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中铁一局集团宝鸡精密测绘工程有限公司 721000
摘要：近年来，随着我国高速铁路的发展，全国各地的高速铁路数量开始增多，这就要求高速铁路的运行要具有更高的安全性和可靠性。所以，必须要提高高速铁路控制精密测量技术水平。
关键词：高铁控制；测量技术；发展
引言
高铁施工过程中，必须要对施工测量精度进行有效的控制，保证工程施工放样的精度，精度和安全性直接挂钩，随着高铁建设技术的提高，在精度方面的要求也越来越高，因此，必须要深入的研究高铁精密控制测量技术。
1.高速铁路精密控制测量体系的主要技术特点
首先确定了高速铁路精密控制网分级布设原则。第二，实现了三网合一。将原铁路工程测量规范中分别独立建立的勘察设计控制网、施工控制网、运营维护控制网合并为高速铁路精密控制网。统一了坐标基准、高程基准，消除了三个独立控制网间存在的系统差。使设计线路定位、施工放样更准确，减少设计与施工间的协调。第三，明确了必须采用绝对定位与相对定位测量相结合的铺轨测量定位模式。第四，提出了建立高速铁路精密控制网的具体方法，详细阐述了高速铁路各级精密控制测量网精度指标和具体技术内容。第五，规定了高速铁路精密控制测量网，在施工各阶段和竣工后的复测要求，并制定了评估验收和其他相关内容。第六，在技术上有所创新。表现在，提出了建立CP0框架平面控制网思想，统一了坐标基准，对精密控制测量网的复测和被破坏桩点的恢复带来了便利；在软基地段埋设深埋水准点和基岩水准点，使高程成果的稳定性得到了提高；首次提出了使用精密三角高程进行二等水准测量方法，大大提高了山区高程测量的效率；采用自由设站边角交会法测量CPIII平面坐标和高程，利用CPIII轨道控制网直接指导铺轨，同时检测铺轨误差，保证铺轨精度。
2.高速铁路GPS控制网优化设计及测量方案
2.1GPS网优化设计指标
GPS控制网优化设计目的是使所有设计的内容达到一种最佳的状态，实际应用中通常选用精度、可靠性和经费为指标来描述这种状态。
不难理解，重复设站数越多，精度和网的可靠性越高，则建网费用越高。
权衡三者关系，对GPS网进行优化设计，可以实现工程资源和工程质量的最佳配置。
2.2GPS网优化设计
2.2.1.GPS零类优化设计
GPS基线向量解算中作为位置基准的固定点误差是引起基线误差的一个重要因素，GPS网约束平差时，基准选取不当，将会直接影响最终结果，更严重的可使高精度的GPS网产生扭曲。根据基线解算原理可知，基线固定点的误差会给基线结果带来一定的误差，此外，因此，必须对网的位置基准进行优化设计。
GPS工程控制网多为约束网，只需要选择国家、地方坐标系或转化为高程抵偿面的任意带高斯投影直角坐标系（平面和高程）下的一个或多个己知点作为位置基准，但有时候根据特定要求，方位基准可由网中给定的起算方位角值确定；尺度基准可根据边长的不同采用其它测量方法确定，如采用较高精度的测距仪或全站仪施测2-3条基线边。在上述多基准约束网中，最好先对它们进行相容性检验，以免由于某个基准不匹配引起网形和比例尺发生变化。若网中无任何其它类型的己知起算点数据时，可将网中一点多次进行GPS观测得到的坐标作为网的位置基准，或按秩亏网处理，选择重心基准。
2.2.2.GPS网一类优化设计
GPS网一类优化设计即GPS网形设计。GPS网中点的精度与点位分布无关，它不受网本身几何图形的限制，主要和网中基线的边长有关，从GPS网平差的原理可知，网的形状对GPS网的质量没有直接影响。区别于常规网要对网中点位通视和观测条件进行最佳布设，GPS网要对以基线边为观测量的布网方式和观测条件进行最佳选择。GPS网常用的布网形式有：跟踪站式、会战式、多基准站式、同步图形扩展式和单基准站式。
a.跟踪站式
若干台接收机长期放在测站上，进行常年、不间断的观测，即一年观测365天，一天观测24小时，因其观测方式很像跟踪站，被称为跟踪站式。其特点是数据量大，需要用精密星历对数据进行处理，具有很高的精度和框架基准特性。因其观测时间长，成本高，仅适合于建立GPSAA级网。
b.会战式
若干台GPS接收机，对某批测站集中进行多天长时段的同步观测。完成后，对下批测站进行相同观测，直至所有点观测完毕，称之为会战式。其特点是可以较好的消除SA技术等因素的影响，具有相当高的网形强度和的精度，适用于A，B级GPS网。
c.多基准站式
若干台接收机长期固定在某些测站上进行长时间观测，这些测站称之为基准站。另外一些接收机在基准站周围进行较短时间的同步观测，我们称之为多基准站式。其基准站可以提供高精度的基线向量GPS网骨架，其余同步接收机，可以在有效的时间里获得较强的图形结构。
d.同步图形扩展式
若干台接收机在不同测站上进行同步观测，完成一个时段后，部分接收机迁移到其它测站上，再在此基础上进行同步观测的布网形式称之为同步图形扩展式。其扩展形式快，作业方法简单，建立某些观测量的复测，图形结构比较强，是工程测量中常用的一种布网方式。采用同步图形扩展的观测方式主要有点连式，边连式和混连式。
e.单基准站式
单基准站式又称为星形网方式，它是以一台GPS作为基准站，在某个测站持续观测，其余接收机在其周围流动观测，这样就与基准站建立起若干条同步基线，其形状类似于星形，故称之。其特点是布网效率高，但图形强度弱。
2.2.3.GPS网二类优化设计
传统测量中，二类设计是指己确定网形即确定了系数阵和未知数协因数阵后，优化设计权阵值的过程，其主要观测值是测角和测边类。
因为各级GPS网间距离不大，或者基本相同，其权值基本相同，或者只与固定量有关，因此可不必进行二类优化设计。
2.2.4.GPS网三类优化设计
它是对精度没有达到限差要求的GPS网进行网的加密和改进，使其逐渐达到精度要求，也就是对网形结构强度的优化设计。GPS网精度都比较均匀，可以直接结合设计者的直觉和经验与电子计算机的表达和严密的判断，对相关等级GPS技术对点进行补测。
3.精密测量技术发展方向
随着先进技术的发展日新月异，精密测量技术也在不断提高。根据制造技术发展趋势，精密测量的自身要求以及测试信息处理技术方向，未来精密测量方向会向多样化方向倾斜。其中，多传感器融合是高铁青睐的测量方法之一，它可以解决测量过程中各种测量信息的获取问题，也可以极大提高测量信息的准确度，积木式、组合式、三维尺寸测量系统就属于这类方法，是柔性很强的专用坐标测量工具，系统的建立也会向方便、准确、科学等特点发展。如便携式光纤干涉测量仪、便携式大量程三维测量系统等，会用于解决现场大尺寸的测量问题；虚拟仪器虚拟仪器是虚拟现实技术在精密测试领域的应用，国内已有深入的研究；另一种是研究虚拟制造中的虚拟测量，如虚拟量块、虚拟坐标测量机等；智能结构它属于结构检测与故障诊断，是融合智能技术、传感技术、信息技术、仿生技术、材料科学等的一门交叉学科，使监测的概念过渡到在线、动态、主动的实时监测与控制。
4.结束语
综上所述，高速铁路精密控制测量技术是高速铁路建设的关键环节，高铁的稳定健康发展必须要有精密控制测量技术作为基础。所以，必须要不断深入研究精密控制测量技术，实现我国高速铁路快速发展。
参考文献：
[1]夏季，应立军.高速铁路轨道精密工程测量[J].科技资讯，2010（18）：25.
[2]张英翔，胡波，罗涛，等.京沪高速铁路CPII控制网复测技术研究[J].地理空间信息，2008，6（3）：112-114
[3]吴迪军，熊伟，张建军.桥梁施工平面控制网必要精度的研究[J].地理空间信息，2008，6（6）：100-102
摘要：近年来，随着我国高速铁路的发展，全国各地的高速铁路数量开始增多，这就要求高速铁路的运行要具有更高的安全性和可靠性。所以，必须要提高高速铁路控制精密测量技术水平。
关键词：高铁控制；测量技术；发展
引言
高铁施工过程中，必须要对施工测量精度进行有效的控制，保证工程施工放样的精度，精度和安全性直接挂钩，随着高铁建设技术的提高，在精度方面的要求也越来越高，因此，必须要深入的研究高铁精密控制测量技术。
1.高速铁路精密控制测量体系的主要技术特点
首先确定了高速铁路精密控制网分级布设原则。第二，实现了三网合一。将原铁路工程测量规范中分别独立建立的勘察设计控制网、施工控制网、运营维护控制网合并为高速铁路精密控制网。统一了坐标基准、高程基准，消除了三个独立控制网间存在的系统差。使设计线路定位、施工放样更准确，减少设计与施工间的协调。第三，明确了必须采用绝对定位与相对定位测量相结合的铺轨测量定位模式。第四，提出了建立高速铁路精密控制网的具体方法，详细阐述了高速铁路各级精密控制测量网精度指标和具体技术内容。第五，规定了高速铁路精密控制测量网，在施工各阶段和竣工后的复测要求，并制定了评估验收和其他相关内容。第六，在技术上有所创新。表现在，提出了建立CP0框架平面控制网思想，统一了坐标基准，对精密控制测量网的复测和被破坏桩点的恢复带来了便利；在软基地段埋设深埋水准点和基岩水准点，使高程成果的稳定性得到了提高；首次提出了使用精密三角高程进行二等水准测量方法，大大提高了山区高程测量的效率；采用自由设站边角交会法测量CPIII平面坐标和高程，利用CPIII轨道控制网直接指导铺轨，同时检测铺轨误差，保证铺轨精度。
2.高速铁路GPS控制网优化设计及测量方案
2.1GPS网优化设计指标
GPS控制网优化设计目的是使所有设计的内容达到一种最佳的状态，实际应用中通常选用精度、可靠性和经费为指标来描述这种状态。
不难理解，重复设站数越多，精度和网的可靠性越高，则建网费用越高。
权衡三者关系，对GPS网进行优化设计，可以实现工程资源和工程质量的最佳配置。
2.2GPS网优化设计
2.2.1.GPS零类优化设计
GPS基线向量解算中作为位置基准的固定点误差是引起基线误差的一个重要因素，GPS网约束平差时，基准选取不当，将会直接影响最终结果，更严重的可使高精度的GPS网产生扭曲。根据基线解算原理可知，基线固定点的误差会给基线结果带来一定的误差，此外，因此，必须对网的位置基准进行优化设计。
GPS工程控制网多为约束网，只需要选择国家、地方坐标系或转化为高程抵偿面的任意带高斯投影直角坐标系（平面和高程）下的一个或多个己知点作为位置基准，但有时候根据特定要求，方位基准可由网中给定的起算方位角值确定；尺度基准可根据边长的不同采用其它测量方法确定，如采用较高精度的测距仪或全站仪施测2-3条基线边。在上述多基准约束网中，最好先对它们进行相容性检验，以免由于某个基准不匹配引起网形和比例尺发生变化。若网中无任何其它类型的己知起算点数据时，可将网中一点多次进行GPS观测得到的坐标作为网的位置基准，或按秩亏网处理，选择重心基准。
2.2.2.GPS网一类优化设计
GPS网一类优化设计即GPS网形设计。GPS网中点的精度与点位分布无关，它不受网本身几何图形的限制，主要和网中基线的边长有关，从GPS网平差的原理可知，网的形状对GPS网的质量没有直接影响。区别于常规网要对网中点位通视和观测条件进行最佳布设，GPS网要对以基线边为观测量的布网方式和观测条件进行最佳选择。GPS网常用的布网形式有：跟踪站式、会战式、多基准站式、同步图形扩展式和单基准站式。
a.跟踪站式
若干台接收机长期放在测站上，进行常年、不间断的观测，即一年观测365天，一天观测24小时，因其观测方式很像跟踪站，被称为跟踪站式。其特点是数据量大，需要用精密星历对数据进行处理，具有很高的精度和框架基准特性。因其观测时间长，成本高，仅适合于建立GPSAA级网。
b.会战式
若干台GPS接收机，对某批测站集中进行多天长时段的同步观测。完成后，对下批测站进行相同观测，直至所有点观测完毕，称之为会战式。其特点是可以较好的消除SA技术等因素的影响，具有相当高的网形强度和的精度，适用于A，B级GPS网。
c.多基准站式
若干台接收机长期固定在某些测站上进行长时间观测，这些测站称之为基准站。另外一些接收机在基准站周围进行较短时间的同步观测，我们称之为多基准站式。其基准站可以提供高精度的基线向量GPS网骨架，其余同步接收机，可以在有效的时间里获得较强的图形结构。
d.同步图形扩展式
若干台接收机在不同测站上进行同步观测，完成一个时段后，部分接收机迁移到其它测站上，再在此基础上进行同步观测的布网形式称之为同步图形扩展式。其扩展形式快，作业方法简单，建立某些观测量的复测，图形结构比较强，是工程测量中常用的一种布网方式。采用同步图形扩展的观测方式主要有点连式，边连式和混连式。
e.单基准站式
单基准站式又称为星形网方式，它是以一台GPS作为基准站，在某个测站持续观测，其余接收机在其周围流动观测，这样就与基准站建立起若干条同步基线，其形状类似于星形，故称之。其特点是布网效率高，但图形强度弱。
2.2.3.GPS网二类优化设计
传统测量中，二类设计是指己确定网形即确定了系数阵和未知数协因数阵后，优化设计权阵值的过程，其主要观测值是测角和测边类。
因为各级GPS网间距离不大，或者基本相同，其权值基本相同，或者只与固定量有关，因此可不必进行二类优化设计。
2.2.4.GPS网三类优化设计
它是对精度没有达到限差要求的GPS网进行网的加密和改进，使其逐渐达到精度要求，也就是对网形结构强度的优化设计。GPS网精度都比较均匀，可以直接结合设计者的直觉和经验与电子计算机的表达和严密的判断，对相关等级GPS技术对点进行补测。
3.精密测量技术发展方向
随着先进技术的发展日新月异，精密测量技术也在不断提高。根据制造技术发展趋势，精密测量的自身要求以及测试信息处理技术方向，未来精密测量方向会向多样化方向倾斜。其中，多传感器融合是高铁青睐的测量方法之一，它可以解决测量过程中各种测量信息的获取问题，也可以极大提高测量信息的准确度，积木式、组合式、三维尺寸测量系统就属于这类方法，是柔性很强的专用坐标测量工具，系统的建立也会向方便、准确、科学等特点发展。如便携式光纤干涉测量仪、便携式大量程三维测量系统等，会用于解决现场大尺寸的测量问题；虚拟仪器虚拟仪器是虚拟现实技术在精密测试领域的应用，国内已有深入的研究；另一种是研究虚拟制造中的虚拟测量，如虚拟量块、虚拟坐标测量机等；智能结构它属于结构检测与故障诊断，是融合智能技术、传感技术、信息技术、仿生技术、材料科学等的一门交叉学科，使监测的概念过渡到在线、动态、主动的实时监测与控制。
4.结束语
综上所述，高速铁路精密控制测量技术是高速铁路建设的关键环节，高铁的稳定健康发展必须要有精密控制测量技术作为基础。所以，必须要不断深入研究精密控制测量技术，实现我国高速铁路快速发展。
参考文献：
[1]夏季，应立军.高速铁路轨道精密工程测量[J].科技资讯，2010（18）：25.
[2]张英翔，胡波，罗涛，等.京沪高速铁路CPII控制网复测技术研究[J].地理空间信息，2008，6（3）：112-114
[3]吴迪军，熊伟，张建军.桥梁施工平面控制网必要精度的研究[J].地理空间信息，2008，6（6）：100-102