高鐵工程測量誤差的產生原因及對策

劉軍峰+王曉東

摘 要：改革開放以來，特別是進入21世紀，伴隨著我國的社會主義市場經(jīng)濟以及科學技術水平獲得了長足的進步和發(fā)展，我國也開始應用和普及新型的交通形式--高鐵。目前，高鐵在我國越來越受到國家和社會的重視，尤其是近年來，多條高速鐵路在全國各個地區(qū)開始修建。面對如此大規(guī)模的高速鐵路修建的實際背景，對高鐵工程測量的準確性提出了更高的挑戰(zhàn)。本文通過對高速鐵路工程流程的研究和分析，闡述了高速鐵路測量誤差產生的原因，并進一步的提出了相應的改良辦法。希望通過本文對高速鐵路工程測量誤差的研究和分析，可以對我國的高速鐵路鋪設工作起到一定的促進作用。

關鍵詞：高鐵工程；測量誤差；原因及對策

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.17.104

近年來，隨著我國經(jīng)濟實力以及科學技術水平的不斷提高與發(fā)展，我國的高速鐵路建設也處于快速發(fā)展的時期。規(guī)模越來越大的高速鐵路測量工作，對高速鐵路工程的測量工作精準度提出了更高的標準和要求。在如此的環(huán)境下，傳統(tǒng)的測量方法已經(jīng)不能滿足如此龐大的高速鐵路測量工作。引進國外先進的測量技術后，目前高速鐵路工程測量主要采取的是工程獨立坐標系統(tǒng)。我國的高速鐵路工程測量采用的是精密測量系統(tǒng)，這個系統(tǒng)由平面控制和高程控制兩部分組成，而平面的測量控制網(wǎng)分為三級：CP1、CP2、CP3，通過使用統(tǒng)一的國家坐標系統(tǒng)，有利于測量工作的系統(tǒng)化和規(guī)范化[1]。

1 平面控制忘得特點和作用[2]

（1）CP1通常采用GPS測量的方法，來為高速鐵路的勘測、施工、運營維護工作提供一定的坐標基準。

（2）CP2主要是利用C級GPS網(wǎng)的規(guī)定和要求，為勘測和線下工程的施工工作提供一定程度的控制基準。

（3）CP3主要在無非軌道鋪設階段布設完成，主要采用后方交會全站儀自由設站的形式進行測量，然后為軌道鋪設和運營維護提供控制基礎， 通過上述的三點可以得出，造成高速鐵路工程測量出現(xiàn)誤差的原因主要有兩個，分別是：GPS系統(tǒng)測量產生的誤差和CP3平面控制測量產生的誤差。

2 測量誤差產生的原因[3]

（1）GPS的測量誤差。在前兩個階段的高速鐵路工程測量活動中，均是采用GPS工具進行測量，通過研究分析可以發(fā)現(xiàn)，GPS測量出現(xiàn)誤差大概有三個原因：

1）與控制環(huán)節(jié)相關的誤差產生，具體是指在GPS衛(wèi)星在傳播的過程中，由于某種參數(shù)值產生的誤差，包括衛(wèi)星時鐘誤差和星歷誤差兩種

2）與衛(wèi)星傳播信號相關的誤差產生，具體是指GPS的信號受到衛(wèi)星以及接收設備間傳播介質的影響，包括信號折射、波的傳播以及電離層延遲和對流層的延遲等導致的誤差產生

3）與接收設備相關的誤差產生。具體是指由于接收設備自身的噪音或其他原因而產生的誤差。

（2）CP3控制測量階段產生的測量誤差。高速鐵路測量工程中，使用CP3的階段時，主要采用后方交會全站儀自由設站的形式進行測量，在這期間，產生誤差的主要原因是：

1）全站儀測量的軌道各個要點的誤差。

2）兩相鄰測站在平面位置和高程產生的相對誤差。

3）由觀測收集的數(shù)據(jù)產生的誤差而導致的的自由設站點位置的誤差，這主要是由方向觀測方面的錯誤引起。

3 減少測量誤差的具體措施和建議

（1）GPS測量誤差減少的措施和建議。衛(wèi)星時鐘的誤差如果在同一個觀測的實踐段內是屬于系統(tǒng)自身的誤差，這種誤差包括了時鐘差、頻率偏差、和時鐘的隨機性等原因產生的誤差，對于衛(wèi)星時鐘的誤差一般可以采用鐘差改正法和差分技術來進行降低和改良；而對于星歷的誤差來說，就必須要用相位觀測量求差的方法來降低甚至消除，

與衛(wèi)星傳播過程相關的誤差產生，是因為大氣層中電離層是一個氣態(tài)的電離區(qū)域，衛(wèi)星信號在其中傳播的過程中，電離層會有一個折射作用，使得使得碼相位測量變長，載波相位變短，從而產生一定的誤差，如果想要降低和減少這方面原因產生的誤差，就需要傾斜因子系數(shù)來進行解決，當然更為簡單的辦法就是選擇有利的觀察時間段進行觀察，同時采用同步觀測量求差法來進行誤差的降低和減少。對流層對信號傳播的影響也會產生一定程度的誤差，可以采用對流層模型或者是相應的函數(shù)進行解決。

由于接收站自身原因而產生的誤差，要采用差分法，也可以在計算答案時將接收設備的鐘差作為一個相對獨立未知數(shù)。如果要進行精度較高定位，就必須采用外接頻標方法，為其提供出精度較高的時間標準并傳遞給接收設備。

對于觀測失誤而導致的誤差，只需要在精密定位的過程中整平天線，仔細對中便可消除。

（2）CP3階段測量誤差減少的措施和建議。同一個檢測站上全站儀測量設備上產生的誤差，并不能完全的消除，只能最大程度的減弱，在運用GPS測量工具的時候，需要嚴格掌控觀測的角度和觀測距離方面產生的誤差，盡最大可能縮小觀測的距離。

4 結束語

高速鐵路工程測量是一項要求精密程度非常嚴格的工作，為了減少在其過程中產生的誤差，在測量的過程中必須嚴格按照相關的規(guī)定和技術，并在測量的過程中監(jiān)控和管理各個環(huán)節(jié)，爭取把誤差的產生扼殺在搖籃階段，針對不能完全消除的誤差，要盡最大的可能將其降低到最小的程度，切實保障鐵路鋪設工作的進行。

參考文獻：

[1]何巍.高鐵工程測量誤差的產生原因及解決措施分析[J].科技傳播，2014（05）：93-93，92.

[2]陳冬江.工程測量誤差及控制對策淺析[J].江西建材，2015（07）：238，242.

[3]王昆.高鐵型軌道檢查儀誤差控制的關鍵技術研究[D].南昌大學，2014.endprint