高速铁路坐标系统选取与控制点稳定性的分析研究

摘要

作为衡量一个国家现代化程度的重要指标，高速铁路的发展受到世界各国的广泛关注。与传统铁路相比，高铁的竞争力主要包括速度快、密度高、舒适性强和安全性能高四个方面，因此在高铁建设过程中需要依高精密的测量成果作保障。不同于一般铁路工程测量，由于高速铁路客运专线对轨道铺设的平顺性要求极高，高铁工程测量属于精密工程测量范畴，轨道测量的精度在毫米级和亚毫米之间。为实现高铁轨道的高平顺性，轨道工程及线下工程在设计施工方面均要做特殊要求，可以说坐标系统的选取和控制点的稳定性分析，已成为高速铁路建设中的关键性工作。
　　高铁测量中对投影综合变形要求为小于1/10万。文章研究了利用高斯投影的三种工程独立坐标系的建系方法、控制范围和目前在高铁测量中存在的问题。针对我国高铁建设中“四横”规划线路或者大致东西走向的高速铁路建设现状，提出了实用双标准纬线割圆锥兰勃托正形投影建立工程独立坐标系的方法。以郑西高铁为例，通过计算，将它与同等情况下高斯投影的投影变形比例系数作比较，理论证明该方法在高铁工程独立坐标系统建系中的可行性和有效性。并给出高斯投影与双标准纬线兰勃托投影合作建系的具体步骤。
　　文章分析了合福高铁Ⅷ标CPI精测网的GPS控制网优化设计及数据处理方法。为保证CPI控制网中所有控制点稳定性分析的客观性和严谨性，采用检查点法和尺度参数分析法对三个起算点做了兼容性检验，并通过对三个起算点三维平差基线值与设计基线值的比较分析，表明：本次复测选用的三个约束平差起算点稳定可靠。
　　对合福高铁Ⅷ标CPI精测网所有CPI点位坐标复测前后变化量、相邻点间的坐标差之差的相对精度以及采用两期坐标差与点位中误差三种方法，对测区内复测点作稳定性分析。结果表明：综合运用上述三种方法对复测控制点做稳定性分析是合理和可靠的，为类似复测工程项目提供了有效的分析与检测方法。
　　文章对CPI复测控制点的稳定性分析，结合两期坐标的位移值和极限误差理论，将稳定性概括为稳定、基本稳定和不稳定三类。为保证所有测量成果的一致性，应对基本稳定点和不稳定点做二次复测，若两次复测对比满足限差要求，则采用一次复测坐标成果。稳定点仍采用设计单位提供的原坐标。

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1 绪论

1.1 选题背景及研究意义

1.2 国内外研究现状

1.3 国内外高速铁路控制网布设方案和测量技术要求

1.4 存在的问题及主要研究内容

1.5 本章小结

2 坐标系选取及精测网复测相关原理

2.1 测量基础知识

2.2 GPS静态测量数据处理分析原理

2.3 本章小结

3 高速铁路测量独立坐标系统的建系方法研究

3.1 高斯投影和高斯平面独立坐标系

3.2 高斯投影建系法在高铁测量中的应用分析

3.3 兰勃托投影

3.4 兰勃托投影在高速铁路测量中的应用分析

3.5 双标准纬线兰勃托投影与高斯投影联合建系的实施过程

3.6 本章小结

4 合福高铁Ⅷ标CPI精测网复测方案

4.1 高铁GPS CPI控制网复测工程概况

4.2 CPI精测网复测方案

4.3 CPI精测网复测实施

4.4 本章小结

5 高铁CPI控制网复测数据处理及控制点稳定性分析

5.1 CPI数据处理及精度分析

5.2 约束平差中起算控制点兼容性分析及平差结果

5.3 CPI复测控制点稳定性分析

5.4 本章小结

6 结论与展望

6.1 主要结论和工作

6.2 论文创新点

6.3 展望

参考文献

作者简历

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