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【摘要】近年来，随着我国高速铁路的发展,全国各地的高速铁路数量开始增多，这就要求高速铁路的运行要具有更高的安全性和可靠性。所以，必须要提高高速铁路控制精密测量技术水平。本文首先论述了高速铁路精密控制测量体系的主要技术特点，然后结合实际分析了高铁的控制测量的布设方案,以期能够为高铁的建设提供参考。
【关键词】高铁；测量技术
中图分类号： O4-34文献标识码： A
一、前言
高铁施工过程中，必须要对施工测量精度进行有效的控制，保证工程施工放样的精度，精度和安全性直接挂钩，随着高铁建设技术的提高，在精度方面的要求也越来越高，因此，必须要深入的研究高铁精密控制测量技术。
二、高速铁路精密控制测量体系的主要技术特点
首先确定了高速铁路精密控制网分级布设原则。第二，实现了三网合一。将原铁路工程测量规范中分别独立建立的勘察设计控制网、施工控制网、运营维护控制网合并为高速铁路精密控制网。统一了坐标基准、高程基准，消除了三个独立控制网间存在的系统差。使设计线路定位、施工放样更准确，减少设计与施工间的协调。第三，明确了必须采用绝对定位与相对定位测量相结合的铺轨测量定位模式。第四，提出了建立高速铁路精密控制网的具体方法，详细阐述了高速铁路各级精密控制测量网精度指标和具体技术内容。第五，规定了高速铁路精密控制测量网，在施工各阶段和竣工后的复测要求，并制定了评估验收和其他相关内容。第六，在技术上有所创新。表现在，提出了建立CP0框架平面控制网思想，统一了坐标基准，对精密控制测量网的复测和被破坏桩点的恢复带来了便利；在软基地段埋设深埋水准点和基岩水准点，使高程成果的稳定性得到了提高；首次提出了使用精密三角高程进行二等水准测量方法，大大提高了山区高程测量的效率；采用自由设站边角交会法测量CPIII平面坐标和高程，利用CPIII轨道控制网直接指导铺轨，同时检测铺轨误差，保证铺轨精度。
三、高速铁路精密控制测量技术精密控制网创建
1、勘测设计阶段精测布网建立
勘测控制网包括：CP0控制网、CPⅠ控制网、CPⅡ控制网、二等水准基点控制网。勘测阶段在平面控制测量工作控制前，首先采用全球卫星定位系统（GPS方法）获得高速铁路框架控制网CP0，并建立CPⅠ控制网、CPⅡ控制网、二等水准基点控制网。具体建立分两个阶段：初测和定测。
初测阶段，建立高速铁路框架控制网CP0，建立坐标框架并在此基础上建立初测平面控制网，同时开展初测高程控制测量，满足初测收集资料的需要。
定测阶段，建立CPⅠ控制网、CPⅡ控制网、二等水准基点控制网，并以CPⅡ控制网和二等水准基点为基准开展定测放线及专业调查测绘工作。困难地区若工期紧张，可先用四等水准取代二等水准作为高程控制基准，但在施工前须贯通二等水准。
勘测设计阶段应做好CP0控制网、CPⅠ控制网、CPⅡ控制网、二等水准基点维护工作。
2、工程施工阶段控制精测重点
（一）开工前复测
施工阶段首先做好CPⅠ控制网、CPⅡ控制网、水准基点控制网的技术交底和复测工作。技术交底含控制网成果资料验交、现场交桩和复测复核过程；是由勘测设计部门向工程施工单位过渡的重要环节，工程施工单位复核确认后才能完成。复测工作主要是对控制网成果精度的综合评估验收，为高速铁路建设提供重要技术依据和施工阶段控制标准。
（二）控制网加密
施工控制网加密按同精度内插方式进行加密。在进行平面控制网加密时应将相邻CPⅡ控制点作为已知点进行加密；在进行高程控制网加密时应将相邻二等水准点作为已知点进行加密。这样既保证施工控制网与勘测控制网具有相同的起算基准，又保持了施工加密点与勘测网相邻点间精度的连续和匹配。
（三）定期复测网
高速铁路建设周期长，施工过程还会对CPⅠ控制网、CPⅡ控制网、二等水准基点控制网的稳定性产生影响，因此施工期间应对精密控制网开展定期复测，保证施工期间平面高程控制基准的稳定。应每年进行一次全面复测，对于区域沉降地区，增加高程控制网的复测频次。
四、勘测设计阶段控制测量工程概况
为满足某段高速铁路客运专线无砟轨道施工、运营以及后期复测和维护需要,保证高速铁路运营的高平顺性,按照分级布網、逐级控制的原则,在该段铁路客运专线全线建立高精度的平面和高程控制网。下面主要针对严格按照技术规范获取的某高速铁路控制测量数据进行处理分析,研究高速铁路精密控制网测量的方法和技术。
1、己有测量成果
该段勘测设计工作开始,既有工程控制测量数据资料情况如下。
(一)国家A、B级GPS点7个,间隔为50km左右,各点基本与既有一等水准路线公用,但其坐标框架不统一,GS43、GTIO、GS51、HDOI是ITRF93参考框架下的,其余三个为0016、0017和1169都是工TRF97参考框架下的。
(二)国家三角点9个,其中国家工等三角点两个:9014和9055;国家11等三角点七个,分别为:9012、9013、9056、9023、9003、9004和9021。
(三)测技中心布设GPS点2个,分别为:JSGPS125,JSGPS126。
2、施工坐标系选择
在观测过程中,联测上述点,进行基准网的测设。由于观测条件限制,HD01采用了偏心观测,经过兼容性分析,参考框架JTRF93:GS43、GT10、GS51、HD01四点与参考框架JTRF97:0016、0017、1169三点兼容性较差,最终处理方案为:全线约束国家GPS点四个,分别为:WGS-84椭球、参考框架ITRF97:0016、0017、1169和参考框架ITRF93:HD01。并且对HD01进行了框架改化。
3、己有测量成果的评价和利用
本线在勘测设计阶段己经充分考虑了投影变形的影响,因此本次精密控制测量的坐标系统可以利用原勘测阶段的坐标系统参数。但是由于采用框架不同,原来定测采用的是97框架,所以原有设计资料可能会修改。既有工程控制网坐标系统设计参照依据为《高速铁路测量暂行规定》相关要求,在精度等级、分布密度、规格和埋深都与无碴轨道施工控制网要求存在较大差距,不能满足无碴轨道铺设技术要求,需在全段建立满足无碴轨道铺设要求的精密工程控制网。本段联测的国家三角点兼容性差。因此应重新建立B级GPS框架网——基准网,以便作为后续精测网的起算约束点。但是要与原有约束点进行联测,以确保新建精测网资料与既有勘测设计资料保持一致。
五、精密测量技术发展方向
随着先进技术的发展日新月异，精密测量技术也在不断提高。根据制造技术发展趋势，精密测量的自身要求以及测试信息处理技术方向，未来精密测量方向会向多样化方向倾斜。其中，多传感器融合是高铁青睐的测量方法之一，它可以解决测量过程中各种测量信息的获取问题，也可以极大提高测量信息的准确度，积木式、组合式、三维尺寸测量系统就属于这类方法，是柔性很强的专用坐标测量工具，系统的建立也会向方便、准确、科学等特点发展。如便携式光纤干涉测量仪、便携式大量程三维测量系统等，会用于解决现场大尺寸的测量问题；虚拟仪器虚拟仪器是虚拟现实技术在精密测试领域的应用，国内已有深入的研究；另一种是研究虚拟制造中的虚拟测量，如虚拟量块、虚拟坐标测量机等；智能结构它属于结构检测与故障诊断，是融合智能技术、传感技术、信息技术、仿生技术、材料科学等的一门交叉学科，使监测的概念过渡到在线、动态、主动的实时监测与控制。
六、结束语
综上所述，高速铁路精密控制测量技术是高速铁路建设的关键环节，高铁的稳定健康发展必须要有精密控制测量技术作为基础。所以，必须要不断深入研究精密控制测量技术，实现我国高速铁路快速发展。
【参考文献】
[1]TB10601—2009高速铁路工程测量规范[S]
[2]夏季,应立军.高速铁路轨道精密工程测量[J].科技资讯，2010（18):25.
[3]张英翔，胡波，罗涛，等.京沪高速铁路CPII控制网复测技术研究[J].地理空间信息，2008，6（3）：112-114
[4]吴迪军，熊伟，张建军.桥梁施工平面控制网必要精度的研究[J].地理空间信息，2008，6（6）：100-102
【关键词】高铁；测量技术
中图分类号： O4-34文献标识码： A
一、前言
高铁施工过程中，必须要对施工测量精度进行有效的控制，保证工程施工放样的精度，精度和安全性直接挂钩，随着高铁建设技术的提高，在精度方面的要求也越来越高，因此，必须要深入的研究高铁精密控制测量技术。
二、高速铁路精密控制测量体系的主要技术特点
首先确定了高速铁路精密控制网分级布设原则。第二，实现了三网合一。将原铁路工程测量规范中分别独立建立的勘察设计控制网、施工控制网、运营维护控制网合并为高速铁路精密控制网。统一了坐标基准、高程基准，消除了三个独立控制网间存在的系统差。使设计线路定位、施工放样更准确，减少设计与施工间的协调。第三，明确了必须采用绝对定位与相对定位测量相结合的铺轨测量定位模式。第四，提出了建立高速铁路精密控制网的具体方法，详细阐述了高速铁路各级精密控制测量网精度指标和具体技术内容。第五，规定了高速铁路精密控制测量网，在施工各阶段和竣工后的复测要求，并制定了评估验收和其他相关内容。第六，在技术上有所创新。表现在，提出了建立CP0框架平面控制网思想，统一了坐标基准，对精密控制测量网的复测和被破坏桩点的恢复带来了便利；在软基地段埋设深埋水准点和基岩水准点，使高程成果的稳定性得到了提高；首次提出了使用精密三角高程进行二等水准测量方法，大大提高了山区高程测量的效率；采用自由设站边角交会法测量CPIII平面坐标和高程，利用CPIII轨道控制网直接指导铺轨，同时检测铺轨误差，保证铺轨精度。
三、高速铁路精密控制测量技术精密控制网创建
1、勘测设计阶段精测布网建立
勘测控制网包括：CP0控制网、CPⅠ控制网、CPⅡ控制网、二等水准基点控制网。勘测阶段在平面控制测量工作控制前，首先采用全球卫星定位系统（GPS方法）获得高速铁路框架控制网CP0，并建立CPⅠ控制网、CPⅡ控制网、二等水准基点控制网。具体建立分两个阶段：初测和定测。
初测阶段，建立高速铁路框架控制网CP0，建立坐标框架并在此基础上建立初测平面控制网，同时开展初测高程控制测量，满足初测收集资料的需要。
定测阶段，建立CPⅠ控制网、CPⅡ控制网、二等水准基点控制网，并以CPⅡ控制网和二等水准基点为基准开展定测放线及专业调查测绘工作。困难地区若工期紧张，可先用四等水准取代二等水准作为高程控制基准，但在施工前须贯通二等水准。
勘测设计阶段应做好CP0控制网、CPⅠ控制网、CPⅡ控制网、二等水准基点维护工作。
2、工程施工阶段控制精测重点
（一）开工前复测
施工阶段首先做好CPⅠ控制网、CPⅡ控制网、水准基点控制网的技术交底和复测工作。技术交底含控制网成果资料验交、现场交桩和复测复核过程；是由勘测设计部门向工程施工单位过渡的重要环节，工程施工单位复核确认后才能完成。复测工作主要是对控制网成果精度的综合评估验收，为高速铁路建设提供重要技术依据和施工阶段控制标准。
（二）控制网加密
施工控制网加密按同精度内插方式进行加密。在进行平面控制网加密时应将相邻CPⅡ控制点作为已知点进行加密；在进行高程控制网加密时应将相邻二等水准点作为已知点进行加密。这样既保证施工控制网与勘测控制网具有相同的起算基准，又保持了施工加密点与勘测网相邻点间精度的连续和匹配。
（三）定期复测网
高速铁路建设周期长，施工过程还会对CPⅠ控制网、CPⅡ控制网、二等水准基点控制网的稳定性产生影响，因此施工期间应对精密控制网开展定期复测，保证施工期间平面高程控制基准的稳定。应每年进行一次全面复测，对于区域沉降地区，增加高程控制网的复测频次。
四、勘测设计阶段控制测量工程概况
为满足某段高速铁路客运专线无砟轨道施工、运营以及后期复测和维护需要,保证高速铁路运营的高平顺性,按照分级布網、逐级控制的原则,在该段铁路客运专线全线建立高精度的平面和高程控制网。下面主要针对严格按照技术规范获取的某高速铁路控制测量数据进行处理分析,研究高速铁路精密控制网测量的方法和技术。
1、己有测量成果
该段勘测设计工作开始,既有工程控制测量数据资料情况如下。
(一)国家A、B级GPS点7个,间隔为50km左右,各点基本与既有一等水准路线公用,但其坐标框架不统一,GS43、GTIO、GS51、HDOI是ITRF93参考框架下的,其余三个为0016、0017和1169都是工TRF97参考框架下的。
(二)国家三角点9个,其中国家工等三角点两个:9014和9055;国家11等三角点七个,分别为:9012、9013、9056、9023、9003、9004和9021。
(三)测技中心布设GPS点2个,分别为:JSGPS125,JSGPS126。
2、施工坐标系选择
在观测过程中,联测上述点,进行基准网的测设。由于观测条件限制,HD01采用了偏心观测,经过兼容性分析,参考框架JTRF93:GS43、GT10、GS51、HD01四点与参考框架JTRF97:0016、0017、1169三点兼容性较差,最终处理方案为:全线约束国家GPS点四个,分别为:WGS-84椭球、参考框架ITRF97:0016、0017、1169和参考框架ITRF93:HD01。并且对HD01进行了框架改化。
3、己有测量成果的评价和利用
本线在勘测设计阶段己经充分考虑了投影变形的影响,因此本次精密控制测量的坐标系统可以利用原勘测阶段的坐标系统参数。但是由于采用框架不同,原来定测采用的是97框架,所以原有设计资料可能会修改。既有工程控制网坐标系统设计参照依据为《高速铁路测量暂行规定》相关要求,在精度等级、分布密度、规格和埋深都与无碴轨道施工控制网要求存在较大差距,不能满足无碴轨道铺设技术要求,需在全段建立满足无碴轨道铺设要求的精密工程控制网。本段联测的国家三角点兼容性差。因此应重新建立B级GPS框架网——基准网,以便作为后续精测网的起算约束点。但是要与原有约束点进行联测,以确保新建精测网资料与既有勘测设计资料保持一致。
五、精密测量技术发展方向
随着先进技术的发展日新月异，精密测量技术也在不断提高。根据制造技术发展趋势，精密测量的自身要求以及测试信息处理技术方向，未来精密测量方向会向多样化方向倾斜。其中，多传感器融合是高铁青睐的测量方法之一，它可以解决测量过程中各种测量信息的获取问题，也可以极大提高测量信息的准确度，积木式、组合式、三维尺寸测量系统就属于这类方法，是柔性很强的专用坐标测量工具，系统的建立也会向方便、准确、科学等特点发展。如便携式光纤干涉测量仪、便携式大量程三维测量系统等，会用于解决现场大尺寸的测量问题；虚拟仪器虚拟仪器是虚拟现实技术在精密测试领域的应用，国内已有深入的研究；另一种是研究虚拟制造中的虚拟测量，如虚拟量块、虚拟坐标测量机等；智能结构它属于结构检测与故障诊断，是融合智能技术、传感技术、信息技术、仿生技术、材料科学等的一门交叉学科，使监测的概念过渡到在线、动态、主动的实时监测与控制。
六、结束语
综上所述，高速铁路精密控制测量技术是高速铁路建设的关键环节，高铁的稳定健康发展必须要有精密控制测量技术作为基础。所以，必须要不断深入研究精密控制测量技术，实现我国高速铁路快速发展。
【参考文献】
[1]TB10601—2009高速铁路工程测量规范[S]
[2]夏季,应立军.高速铁路轨道精密工程测量[J].科技资讯，2010（18):25.
[3]张英翔，胡波，罗涛，等.京沪高速铁路CPII控制网复测技术研究[J].地理空间信息，2008，6（3）：112-114
[4]吴迪军，熊伟，张建军.桥梁施工平面控制网必要精度的研究[J].地理空间信息，2008，6（6）：100-102