铁路工程卫星定位测量规范条文文档格式.docx

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带平面直角坐标系统。

因为铁路是沿地面修建的，在我国中、西部地区地势高，线路横跨多个投影带，地面长度测量值与测量坐标反算值之间差别大（如青藏线，长度变形高达），投影误差不能满足工程放样的精度要求。

因此，应合理设计铁路坐标系统，使这种变形在工程放样误差中可以忽略不计；

同时，高等级铁路（客运专线、高速铁路、磁悬浮）的工程放样的精度与一般铁路相比有一定提高，把投影误差的影响限制到更小也是必要的。

因此，仅仅规定采用年北京坐标系或西安坐标系是不妥当的，已不能满足工程建设的需要。

所以，本条规定了“应根据工程的地理位置和高程变化情况，按工程放样精度对投影误差的要求选择坐标系”。

经研究，对于设计时速～的铁道工程，可在投影长度变形不超过㎝的原则下，设计坐标系统；

对铺设无碴轨道的铁路工程、隧道和桥梁工程，长度变形值应小于㎜或者更小，测量坐标系统可以采用施工坐标系或者工程独立坐标系。

卫星定位获取的大地高转换为我国高程系统的高程，一般采用几何拟合法计算测区高程异常，进而计算测点的高程。

根据国内外的研究和实践，拟合法的结果精度与测区地形状况、联测水准基点的精度和分布有关。

拟合的大地水准面与实际水准面吻合的程度越好，高程转换的精度越高。

拟合法一方面要求联测一定数量的已知水准基点，参与拟合测区大地水准面计算，另外还需要有一定数量的未参与大地水准面拟合计算的联测已知高程基点进行拟合高程效果检验，以保证拟合高程的可靠性。

因此，本条规定用适当数学模型推求测点的高程异常，计算测点的高程。

铁路卫星测量网的精度分级是在充分考虑卫星测量精度高，布网灵活性强，相邻等级网的布网方法、测量方法和观测时间没有太大差异的前提下，并根据铁路工程对测量精度的需要和铁路卫星测量网带状布设，长、短边边长悬殊大等特点划分的。

规范既允许按等级布网，也允许根据需要越级布网或者一次布设全面网，也是基于卫星测量各级网的观测纲要没有很大差异规定的。

弦长精度公式中固定误差和比例误差系数的含义分别与生产厂家给出的精度公式中的、值的含义基本相同，其区别在于厂家给出的是某一标准条件下的精度，本规范的式是考虑了外界因素影响的精度。

根据对多个工程项目的统计，边长精度与测边的长度呈强相关。

按照既满足统计结果，又顾及到与边长、精度等级、测量仪器精度相匹配的情况，同时考虑路内设计、施工单位拥有的设备情况，以及测量型卫星接收机发展的现状与趋势，确定表各级控制网的弦长精度指标。

边长与精度等级、测量仪器精度的匹配说明表

级别

测量仪器精度

控制网设计边长

边长相对精度

固定误差

（）

比例误差

（×

－）

一级

≤

二级

三级

四级

（仪器）

五级

注：

边长中误差按式（）计算

卫星测量控制网的精度指标是根据铁路工程对测量精度的要求确定的。

一等网主要用于无碴轨道首级施工控制网（Ⅰ）、复杂特大桥一级施工控制网测量和长度以上隧道的施工控制网测量；

二等网主要用于长度～隧道施工控制网和复杂特大桥二级施工控制网测量；

三等网主要用于高速铁路、客运专线的首级控制测量，长度～的长隧道施工控制，特大桥三级施工控制网以及无碴轨道Ⅱ控制网测量；

四等网主要用于长度以下隧道施工控制、大桥三级施工控制网、设计行车速度及以下铁路的首级控制测量或者航测加密国家四等控制点测量；

五等网主要用于大桥五级网、线路导线测量。

各级控制网的精度指标是根据《新建铁路工程测量规范》和《客运专线铁路无碴轨道工程测量技术暂行规定》的有关规定，按照就近向高一级归化的原则，并参考大量桥、隧施工控制网，线路和航测加密国家四等控制点网的实测统计资料制定的。

一等、二等、三等网的最弱点点位中误差是根据个工程项目统计得到；

四、五等网主要用于长大线路的线路、航测首级控制，规定最弱点点位中误差相对于高一级控制点不得大于㎝，与图解精度的实地精度相符。

同时，统计总长、、、的个线路工程项目的实测精度，这个精度指标也是可以达到的。

受地形限制,特别困难条件下铁路控制网短边长度不足，最短可能米左右。

为保证网的精度，规定边长短于米时，边长中误差小于㎜。

基线方位角中误差是为满足无碴轨道安装、桥梁墩台交会、隧道横向贯通误差要求、以及相邻点相对点位误差规定的。

有关技术要求指标的说明如下：

、最弱边相对中误差

卫星测量不同于常规测量，未进行网平差以前，无法准确预测何处为最弱点，哪一条边为最弱边。

三等以上的最弱边相对中误差精度是以现行规范的分级标准，并以控制网中精度要求较高的桥梁控制网进行规定的。

四等以下最弱边相对中误差是按满足隧道贯通精度要求规定的。

本表规定的最弱边相对中误差，是指按技术设计要求构成卫星测量控制网的直接边的精度。

、基线方位角中误差

方位角中误差是为满足无碴轨道施工、隧道横向贯通误差和桥梁网桥墩交会的精度需要规定的。

采用规范表的方位角中误差指标计算的隧道横向贯通误差、无碴轨道轨向误差、桥梁墩台交会误差，满足现行《新建铁路工程测量规范》（）的要求。

因方位角中误差与控制网边长的长短关联程度高，在实施测量时，按技术设计要求控制最短边的长度，以保证方位角精度达到技术指标的要求。

对桥梁、隧道控制网而言，特别注意交会后视边和进洞方向边的长度满足要求。

、最弱点点位中误差

平面控制网的点位误差是相对的概念。

本规范规定的点位误差是相对于起算点而言的，最弱点是点位中误差最大的点，一般情况下是指离开起算点最远的点。

大型建筑物施工控制网的最弱点点位中误差是为满足无碴轨道安装测量、隧道贯通测量、以及桥墩交会的精度要求而设的。

线路（包含航测外控）首级控制网主要服务于地形图测绘和工程定线，最弱点点位中误差以满足测图而设计的。

一等、二等、三等的最弱点中误差是根据个工程项目统计得到。

四等网最弱点中误差是根据个线路工程项目（线路长度分别为、、、）统计得到。

最弱点中误差超限的控制网，说明起始数据和观测存在问题，应分析原因，进行补测。

、相邻点相对中误差

相邻点相对中误差是指相对于相邻同级点而言的。

为控制下级网，能保证同级相邻点之间的相对精度就可以了。

大型建筑物包括隧道、桥梁、无碴轨道控制网的相邻点相对中误差规定为～㎜，线路（航测外控）首级控制网则规定为㎝。

、关于大地高的精度

卫星测量所得的大地高差精度一般都低于空间弦长的精度。

在观测中，只要采取限制基线长度（例如），减少测距误差和大气延迟误差的残差，选择低温干燥有微风的天气观测，基线起算点的坐标精度控制在米级，使用双频接收机观测，注意防止多路径影响，天线高量测精度不大于㎜，大地高差测量精度可以保持在㎝以内。

铁路测量的基线长度大多在以内，高程分量的精度可以达到与弦长精度相当的指标。

但考虑到一、二、三等网比例系数较小，高程分量的精度达不到这个要求，故规定按弦长比例系数的两倍要求，本条规定对中桩高程测量、航测平高点测量是必要的。

控制网的平均可靠率是指评判一个控制网实现质量的准则，也就是控制网的可靠性。

在测量工作中，因为观测值与未知数之间的函数关系具有不确定性，观测值中存在系统误差或粗差，以及观测值先验权与实际情况不符，导致平差存在模型误差，成果精度不能正确反映网的质量。

为了得到高的实现质量，一个办法是进行第二次独立观测；

另一个方法是在布网时，事先考虑用独立的附加观测值，控制网的内部结构，检验模型误差。

在控制网评价中，多余观测是第一个重要的可靠性准则。

根据大量统计，一个对观测值能起良好控制的网，观测值的多余观测分量与总观测数之比应在～之间。

本规范取～作为标准。

平均可靠率的计算方法如下：

设网的总点数为，已知点数为，接收机为台，每站观测时段数或者重复设站数为，全网可能进行的同步观测数，于是：

每个同步观测有独立边－

总的独立观测**（－）

网的必要观测－－

多余观测－

平均可靠率

最简独立环指有包含关系的一组独立环中，其中一个独立环的闭合差不能由其他环的闭合差用代数方法计算求得，这个环成为最简独立环。

规定最简独立环所含基线个数不能太多，可以避免基线误差互相掩盖，含较大误差的边不能有效的检出。

独立基线数量的规定与仪器数量、观测时段数有关。

采用台接收机，同步观测的基线数量为（－）条，而独立基线数仅有－条。

为了保证独立环检验的基线数最少，则其闭合环边数最多为条。

在卫星测量的误差来源当中，信号传递过程中的电离层、对流层延迟的影响和其他外界因素的影响，有可能产生粗差和各种随机误差，有时这些误差严重影响卫星测量的质量和结果精度，因此要求对独立观测边构成的闭合环或附合线路进行闭合差检查，就是为了检查观测质量，也能适当地评定精度。

在控制网图形设计时，考虑本规范最简独立环边数规定是必要的。

关于独立边数和独立环的边数的含义和它们之间的关系，解释如下：

⑴设接收机台同步观测一个时段，可以得到（－）条同步边，但其中－条边是独立边，换言之第条边的坐标差可以由另外－条边推算出。

我们称这－条边为独立边，而第条边为非独立边。

在数据处理时不应将非独立边当作独立边来处理，更不能将同步环当作独立环处理，这个问题必须引起高度重视。

不然很可能将同步差引起的误差和软件误差带入平差，人为降低测量结果的精度，同时也不符合平差的原则。

⑵控制网的独立边边数、独立环数、独立环边数、控制网点数之间的关系为：

－

≥（－）

其中（）;

（－）（－）;

（）（（－）>

）

或者（（－））

根据不同、计算网平均可靠率列如说明表

计算结果表明：

闭合多边形的边数≤，网的平均可靠率大于，，网的平均可靠率大约。

⑶如果不规定闭合环的边数，要求每点至少观测时段。

当，用于观测的接收机为台，在控制点数为时，,和要求闭合环的边数≤的情况相近。

取控制点数，，，，，不同数量接收机参加观测，值与接收机个数有关。

，台以上的接收机参加观测才能达到与≤相当的控制水平。

一、二、三等网平均设站数为，四、五等为，≤或或可以保证网的可靠性满足规定。

因此，在网的图形设计时，使闭合环边的数目满足表的规定是非常必要的。

关于布设首级控制点点对的一些说明

铁路线路一般比较长，线路可能会跨越多个投影带，在各分带交界处附近应布设一对互相通视的控制点，可以使采用其它测量方法进行加密和扩展时，该处的坐标能统一和唯一，有利于工作的顺利开展。

一个项目往往划为分多个任务段，有多家勘测单位参与。

这些单位有可能是没有隶属关系的多个独立法人单位；

也可能是隶属于同一单位下的多个下属测量分支机构；

勘测分界就是指这些单位间的互相搭接处。

在勘测分界处（不同勘测单位）布设首级控制点点对，是为保证勘测分界处的两家单位采用不同的基准进行测量工作时，实现测量成果平顺衔接的基础。

有利于保证全线测量成果的统一，避免在衔接处出现矛盾，使两家单位间的测量成果实现平顺衔接。

同时规定“勘测分界处联测的高等级三角点、控制点或点对应纳入相邻双方的控制网中”，以确定两网坐标成果的转换关系。

而对于两家勘测单位的公用控制点点对在两个卫星控制网中的坐标较差，首先应改算对方网的公用控制点或点对坐标，然后与本网进行比较。

若坐标较差较大是属于三角点问题，则剔除不兼容的三角点。

若是观测粗差，则剔除粗差。

因此规定为“坐标较差大于㎝时，应分析原因，剔除不兼容的联测三角点或者含粗差的观测，保证分界处控制点坐标的一致性”。

本条规定“有条件时，优先进行控制网整体平差，实现数据共享”，尽管实际工作中很难做到这一点，但仍是线路控制测量平差的最佳选择。

卫星导线测量布网要求的依据说明如下:

、卫星导线测量控制点布设密度及要求

本条规定的卫星导线测量是指采用卫星测量技术代替常规测量方法施测初测导线或航测主导线、无碴轨道的测量。

本条按现行《新建铁路工程测量规范》、《客运专线铁路无碴轨道工程测量暂行规定》中的要求规定了布点密度。

所规定的“相邻控制点宜互相通视”，主要是考虑满足地形测绘、专业调查、施工放样的需要。

、线路工程加密控制网应布设成以首级控制网的相邻点对为起闭点的附合路线形式。

本处规定“相邻点对的首级控制点”是防止导线测量越点对闭合，避免从导线点与从首级控制点放样中线出现矛盾（在越过的首级控制点处是导线的最弱点）。

利用卫星定位技术建立隧道施工控制网的精度设计和常规测量方法布设控制网的测量设计一样，都是以洞外控制测量对贯通误差影响值的限差为目标值，确定观测值的精度和测量等级，进行测量技术设计。

不同的地方是，其一，卫星定位网对贯通误差影响值的限差和常规控制网相比从数量上是不同的；

其二，通过设计确定的观测精度的观测量不再是测边和测角，可能是点位，或者是基线矢量，也可能是基线的方位；

其三，精度设计的方法既不是导线法，也不是三角网法，应该是权函数法，或者是误差来源分析法。

本条规定针对利用卫星定位技术建立隧道施工控制网存在的这些问题和近年来研究及应用的经验编制的。

、洞外控制测量对贯通误差影响值的限差的确定

现行的《新建铁路工程测量规范》在规定贯通误差限差时，和～隧道的限差是沿用原《铁路隧道测量技术通则》（年版）的规定，以上的限差主要根据测量误差理论分析计算的，就当时的测量技术水平和设备条件而言，这些规定是妥当的。

随着卫星定位技术在隧道控制测量中的应用，洞外地面控制测量引起的贯通误差影响值的量与常规测量相比较小。

因为，控制测量对贯通误差影响值与测量方法、布网强度和仪器设备精度有密切的关系，因此，重新研究确定隧道横向贯通误差的限差还是很必要的。

洞外地面控制测量一般在隧道进出口各布置一个投点（、）和三个定向点（、、；

、、）组成洞口子网。

其边长大约～米。

进、出口子网间无需过渡点。

网的长边比隧道长度略长米左右。

由此看来，长短边悬殊特别大是隧道控制网突出的特点。

为提高网的强度，进出口两个子网间的联系网多布置成大地四边形，进出口两投点（隧道轴线）应为直接测量边。

控制网测量一般用不低于的双频接收机观测。

通过模拟计算，结果列入说明表－

横向贯通精度要求说明表－

贯通

精度

隧道长度（）

<

～≤

洞外网

～

由计算结果可以看出，洞外卫星定位网的影响值与隧道长度几乎成正比，但随隧道长度增加而增加的幅度不大。

洞外控制测量引起横向贯通误差与洞口投点至贯通面的垂距以及各测边在贯通面的投影长度相关。

对卫星定位建立的隧道施工控制网来说，大多数隧道为直线隧道或可视为直线隧道，洞外控制测量引起横向贯通误差主要的是与洞口投点至贯通面的垂距成比例，当相邻两开挖口间的长度位于表中某一长度区间时，应按长度内插横向贯通误差限值。

条文中的表的限差数据就是根据模拟计算和近年在长隧道、特长隧道控制测量中的经验规定的。

、测量设计的方法

洞外地面控制测量采用卫星定位技术布网时，洞外控制测量对贯通误差的影响值与进、出口投点及其后视点的位置、精度及贯通面的位置有关。

目前，采用盾构法开挖建筑隧道是发展趋势，故只考虑从两端相向开挖，在中间一个贯通面贯通的情况。

即使为缩短工期，采用多开挖面施工，多个贯通面贯通，只讨论一个贯通面贯通的情况，对隧道贯通而言是安全的。

根据理论研究，洞外卫星定位控制网对贯通误差的影响值计算的最严密的方法是权函数法。

该法详见本规范附录的。

如果知道，就可计算出影响值。

众所周知，这在网平差以后是非常简单的问题。

然而，在测量设计阶段，因为是未知的，且不能用较准确的数值来构建，因此，用卫星定位技术施测隧道施工控制网的测量设计很难用权函数法进行。

目前，比较流行的方法是误差来源分析法，此法详见附录的。

洞外控制测量引起的隧道横向贯通误差的来源有：

进出口投点的点位误差影响、进出口洞内外测量联系边方位角误差影响、洞口投点间长度中误差的影响。

其中洞口投点的坐标误差一般只有几个毫米，与横向贯通误差影响值相比仅占以下，在测量设计时可以忽略不计。

与此相仿，洞口投点间长度中误差的影响对直线隧道没有影响；

对曲线隧道来说，其影响与洞口投点间长度的精度和进出口两投点在贯通面上的投影长度相关。

从控制测量作业的实践经验知：

两投点间的长度精度一般都在数十万乃至上百万分之一，曲线隧道虽然受测边精度的影响，但由于铁路技术标准的提高（客专最小曲线半径米，客货共线米，设计速度及以下的铁路～米），两洞口投点在贯通面上的投影长度很小，测边误差引起的横向贯通误差在控制网精度设计时可以忽略。

加上曲线隧道或者曲线和直线组合的隧道的长度越来越长，隧道洞外卫星控制网曲折度很小，常常呈（或可视）直线型。

因此，进行控制测量设计时，只考虑方向误差的影响，忽略边长测量精度的影响不会对网的精度设计产生不良影响。

在只考虑洞内外测量联系边的方位误差的影响的前提下，我们对秦岭特长隧道、乌鞘岭特长隧道、新关角特长隧道、精伊线北天山隧道、南疆线隧道群、米花岭隧道等进行测量设计，与权函数法的计算结果比较，其值都比严密值约大～。

可以认为只考虑洞内外测量联系边的方位误差的影响进行测量设计是可行的和安全的。

桥梁施工控制网的尺度基准的设计是非常重要的，它直接影响桥梁轴线的长度精度。

根据多年桥梁控制测量的经验，采用精密光电测距的办法建立卫星网尺度基准时，因为精密光电测距的精度和可靠性已为测量界所承认，这种方法也是可以采用的。

至于卫星测量的基线长度作为网的尺度基准是否恰当，从近年测量的实践来看，卫星测量的长度精度（指投影到桥梁墩台平均高程面的基线长度精度）满足桥梁轴线精度要求是没有问题的。

当前主要问题是对卫星测量精度和可靠性的认识。

所以，规范规定了二种尺度设计为网的尺度基准。

关于桥轴线的测量精度规定

年部颁《新建铁路工程测量规范》条规定了施工控制网的精度。

“平面控制网的主网中，跨河的轴线边和最弱边的边长中误差均不应大于㎜”。

这一规定是基于桥梁控制网采用独立坐标系，控制点的坐标容许误差按墩台前后、左右边缘距设计中心线尺寸的容许误差±

㎜的倍考虑的。

多年来，就有桥梁轴线长度中误差是按桥式、或按桥长、或按桥墩中心点位误差（下部结构）来控制的不同看法。

规范是按桥式为主，适当兼顾桥长和墩台中心点位误差值两种方法。

因每座桥梁的长度不一样，现在的桥梁越来越长，单纯采用㎜作为桥轴线长度精度已不适宜。

本规范修订采用按桥式估算桥轴线测量中误差。

同时考虑到桥梁轴线的测量精度仅仅是轴线的整体精度，桥梁每跨的定位精度也是十分重要的。

欲保证由每跨定位精度组成的桥轴线全长精度满足要求，桥轴线测量的必要精度规定比计算精度提高

倍。

控制点的坐标容许误差按施工放样精度要求最高的几何中心的容许误差的倍考虑的，这样可以认为控制测量的误差影响可以忽略不计。

据此，推演出最弱边的边长中误差如规范－式所示。

虽然卫星定位布网方便灵活，受到的制约条件少。

但桥梁控制网是用于施工放样，控制网的布置原则是以便于桥墩台定位为目的。

考虑到由于施工放样通常仍采用常规仪器进行，因此，本条中的相关规定都是以常规测量方面的要求制定的。

同时考虑到桥轴线长度控制和桥墩交会的的严密性，提高控制网的强度，保证控制网有较高的可靠性是十分必要的。

关于以桥代路特长旱桥控制测量的精度和布网设计，我们认为，这种桥的墩台放样无需使用交会法测设，可以直接用量距法测定，最多采用交会法核对，因此采用分段控制，整体布网的原则布设控制网，以保证桥梁的施工安装的精度及其整体性。

本条规定主要考虑新型结构的桥和跨海特大桥等特殊精度要求而制定的。

关于多路径误差的影响问题

卫星测量的主要误差有卫星测量误差、信号传播误差和接收误差，其中与测量者有关系的是信号传播误差、主要包括电离层和对流层的时延误差，多路径误差。

多路径误差一般通过选择合适的测站点位来减弱。

规范规定点位附近不宜有强烈干扰卫星信号接收的物体，是指强反射的地面（临近水面地区、平坦光滑地面、盐碱地、金属矿区等）和造成信号反射的环境（山坡上、山谷中、建筑物旁等）。

跨越江河建立桥梁控制网时，应使视线离开水平面一定距离。

关于测量环视图的问题

卫星测量必须接收四颗以上卫星方可正常工作，在点位对空通视条件困难，障碍物阻挡卫星信号严重，可见卫星数量少时，选择有利的观测时间窗口显得尤为重要，此时应用罗盘仪测绘环视图。

但随着双星、多星系统（、、伽利略）的出现，可以接收到的卫星数量将大大增加，从根本上解决了接收四颗以上卫星信息的获取问题，测量环视图必要性大大降低。

但在作业中，单星系统（）接收机在将来很长一段时间仍然会继续使用，结合现在生产作业中只在对空通视困难的点测量环视图，并对与这些点相关的点的观测进行观测纲要设计，故本次修订将该条进行了修改，规定为“点位对空通视条件困难，障碍物阻挡卫星信号严重时，应用罗盘仪测绘环视图。

”

7.1.1关于卫星测量的基本技术要求说明如下：

（1）卫星高度角

理论和实践研究表明，随着卫星高度角降低，卫星信号接收的信噪比也随之减小。

当卫星高度角°

以下时，信噪比随高度角降低而急剧下降，特别是在频率上更为明显。

另外，高度角越小，虽然有较多机会获得较小的三维位置的，但是对流层影响越显著，测量误差随之增大。

各等级测量的卫星高度角一般选定为°

，这样可以在简化气象模型条件下保证所需的测量精度。

根据实测资料的统计分析，对一等控制网应适当提高截止高度角，卫星高度角在外业观测时可以设定为°

，以保证观测值的数量，但在内业处理时应改变截止高度角为°

，提高卫星信号的质量。

（2）有效卫星总数