高鐵工程測(cè)量誤差的產(chǎn)生原因及對(duì)策

劉軍峰+王曉東

摘 要：改革開放以來，特別是進(jìn)入21世紀(jì)，伴隨著我國(guó)的社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)以及科學(xué)技術(shù)水平獲得了長(zhǎng)足的進(jìn)步和發(fā)展，我國(guó)也開始應(yīng)用和普及新型的交通形式--高鐵。目前，高鐵在我國(guó)越來越受到國(guó)家和社會(huì)的重視，尤其是近年來，多條高速鐵路在全國(guó)各個(gè)地區(qū)開始修建。面對(duì)如此大規(guī)模的高速鐵路修建的實(shí)際背景，對(duì)高鐵工程測(cè)量的準(zhǔn)確性提出了更高的挑戰(zhàn)。本文通過對(duì)高速鐵路工程流程的研究和分析，闡述了高速鐵路測(cè)量誤差產(chǎn)生的原因，并進(jìn)一步的提出了相應(yīng)的改良辦法。希望通過本文對(duì)高速鐵路工程測(cè)量誤差的研究和分析，可以對(duì)我國(guó)的高速鐵路鋪設(shè)工作起到一定的促進(jìn)作用。

關(guān)鍵詞：高鐵工程；測(cè)量誤差；原因及對(duì)策

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.17.104

近年來，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)實(shí)力以及科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高與發(fā)展，我國(guó)的高速鐵路建設(shè)也處于快速發(fā)展的時(shí)期。規(guī)模越來越大的高速鐵路測(cè)量工作，對(duì)高速鐵路工程的測(cè)量工作精準(zhǔn)度提出了更高的標(biāo)準(zhǔn)和要求。在如此的環(huán)境下，傳統(tǒng)的測(cè)量方法已經(jīng)不能滿足如此龐大的高速鐵路測(cè)量工作。引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)的測(cè)量技術(shù)后，目前高速鐵路工程測(cè)量主要采取的是工程獨(dú)立坐標(biāo)系統(tǒng)。我國(guó)的高速鐵路工程測(cè)量采用的是精密測(cè)量系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)由平面控制和高程控制兩部分組成，而平面的測(cè)量控制網(wǎng)分為三級(jí)：CP1、CP2、CP3，通過使用統(tǒng)一的國(guó)家坐標(biāo)系統(tǒng)，有利于測(cè)量工作的系統(tǒng)化和規(guī)范化[1]。

1 平面控制忘得特點(diǎn)和作用[2]

（1）CP1通常采用GPS測(cè)量的方法，來為高速鐵路的勘測(cè)、施工、運(yùn)營(yíng)維護(hù)工作提供一定的坐標(biāo)基準(zhǔn)。

（2）CP2主要是利用C級(jí)GPS網(wǎng)的規(guī)定和要求，為勘測(cè)和線下工程的施工工作提供一定程度的控制基準(zhǔn)。

（3）CP3主要在無非軌道鋪設(shè)階段布設(shè)完成，主要采用后方交會(huì)全站儀自由設(shè)站的形式進(jìn)行測(cè)量，然后為軌道鋪設(shè)和運(yùn)營(yíng)維護(hù)提供控制基礎(chǔ)， 通過上述的三點(diǎn)可以得出，造成高速鐵路工程測(cè)量出現(xiàn)誤差的原因主要有兩個(gè)，分別是：GPS系統(tǒng)測(cè)量產(chǎn)生的誤差和CP3平面控制測(cè)量產(chǎn)生的誤差。

2 測(cè)量誤差產(chǎn)生的原因[3]

（1）GPS的測(cè)量誤差。在前兩個(gè)階段的高速鐵路工程測(cè)量活動(dòng)中，均是采用GPS工具進(jìn)行測(cè)量，通過研究分析可以發(fā)現(xiàn)，GPS測(cè)量出現(xiàn)誤差大概有三個(gè)原因：

1）與控制環(huán)節(jié)相關(guān)的誤差產(chǎn)生，具體是指在GPS衛(wèi)星在傳播的過程中，由于某種參數(shù)值產(chǎn)生的誤差，包括衛(wèi)星時(shí)鐘誤差和星歷誤差兩種

2）與衛(wèi)星傳播信號(hào)相關(guān)的誤差產(chǎn)生，具體是指GPS的信號(hào)受到衛(wèi)星以及接收設(shè)備間傳播介質(zhì)的影響，包括信號(hào)折射、波的傳播以及電離層延遲和對(duì)流層的延遲等導(dǎo)致的誤差產(chǎn)生

3）與接收設(shè)備相關(guān)的誤差產(chǎn)生。具體是指由于接收設(shè)備自身的噪音或其他原因而產(chǎn)生的誤差。

（2）CP3控制測(cè)量階段產(chǎn)生的測(cè)量誤差。高速鐵路測(cè)量工程中，使用CP3的階段時(shí)，主要采用后方交會(huì)全站儀自由設(shè)站的形式進(jìn)行測(cè)量，在這期間，產(chǎn)生誤差的主要原因是：

1）全站儀測(cè)量的軌道各個(gè)要點(diǎn)的誤差。

2）兩相鄰測(cè)站在平面位置和高程產(chǎn)生的相對(duì)誤差。

3）由觀測(cè)收集的數(shù)據(jù)產(chǎn)生的誤差而導(dǎo)致的的自由設(shè)站點(diǎn)位置的誤差，這主要是由方向觀測(cè)方面的錯(cuò)誤引起。

3 減少測(cè)量誤差的具體措施和建議

（1）GPS測(cè)量誤差減少的措施和建議。衛(wèi)星時(shí)鐘的誤差如果在同一個(gè)觀測(cè)的實(shí)踐段內(nèi)是屬于系統(tǒng)自身的誤差，這種誤差包括了時(shí)鐘差、頻率偏差、和時(shí)鐘的隨機(jī)性等原因產(chǎn)生的誤差，對(duì)于衛(wèi)星時(shí)鐘的誤差一般可以采用鐘差改正法和差分技術(shù)來進(jìn)行降低和改良；而對(duì)于星歷的誤差來說，就必須要用相位觀測(cè)量求差的方法來降低甚至消除，

與衛(wèi)星傳播過程相關(guān)的誤差產(chǎn)生，是因?yàn)榇髿鈱又须婋x層是一個(gè)氣態(tài)的電離區(qū)域，衛(wèi)星信號(hào)在其中傳播的過程中，電離層會(huì)有一個(gè)折射作用，使得使得碼相位測(cè)量變長(zhǎng)，載波相位變短，從而產(chǎn)生一定的誤差，如果想要降低和減少這方面原因產(chǎn)生的誤差，就需要傾斜因子系數(shù)來進(jìn)行解決，當(dāng)然更為簡(jiǎn)單的辦法就是選擇有利的觀察時(shí)間段進(jìn)行觀察，同時(shí)采用同步觀測(cè)量求差法來進(jìn)行誤差的降低和減少。對(duì)流層對(duì)信號(hào)傳播的影響也會(huì)產(chǎn)生一定程度的誤差，可以采用對(duì)流層模型或者是相應(yīng)的函數(shù)進(jìn)行解決。

由于接收站自身原因而產(chǎn)生的誤差，要采用差分法，也可以在計(jì)算答案時(shí)將接收設(shè)備的鐘差作為一個(gè)相對(duì)獨(dú)立未知數(shù)。如果要進(jìn)行精度較高定位，就必須采用外接頻標(biāo)方法，為其提供出精度較高的時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)并傳遞給接收設(shè)備。

對(duì)于觀測(cè)失誤而導(dǎo)致的誤差，只需要在精密定位的過程中整平天線，仔細(xì)對(duì)中便可消除。

（2）CP3階段測(cè)量誤差減少的措施和建議。同一個(gè)檢測(cè)站上全站儀測(cè)量設(shè)備上產(chǎn)生的誤差，并不能完全的消除，只能最大程度的減弱，在運(yùn)用GPS測(cè)量工具的時(shí)候，需要嚴(yán)格掌控觀測(cè)的角度和觀測(cè)距離方面產(chǎn)生的誤差，盡最大可能縮小觀測(cè)的距離。

4 結(jié)束語

高速鐵路工程測(cè)量是一項(xiàng)要求精密程度非常嚴(yán)格的工作，為了減少在其過程中產(chǎn)生的誤差，在測(cè)量的過程中必須嚴(yán)格按照相關(guān)的規(guī)定和技術(shù)，并在測(cè)量的過程中監(jiān)控和管理各個(gè)環(huán)節(jié)，爭(zhēng)取把誤差的產(chǎn)生扼殺在搖籃階段，針對(duì)不能完全消除的誤差，要盡最大的可能將其降低到最小的程度，切實(shí)保障鐵路鋪設(shè)工作的進(jìn)行。

參考文獻(xiàn)：

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[3]王昆.高鐵型軌道檢查儀誤差控制的關(guān)鍵技術(shù)研究[D].南昌大學(xué)，2014.endprint