1、答辩人：谢显龙,GPS在高铁控制网中的应用,指导老师：汤俊,GPS在高铁控制网中的作用,框 架,1 引言,2 GPS在高铁控制网中的应用,3 TGO数据处理,4 工程实例分析,5 小结,1 引言,为了满足高速铁路轨道的平顺性，根据GPS高铁控制网中的布设要求、方法、控制网的优化设计以及设计指标，对高铁线路进行逐级布设控制网（CP0，CP，CP，CP），然后对各等级的控制网进行GPS静态观测，内页通过天宝公司的TG Office软件对控制网进行基线处理和网平差处理，应用于工程施工。,2 GPS在高铁控制网中的应用,在GPS高铁控制网中，按照分级布网的原则，把高铁控制网分为四个等级。首级GPS框架
2、网（CP0）作为全线的平面坐标框架基准网，第二级为基础平面控制网（CPI），第三级为线路控制网（CP），第四级为轨道控制网（CP）。,2 GPS在高铁控制网中的应用,CP0：为线路勘测、施工、运营维护建立平面坐标框架； CPI：为线路勘测、施工、运营维护提供坐标基准； CP：为线路勘测和线下工程施工提供控制基准； CP：为线路轨道铺设和运营维护提供控制基准。,2.1各等级控制网的作用,2 GPS在高铁控制网中的应用,按3050km左右设置一座，按照国家B级点观测标准施测。,2.2 GPS控制网的布设方法,CP0：首级GPS框架网,2 GPS在高铁控制网中的应用,CP：第二级基础平面控制网,CP
3、控制网布网方式,在第一级框架网（CP0）的基础上采用GPS施测；按B级GPS网精度要求测量，全线（段）一次布网，统一测量，整体平差。沿线路每4km布设1对GPS点，相邻的GPS点距离大于1000m，基线方向的中误差不大于1.3，最弱边的相对中误差1/7000，采用大地四边形或三角锁的形式构成整个CP网。,2 GPS在高铁控制网中的应用,CP：第三级GPS线路控制网,在CPI的基础上采用导线法或C级GPS施测，CP控制点的点间距为800 1000米。为勘测、施工阶段的线路平面控制和无砟轨道施工阶段轨道控制网的基准。基线方向中误差不大于1.7，最弱边的相对中误差为1/100000，导线等级为四等，
4、测角中误差为2.5，相对闭合差为1/40000。,CP控制网布网方式,2 GPS在高铁控制网中的应用,CP：第四级轨道控制网,CP边角交会网,CP控制网是在线路CP控制网的基础上，采用全站仪自由设站交会法进行施测得到的。CP控制网是一个三维控制网，其平面坐标（x、y）和高程（H）对应的点位是虚拟点。CP控制点的距离布置一般在60米左右，不超过70米，CP控制点的布设纵向间距和轨面高度基本保持一致，横向间距低于结构宽度。,2 GPS在高铁控制网中的应用,2.3 GPS测量作业的基本要求,项目,等级,2 GPS在高铁控制网中的应用,2.4 GPS控制网优化设计,GPS控制网的优化设计是实施GPS测
5、量的基本工作，来保证GPS控制网的测量精度高、作业效率高、低成本、可靠性好。通过GPS控制网中的四类优化设计来提高网的精度和可靠性，即GPS网零类优化设计、GPS网一类优化设计、GPS网二类优化设计、GPS网三类优化设计。,3 TGO数据处理,TGO，是美国Trimble（天宝）公司开发的GPS处理软件，可以对观测得到的静态GPS数据和RTK数据进行处理，理的对象是Trimble GPS的原始数据和其他品牌的GPS数据（RINEX）。整个软件包由多个模块构成，主要有：静态后处理、动态计算模块、坐标转换模块、基线处理模块、网平差模块、RTK测量数据处理模块、数据通讯模块、星历预报模块、DTMli
6、nk模块，ROADlink模块等。,3 TGO数据处理,野外观测数据下载至计算机,TGO软件建立坐标系统,TGO新建项目 选择相应坐标系统,根据外业记录表编辑 点名称、天线高、天线类型,编辑Timeline（周跳编辑）,处理GPS基线,在WGS-84坐标系下进行 网无约束平差处理,选择当地坐标系统 加入已知点点坐标,网约束平差,成果输出,GPS校正,TGO数据处理流程,导入静态观测数据 *.dat或RNIX根式,残差处理、PDOP处理、高度角处理,通过,通过,不通过,加权,4 工程实例分析,4.1 工程概况,本文的实例是对成浦高铁某段GPS控制网进行加密处理。成浦高铁是四川省成都市内的城际高铁
7、，起点站为成都西站，终点为浦江站，沿途一共经过12个高铁站。分别为成都西站双流站温江站羊马站崇州站隆兴站大邑站王泗镇站邛崃站西来站浦江站朝阳湖站，正线长为99.084km，全线工程总投资达150亿元，设计最高速度为200km/h。,设计线路等级：级； 设计速度：220公里/小时； 限制坡度：20； 最小曲线半径：2200米； 正线间距：4.4米； 到发线有效长：450米； 机车类型：和谐号动车组（CRH6）； 机车制动方式：自动制动 牵引类型：电力牵引； 调度方式：综合调度。,4 工程实例分析,4.2 成浦高铁设计标准,4 工程实例分析,4.3 成浦高铁GPS控制网加密处理,对于成浦高铁GPS
8、控制网的数据处理方式有两种：一种是三维无约束平差，另一种是二维约束平差。由于整条成浦线控制网很大，布设的GPS控制网是很大的，这里选择其中的一种GPS同步观测环进行处理。,4 工程实例分析,三维无约束平差,选取一个同步环的观测数据进行处理，该环由6个点组合而成，分别为JMCP142、CP152、JMCP142-1、JMCP140、JMCP143、JMCP144，其中CP152是已知点，坐标（-1297309.045 5339152.0926 3229087.4882），共产生12个三维基线向量，21个多余观测数。,4 工程实例分析,- No. From To V_DX V_DY V_DZ 限差
9、（cm） (cm) (cm) (cm) -1 CPII52 JMCPII42-1 0.33 -1.28 0.34 1.55 合格2 CPII52 JMCPII42 0.25 -0.95 0.31 1.56 合格3 CPII52 JMCPII40 0.29 -0.99 0.26 1.55 合格5 CPII52 JMCPII43 -0.20 0.51 -0.14 1.55 合格6 CPII52 JMCPII44 -0.24 0.52 -0.08 1.56 合格7 JMCPII42 JMCPII40 -0.01 0.02 0.01 1.50 合格8 JMCPII42-1 JMCPII42 -0.09
10、 0.30 -0.07 1.50 合格9 JMCPII42-1 JMCPII40 -0.07 0.29 -0.11 1.51 合格10 JMCPII42-1 JMCPII43 0.15 -0.29 0.08 1.51 合格11 JMCPII42-1 JMCPII44 0.09 -0.31 0.06 1.53 合格12 JMCPII43 JMCPII44 0.02 0.00 -0.00 1.51 合格 -,三维无约束平差处理结果,残差解算,4 工程实例分析,-No. FROM TO S(m) MS(cm) MS/S ppm -1 CPII52 JMCPII42-1 1283.708 0.41 1
11、/317000 3.162 CPII52 JMCPII42 1475.889 0.50 1/297000 3.373 CPII52 JMCPII40 1526.917 0.50 1/304000 3.294 CPII52 JMCPII42-1 1283.708 0.41 1/317000 3.165 CPII52 JMCPII43 1356.244 0.45 1/299000 3.346 CPII52 JMCPII44 1417.086 0.39 1/360000 2.787 JMCPII42 JMCPII40 311.133 0.28 1/112000 8.958 JMCPII42-1 JM
12、CPII42 226.519 0.38 1/60000 16.769 JMCPII42-1 JMCPII40 474.371 0.34 1/141000 7.08 10 JMCPII42-1 JMCPII43 506.368 0.30 1/166000 6.02 11 JMCPII42-1 JMCPII44 997.882 0.33 1/300000 3.33 12 JMCPII43 JMCPII44 511.743 0.33 1/156000 6.43 -,平差后的边长及精度,4 工程实例分析,-No. Name B(dms) dB(cm) L(dms) dL(cm) H(m) dH(cm)
13、x(m) dx(cm) y(m) dy(cm) -1 JMCPII42 30.363917309 0.00 103.392550650 0.00 485.830 0.003387884.358 0.00 499967117.847 0.002 CPII52 30.372425208 0.48 103.390670730 0.39 493.282 0.963389274.127 0.48 499966621.402 0.393 JMCPII42-1 30.364396095 0.39 103.391905175 0.32 487.886 0.783388032.328 0.39 49996694
14、6.368 0.324 JMCPII40 30.364200966 0.36 103.393671644 0.29 487.883 0.723387970.806 0.36 499967416.702 0.295 JMCPII43 30.364054837 0.55 103.390045640 0.44 487.079 1.083387928.765 0.55 499966450.737 0.446 JMCPII44 30.364368937 0.55 103.384159195 0.44 489.771 1.083388027.068 0.55 499965948.564 0.44 -,投影
15、结果,4 工程实例分析,二维无约束平差时在三维约束平差的基础上进行的，在该同步环进行三维无约束平差处理输出结果以后，就可进行二维无约束平差处理。在二维无约束平差网中，共产生12个基线向量，多余观测有20条。,二维约束平差,4 工程实例分析,二维约束平差,- No. From To V_DX(cm) V_DY(cm) -1 CPII52 JMCPII42-1 1.73 -0.262 CPII52 JMCPII42 1.49 0.003 CPII52 JMCPII40 1.42 0.274 CPII52 JMCPII42-1 0.08 -0.145 CPII52 JMCPII43 1.38 -0.
16、666 CPII52 JMCPII44 0.64 -0.917 JMCPII42 JMCPII40 -0.06 0.328 JMCPII42-1 JMCPII42 -0.25 0.289 JMCPII42-1 JMCPII40 -0.34 0.5610 JMCPII42-1 JMCPII43 1.26 -0.5611 JMCPII42-1 JMCPII44 0.45 -0.7912 JMCPII43 JMCPII44 -0.79 -0.31 -,残差处理,4 工程实例分析,-No. FROM TO dX(m) dY(m) mdX(cm) mdY(cm) -1 CPII52 JMCPII42-1
17、 -1241.8631 324.9832 0.39 0.32 合格2 CPII52 JMCPII42 -1389.8418 496.4748 0.00 0.00 合格3 CPII52 JMCPII40 -1303.3894 795.3502 0.00 0.00 合格4 CPII52 JMCPII42-1 -1241.8631 324.9832 0.39 0.32 合格5 CPII52 JMCPII43 -1345.4226 -170.6817 0.00 0.00 合格6 CPII52 JMCPII44 -1247.1220 -672.8859 0.00 0.00 合格7 JMCPII42 JM
18、CPII40 86.4524 298.8754 0.00 0.00 合格8 JMCPII42-1 JMCPII42 -147.9787 171.4916 0.39 0.32 合格9 JMCPII42-1 JMCPII40 -61.5263 470.3670 0.39 0.32 合格10 JMCPII42-1 JMCPII43 -103.5595 -495.6649 0.39 0.32 合格11 JMCPII42-1 JMCPII44 -5.2589 -997.8691 0.39 0.32 合格12 JMCPII43 JMCPII44 98.3006 -502.2042 0.00 0.00 合格
19、 -,二维基线向量解算,4 工程实例分析,-No. Name X(m) Y(m) Mx(cm) My(cm) Mp(cm) -1 JMCPII42 3388098.5525 467116.14092 JMCPII44 3388241.2723 465946.78023 CPII52 3389488.3943 466619.66614 JMCPII40 3388185.0049 467415.01635 JMCPII43 3388142.9717 466448.98446 JMCPII42-1 3388246.5312 466944.6493 0.39 0.32 0.51 -,二维无约束平差后的坐标,5 小结,对于高铁GPS控制网的测量，要按照国家全球定位系统（GPS）规范测量观测标准施测。CP0按照国家B级施测，CP按照B级施测，CP按照C级施测，CP由全站仪自由设站交会进行施测。,对GPS网进行优化设计时，要实现工程资源和工程质量的最佳配置。,5 小结,GPS基线质量的评估指标主要是由有解算类型、观测闭合差和均方差RMS来决定的。,采用Timeline处理基线时，先进行周跳处理，如果有不通过的基线或者基线颜色为红色，需要对该基线进行残差处理、如果残差值大需要进行PDOP处理，如果其数值比较大，需要进行高度角处理，直到所有的基线都通过为止。,谢谢观赏,谢谢您的观看与聆听,
