濟南市軌道交通R1線衛星定位控制網復測穩定性的多限差分析

隋儉武，李樹文，全金誼，李罡

(1.濟南市勘察測繪研究院/山東省城市空間信息工程技術研究中心，山東 濟南 250013；2.濟南軌道交通集團有限公司，山東 濟南 250013)

濟南市軌道交通R1線衛星定位控制網復測穩定性的多限差分析

隋儉武1*，李樹文1，全金誼1，李罡2

(1.濟南市勘察測繪研究院/山東省城市空間信息工程技術研究中心，山東 濟南 250013；2.濟南軌道交通集團有限公司，山東 濟南 250013)

城市軌道交通控制網是后續施工測量的基礎，定期對其復測并分析其穩定性能有效保證工程各階段的平穩推進。以濟南市軌道交通R1線衛星定位控制網為例，通過引入坐標之差、相鄰點坐標差之差的相對精度、距離較差、方位角之差、相鄰邊夾角之差等多個限差，分析控制網的穩定性。結果表明，兩次測量點位坐標差、方位角之差、相鄰點間坐標差之差的相對精度和距離差值對于發現不穩定控制點最為有效。考慮到實際通視邊長條件的不同，綜合分析相鄰點間坐標差之差的相對精度和絕對誤差能更有效地判定控制點的穩定性。

軌道交通；衛星定位控制網；穩定性分析；多限差法

1 引 言

城市軌道交通是指在不同型式軌道上運行的大、中運量的城市公共交通工具，主要特點是行車速度快、客流量大，單向高峰客流超過 30 000人次/h[1]，并且具有良好的穩定性和平順性[2]。城市軌道交通控制網是城市軌道交通工程施工的基準，其精度直接影響地鐵隧道的安全及施工質量[3]。城市軌道交通工程施工期長且施工條件復雜，控制網易遭到破壞。相關測量規范及施工設計均要求對建成控制網定期開展復測工作并且根據控制點穩定情況調整復測頻次。衛星定位技術已經廣泛用于城市軌道交通工程測量中的一等平面控制網，定期開展衛星定位控制網的復測分析對于城市軌道交通的有序施工具有重要意義。

本文以濟南市軌道交通R1線衛星定位控制網復測為例，利用原測和復測二維坐標的絕對坐標差、相鄰點間坐標差之差的相對精度、原測與復測距離較差、原測與復測方位角較差和原測與復測相鄰邊夾角差五項限差，能夠控制網中的不穩定點，為后續軌道交通控制網復測分析工作積累了經驗。

2 研究數據

濟南市軌道交通R1線是濟南市軌道交通線網中貫穿西部新城南北的一條主干線，線路南起長清區池東村，沿丹桂路、海棠路，過芙蓉路、丁香路、大學路后，線路跨過濟廣高速公路，沿劉長山路向東偏北方向敷設，過玉符河后線路進入地下，沿劉長山路向東，下穿京福高速公路、京滬高速鐵路，向北進入黨楊路，過經十路后沿齊魯大道經濟南西火車站向北到達終點演馬莊西站，全長 26.4 km，池東站-玉符河站為高架段，玉符河站-演馬莊西站采用地下敷設形式，于2015年9月份開工建設。

控制網采用分級觀測的方式，其中骨架網11個點，包含4個衛星定位控制點，3個JNCORS系統基準站，4個沿線B、C級GPS控制點；內部網共聯測36個控制點，其中含B級GPS點1個，35個沿線軌道交通GPS控制點。復測采用相同方法進行，研究區線路走向、骨架網及內部網如圖1、圖2所示。

圖1 濟南市軌道交通R1線衛星定位控制網骨架網網形圖

圖2濟南市軌道交通R1線衛星定位控制網內部網及線路走向示意圖

按照《全球定位系統(GPS)測量規范》(GB T 18314-2009)10.1.2表5中C級控制網技術要求和《城市軌道交通工程測量規范》(GB 50308-2008)[1，6]表3.2.2和表3.2.8要求進行骨架網和衛星定位控制網的測量及數據處理，各項指標均滿足規范要求，詳細指標如表1所示。

3 研究方法

3.1 雙限差指標

相鄰點首次測量與復測坐標差之差的相對精度計算公式為：

其中：i、j指控制點號；

S為兩相鄰點間距離。

3.2 首次測量距離與復測距離較差

3.3 首次測量與復測方位角較差

3.4 首次測量與復測相鄰邊原測與復測夾角較差

=△αAB-△αBC

4 結 果

各項指標比較結果如表2所示。

兩次測量對應的四項限差差值統計表 表2

DTG12-DTS33889880．0010．52．4DTS3-DTG142042270．0001．00．5DTG14-DTG153567690．0030．11．2DTG15-DTG162108980．0020．60．8DTG16-DTG172460890．0020．70．1DTG17-DTG187995960．0000．21．0DTG18-DTG195167770．0000．40．6DTG19-DTG201972140．0040．30．7DTG20-DTG21670710．0092．42．1DTG21-DTG22737670．0052．65．0DTG22-DTG231035580．0110．52．1DTG23-DTG24512930．0101．40．9DTG24-DTG252089490．0040．41．9DTG25-DTG265409330．0030．30．7DTG26-DTG271515500．0050．81．1DTG27-DTG281250670．0001．62．4DTG28-DTG29489640．0141．20．5DTG29-DTG30446590．0173．92．7DTG30-DTG31351030．0182．46．3DTG31-DTG32634050．0151．23．6DTG32-DTG33370750．0035．44．2DTG33-DTG342723480．0010．76．1DTG34-DTG35499860．0121．20．5

比較兩次測量相鄰點間坐標差之差的相對精度，相對精度最大值為1/35103，最小值為1/799596，平均值為1/215394，超過限差1/80000的相鄰邊共10條邊，占相鄰邊總數的30%；邊長距離較差的最大值為 18 mm、平均值為 6 mm，最小值為 0 mm，兩次測量距離較差超過 15 mm的共3條邊，DTG29-DTG30、DTG31-DTG32、DTG8-DTG9，占總邊數的11%；方位角較差最大值為5.4″，最小值為0.1″，平均值為1.2″，超過方位角較差限差4.8″的邊有1條，DTG32-DTG33；相鄰邊夾角差最大值為6.3″，最小值為0.1″，平均值為1.7″，均滿足限差6.8″要求；兩次測量成果差值最大值為 25 mm，平均值為 7 mm，最小值為 0 mm，超過點位之差限差 24 mm的點有一個，占總控制點數的3%。

將上述各項超出限差要求的各邊取并集，并對應計算相關點位的點位坐標差值，得到差值計算表(如表3所示)。

根據技術設計書要求及實際各相鄰邊邊長，復測點位較差差值大于 24 mm的點取復測坐標成果，小于 12 mm的控制點沿用首次測量成果，大于 12 mm小于 24 mm點位綜合分析與坐標差之差的絕對精度、相對精度及方位角較差。綜上所述：DTG9、DTG20、DTG21、DTG22、DTG24、DTG28、DTG31、DTG33、DTG34沿用首次測量成果，DTG8、DTG23、DTG29、DTG30、DTG32、DTG35取復測坐標成果。

超限各項對應控制點兩次測量統計表 表3

5 結 語

本文應用多個限差(點位坐標差值、相鄰點間坐標差之差的相對精度、距離差值、方位角差值、相鄰邊夾角差)對濟南市軌道交通R1線衛星定位控制網進行了逐層復測分析，準確、有效地找出控制網中不穩定的點位，分析發現兩次測量點位坐標差、兩次測量相鄰點間坐標差之差的相對精度、方位角較差及距離差值最能有效找出不穩定的點位。綜合分析相鄰點間坐標差之差的相對精度和絕對誤差對于分析結果更為有效。

城市軌道交通控制網是隧道貫通的保證和施工測量準確性的基礎[5]，從勘察設計、施工直至試運營期間，控制點易因周邊環境變化、城市建設的原因發生變化，定期對控制網進行復測分析，能及時提供控制點準確成果，為后續土建施工單位進行加密控制測量提供基準、是后續施工的重要保障。

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StabilityAnalysisBasedonMulti-tolerancesoftheRepetitionMeasurementinJi’nanRailTransitR1GPSControlNetwork

Sui Jianwu1，Li Shuwen1，Quan Jinyi1，Li Gang2

(1.Ji’nan Institute of Survey and Investigation/Shan-dong Engineering Technology Research Center of Urban Spatial Information，Ji’nan 250013，China； 2.Ji’nan Rail Transit Group Co.，Ltd，Ji’nan 250013，China)

Urban rail transit control network is the basis of follow-up construction measurement. Regular repetition and stability analysis can ensure the smooth progress of the various stages of the project. In this paper，taking an example of Ji’nan rail transit R1 line GPS control network，by introducing the difference between the coordinates，the relative accuracy of the difference between the adjacent points，the difference of the distance between adjacent points，the azimuth angle，between the adjacent edges，etc to analyze the stability of the control network. The results show that the relative accuracy，the azimuth angle and the difference of the distance between adjacent points can be the most effective for finding the unstable control points. Taking into account the actual conditions of the different conditions，comprehensive analysis the relative accuracy and absolute error of the difference between the adjacent points can be used to find unstable control point more effectively. The multi-tolerances method Proposed in this paper have a certain reference for the following-up urban rail transit control network stability analysis.

rail transit；GPS control network；stability analysis；multi-tolerances method

1672-8262(2017)06-101-04

P228，U213.2

B

2017—04—18

隋儉武(1981—)，男，工程師，主要從事軌道交通測量等工程測量技術工作。

山東省住房和城鄉建設廳科技計劃項目(2017-K2-012)；中華人民共和國住房和城鄉建設部-濟南市軌道交通R1號線科技示范項目。