基于一点一方向方法的CPⅠ网起算点兼容性分析

基于一点一方向方法的 CPⅠ网起算点兼容性分析

张亨

广西宁铁测绘科技有限公司， 530000

摘要:由于运营高铁复测周期长，不免存在控制点点位损坏、丢失情况，无法按照原要求采用相同的起算点约束平差。有鉴于此，本文采用一点一方向方法进行CPⅠ网起算点兼容性分析。本文先阐述一点一方向的原理，然后结合工程实例对CPⅠ网一点一方向起算点进行详细分析，以供参考。

关键词：一点一方向，起算点分析；

Abstract: Due to the long retest cycle of operating high-speed railway, there is inevitably damage and loss of control points, so the same starting point constraint adjustment cannot be adopted according to the original requirements. In view of this, this paper uses the "one point one direction" method to analyze the compatibility of starting points of CPⅠ network. This paper first expounds the principle of "one point one direction", and then analyzes the starting point of "one point one direction" of CPⅠ network in detail combined with engineering examples for reference.

Key words: one point one direction, starting point analysis;

引言

铁路新建线平面控制网的布设采用“分级布设，逐级平差”的原则进行建设，其大致流程为CP0→CPI→CPⅡ→CPⅢ^[1]。其中CPⅠ网是后续控制网的起算基础，CPⅠ的点位稳定性直接关系到后续CPⅢ点坐标稳定性的判定。CPⅠ网基本采用GNSS方式进行测量，GNSS观测信号获取的成果属于WGS84坐标系，数据处理中，利用工程独立坐标系中的已知点作为约束点平差。若起算点点位发生变动，不兼容的起算点会使GNSS网的成果质量降低，进而影响后续处理结果。

GNSS网起算点兼容性分析研究方面主要有W检验法、单位权方差假设检验法（F检验法）、平差结果分析法、尺度参数分析法、附和路线坐标闭合差检验法等方法^[2-6]。实际应用中可将几种方法结合分析，提高分析的可靠性。但以上几种方法不一定适用于运营高铁GNSS控制网的复测实践。本文借鉴一点一方向方法分析起算点兼容性。

一点一方向方法

一点一方向是指采用固定一个点的坐标，指定一个方向的方位角，并且选择相应的工程投影面，从而建立相对独立的坐标系^[7]。这种方法在城市建网、隧道工程建设中应用较多^[8-9]。利用一点一方向方法建立的工程控制网有较高的内符合精度，在工程测量控制网建设中有着广泛的应用。采用一点一方向方法分析CPⅠ网主要步骤包括：

（1）外业参照相应规范要求采集GNSS数据，并进行数据检核是否满足外业质量要求，如不满足要求进行必要补测；

（2）采用基线解算软件处理GNSS基线，满足相应规范要求后进行三维自由网平差；

（3）二维约束平差采用一点一方向，固定一个独立坐标系下的起算点和一个起始方向（可根据两个点之间的坐标反算），投影面采用原有资料投影面。采用一点一方向方法进行平差得到CPⅠ点在独立坐标系的坐标；

（4）根据一点一方向方法得到的坐标求得距离和原有成果距离进行对比，进行起算点分析。

工程实例

本文选取某条运营高铁作为分析，标段铁路长度98Km，本次复测线下CPⅠ控制点共30个。由于原有平差文件丢失，导致只有坐标成果文件，没有相关平差计算文件，需要对控制网起算数据进行分析。

本次精测网复测CPI网按照相应技术方案执行，外业测量完成后首先对成果进行三维自由网平差，主要检查GNSS网的内符合精度，主要指标如表1。从表可知，CPⅠ控制网平差重复基线较差、独立环闭合差、无约束平差基线向量各分量改正数绝对值均满足规范要求，可以用于后续的二维约束平差。

表1 三维自由网平差精度分析统计表

二维约束平差之前，先进行起算点的稳定性检验。先采用一点一方向方法将控制网投影至与原设计控制网一致的坐标系下，利用科傻GPS软件一点一方向平差后的坐标与原测成果坐标进行对比，用实测距离与原有成果进行对比做稳定性分析，见表2。

表2 CPⅠ控制网起算点稳定性分析统计表

由上表可看出，本次测量所选用的控制点点间的相对精度都满足《高速铁路工程测量规范》（TB10601-2009）中关于CPⅠ网起算点相对精度优于1/250000的要求，说明各起算点的点位稳定可靠，可作为本次复测的CPⅠ网起算点。

根据以上分析，本段整网约束平差采用甄选后的约束点开展平差计算，本段精度统计如下表3所示。表中二维约束平差相邻点的相对点位中误差、基线边方向中误差、最弱边相对中误差均满足规范要求。

表3 CPⅠ平面控制网计算精度分析统计表

结论

运营高铁精测网CPⅠ起算数据的合理性直接影响到后续的CPⅢ点的变化，其对定位稳定性的判定显得尤为重要。为了保证高铁复测的可靠性，本文通过实例工程，利用一点一方向对复测的CPⅠ网进行起算点兼容性分析，结果表明该方法简洁、可靠，能够满足工程实际需求。

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