城市轨道交通地面高程控制网测量与研究

城市轨道交通地面高程控制网测量与研究

罗恒 卢志鹏 宋进宝 唐正宝

中国建筑第八工程局有限公司，上海 200000

摘要：本文针对城市轨道交通地面高程控制网的建立进行了深入研究与探讨。文章介绍了城市轨道交通系统中地面高程控制网的重要性及其在系统运行中的作用。文章详细探讨了建立地面高程控制网的测量方法与技术，包括传统的测量方法和现代技术的应用。在实际案例部分，结合具体城市轨道交通项目，分析了地面高程控制网的应用与效果。

关键词：城市轨道交通；地面高程控制网；测量，实际案例，安全运行

引言

随着城市轨道交通系统的不断完善和扩张，地面高程控制网的建立与测量研究日益受到广泛关注。作为城市轨道交通系统的基础设施之一，地面高程控制网对于确保轨道交通系统的安全运行和精准定位具有重要意义。

一、城市轨道交通地面高程控制网的建立

城市轨道交通地面高程控制网的建立是确保轨道交通系统安全运行和精准定位的关键环节。

（一）控制网的概念与功能

城市轨道交通地面高程控制网是由一系列精确布设的控制点组成的网络系统，旨在提供对地面高程进行准确测量和控制的基础设施。其主要功能包括：

提供基准高程：控制网通过确定一组基准点的高程数值，为轨道交通系统提供了统一的基准高程参考。

实现精准定位：通过控制网中的各个控制点，可以实现轨道交通车辆和设备的精准定位，确保其在运行过程中的准确位置。

支持工程测量：控制网为轨道交通系统的工程施工和改造提供了基准标志，支持工程测量和设计。

监测变形变化：通过定期对控制网进行监测和调整，可以及时发现地面变形和沉降等问题，确保轨道交通系统的安全运行。

（二）布设原则与方法

城市轨道交通地面高程控制网的布设需要遵循一定的原则和方法，以确保网络的稳定性和准确性。主要包括：

布设密度原则：控制点的布设密度应根据城市轨道交通系统的特点和需求进行确定，一般应满足密布于车站、转线等重要区段，稀疏于普通线路等辅助区段的原则。

控制点选取方法：选取具有较高稳定性和可靠性的地物作为控制点，如建筑物的角点、桥墩、排水井盖等，考虑到控制点的分布均匀性和可达性。

测量技术应用：利用全站仪、GPS等高精度测量仪器对控制点进行测量，采用静态测量或动态测量方法，确保高程数据的准确性和可靠性。

数据处理与分析：对测量得到的数据进行精确处理和分析，采用网络平差等方法，提高控制点之间的连续性和一致性。

（三）网络稳定性与调整

为确保城市轨道交通地面高程控制网的稳定性和准确性，需要定期进行网络调整和监测。主要包括：

定期监测：对控制网中的关键控制点进行定期监测和观测，及时发现网络中的异常情况和变化趋势。

网络调整：根据监测结果，采取相应的网络调整措施，包括新增控制点、更新高程数据、修正控制点坐标等。

质量控制：加强对控制点和测量数据的质量控制，确保控制网数据的准确性和可靠性。

数据更新：随着城市轨道交通系统的发展和变化，需要及时更新控制网数据，保持其与实际情况的一致性。

通过以上措施，可以保证城市轨道交通地面高程控制网的稳定性和准确性，为轨道交通系统的安全运行和发展提供可靠的技术支持。

二、测量方法与技术

（一）全站仪测量法

全站仪是一种集合了测角、测距和测高功能于一体的高精度测量仪器，被广泛应用于城市轨道交通地面高程的测量中。其工作原理是通过发射一束红外线，测量目标物体表面的反射光线，从而确定目标点的位置和高程。全站仪测量法具有测量精度高、操作简便、适用范围广等优点，特别适用于城市轨道交通系统中对地面高程进行精确测量和控制的需求。

（二）GPS测量法

全球定位系统（GPS）是一种通过卫星信号来确定地面点位的定位技术，被广泛应用于城市轨道交通系统中的高程测量。GPS测量法通过接收多颗卫星发射的信号，计算接收点与卫星之间的距离，从而确定接收点的位置和高程。GPS测量法具有测量范围广、操作简便、不受地形和遮挡物限制等优点，特别适用于城市轨道交通系统中对地面高程进行大范围和连续性测量的需求。

（三）静态测量与动态测量

城市轨道交通地面高程的测量可以分为静态测量和动态测量两种方式。静态测量是指在测量过程中目标点不发生明显位移或变化的情况下进行的测量，适用于对固定点位进行高程测量和控制。动态测量则是指在目标点发生位移或变化的情况下进行的测量，适用于对移动目标（如轨道交通车辆）进行高程定位和监测。静态测量和动态测量各有其适用场景和特点，可根据实际需求进行选择和组合应用。

（四）数据处理与分析技术

城市轨道交通地面高程测量所得数据需要经过精确的处理与分析，以确保数据的准确性和可靠性。常用的数据处理与分析技术包括网络平差、误差修正、数据插值等。其中，网络平差是指通过对测量数据进行综合处理和调整，以提高控制点之间的连续性和一致性；误差修正是指对测量过程中可能产生的误差进行分析和修正，以减小测量误差对结果的影响；数据插值则是指通过对已知数据点进行推算和估计，以填补数据缺失区域，提高数据的空间分辨率和完整性。

三、实际案例

（一）案例背景

某国内大型城市轨道交通系统的建设，对地面高程的精确控制提出了严格要求。在该城市轨道交通线路的建设中，需要对地面高程进行精确测量和控制，以确保轨道交通系统的安全运行和准确定位。以下将以该城市某段轨道交通线路为例，介绍实际应用的测量技术和取得的成果。

（二）技术应用

在该城市轨道交通线路的建设中，采用了全站仪和GPS技术对地面高程进行了测量与控制。第一，利用全站仪对车站、转线等关键区段进行了静态测量，布设了一系列控制点，并进行了高程测量和数据采集。全站仪的测量精度可达到±1mm，确保了控制点的高程测量精度和稳定性。第二，利用GPS技术对整条轨道交通线路进行了动态测量，实现了对轨道交通车辆的高程定位和监测。GPS技术具有测量范围广、操作简便等优点，为轨道交通系统的运行提供了重要的实时数据支持。

（三）成果展示

经过测量与控制，取得了如下成果：

高程精度达标：经过全站仪和GPS技术的测量和控制，车站、转线等关键区段的地面高程精度达到了设计要求，高程控制误差控制在±5mm以内，满足了轨道交通系统的安全运行和准确定位需求。

数据分析与应用：通过对测量数据的处理与分析，揭示了轨道交通线路地面高程的空间分布特征和变化规律，为轨道交通系统的规划、建设和管理提供了重要的技术支持和参考依据。根据测量数据，对线路的高程进行了调整和优化，提高了轨道交通系统的整体运行效率和安全性。

实际应用效果显著：经过实际应用验证，采用全站仪和GPS技术对地面高程进行测量和控制的方法，不仅确保了轨道交通系统的安全运行，还提高了施工效率和工程质量，为城市轨道交通系统的发展和改善提供了有力支持。

四、结论

城市轨道交通地面高程控制网的建立与测量研究为轨道交通系统的安全运行和精准定位提供了重要支持。通过先进的测量方法与技术的应用，取得了可观的成果。但是，为确保控制网的稳定性和准确性，仍需进一步加强监测与调整，并不断优化技术方案，提升测量精度和数据处理能力。

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