HSCORS 在軌道交通控制網(wǎng)中的應(yīng)用探討

內(nèi)蒙古交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院 李媛婧

引言

CORS 內(nèi)部涵蓋衛(wèi)星定位技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等多樣化現(xiàn)代化技術(shù)工藝，作為新時(shí)代的產(chǎn)物，因?yàn)橥癸@出良好數(shù)據(jù)連接性以及極高穩(wěn)定性等特點(diǎn)，可作為軌道交通區(qū)域框架的起算基準(zhǔn)。在軌道交通控制網(wǎng)設(shè)計(jì)過(guò)程中，相關(guān)工作人員合理應(yīng)用HSCORS 系統(tǒng)，一方面能夠體現(xiàn)出設(shè)計(jì)精確性，另一方面也能夠提升工作人員的設(shè)計(jì)效率與質(zhì)量，減少企業(yè)前期設(shè)計(jì)投入量，更便于人員全程有效監(jiān)管。在之前使用的軌道交通控制網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，不能對(duì)WGS-84 進(jìn)行精確性的獲取，再加上較差觀測(cè)效果，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，自然會(huì)受到社會(huì)行業(yè)人士的淘汰。

1 城市軌道交通GPS 控制網(wǎng)布設(shè)原則

隨著經(jīng)濟(jì)等方面的不斷發(fā)展，我國(guó)城市軌道交通運(yùn)輸行業(yè)迎來(lái)了飛速發(fā)展時(shí)期，站在當(dāng)前激烈市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境下，為了能夠做好城市軌道交通施工工作，在較長(zhǎng)建設(shè)周期下，必然需要企業(yè)維持控制網(wǎng)處于較強(qiáng)穩(wěn)定狀態(tài)。面對(duì)首級(jí)GPS 控制網(wǎng)設(shè)置工作，工作人員應(yīng)該確定好每一個(gè)點(diǎn)位，在進(jìn)行點(diǎn)位布局過(guò)程中，必須要做到均勻性，確保接下來(lái)工作人員所使用的精密導(dǎo)線，能夠做到適當(dāng)?shù)难由欤敿?xì)分析城市軌道交通GPS 控制網(wǎng)設(shè)置原則，可以結(jié)合以下幾方面：第一，站在GPS 控制網(wǎng)內(nèi)部情況下，工作人員需要保證有三到五個(gè)城市一二等控制點(diǎn)進(jìn)行有效重合，維持內(nèi)部均勻性的控制點(diǎn)設(shè)置位置。面對(duì)差異性的線路結(jié)構(gòu)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)線路存在交叉等現(xiàn)象時(shí)，工作人員要求重合的位置點(diǎn)，此時(shí)可以適當(dāng)縮減為兩個(gè)以上；第二，工作人員順著線路周邊進(jìn)行控制網(wǎng)設(shè)置處理，最佳設(shè)置位置就是隧道出入口或者車站周邊等區(qū)域，如果需要設(shè)置在車輛段周圍，那么工作人員需要把控好位置點(diǎn)設(shè)置數(shù)量，最合理是三到五個(gè)；第三，不管是哪一個(gè)部分存在的位置點(diǎn)，都應(yīng)該要求做到長(zhǎng)期保存的同時(shí)，也不能出現(xiàn)影響施工行為的現(xiàn)象。要求控制點(diǎn)周邊比較寬闊，保持良好視野條件，站在15°高度視角下來(lái)看，嚴(yán)禁出現(xiàn)遮擋等問(wèn)題。同時(shí)，像周邊有著高壓輸電線或者是大規(guī)模水源等現(xiàn)場(chǎng)，也應(yīng)該要與控制點(diǎn)保持適當(dāng)?shù)木嚯x[1]。

2 GPS 控制網(wǎng)測(cè)量作業(yè)分析

針對(duì)我國(guó)某地區(qū)城市軌道交通項(xiàng)目，作為一項(xiàng)聯(lián)系東西向的骨架線工程，共有23.2km，其中地下線19.3km，高架線3.9km，沿線共設(shè)車站19 座，其中地下站16 座，高架站3 座，換乘站5座。初步規(guī)劃需要建設(shè)一座綜合基地與停車場(chǎng)。為了能夠做好該地區(qū)項(xiàng)目控制網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)工作，企業(yè)引導(dǎo)人員合理應(yīng)用HSCORS，將CORS 系統(tǒng)站當(dāng)作起算基準(zhǔn)，能夠保證在全面覆蓋的基礎(chǔ)上，也能夠獲取到高質(zhì)量觀測(cè)數(shù)據(jù)，在維持點(diǎn)為坐標(biāo)信息更具穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上，也能夠減輕工作人員外業(yè)施工作業(yè)量。

2.1 測(cè)量作業(yè)技術(shù)要求執(zhí)行情況

面對(duì)以上闡述的內(nèi)容，本地區(qū)城市軌道交通控制網(wǎng)設(shè)計(jì)現(xiàn)場(chǎng)情況，在進(jìn)行GPS 控制網(wǎng)外業(yè)觀測(cè)過(guò)程中，企業(yè)一共準(zhǔn)備了五臺(tái)TrimbleR8(標(biāo)稱精度:3mm+0.1ppm)GPS 雙頻接收機(jī)，綜合應(yīng)用邊連式和網(wǎng)連式布網(wǎng)方式，涵蓋18 個(gè)施工觀測(cè)位置點(diǎn)[2]，重復(fù)設(shè)站率為2.5，滿足規(guī)范要求。全網(wǎng)由149 條GPS 獨(dú)立基線構(gòu)成，必要觀測(cè)基線數(shù)為25 條，多余觀測(cè)基線數(shù)為124 條，多余觀測(cè)基線數(shù)占獨(dú)立基線總數(shù)的83%。

2.2 數(shù)據(jù)處理

當(dāng)工作人員完成一天觀測(cè)任務(wù)后，及時(shí)匯總所有數(shù)據(jù)信息，在妥善保存以后，特別是一些重要的信息，也做出復(fù)制保存處理。應(yīng)用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，及時(shí)將外業(yè)觀測(cè)信息輸入到系統(tǒng)當(dāng)中，通過(guò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)性能，對(duì)所有數(shù)據(jù)實(shí)施分析與處理，整合全部原始觀測(cè)信息，合理調(diào)整為RINEX 標(biāo)準(zhǔn)格式文件，特別是針對(duì)測(cè)站天線高等數(shù)據(jù)，工作人員及時(shí)做出了一系列的調(diào)整與修改。工作人員結(jié)合LGO 開展基線結(jié)算任務(wù)，GPS 控制網(wǎng)的平差計(jì)算采用武漢大學(xué)開發(fā)研制的商用軟件科傻GPS 數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)V5.20。當(dāng)工作人員完成以上環(huán)節(jié)后，接下來(lái)詳細(xì)做出了異步環(huán)閉合差、復(fù)測(cè)基線長(zhǎng)度較差結(jié)果核查處理。面對(duì)基線反復(fù)核查誤差結(jié)果與異步環(huán)閉合差相對(duì)閉合差最大值， 分別為12.2mm 與3.04ppm，基本符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。在工作人員完成一系列數(shù)據(jù)核查工作以后，其中分析重復(fù)基線較差，在整個(gè)重復(fù)基線較差中占據(jù)了83%的比重，異步環(huán)閉合差小于1ppm 的占總異步環(huán)閉合差的79%，從中可以看出，工作人員所設(shè)置的GPS 控制網(wǎng)測(cè)量網(wǎng)型，已經(jīng)達(dá)到了嚴(yán)格精確性設(shè)計(jì)效果。工作人員研究GPS 控制網(wǎng)數(shù)據(jù)處理方式，注重采用不同起算基準(zhǔn):HSCORS、市C 級(jí)GPS 點(diǎn)對(duì)GPS 控制網(wǎng)的平差計(jì)算：首先，其中起算基準(zhǔn)的選取，最好確定市C 級(jí)GPS 點(diǎn)，然后遵循現(xiàn)有計(jì)算公式，對(duì)GPS 控制網(wǎng)實(shí)施二維平差核查工作；同時(shí)，充分發(fā)揮HSCORS 信息價(jià)值，面對(duì)HSCORS 系統(tǒng)當(dāng)中，工作人員提前確定了三個(gè)精度基準(zhǔn)站點(diǎn)，對(duì)三天時(shí)間內(nèi)對(duì)站點(diǎn)實(shí)施全方位的檢查，綜合期間收集的數(shù)據(jù)信息，聯(lián)系之前原始數(shù)據(jù)，統(tǒng)一實(shí)施基線解散操作，構(gòu)建一套完善的基線數(shù)據(jù)[3]。同時(shí)，以HSCORS 站點(diǎn)高精度的WGS－84 三維地心坐標(biāo)作為起算基準(zhǔn)對(duì)GPS 控制網(wǎng)進(jìn)行三維無(wú)約束平差，提高解算精度和可靠性。

2.3 數(shù)據(jù)相關(guān)分析

采用兩種不同起算基準(zhǔn):HSCORS、市C 級(jí)GPS 點(diǎn)平差計(jì)算結(jié)果精度對(duì)比詳見表1、表2。

表1 二維平差最弱點(diǎn)點(diǎn)位中誤差

表2 二維平差最弱邊中誤差

通過(guò)以上表格信息可以看出，針對(duì)GPS 控制網(wǎng)二維平差各項(xiàng)精度計(jì)算，相對(duì)比市C 級(jí)GPS 點(diǎn)起算平差精度，工作人員應(yīng)用HSCORS 站更具使用優(yōu)勢(shì)。從中我們可以明確指出，在地區(qū)開展城市軌道交通控制網(wǎng)設(shè)計(jì)過(guò)程中，為了能夠提高工作人員設(shè)計(jì)效率，減少期間較大設(shè)計(jì)誤差，合理應(yīng)用HSCORS 極為關(guān)鍵。工作人員分別應(yīng)用了差異性起算基準(zhǔn)平差計(jì)算，得到軌道交通首級(jí)GPS 控制網(wǎng)點(diǎn)坐標(biāo)反算的邊長(zhǎng)分別與全站儀精密測(cè)距邊長(zhǎng)較差均能滿足規(guī)范要求。與市C 級(jí)GPS 點(diǎn)計(jì)算形式[4]，工作人員通過(guò)HSCORS 站才能夠獲取到極高相對(duì)精度，正因?yàn)槭褂昧薍SCORS 站的相對(duì)精度，才能夠確?？刂凭W(wǎng)具有較強(qiáng)擴(kuò)展效果。站在外業(yè)觀測(cè)處理環(huán)節(jié)下加以研究，綜合采取CORS 站起算操作，不會(huì)給工作人員帶去較大任務(wù)量，但是如果工作人員實(shí)施城市C 級(jí)GPS 點(diǎn)起算，就會(huì)導(dǎo)致自身任務(wù)量明顯提高?？傊m當(dāng)增加CORS 站，能夠降低城市C 級(jí)GPS 點(diǎn)引入程度的同時(shí)，也能夠確保人員在快速處理效果下，獲取到預(yù)期理想的控制望測(cè)量結(jié)果，這就表示HSCORS 在軌道交通控制網(wǎng)的應(yīng)用價(jià)值。

3 基于HSCORS 建立軌道交通運(yùn)輸控制網(wǎng)絡(luò)的措施

3.1 在HSCORS 模式下，建立全面的坐標(biāo)框架

應(yīng)用HSCORS 系統(tǒng)，工作人員能夠確保期間所設(shè)置的所有基站，能夠?qū)Ａ啃畔⑦M(jìn)行全方位的收集與分析，在此期間，能夠有效整合周邊具有極高精確性特點(diǎn)的參考站，在做出妥善連接以后，就能夠獲取到WGS-84 坐標(biāo)（或ITRFXX 幀坐標(biāo)）。分析HSCORS 參考站部分，不管與哪一個(gè)網(wǎng)絡(luò)點(diǎn)進(jìn)行連接，都能夠獲取到極高精確性的控制網(wǎng)絡(luò)坐標(biāo)。HSCORS 模式下的軌道交通控制網(wǎng)絡(luò)的基線轉(zhuǎn)換模型和參數(shù)將更多更具體[5]。

3.2 建立用于控制軌道交通控制網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定參考點(diǎn)

工作人員應(yīng)用HSCORS，在開展城市軌道交通控制網(wǎng)設(shè)計(jì)過(guò)程中，能夠有效建設(shè)對(duì)軌道交通控制網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行控制的參考點(diǎn)，一方面能夠以最短周期，實(shí)現(xiàn)控制網(wǎng)絡(luò)更新與恢復(fù)，另一方面也能夠做好現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量工作，依靠較短測(cè)量間隔，有效減輕人員的工作任務(wù)量。

3.3 實(shí)現(xiàn)軌道交通控制網(wǎng)絡(luò)的觀測(cè)數(shù)據(jù)共享

詳細(xì)研究HSCORS 模式的應(yīng)用，在工作人員完成軌道交通控制網(wǎng)設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)以后，像內(nèi)部涵蓋的所有基站等部分，都能夠?qū)崿F(xiàn)精確性的測(cè)試。工作人員深入研究期間所有的測(cè)試信息，對(duì)控制網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行統(tǒng)一設(shè)置與安排，最為重要的是，也能夠?qū)SCORS基站實(shí)現(xiàn)有效的整合與重組。除此之外，應(yīng)用HSCORS 模式下的城市軌道交通運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)，也能夠邁向順利延伸方向，對(duì)數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)全程共享與傳輸[6]。

3.4 精度靈活選擇定位模式

針對(duì)城市軌道交通控制網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部，中間包括了D-Orbit 流量控制網(wǎng)絡(luò)、RTK、VRS（網(wǎng)絡(luò)RTK）和靜態(tài)控制網(wǎng)絡(luò)等多樣化定位方式，而融合HSCORS 系統(tǒng)的價(jià)值，相關(guān)工作人員完全按照行業(yè)設(shè)計(jì)規(guī)范，在完成一系列設(shè)計(jì)任務(wù)以后，當(dāng)達(dá)到精確性設(shè)計(jì)效果以后，相比較過(guò)去存在的定位方式，此時(shí)更能夠凸顯出靈活性選擇的優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，大批量靜態(tài)定位處理，也能夠通過(guò)交通控制網(wǎng)絡(luò)加以實(shí)現(xiàn)[7]。

4 結(jié)論

簡(jiǎn)而言之，文章首先分析了軌道交通控制網(wǎng)結(jié)構(gòu)內(nèi)容，借助某地區(qū)交通控制網(wǎng)設(shè)計(jì)案例，對(duì)HSCORS 應(yīng)用價(jià)值進(jìn)行了具體說(shuō)明。通過(guò)以上內(nèi)容分析可以看出，應(yīng)用HSCORS 開展軌道交通控制網(wǎng)設(shè)計(jì)工作后，首先，能夠減少人員后期的維護(hù)力度與成本投入，然而借助融入的CORS，也能夠幫助企業(yè)全面節(jié)約成本投入量，在最短時(shí)間內(nèi)，高質(zhì)量完成交通控制網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)工作。同時(shí)，與城市軌道交通控制網(wǎng)有著直接聯(lián)系的CORS，也能夠提高控制網(wǎng)精確性，在全面覆蓋信號(hào)的基礎(chǔ)上，行業(yè)人士能夠?qū)⑵溆米鞒鞘熊壍澜煌ɑA(chǔ)控制點(diǎn)。最為關(guān)鍵的是，在前期GPS 控制網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)過(guò)程中，工作人員能夠適當(dāng)增加CORS 站，在減輕人員設(shè)計(jì)負(fù)擔(dān)的同時(shí)，更是城市C 級(jí)GPS 點(diǎn)引入量得以有效控制的關(guān)鍵。