高铁CPI控制点复测精度与稳定性分析
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作者: 郝全超
摘 要： 高铁CPI控制网点是高铁测量首级控制网，点位置精度和稳定性分析都对高铁建设质量至关重要，针对某高铁施工路段的CPI控制网点复测数据进行精度分析与稳定性分析，复测的结果可靠，点位稳定，可以作为后续施工的控制点使用。
关键词： GPS；控制网；精度分析；高铁
中图分类号：U212.24 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2013）0120218-01
0 引言
新建合肥至福州铁路安徽段站前Ⅷ标位于黄山市歙县、徽州区、休宁县、屯溪区境内。线路北起歙县桂林镇线路里程为DK288+440，向南跨富资河设富资河特大桥、跨丰乐河设西溪南特大桥，设黄山北车站，线路折向东南，设合铜黄高速特大桥、万安横江特大桥、上黄特大桥，跨在建黄祁景高速设黄祁景高速特大桥，穿枫口隧道，设月潭特大桥、下岩溪特大桥，穿小尖山隧道、茶口亭隧道、五城隧道至标段终点DK343+180，标段全长54.734km。标头位置与中铁十一局承建的合福铁路站前Ⅶ标衔接，标尾与中铁十一局承建的新建合肥至福州铁路MGZQ-1标衔接。根据中铁隧道集团有限公司合肥至福州铁路站前Ⅷ标施工进度及高速铁路工程测量要求，为本次复测任务来源。
1 CPI控制网平差及精度分析原则
本次复测CPI控制网的平差采用严密平差方法：首先对所需的基线解进行选择，形成的基线向量文件；在随后的平差过程中，固定CPI494点的WGS-84坐标，进行CPI的GPS基线向量网的空间三维无约束平差，从而得到无约束平差后的各CPI点的WGS-84三维空间直角坐标，检查GPS基线向量网本身的内符合精度，获取各点的WGS-84高斯平面直角坐标及相应的精度信息[1][2]。选择边长相对中误差满足要求的CPI487、CPI494、CPI570点作为约束点，获取各点的三维约束平差成果坐标，然后转换到相应的中央子午线和投影面大地高坐标系统中的二位坐标与设计单位提交的平面成果坐标、相邻点间坐标差之差进行比对，进行稳定性分析。CPI的GPS控制网采用武汉大学的COSAGPS5.21后处理软件进行平差处理[3]。三维约束平差计算后的CPI基线网精度：基线向量边长相对中误差最大的CPI566-CPI567达到了1/13841，最小的是CPI490-CPI487达到了1/1000000；点位平面坐标中误差为1.43。
2 CPI控制网复测成果及稳定性分析
评定平面控制点稳定性的重要指标有点位坐标变化量和相邻点间坐标差之差的相对精度，其中同精度复测坐标较差限差要求为20mm，相邻点间坐标差之差的相对精度要求为1/130000[4]。
2.1 CPI平面控制点绝对坐标分析稳定性
在确认CPI控制网本次复测精度满足要求的前提下，进行CPI复测坐标和原测坐标的比较。.2 CPI相邻点坐标差分析稳定性
相邻点间坐标差之差的相对精度按下式计算：相邻点间的复测与原测坐标差之差的相对精度共计有12条相邻边，其中8条边满足规定的1/130，000的限差要求，有4条边大于1/130，000的限差要求，其中CPI487～CPI488（距离只有643.172m） 和CPI564～CPI565 （距离只有463.884m ）与前两次复测一致，点位较差不超限，且边长中误差分别为0.07cm和0.08cm均满足规范小于5mm要求，都是因为设计院布设边长较短不能满足规范要求，因此复测与原测相对精度超限属于观测误差。在做稳定性分析之前，先对相邻点坐标差之差相对精度超限的进行二次复测[6]。二次复测与一次复测坐标比较表如表3。
由表3可以看出第一次复测结果和二次复测结果较差均在规范限差之内，说明复测有很高的可靠性，CPI控制网复测结果可用于CPI稳定性分析。
3 CPI平面控制点稳定性分析结论及建议
根据《高速铁路工程测量规范》中的规定，要求GPS二等（CPI）最弱边相对中误差≤1/180000，本次实测最弱边长为CPI566～CPI567为1/18万，由坐标比较表可知，最大点位较差X分量为13.2mm（CPI567），最大点位较差Y分量为-12.9mm（CPI567）。由相邻点间坐标差之差的相对精度统计表可知：CPI566～CPI567为最弱边，边长341.045m，不能满足高铁规范中CPI点间距≥800m的要求，经过二次复测后可以得出复测具有高的一致性，因此，本次部分边长相对精度与设计院成果相比虽相对精度超限但坐标差较差限差均小于±20mm，复测与原测坐标之差相对精度超限属观测误差，因此可以认为原测成果可靠，原测与复测坐标之差超限属于观测误差。可认为CPI点未发生显著性位移变化，建议仍采用原设计坐标。经现场勘察CPI567位于公路边，有扰动的可能，在以后的工作中应当加强观测。
参考文献：
[1]李征航、黄劲松，GPS测量与数据处理[M].武汉：武汉大学出版社，2005.
[2]孔祥元、郭际明、刘宗泉，大地测量学基础[M].武汉：武汉大学出版社，2006.
[3]魏二虎、黄劲松，GPS测量操作与数据处理[M].武汉：武汉大学出版社，2007.
[4]李明硕，高速铁路无砟轨道CPⅢ控制网建立与精度控制[J].铁路标准设计，2010，（1）：84-86.
[5]程昂、刘成龙、徐小左，CPⅢ平面网必要点位精度的研究[J].铁道工程学报，2009，（1）：44-48.
[6]武汉大学，石武客运专线湖北段TJ1标工程平面施工控制网工程平面施工控制网复测技术报告[R].武汉：武汉大学，2008.
作者简介：
郝全超（1978-），男，河南新乡人，工程师，在职硕士。
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