中铁上海工程局集团建筑工程有限公司 上海 200000 摘要：中国高铁经过长达二十多年的研究建设和运营实践，经历从无到有的艰难过程。期间经历过辛酸苦辣，从而得到丰富的回报。作为一名高铁测量技术人员，为中国高铁取得的成绩感到自豪。高速铁路安全、高速、平稳运行的基础是高平顺的轨道，而实现和维持轨道高平顺性的关键技术之一就是精密测量。 关键词：高速铁路；精密测量；测量精度；误差 施测前对仪器设备做了常规检查。重点对全站仪的竖直角指标差和电子水平仪的i角进行了常规检校，GPS仪器的对中器、整平作检校，并且在作业过程中，对所有使用的仪器设备定期进行常规检查，形成记录，保证仪器设备的精度。所有仪器均按要求在国家有关部门作了检定，检定结果表明仪器自身精度完全满足要求。 一、高程控制网 1.精密水准控制网 水准路线起闭于线路两端的基岩点。首次水准线路及观测方法上按照编制高速铁路运营沉降观测技术方案上实施，后期基本都是沿用先前各次监测的要求进行，精密水准网中每1～3公里左右联测一个桥梁结构监测网点，精密水准点中除基岩点和深埋点外不对普通水准点进行联测，水准测量按照“《高速铁路工程测量规范》TB10601-2009”的作业方法和精度施测。 测站观测主要技术指标
水准测量精度要求表（mm）
注：表中L为往返测段、附合或环线的水准路线长度，R为检测测段长度，单位km。 精密水准控制网采用单路线往返观测，一条路线的往返测使用同一类型仪器和转点尺垫，沿同一路线进行。观测时，往测按后-前-前-后、返测按照前-后-后-前的顺序进行，且每一测段往返测均为偶数测站。当所有测段数据合格后，线路两端的基岩点作为高程起算点计算出所有联测桥梁结构监测网点。高程采用1985国家高程基准，全线所有高程控制网采用同一高程系统。 2.桥梁结构物监测网 桥梁结构物监测网以精密水准控制网为主，采用单路线往返观测逐墩测量，每测一个桥墩观测标需输入仪器该观测标的点号。测量方法与精密水准控制网相同。在所测高差与水准测量精度要求并较差，在不满足对应限差的情况下进行检核。当所有桥梁结构物监测符合要求后，利用精密水准网联测桥梁结构监测网点计算出所有桥梁监测标高程。 3.精密三角高程测量 当桥面与地面间需要进行高程传递且高差大于3m，线路水准基点高程直接传递到桥面CPⅢ控制点上困难时，采用不量仪器高和棱镜高的中间设站三角高程测量法传递，观测两遍，且仪器变换仪器高，每次观测四个测回。 中间设站三角高程测量方法，就是在没有仪器高和棱镜高量取误差的情况下，求出点A和点B的高差。其测量原理，见下图所示。 三角高程联测示意图 中间设站三角高程测量的主要技术要求，满足表垂直角测量技术要求、表距离测量技术要求的规定。测量中，前后视必须是同一类型棱镜。观测时，棱镜高不变；仪器与棱镜的距离不宜大于100m，最大不应超过150m。前、后视距应尽量相等，一般距离差值不宜超过5m。观测时，要准确测量温度、气压值，以便进行边长改正。 中间设站三角高程测量的垂直角测量技术要求
中间设站三角高程测量的距离测量技术要求 全线每3km左右做一处三角高程测量，梁上三角高程点应埋设在梁的固定支座端正上方的防撞墙上（可与CPⅢ点共用）。 4.轨道高程控制网 由于是既有线作业，CPⅢ观测受到现场环境的制约，主要是防撞墙等线路结构物的影响，矩形法CPⅢ水准测量方式存在较大的安全隐患，需要来回翻越构筑物，对人员及设备的安全性造成很大影响，所以采用“之”字行水准线路，按照国家二等水准作业要求进行观测。观测采用往返精密水准测量的方法进行，统一设置观测模式为“BFFB”，进行往返观测。 观测路线图如下： 当由小里程向大里程方向测量时（往测）： 后视102041，前视102042，前视102042，后视102041； 后视102042，前视102051，前视102051，后视102042； 后视102051，前视102052，前视102052，前视102051； 当由大里程往小里程方向测量时（返测）： 后视102052，前视102051，前视102051，后视102052； 后视102051，前视102042，前视102042，后视102051； 后视102042，前视102041，前视102041，后视102042。 CPⅢ高程复测时，观测顺序严格按照以上顺序进行观测。 联测过程中满足以下精度要求： 精密水准测量精度要求（mm）
注：L附合或环线的水准路线长度，单位为km CPⅢ高程网精密水准测量测站的主要技术标准 通过三角高程测量，将线下高程引测至线上，并对线上CPⅢ控制网进行高程起算，从而实现高程的传递。 二、平面控制网 1.线下一级GNSS网测量 通过GPS对线下一级网点测量，符合一级网测量精度，如下图： 一级GNSS网测量作业的基本技术要求
数据处理采用LGO软件进行基线解算，采用同济大学TGPPS Win32平差计算软件进行网平差计算。测量平面采用工程独立坐标系，WGS84椭球，中央子午线，投影面大地高，高程异常。一、二级GNSS网测量解算方式相同。 基线观测值进行独立环闭合差检核，满足以下各式要求： 式中 n—异步闭合环中基线边数
2.2线上二级GNSS网测量 二级GNSS网测量作业的基本技术要求 一、二级GNSS网测量基线观测值进行独立环闭合差检核要求相同。闭合差检核合格后，对整网在WGS-84坐标系中进行无约束平差，要求基线各分量改正数绝对值 ，选取稳定的一、二级点作为约束点，对整网进行同精度内插，约束平差基线各分量改正数与无约束平差同名基线各分量改正数两者差值 ，平差后线路方向相邻点相对点位中误差≤±8mm，最弱边的相对中误差≤1/100000，基线边方向中误差≤1.7″，最弱点点位中误差≤±5mm。 约束平差时，以一级GNSS点的坐标成果对整网进行约束平差，获得全线线上二级点的成果。 2.轨道控制网（CPⅢ）平面测量 （1）观测技术要求 测站间距为120m的CPⅢ平面网构网形式 说明：中间点表示自由置镜位置，由中间点引出的各方向线为由此测站须观测的CPⅢ点。 当观测条件稍差时，CPⅢ平面控制网采用下图的构网形式，平面观测测站间距为60m左右，每个CPⅢ控制点有四个方向交会。 测站间距为60m的CPⅢ平面网构网形式 （2）CPⅢ网平面测量观测要求 用于CPⅢ测量的仪器设备通过国家法定机构检定并在有效期内，并满足以下要求： 第一、全站仪具有自动目标搜索、自动照准、自动观测、自动记录功能，其标称精度应满足：方向测量中误差不大于±1″，测距中误差不大于±（1mm+2ppm×D）。 第二、配套的温度计量测精度不低于±0.2℃，气压计量测精度不低于±0.5hpa。 第三、平面观测前，对全站仪进行综合性检校。 第四、平面观测前，对所用棱镜进行测距检查。 CPⅢ网采用自由测站边角交会法测量。自由测站的测量，从每个自由测站，一般以前后各3对CPⅢ点为测量目标，每个CPⅢ点至少从3个测站上分别联测。 CPⅢ控制网观测的自由测站间距一般约为120m，自由测站到CPⅢ点的最远观测距离不大于180m；每个CPⅢ点至少保证有三个自由测站的方向和距离观测量。 CPⅢ控制网测量采用全圆方向距离观测法进行观测。轨道控制网采用全站仪进行观测时，水平角使用多测回测角程序自动观测3个测回，竖直角自动观测3个测回；边长采用自动观测，测回数与水平角观测相同。 全圆方向距离观测满足下表的规定。 CPⅢ平面网水平方向观测技术要求 CPⅢ平面网距离测量满足下表的规定。 CPⅢ平面网距离观测技术要求
注：距离测量一测回是全站仪盘左、盘右各测量一次的过程。 当CPⅢ平面网外业观测的水平方向和距离的技术要求不满足以上技术要求时，该测站外业观测值部分或全部重测。 （3）主要技术指标 CPⅢ平面控制网的主要技术指标符合下表规定。 CPⅢ平面网平差后的主要技术要求
CPⅢ平面网的平差计算取位，按下表的规定执行 CPⅢ平面网平差计算取位 （4）CPⅢ网分段与测段衔接 CPⅢ可以根据作业需要分段测量，分段测量的测段长度不宜小于4km。测段间应重复观测不少于6对CPⅢ点，作为分段重叠观测区域以便进行测段衔接。区段搭接不应位于车站或连续梁范围内。 测段之间衔接时，前后区段独立平差重叠点坐标差值应≤±3mm。满足该条件后，后一区段CPⅢ网平差，应采用本区段联测的二级GNSS控制点及重叠段前一区段连续的1~3对CPⅢ点作为约束点进行平差计算。 完成外业观测后，轨道控制网成果采用最新二级网点成果计算。全线更新轨道控制网成果。 三、结语 精密测量是高速铁路建设的关键技术之一，贯穿了从设计、施工建设、运营维护三个周期，是推动我国轨道交通工程测绘行业的技术进步。现在这种技术方法广泛的运用到城市轨道交通、城际铁路、磁悬浮等领域，通过积极的探索、实践，制定了行之有效的精密测量管理规定和办法，形成了中国铁路特有的高铁精密测量管理体系。解决了设计、施工建设、运营维护的需要。 参考文献： [1]高速铁路工程测量规范[S]TB10601-2009； [2]运营高速铁路精密测量控制网管理办法[S]（铁总运[2015]126号）。 [3]石德斌，中国高速铁路精密测量实践与创新[D]中国铁道出版社，2018 [4]张冠军，GPSRTK测量技术实用手册[D]人民交通出版社股份有限公司，2014