高精度GPS跨河水准测量法在钱江隧道高程控制网中的应用

高精度ＧＰＳ跨河水准测量法在钱江隧道高程控制网中的应用：谢华　文章编号：１６７２—７４７９（２０１２）０４—００１１—０３　高精度Ｇ　ＰＳ跨河水准测量法在钱江隧道　高程控制网中的应用　谢　华　（中铁第四勘察设计院集团有限公司，湖北武汉４３００６３）　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ　ｏｆ　Ｈｉｇｈ－ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ　Ｍｏｔｈｏｄ　ｆｏｒ　Ａｃｒｏｓｓｉｎｇ　ｔｈｅ　Ｒｉｖｅｒ　ｗｉｔｈ　ＧＰＳ　ｉｎ　Ｅｌｅｖａｔｉｏｎ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｎｅｔｗｏｒｋ　ｏｆ　Ｑｉａｎｊｉａｎｇ　Ｔｕｎｎｅｌ　ＸＩＥ　ＨＨａ　摘要重点介绍了ＧＰＳ二等跨河水准测量在钱江隧道高程控制网中的应用。从隧道高程控制　网的精度要求入手，对ＧＰＳ跨河水准测量进行技术方案的设计，按照设计要求组织外业生产和数据精　度统计，计算出合格的跨河高程测量结果，最后对洞外水准测量误差所引起的高程贯通误差做了估算　评定。　关键词　ＧＰＳ跨河水准测量　高程控制测量中图分类号：Ｐ２２８．４；Ｐ２２４．１　钱江隧道贯通误差　文献标识码：Ｂ　１　概述　钱江隧道位于浙江省嘉兴市、杭州市东部的萧山　区和绍兴市。该工程北接沪杭高速公路（桐乡市境内　２．１　高程控制网高程基准及起算数据　为使钱江隧道高程控制网建网测量成果与原隧道　设计所采用的高程系统具有同一性，本次钱江隧道高　程控制网建网测量的高程系统，仍采用原隧道设计所　使用的高程基准，即１９８５年国家高程基准。根据对国　家水准点高程数据的检核测量情况，决定以可靠的国　的骑塘），跨沪杭铁路、杭浦高速公路，在盐官西　２．５　ｋｍ处设过江隧道穿越钱塘江，江面沿隧道线宽度　约为２　３４５　１ＴＩ。为了确保钱江隧道施工的质量和高精　度贯通，对钱江隧道施工洞外高程控制网按照二等水　准测量精度要求进行设计和测量，对跨河部分水准测　量采用ＧＰＳ跨河水准测量法。　家二等水准点Ⅱ肖绍１６的高程（４．５１６　ｍ），作为本次　钱江隧道高程控制网建网测量平差计算的高程起算　数据。　２．２　ＧＰＳ跨河水准测量的网形及精度要求　钱江隧道两岸水准点间的高程，必须直接通过跨　河水准测量的方法进行联测。目前，能够进行宽　２．５　ｋｍ二等跨河水准测量的方法主要有：传统的经纬　仪倾角法跨河水准测量方法、测距三角高程法跨河水　准测量方法和ＧＰＳ法跨河水准测量方法。从测量方　报，２００６（７）：１０—１３　［４］　中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管　理委员会．ＧＢ５００２５－－２００４湿陷性黄土地区建筑规范［ｓ］．北　京：中国标准出版社，２００４　２高程控制网技术方案设计　收稿日期：２０１２—０５—１７　第一作者简介：谢华（１９６２一），男，１９８８年毕业于长沙铁道学院铁道　工程专业，高级工程师。　参考文献　［１］　中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管　理委员会．ＧＢ／Ｔ　１２８９７－－２００６国家一、二等水准测量规范［ｓ］．　北京：中国标准出版社，２００６　［２］　江丹．浙江省杭嘉湖平原地面沉降分析［Ｊ］．测绘通报，２００８（７）：　１３—１５　［５］　陕西西科建筑加固改造工程有限公司．陕西华电蒲城发电有限责　任公司一期主厂区沉降处理技术方案［Ｒ］．西安：西科建筑加固　改造公司，２０１１　［３］杨林浩．郑西客运专线路基工程沉降观测方案［Ｊ］．铁道工程学　高精度ＧＰＳ跨河水准测量法在钱江隧道高程控制网中的应用：谢华　１３　上式中　为相应测量等级基线长度标准差，单位　为毫米（ｒａｍ）。　正常高差最大最小互差，分别为３．５４　ｍｍ和１６．７３　ｍｍ，均小于相应的允许误差（２０　ｍｍ）。　主、辅线ＧＰＳ跨河水准测量各时段重复基线的大　地高差互差ｄＨ，均小于相应的允许误差。主、辅线　ＧＰＳ跨河水准测量各时段无约束平差基线向量改正数　５洞外水准测量误差所引起的高程贯通误差　估算　绝对值，也均小于相应的允许误差。　４．２　ＧＰＳ跨河水准测量的高差计算　ＧＰＳ跨河水准测量各时段高程异常变化率的计算　公式为　ＯＺＡＢ＝（△ＨｃａＢ一△　Ｂ）／ＳＡＢ　（５）　式中　——　曰方向的高程异常变化率／（ｍ／ｋｉｎ）；　５加——　、　点间的平距／ｋｍ；　△　矾　—Ａ　点间的大地高差／ｍ；　△　——　点间的正常高差／ｍ。　ＧＰＳ跨河水准测量同时段河流两岸各边高程异常　变化率的较差，应满足：同岸两边的高程异常变化率的　较差应小于０．０１３　ｍ／ｋｍ，不同岸两边的高程异常变化　率的较差应小于０．０１８　ｍ／ｋｍ。　本次ＧＰＳ跨河水准测量主、辅线１０个时段的高　程异常变化率的较差情况，主、辅线ＧＰＳ跨河水准测　量同时段河流两岸各边高程异常变化率的较差，不论　是同岸的还是不同岸的，均小于相应的允许误差。　根据（５）式，由每一个非跨河点与最近跨河点计　算出一个高程异常变化率，将河流两岸得到的不同高　程异常变化率取平均值，作为跨河测段的高程异常变　化率Ｏ／，之后按照下式计算主、辅线跨河测段的正常　高差　△　＝ＡＨａ一　Ｘ　Ｓ　（６）　式中　——同时段各边平均的高程异常变化率／（ｍ／　ｋｍ）；　ｓ——跨河点间的平ｌ￣／ｋｍ；　ＡＨ　——跨河点间的大地高差／ｍ；　△　——跨河点间的正常高差／ｍ。　根据（６）式计算的主、辅线跨河测段１０个时段的　正常高差结果，主、辅线ＧＰＳ跨河水准测量各测回的　正常高差互差的限差，应满足下式计算　ｄＨ限≤４×Ｍ△Ｘ，／Ｎ×Ｓ　（７）　式中　——每公里相应等级水准测量的偶然中误　差限值，二等水准为１　ｍｍ／ｋｍ；　Ⅳ—一ＧＰＳ跨河水准测量的观测时段数；　５——跨河视线长度／ｋｉｎ。　主、辅线ＧＰＳ跨河水准测量各测回的正常高差互　差的检核情况，主、辅线ＧＰＳ跨河水准测量各测回的　洞外高程控制网水准测量的误差，对于钱江隧道　高程贯通误差的影响，可按下式估算　ｍ　Ｊｌ】『＝±Ｍ△Ｘ，／Ｄ　（８）　式中　——每公里相应等级水准测量的偶然中误　差／（ｍｍ／ｋｍ）；　Ｄ——洞外水准路线的全长／ｋｉｎ。　本次洞外水准测量的Ｍ　＝－＋０．４０　ｍｍ／ｋｍ，洞外水　准路线的全长Ｄ约为２０　ｋｍ，带入（８）式算得洞外水准　测量误差所引起的高程贯通误差为ｍ　＝±１．７８　ｍｍ，对　于长度约为４　ｋｍ的钱江隧道而言，此项指标的允许误　差为－－．２０　ｎｑｍ。由此可见，本次所建立的钱江隧道施工　高程控制网具有足够的精度。　６结束语　为了提高ＧＰＳ跨河水准测量的精度，本次测量中　采用主、辅跨河水准路线，同岸水准点通过地面一等水　准测量进行联测，形成闭合环，从而提高测量精度。同　时，采用测距三角高程法跨河，主、辅线跨河测段ＧＰＳ　跨河水准测量高差，与测距三角高程法跨河水准测量　高差的较差为７．３　ｍｍ和７．４　ｍｍ，均小于允许误差　９．６　ｒｆｌｍ和９．７　ｍｍ，说明两种不同跨河水准测量方法　测量的高差吻合的比较好，证明了本次两种不同跨河　水准测量方法测量的高差，不但数值可靠，而且精度都　达到了二等水准测量的要求。　隧道高程控制网的难点在于跨河水准测量，在本　次ＧＰＳ跨河高程控制网的建网测量工作中，所设计的　测量技术方案科学、合理、实用，观测采用的测量仪器　性能良好、精度高。外业观测组织工作严谨、高效、紧　凑，所采集的外业观测数据质量可靠、精度高，从前面　分析的所有限差指标来看，各项精度都达到了预期的　跨河水准测量和一、二等水准测量精度的要求。因此，　本次钱江隧道施工高程控制网建网测量成果可靠，可　以作为钱江隧道施工洞内外联系测量的控制基准。　参考文献　［１］　丁广龙，徐顺明，陈雪丰．轨道交通建设中跨河水准测量误差分析　与对策［Ｊ］．铁道勘察，２０１１（３）：１—３　［２］ＴＢ１０６０１－－２００９高速铁路工程测量规范［ｓ］　３］ＴＢ１０１０１—２００９铁路工程测量规范［Ｓ］