高速铁路精密控制测量技术

地理空间信息

GEOSPATIAL INFORMATION

收稿日期：2009-08-19

2007年，中国首条长度达100km 高速铁路京津城际轨道交通完成铺轨。2009年，全长1000km ，时速350km 的武汉至广州客运专线建设完成并开通运行，标志着我国将全面跨入高速铁路时代。

按照中国《中长期铁路网规划》，在今后几年时间

内,我国通过建设高速铁路客运专线、发展城际客运轨道交通和既有线提速改造，形成以“四纵四横”高速铁路客运专线为骨干，以及三个城际快速客运系统，连接全国主要大中城市的高速铁路客运网络。

m_gisBas.gisPrjByIndexGetTypeAreaObj (viewport,Convert.ToInt16(layArr [i ]),out TypeAreaObj );

switch (TypeAreaObj.getAreaType ()){case AreaTypeEnum.aPnt://点

((MpPntArea )TypeAreaObj ).pArea.pMpAtt.ClearLst

();

//调用组件接口的矩形查询函数：gisSearchByRect m_gisSearch.gisSearchByRect (viewport,(MpPntArea )TypeAreaObj,rect,out m_nCount,out m_AreapLst );

break;...

5结语

WebGIS 是GIS 发展的必然趋势。组件式WebGIS 的二次开发不仅降低了应用系统的复杂程度，而且降低了开发成本，增强了系统的易维护性和可扩展性；.

NET 框架解决了跨语言、跨平台和对开放互联网标准和协议的支持，使用户可以更快、更好地开发出适合互联网特点的WebGIS 。因此，采用组件技术和.NET 构架实现WebGIS 的应用是一个比较好的解决方案。

参考文献

[1]吴信才.WebGIS 地理信息系统参考手册[M ].武汉:中国地质大学，2001

[2]刘南，刘仁义.WebGIS 原理及其应用-主要WebGIS 平台开发示例[M ].北京:科学出版社，2004[3]蒋泰，邓一星.基于Map GIS-IMS 的WebGIS 应用研究[J ].计算机应用研究，2004（12）:196-197

[4]

潘爱民.COM 原理与应用[M ].北京:清华大学出版社，2001[5]谢忠，胡虹雨，李越.基于ASP 组件技术的WebGIS 解决方案[J ].中国图象图形学报，2001，6(A 版)（8）:795-799[7]

James Liu.组件式GIS 与MapX [EB/OL ].https://www.360docs.net/doc/0111169631.html,/forum/dispbbs.asp?boardID =4&ID=802，2006-05-20第一作者简介：李均，助理工程师，研究方向为GIS 、GPS 理

论及应用。

地理空间信息

GEOSPATIAL INFORMATION

128Feb.,2010Vol.8,No.1

1高速铁路精密控制测量技术体系

1.1为什么要建立高速铁路精密控制测量技术体系

第一、高速铁路动车以350km/小时高速运行，动车运行的安全、舒适性要求高速铁路轨道具有极高的平顺度。建立高速铁路精密控制测量技术体系是满足高速铁路轨道高平顺度的重要保证。

第二、高速铁路轨道静态几何尺寸允许偏差要求非常严格。其轨道高低幅值、轨向幅值、轨道轨距幅值、轨面高程允许偏差、轨道中线与设计中线较差的允许偏差、线间距允许偏差均在毫米级范围内。要满足上述轨道静态几何尺寸达到毫米级允许偏差，必须进行高精度精密控制测量。

第三、建立高速铁路精密控制测量技术体系是我们当前技术条件的要求。表现在以下两个方面：①建造高速铁路,在我国属于新技术项目，缺少经验，没有相应技术标准。我们通过边学习、边研究、边建立我们自主的高速铁路技术体系。②我们已建立的传统铁路工程测量体系已远远不能满足高速度铁路建设要求。表现在以下三方面：平面坐标基准投影变形大；自身测量精度、技术要求低；测量控制网分阶段施测，未形成一个整体网，各阶段起算基准不一致，存在系统差。

1.2高速铁路精密控制测量体系的主要技术内容

1）技术体系总体框架。高速铁路精密工程测量总体框架为：平面、高程控制网按施测阶段、施测目的及功能分为勘测控制网、施工控制网、运营维护控制网。各阶段平面控制网以框架平面控制网（CP0）为基准。高程控制测量以线路水准基点控制网为基准。平面坐标系采用工程独立坐标系统。在对应的线路设计高程面上坐标系统的投影长度变形值不宜大于10mm/km。高程系统采用1985国家高程基准。

2）制测量网的分级。高速铁路精密工程测量平面控制网在框架控制网（CP0）基础上分三级布设，第一级为基础平面控制网（CPⅠ），第二级为线路平面控制网（CPⅡ），第三级为轨道控制网（CPⅢ）。CP0框架平面控制网主要为全线基础平面控制网（CPI）提供坐标框架基准；CPⅠ基础平面控制网主要为勘测、施工、运营维护提供坐标基准；CPⅡ线路平面控制网主要为勘测和施工提供控制基准；CPⅢ轨道控制网主要为轨道铺设和运营维护提供控制基准。

高速铁路工程测量高程控制网分二级布设，第一级线路水准基点控制网，为高速铁路工程勘测设计、施工提供高程基准；第二级轨道高程控制网（CPⅢ），为高速铁路轨道施工、维护提供高程基准。

3）精密控制网建立的方法。坐标系统建立方法：平面坐标系统的建立按照投影变形和高程改化之和不大于10mm/km要求，采用WGS84或国家2000椭球，建立投影于抵偿高程面上的任意中央子午线的高斯正形投影平面直角坐标系。抵偿高程面设为对应的线路轨面设计高程面。采用1985国家高程基准建立高程系。

测量方法：CP0框架平面控制网、CPI基础平面控制网采用GPS方法测量。CPⅡ线路平面控制网，在路基、桥梁地段采用GPS方法测量，在隧道洞内采用导线测量。CPⅢ轨道控制网采用自由设站边角交会法测量。线路水准基点和CPⅢ轨道控制网的高程采用国家二等水准测量或精密三角高程测量。

1.3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。

2高速铁路精密控制测量技术应用

2.1武广客运专线精密控制测量

武广客运专线北起武汉站，南到新广州站，穿越湖北、湖南、广东三省，全长995km。武广客运专线精密控制测量分平面控制网测量、CPIII轨道控制网测量、线路水准基点二等水准高程控制网测量。

精密控制测量于2006年底完成，2007年1月完成了武汉站-新广州站GPS网联合整体平差计算，并提交CPI、CPII坐标成果。从2006年10月至11月，完成了

Feb.,2010Vol.8,No.1

地理空间信息GEOSPATIAL INFORMATION

地理空间信息

GEOSPATIAL INFORMATION

130Feb.,2010Vol.8,No.1

路设计指南》、《高速铁路施工质量验收暂行标准》、《客运专线铁路路基工程施工质量验收暂行标准》、《客运专线铁路桥涵工程施工质量验收暂行标准》、《客运专线铁路隧道工程施工质量验收暂行标准》，在现行《客运专线无碴轨道铁路工程测量暂行规定》基础上，充分汲取京津、武广、郑西、哈大、京沪、广深港等高速铁路和客运专线工程测量的实践经验，并参考国外有关无碴轨道测量规范和标准的基础上编制完成了《高速铁路工程测量规范》，标志着高速铁路精密控制测量技术体系的完善又向前迈了一步。要不断完善高速铁路精密控制测量技术体系，有几个方面值得思考。

1）建立统一的坐标系统。目前，高速铁路精密控制网坐标系是按照投影变形和高程改化之和不大于每公里10mm的要求，采用WGS84或国家2000椭球，建立投影于抵偿高程面上的任意中央子午线的高斯正形投影平面直角坐标系。

按照投影变形和高程改化之和不大于每公里10mm 的要求，意味着投影带宽不能超过40分，与投影面的高程差不得大于60m。常常我们的高铁线路或呈东西走向，或穿越高山大川。如向蒲铁路、兰渝铁路，投影分带非常多，带宽最窄处线路里程长仅超10km，给设计、施工带来非常不便。也很难满足建立铁路GIS 系统，实现铁路信息化管理的要求。因此需要建立能满足设计、施工、运营维护要求的统一的坐标系。不论建立起来的这种坐标系是什么样的坐标系，都要在满足精度条件下，最大限度地方便设计、施工和运营维护使用，即尽可能少分带或不分带。

2）路网精准大地水准面模型的建立。高速铁路线路水准基点控制网是通过沿线路埋设各种水准点建立的。这些点的生存周期是一个不容忽视的问题，比如，京沪高铁南京至上海段，建立起来不久的线路水准基点控制网，在交桩和复测过程中，均发现大批量破坏或丢失，对京沪高铁的建设和建成后运营维护影响很大，需要投入较大力量恢复。被破坏主要原因是当地建设发展速度太快，我国当前正处于高速发展期，这个问题在其他线路上也在所难免。如果一次性投入，在铁路沿线建立精准大地水准面模型，即可采用GPS测量方法方便获得任意点的高精度高程，有效解决上述问题，同时也极大方便了线路营运维护过程中的沉降变形测量，对动车运行安全提供保障。

可以充分利用已建立的高程控制网大量测量数据开展路网精准大地水准面模型的建立。

3）大型桥梁、隧道精密控制测量。高速铁路精密控制网与独立建立的大型桥梁、隧道精密控制网之间，坐标系建立的方法在起算基准点、坐标轴定义方面存在差别。如果使用具有很高精度的高速铁路精密控制网，代替独立建立的大型桥梁、隧道精密控制网，那么不仅可以减少测量工作量，而且使线路与大型桥梁、隧道达到平顺连接，提高线路质量。

4）快速精确测量轨道几何状态技术。研究快速精确测量轨道几何状态技术对线路复测、运营维护有很重要的意义。

5）测量新技术在高速铁路精密控制测量中的应用需求。铁路工程测量技术属应用技术，其先进性依赖先进的仪器设备和先进技术手段和方法的运用。高品质的全站仪、电子水准仪、高精度的GPS测量已在高速铁路精密控制测量中得到广泛应用，这些应用属地面测量技术。目前，航空航天遥感、LIDAR、InSar等先进的技术已在许多领域得到广泛应用，这些技术能得到很高的测量精度，其测量方式是非地面的，具有高效、大范围测量的特点，是地面测量方式难以比拟的。研究航空航天遥感、LIDAR、InSar技术在高速铁路精密控制测量中的应用也是我们应共同思考的课题。

4结语

高速铁路精密控制测量技术，在铁道部高度重视下，通过短短三年的发展，取得了长足的进步，形成了一套基本完善的技术体系，成为了我国高速铁路建设技术体系中的重要组成部份。从工程测量角度来看，高速铁路精密控制测量毫米级的高精度要求，是工程测量的一个飞跃，在几年前，对工程测量工作者而言是难以想象的。随着我国高速铁路建设技术的不断发展，以及更多成熟的测量新技术、新设备应用到高速铁路精密控制测量中来，实现高速铁路精密控制测量技术达到国际先进水平，指日可待。

参考文献

[1]GB/T12897-2006.国家一、二等水准测量规范[S]

[2]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

[3]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

作者简介：王锡和，高级工程师，主要从事勘测管理工作。