A、B级网或者IGS工作站连测。 设计时速200km以下铁路：测区内高等级控制点的精度和密度不满足CPⅠ起闭 要求时测量CP0框架网，测量精度按照设计速度和测区具体情况设计，至少 按两个时段，时段长2个小时。 CPⅠ基础平面控制网 高速铁路：每4km布设一对点（或一个点），点对间距大于800m,按GPS的二等 观测,基线边方位中误差1. ″3,边长相对中误差1/18万,相邻点的相对中误差 10mm。 设计时速200km以下铁路：每4km布设一对点（或一个点），点对间距大于 800m,按GPS的三等观测,基线边方位中误差1. ″7,边长相对中误差1/10万,相 邻点的相对中误差10mm。 CPⅡ线路平面控制测量 高速铁路：600～800m一个点，点间通视，按GPS的三等观测，基线边方位中 误差1. ″7,边长相对中误差1/10万,相邻点相对中误差8mm。 设计时速200km以下铁路：400～600m一个点点间通视，按GPS的四等观测， 基线边方位中误差2. ″0,边长相对中误差1/7万,相邻点相对中误差8mm。
《铁路工程测量规范》和《改建铁路工程测量规 范》规定：工程测量平面坐标系应采用国家坐标 系或者工程独立坐标系，线路设计高程面上的投 影长度变形值不宜大于25mm/km。
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铁路工程平面坐标系的设计
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• 航测外业控制测量 测量模式：RTK测量
快速静态测量 • 中线测设
测量模式： RTK测量 坐标转换参数(平面坐标转换参数 和高程转换参数)及有效性检查; 基准点设置;
测设中桩的范围及换基准点后的
重测检查。 • 工点地形测量
测量模式：RTK测量
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2、铁路测量的平面坐标系统
规范规定：
《高速铁路工程测量规范》规定：高速铁路工程 测量平面坐标系应采用工程独立坐标系，在对应 的线路轨面设计高程面上坐标系统的投影长度变 形值不宜大于10mm/km。
定位精度：±20米
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相对定位原理
观测量：
载波相位 ；L1载波波长19.03 cm，L2载波波长
24.42cm
原理：
相对定位是用两台接收机安置在基线两端，同步观测同一
组卫星，确定两点间基线向量（△X、△Y、△Z）或者多台接收 机安置在多条基线的端点，通过同步观测同一组卫星可以确定 多 定条点基的线坐向标量。。当其中一个端点的△ 坐标已知，就可以得到各待
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观测量线性组合： 单差 （测站间、卫星间、历元间一次差） 功能：消除卫星钟差；削弱星历误差；削弱或者消除对 流层和电离层折射影响。
双差：（在测站求单差，卫星间求双差；在卫星 间求单差，历元间求双差；在历元间求单差，测站间求双
差） 功能：消除与 接收机有关的载波相位及其钟差 三差：对双差继续求差得到三差，常用的是在接收机、卫