精测网数据处理讲稿.

高速铁路 客运专线 精测网坐标系与数据处理 熊永良西南交通大学教授 第I部分高程控制 高程基准高程控制测量数据质量控制成果分析 高程基准 大地水准面自然静止的液体表面构成水准面 其在物理意义上属于一个重力位等位 等势 的表面 水准面是个物理面 不是数学面 大地水准面是通过假定平均海水面位置的水准面 其向陆地内部延伸形成一个封闭的曲面 这个曲面内部所包含的地球空间称为大地体 高程基准 我国的大地水准面我国大地水准面定义为通过黄海平均海水面的水准面 其是我国高程测量的基准面 起算面 高程基准 绝对高程和相对高程高程 铅垂距离 高差 绝对高程 或海拔 相对高程 假定高程 高程基准 高程控制点我国高程控制点俗称水准点BM BenchMark 高程基准 水准原点水准原点1956年在青岛设立水准原点 全国其他所有等级高程控制点的绝对高程都是根据青岛水准原点 按水准观测方法进行推算的 我国先后使用两个高程基准1959公布 水准原点高程72 289m 56黄海高程基准 1987公布 水准原点高程72 2604m 85国家高程基准 高程基准 高铁 客运专线 的高程基准 客运专线无碴轨道铁路工程测量暂行规定 以下简称 暂规 第1 0 4条规定 客运专线无碴轨道铁路工程测量的高程系统采用1985国家高程基准 个别地段无1985国家高程基准的水准点时 可引用其它高程系统或以独立高程起算 但在全线高程测量贯通后 应消除断高 换算成1985国家高程基准 当采用1985国家高程基准有困难时 亦应换算成全线统一的高程系统 高程控制测量 高程测量的主要方法水准测量 利用水准仪的水平视线来测量两点间的高差 进行高程的推算 三角高程测量 通过测量两点间的平距 斜距 和竖直角 再利用三角函数获取两点间的高差 进行高程的推算 高程控制测量 我国国家高程控制网概要我国国家水准控制网共进行三期建设 国家一等水准网共布设289条 总长93360km 埋设固定水准标石2万余座 国家二等水准网共布设1139条路线 总长136368km 埋设固定水准标石33000多座 国家一 二等水准网分等级平差 一等网大陆整体平差 二等网以一等水准点为控制进行平差 高程控制测量 高铁的高程控制测量 暂规 对高铁的高程控制测量作了具体规定 1 全线按国家二等水准测量精度要求施测 建立水准基点控制网 2 在CPIII平面控制网布点完成后 按精密水准测量精度 界于国家二 三等水准测量精度之间 要求施测 进行CPIII高程测量 高程控制测量 高铁的高程控制测量 暂规 对高铁的高程控制测量的规定高程控制主要采用水准测量方法 部分高程控制采用跨河水准测量方法 高程控制测量 高铁的高程控制测量 暂规 4 2 5对高铁的高程控制网基准作如下规定 水准基点控制网应以国家一等水准点为起算数据 采用固定数据平差和1985国家高程基准 CPIII控制点应附合于水准基点控制网上 采用固定数据平差 暂规 4 4规定 水准基点应按二等水准测量要求往返施测 二等水准路线一般150km与国家一等水准点联测一次 最长不应超过400km联测一次 暂规 4 5规定 CPIII控制点高程测量工作应在CPIII平面测量完成后进行 起闭于二等水准基点 数据质量控制 水准测量的实施通常从一个水准点开始 按照一定的水准路线引测出所需其它水准点的高程 测站 转点 测段 水准线路 往返观测 双仪器高观测 数据质量控制 水准基点测量的实施按国家水准测量规范和 暂规 规定 二等水准测量只能采用往返测方式 采用DS1级以上精度的水准仪 同一测段的往返测应分别在上午与下午进行 如气象条件稳定 往返测可同在上午或下午进行 但这种里程的总站数不应超过该区段 线路 总站数的30 数据质量控制 CPIII高程测量的实施CPIII的高程测量采用精密水准测量方法 是一种界于国家二等和三等水准测量之间的等级水准测量 按 暂规 精神 在作业实施上按二等水准方法执行 只是在具体的精度要求指标上较二等水准有一定降低 数据质量控制 单一测站水准测量的检核视线高度的要求 视距 视距差的要求 仪器标准 数据质量控制 单一测站水准测量的检核测站观测限差 数据质量控制 一条水准线路测量的检核积累视距差的要求 观测时间的要求 测段往返测高差较差要求 水准线路的高差闭合差要求 数据质量控制 水准测量总体质量检核每公里水准测量的偶然中误差 每公里水准测量的全中误差 数据质量控制 数据质量控制 M 和Mw符合规定 表明沿线路的水准测量精度是合格的 如不符要求 应对超限路线重测 经检查 各项技术指标均合格的整网或分段的水准观测数据才可以进行内业的平差数据计算 成果分析 为了保证控制点提供的高程基准的正确性 在工程建设的过程中 经常需要对已有高程控制点进行复测和检测 确保高程控制点的稳定 复测和检测在进行平差数据处理时 引入的高程基准应与原成果一致 常用的复测和检测成果分析方法有两种 高差比对和高程比对 成果分析 高差比对用以比较分析相同高程点之间的高差 可以反映出地表相对高程变化 高程比对用以比较分析相同高程点的高程 可以反映出地表整体的高程变化 无论那种比对方式 只有在比对差异超出相应等级水准测量精度的限差指标时 才能说这种高差或变化是显著的 并考虑更新高程成果 否则 应沿用原高程成果 成果分析 复测 检测与成果取舍 较差 闭合差 限制原则 成果最新原则 平均性原则 端点外推原则 测段复测与原测时间超过了三个月 且复测高差与原测高差之差超过检测限差时 须进行测段两端点可靠性的检测 检测测段长度小于1km时 按1km计算 成果分析 实际水准测量中使用高精度仪器进行低等级水准观测时 如果计算得到的每公里水准测量的偶然中误差没有达到仪器应有的标称精度 则应怀疑仪器的工作状况不正常 即使总体上水准等级的精度指标满足了 对水准观测的数据应该慎重使用 因为 一台工作不正常的仪器 提供的观测数据是不可靠的 成果分析 按规定提交技术总结按规定上交资料技术设计书 水准线路图 仪器检定报告副本 技术总结 成果 验收 报告 观测数据和手薄 成果报告包括 点号 距离 往返测高差 往返测不符值 限差 复测高差和原高差的成果比较 第II部分平面控制 位置基准与坐标系平面控制测量数据质量控制数据平差与成果分析 位置基准与坐标系 参考椭球水准面是个物理面 不是数学面 长期测量实践研究表明 地球形状极近似于一个两极稍扁的旋转随球 即一个椭圆绕其短轴旋转而成的形体 旋转椭球面是可以用较简单的数学公式准确地表达出来 因而测量工作中就是用这样一个规则的曲面代替大地水准面作为测量计算的基准面 位置基准与坐标系 参考椭球用来代表地球形状的旋转椭球称为大地椭球 大地椭球的形态和大小由两个元素确定 长半径 a 和短半径 b 或由一个半径和扁率来决定 扁率 a 表示椭球的扁平程度 由于大地水准面起伏 导致同一点的法线和垂线不一致 两者之间的微小夹角称为垂线偏差 大地高和海拔高 正高 不一致 两者之间的差距称为大地水准面差距 用N表示 我国高程系统使用正常高系统 与正高系统稍有不同 此时 大地水准面差距又称为高程异常 在一定精度范围内大地水准面差距与高程异常可以看作是一致的 大地水准面差距一般在十几米至几十米左右 个别较大的可达近百米左右 法线与垂线的夹角 即垂线偏差 一般在10 级左右 个别较大的可达30 左右 垂线偏差和大地水准面差距 位置基准与坐标系 参考椭球仅仅确定大地椭球的形态 还不足以准确表述地表点位的相对和绝对关系 还需要确定大地椭球和地球真实形体之间的相对位置关系 椭球定位和定向 位置基准与坐标系 参考椭球具有确定参数 经过定位和定向 同全球或某一地区大地水准面最佳拟合的地球椭球叫做参考椭球 目前世界上采用的参考椭球有很多个 位置基准与坐标系 坐标系所谓坐标系 包含两方面的内容 一是在把大地水准面上的测量成果化算到椭球体面上的计算工作中 所采用的椭球的大小形状 二是椭球体与大地水准面的相关位置不同 对同一点的地理坐标所计算的结果将有不同的值 因此 选定了一个参考椭球 就确定了一个坐标系 位置基准与坐标系 坐标系 空间 以参考椭球为基准的坐标系叫做参心坐标系 参心坐标系分为空间直角坐标系和大地坐标系 它们都与地球体固连 又称为地固坐标系 以地心为原点的地固坐标系则称地心地固坐标系 主要用于描述地面点的相对位置 空间直角坐标用 x y z 表示 大地坐标用 B L H 表示 它们之间可以方便的相互转换 位置基准与坐标系 坐标系 空间 大地坐标系一点的位置用纬度B 经度L和大地高H表示 经线和纬线是地球表面上两组正交 相交为90度 的曲线 这两组正交的曲线构成的坐标 也称为地理坐标系 点沿法线至椭球面的距离为大地高 若点在椭球面上 H 0 位置基准与坐标系 坐标系 空间 空间直角坐标系以椭球中心O为原点 起始子午面与赤道面交线为X轴 在赤道面上与X轴正交的方向为Y轴 椭球体的旋转轴为Z轴 构成右手坐标系O XYZ 地球北极是地心地固坐标系的基准指向点 地球北极的变动将引起坐标轴方向的变化 位置基准与坐标系 坐标系 基准与框架 地心地固坐标系是建立在一定的大地基准上的 用于表达地球表面空间位置及其相对关系的数学参照系 这里谈到的大地基准是指能够最佳拟合地球形状的地球椭球的参数及椭球定位和定向 具体的坐标参考框架是上述大地基准的一个物理实现 它通过一系列高精度控制点的空间直角坐标或大地坐标来确定 位置基准与坐标系 坐标系 基准与框架 不同的坐标框架的建立可以是因为参考椭球形态选用不相同 也可以是参考椭球的定向 定位不相同 我国的两种坐标系统的框架相对固定 GPS定位系统采用的坐标框架有周期的更新 但参考椭球参数没有变化 只有定向上的细微变化 除非高精度的全球定位分析 一般定位情况下对各坐标框架不做区别而是笼统地称为WGS 84坐标框架 位置基准与坐标系 坐标系 基准与框架 不同的坐标框架之间可以通过转换参数实现其内坐标系的变换 任意一个坐标系都是在一定的坐标框架下 通过一定的方式 空间三维 大地坐标 高斯平面坐标 来描述点位的绝对和相对位置的 方式的不同 决定了坐标系的种类不同 位置基准与坐标系 坐标系 基准与框架 高速铁路平面精密控制网涉及使用的坐标有 我国54北京坐标系 我国80西安坐标系 全球IGS坐标系 框架IGS97 IGS00 IGS05 其是用GPS观测手段来对ITRF97 ITRF2000 ITRF2005的一个实现或者确定 高速铁路施工坐标系 1954北京坐标系 20世纪50年代 采用了克拉索夫斯基椭球元素 a 6378245m f 1 298 3 并与前苏联1942年普尔科沃坐标系进行联测 通过计算建立了我国大地坐标系 定名为1954年北京坐标系 1954年北京坐标系和前苏联1942年普尔科沃坐标系有一定的关系 椭球参数和大地原点一致 但又不完全是前苏联1942年普尔科沃坐标系 如大地点高程是以1956年青岛验潮站求出的黄海平均海水面为基准 高程异常是以前苏联1955年大地水准面重新平差结果为起算值 按我国天文水准路线推算出来的 为了进行全国天文大地网整体平差 采用了新的椭球元素和进行了新的定位和定向 1978年以后 建立了1980年国家大地坐标系 1980年国家大地坐标系的大地原点设在我国中部 山西省泾阳县永乐镇 该坐标系是参心坐标系 椭球短轴Z轴平行于由地球地心指向1968 0地极原点 JYD 的方向 大地起始子午面平行于格林尼治平均天文台子午面 X轴在大地起始子午面内与Z轴垂直指向经度零方向 Y轴与Z X轴成右手坐标系 椭球参数采用1975国际大地测量与地球物理联合会第16届大会的推荐值 基本常数为 a 6378140f 1 298 257 1980国家大地坐标系 1954年北京坐标系和1980年西安大地坐标系都属于参心系 随着时代的变迁和科学技术的发展 越来越多的实际应用要求采用地心系 为顺应这一趋势 我国提出了2000国家大地坐标系CGCS2000 ChinaGeodeticCoordinateSystem2000 2000国家大地坐标系的定义如下 原点 包括海洋和大气在内的整个地球的质心 长度单位 国际单位制的米 与局部地心框架下的地心坐标一致 通过适当的相对论模型获得 2000国家大地坐标系 定向 初始定向由1984 0时的BIH 国际时间局 定向给定 CGCS2000大地坐标系是右手地固直角坐标系 原点在地心 Z轴与国际地球自转服务IERS InternationalEarthRotation ReferenceSystemsService 参考极 IRP 方向一致 X轴为IERS参考子午面 IRM 与垂直于Z轴的赤道面的交线 Y轴与Z轴和X轴垂直并最终构成右手坐标系 CGCS2000的参考历元为2000 0 参考椭球采用2000参考椭球 其相关常数定义为 a 6378137m f 1 298 257222101GM 3 986004418 1014m3s 2 0 0010826298322582J 7292115 10 11rad s 1 2000国家大地坐标系 CGCS2000由以下三个层次的站网坐标框架具体实现 1 第一层次为连续运行参考站 由它们构成CGCS2000的基本骨架 其坐标精度为毫米级 年变速度精度为1mm 年 2 第二层次为大地控制网 包括中国全部领土和领海内的高精度GPS网点 其三维地心坐标精度为厘米级 年变速度精度为2 3mm 年 3 第三层次为天文大地网 包括经空间网与地面网联合平差的约5万个天文大地点 其大地经纬度误差不超过0 3m 大地高误差不超过0 5m CGCS2000已于2008年6月18日发布 7月1日开始实施 计划8 10年完成我国现有大地基准的转换 2000国家大地坐标系 WGS 84大地坐标系 原点位于地球质心Z轴指向BIH1984 0定义的地极 CTP X轴指向BIH984 0的零子午面与CTP赤道的交点Y轴与Z轴 X轴构成右手坐标系 国际地球参考框架ITRF InternationalTerrestrialReferenceFrame的缩写 是一个地心参考框架 它是由空间大地测量观测站的坐标和运动速度来定义的 是国际地球自转服务 IERS 的地面参考框架 由于章动 极移影响 国际协定地极原点CIO变化 所以ITRF框架每年也都在变化 根据不同的时间段可定义不同的ITRF 如目前使用的有ITRF93框架 ITRF94框架 ITRF2000框架等 它们的尺度和定向参数分别由人卫激光测距和IERS公布的地球定向参数序列确定 ITRF框架实质上也是一种地固坐标系 其原点在地球体系 含海洋和大气圈 的质心 以WGS84椭球为参考椭球 国际地球参考框架ITRF ITRF框架为高精度的GPS定位测量提供较好的参考系 近几年已被广泛地用于地球动力学研究 高精度 大区域控制网的建立等方面 如青藏高原地球动力学研究 国家A级网平差等 一个测区在使用ITRF框架时 一般以高级约束点的参考框架来确定本测区的框架 如选用我国7个GPS跟踪站 上海韶山 武汉 拉萨 西安 乌鲁木齐 昆明 北京房山 为约束基准 并选择固定的参考历元 在ITRF框架提出前 对全球性及大区域精密定位问题几乎都采用VLBI及SLR获取有关点的资料来建立坐标系 目前几乎所有的IGS精密星历都是在ITRF框架下提供的 所以在应用精密星历进行GPS数据处理时 应当注意所提供的精密星历的参考框架问题 国际地球参考框架ITRF 地方独立坐标系 高铁 水利 矿区等工程项目 基于实用 方便和科学的目的 将地方独立测量控制网建立在当地的平均海拔高程面上 并以当地子午线作为中央子午线进行高斯投影求的平面坐标 这些网都有自己的原点 自己的方向 也就是说 这些控制网都是以地方独立坐标系为参考的 地方独立坐标系则隐含着一个与当地平均海拔高程对应的参考椭球 该椭球的中心轴向和扁率与国家参考椭球相同 其长半径则有一改正量 我们将该参考椭球称为地方参考椭球 或工程椭球 设某地方独立坐标系位于海拔高程为H的椭球面上 该地方的大地水准面差距为 则该曲面离国家参考椭球的高度为 根据假定 两椭球的中心一致 轴向一致 扁率相等 仅长半径有一变值 即有为国家参考椭球长半径 N为相应于该椭球的地方独立控制网原点的卯酉圈曲率半径 地方参考椭球长半径与国家参考椭球长半径的关系 地方椭球 位置基准与坐标系 坐标系 平面 测量上的计算和绘图 要求最好在平面上进行 因而需要平面坐标投影 高斯投影实现了一种空间坐标到平面直角坐标的转换 具有十分重要的应用意义 位置基准与坐标系 高斯投影的特点中央经线和赤道为互相垂直的直线 中央经线投影长度变形比等于1 即没有长度变形 其余经线长度比均大于1 长度变形为正 在同一条经线上 长度变形随纬度的降低而增大 在赤道处为最大 在同一条纬线上 长度变形随经差的增加而增大 且增大速度较快 面积变形也是距中央经线愈远 变形愈大 高斯投影后角度没有变形 位置基准与坐标系 高斯投影分带为了保证地图的精度 采用分带投影方法 即将投影范围的东西界加以限制 使其变形不超过一定的限度 这样把许多带结合起来 可成为整个区域的投影 我国的高铁平面精测网对投影长度变形有严格控制 要求最大变形比不超过10mm km 尽管可以通过细分投影带 或者抬高投影面高程的方式来限制投影长度变形比 但是 在平面直角坐标的使用过程中 这种方法将增加了大量的坐标换带计算工作 位置基准与坐标系 高斯投影通用坐标规定以中央经线为X轴 赤道为Y轴 两轴的交点为坐标原点 X坐标值在赤道以北为正 以南为负 Y坐标值在中央经线以东为正 以西为负 我国在北半球 X坐标皆为正值 为了避免Y坐标出现负值 将各带的坐标纵轴加一个常数 500公里 加常数 又由于采用了分带方法 某一坐标值 x y 在每一投影带中均有一个 不能确切表示该点的位置 因此 在Y值前需冠以带号 这样的坐标称为通用坐标 位置基准与坐标系 坐标转换 同一坐标系 空间空间直角坐标 大地坐标空间与平面高斯投影正 反算平面高斯换带计算 位置基准与坐标系 坐标转换 同一坐标系 空间直角坐标 大地坐标 位置基准与坐标系 坐标转换 同一坐标系 高斯投影正 反算公式的形式复杂 但早已实现程序模块化 在众多测量程序中可方便互换 只要选定椭球形状参数 投影带宽和投影采用的中央子午线经度 就可以计算得到大地坐标在相应投影带中的高斯平面直角坐标 高斯投影正算 或者相应投影带中的高斯平面直角坐标所对应的大地坐标 高斯投影反算 位置基准与坐标系 坐标转换 同一坐标系 高斯换带计算高斯投影坐标换带计算的方法为 先将某一投影分带内的高斯平面直角坐标转换成通用的大地坐标 然后重新设定投影的中央子午线和带宽 就可以得到在新的投影带中的高斯平面直角坐标 位置基准与坐标系 坐标转换 同一坐标系 空间三维直角坐标和高斯平面直角坐标之间不能直接相互转换 其必须通过大地坐标这个中间转换过程才能实现相互转换 即它们之间的转换是间接的 位置基准与坐标系 坐标转换 不同坐标系 平面 4参数法 两个平移参数 一个旋转参数 一个尺度参数空间 7参数法 三个平移参数 三个旋转参数 一个尺度参数 位置基准与坐标系 坐标转换 不同坐标系 空间与平面 椭球参数变化 客运专线测量控制网分三级布设 暂规1 0 6 第一级 CPI 基础平面控制网第二级 CPII 线路平面控制网第一级 CPIII 基桩平面控制网 平面控制测量 平面控制测量 GPS测量静态相对定位双差求解IGS与绝对位置基准 暂规 1 0 5要求 为了保证勘测 施工 运营维护各阶段平面测量成果的一致性 各阶段的平面控制测量应共同使用同一个GPS基础平面控制网 平面控制测量 GPS测量GPS网的设计已免除了测角 边角同测和测边网等的传统要求 它不需要点间通视 也不需要考虑布设什么样的图形 也就更不需要考虑图形强度 不需要设置在制高点上 哪里需要就可以设置在哪里 所以GPS网的设计是非常灵活 平面控制测量 GPS测量GPS测量的实施和所用接收系统硬件与软件的发展水平密切相关 所以 关于GPS测量工作的作业细节 用户还须按国家有关部门颁发的GPS测量规范 以及所用GPS接收系统的操作说明书执行 平面控制测量 GPS测量精度要求通常均以网中相邻点之间的距离误差来表示 精度指标 主要是对GPS网的平面位置而言 而考虑到垂直分量的精度 一般较水平分量为差 所以根据经验 如果在GPS网中对垂直分量的精度进行要求 可将上表所列的比例误差部分增大一倍 暂规 对高铁平面GPS控制网的精度要求 平面控制测量 GPS控制网布设GPS网一般应采用独立观测边构成闭合图形 例如三角形 多边形或附合线路 以增加检核条件 提高网的可靠性 GPS网作为测量控制网 其相邻点间基线向量的精度 应分布均匀 GPS网点应尽量与原有地面控制网点相重合 重合点一般不应少于3个 不足时应联测 且在网中应分布均匀 以利于可靠地确定GPS网与地面网之间的转换参数 GPS网点应考虑与水准点相重合 平面控制测量 GPS控制网布设我国高铁精密平面控制网分三级布设 实践中按四级进行布设 它们是 坐标基准控制网 CP0 基础平面控制网 CPI 线路控制网 CPII 和基桩控制网 CPIII 非GPS方式 沿线路的点间距 线路中线间距 平面控制测量 GPS控制网观测同步观测方式异步观测方式 网形连接方式 接收机设置的参数指标 数据质量控制 平面控制测量广泛地采用GPS定位技术 其属于自动化程度很高的观测手段 数据自动记录 并在相应服务软件的支持下自动进行数据的后处理 对GPS数据观测质量的检查关系到平面控制点成果的可靠性 必须足够重视 数据质量控制 仪器设备有效数据量基线解算质量同步 异步环闭合差基线向量自由网平差点位精度 绝对 相对 GPS测量仪器设备的配置 GPS接收机是实施测量工作的关键设备 其性能要求所需的接收机数量与GPS网的布设方案和要求的精度有关 GPS测量的基本技术规定 数据质量控制 仪器的标称精度指标是否满足相应等级GPS测量的精度要求 仪器是否检定合格 外业观测记录手薄中的观测时段信息 仪器高 点名和点号信息等是否和观测数据文件相符合 数据同步观测时间是否有效并达到规定要求 通过数据平滑 粗差剔除等数据预处理手段 剔除的数据比率是否满足规定要求 数据质量控制 单基线或多基线解算得到的重复观测基线的较差是否满足相应等级GPS测量的精度要求 单基线解算条件下 要进行同步闭合环 一般为三角形 对环的最大边数 相应等级GPS测量规范有限制 的闭合差检查 要求满足相应等级GPS测量的精度要求 多基线解算条件下 不需要进行同步环闭合差检查 数据质量控制 基线解算起算点绝对坐标精度要求 数据质量控制 进行异步环 一般为三角形 对环的最大边数 相应等级GPS测量规范有限制 闭合差检查 要求闭合差满足相应等级GPS测量的精度要求 进行GPS自由网平差计算后 要对绝对点位中误差和相对点位误差进行检查 要求精度满足相应等级GPS测量的要求 数据平差与成果分析 只有在前面的数据质量控制的所有检查都合格的条件下 才可以进行GPS基线的约束网整体平差 对于GPS控制网的平差计算 应该实行逐级控制 即CPI以CP0为基准进行约束平差 CPII以CPI为基准进行约束平差 复测 检测 的平差方式应尽可能与已有成果的数据平差方式一致 数据平差与成果分析 建立全线统一坐标基准是个全局性的大问题 客运专线无碴轨道铁路工程测量暂行规定 中第1 0 5条提到 各阶段的平面控制测量应共同使用同一个GPS基础平面控制网 第3 3 2条提到 要全线 段 一次布网 统一测量 整体平差 第3 3 7提到 GPS平面网宜采用一个己知点和一个己知方向的方法进行坐标转换 都涉及到要建立全线统一坐标基准的问题 数据平差与成果分析 位置基准的确定建立和维护全线统一的坐标基准 明确确定所建立的多个工程独立平面坐标系与全线统一的坐标基准的转换关系 全线统一的坐标基准在勘测期 施工期 营运维护期应是唯一的 稳定的 工程独立平面坐标系只要能满足 暂规 投影长度变形的限差要求 可以是多个的 但一定要用唯一的 稳定的全线统一的坐标基准来统一多个的工程独立平面坐标系 否则将无法保证无碴轨道施工放样的精度和施工 营运维护期间变形监测的有效进行 数据平差与成果分析 位置基准的确定CP0的建立就是为了提供一个稳定的全线统一的坐标基准 其被采纳 并在京沪高铁建设中得到使用 为了保证勘测 施工 运营维护各阶段平面测量成果的一致性 各阶段的平面控制测量应共同使用同一个GPS平面位置基准 该位置基准由CP0确定 CP0的建立采用GPS定位技术实现 具体技术标准执行国家 B 级GPS控制网的标准 只是在点间距上相对加密以满足铁路工程建设的需要 数据平差与成果分析 CP0确定位置基准的优点CP0通过联测IGS固定参考站 测站坐标是精确已知的 测站观测数据是连续和免费共享的 不必在沿线国家三角点上设站 就获取了一个服务于高速铁路建设的WGS 84基准 CP0的稳定性是实时被监控的 网的内符合精度高 避免了因联测国家三角点所带来的精度损失 从而在服务于京沪高速铁路建设的过程中 具有较好的精度储备而在加密和后续测量中有较大的精度调整余地 着实保障京沪高速铁路的顺利建设 数据平差与成果分析 CP0确定位置基准的优点对于京沪沿线众多的工程独立平面坐标系统而言 全线统一的坐标框架对长度投影变形和坐标换带计算的实施和检核提供了概念明确 使用方便 稳定可靠的平台 避免因使用多个工程独立平面坐标系而带来的粗差 建立GPS基准网尽管在建立初期需要增加观测和数据处理上的工作量和投入 但是 在后续进行的网的复测工作中将因无需联测国家三角点而降低总体的测量成本 数据平差与成果分析 平差方法与位置基准的引入 CPI CPI以CP0为基准进行约束平差时 适宜整网进行平差数据处理 全网进行平差数据处理有困难时 至少应该保证一个分段 至少包含2个CP0控制点 的范围内进行局部网的整体平差数据处理 在这种情况下 必须进行分段相连接地带CPI点位的平顺连接性检查 即连接处附近点位的坐标较差必须满足规定要求 点位相对误差也要满足要求 数据平差与成果分析 平差方法与位置基准的引入 CPI 按 暂规 3 2 5精神 在提出并应用于实际建网后 CPI以CP0为基准进行约束平差应在三维空间直角坐标系下进行 CPI先进行高斯投影获得平面直角坐标后 再进行平面的CP0坐标约束平差处理 得到的坐标成果包含有一定的系统误差 高斯投影变形所引起 数据平差与成果分析 平差方法与位置基准的引入 CPI CPI以CP0为基准进行约束平差后 再进行高斯投影便可以获得所需要的投影带内的平面直角坐标 考虑高斯投影变形 只有在沿经度的线路地段 纬度跨度小 方可直接在二维高斯平面直角坐标系下进行 数据平差与成果分析 平差方法与位置基准的引入 CPII CPII平差同样应以CPI为基准做整网约束平差处理 当整网平差有困难时 CPII也可以以CPI为基准进行分段约束平差 但是相邻地段的CPII也必须进行CPII点位的平顺连接性检查 同时 但应避免分段过于琐碎 短 而导致因CPI点位误差带来的位置基准的不一致 CPII的平差应采用全部 分段内 稳定的CPI点做约束 不应