【正文】 客運專線無碴軌道鐵路工程測量暫行規(guī)定 》 （ 以下簡稱 《 暫規(guī) 》 ） 第 “ 客運專線無碴軌道鐵路工程測量的高程系統(tǒng)采用 1985國家高程基準 。 高程基準 ? 高程控制點 ? 我國高程控制點俗稱水準點 BM ( Bench Mark )。 高程基準 ? 我國的大地水準面 ? 我國大地水準面定義為通過黃海平均海水面的水準面 ， 其是我國高程測量的基準面 、 起算面 。 ? 大地水準面是通過假定平均海水面位置的水準面 。高速鐵路 (客運專線 ) 精測網(wǎng)坐標系與數(shù)據(jù)處理 熊永良 西南交通大學(xué) 教授 第 I部分 高程控制 ? 高程基準 ? 高程控制測量 ? 數(shù)據(jù)質(zhì)量控制 ? 成果分析 高程基準 ? 大地水準面 ? 自然靜止的液體表面構(gòu)成水準面 ,其在物理意義上屬于一個重力位等位 （ 等勢 ） 的表面 。 ? 水準面是個物理面 ， 不是數(shù)學(xué)面 。 其向陸地內(nèi)部延伸形成一個封閉的曲面 ， 這個曲面內(nèi)部所包含的地球空間稱為 大地體 。 高程基準 ? 絕對高程和相對高程 ? 高程 （ 鉛垂距離 ） 、 高差； ? 絕對高程 （ 或海拔 ） 、 相對高程 (假定高程 )。 高程基準 ? 水準原點 ? 水準原點 1956 年在青島設(shè)立水準原點 ，全國其他所有等級高程控制點的絕對高程都是根據(jù)青島水準原點 ， 按水準觀測方法進行推算的 。 個別地段無 1985國家高程基準的水準點時 ， 可引用其它高程系統(tǒng)或以獨立高程起算 ， 但在全線高程測量貫通后 ，應(yīng)消除斷高 ， 換算成 1985 國家高程基準；當采用 1985國家高程基準有困難時 ， 亦應(yīng)換算成全線統(tǒng)一的高程系統(tǒng) 。 ? 三角高程測量：通過測量兩點間的平距（ 斜距 ） 和豎直角 ， 再利用三角函數(shù)獲取兩點間的高差 ， 進行高程的推算 。 一等網(wǎng)大陸整體平差 ， 二等網(wǎng)以一等水準點為控制進行平差 。 高程控制測量 ? 高鐵的高程控制測量 ? 《 暫規(guī) 》 對高鐵的高程控制測量的規(guī)定 ? 高程控制主要采用水準測量方法 ， 部分高程控制采用跨河水準測量方法 。 ? 《 暫規(guī) 》 ： 水準基點應(yīng)按二等水準測量要求往返施測 。 ? 《 暫規(guī) 》 ： CPIII控制點高程測量工作應(yīng)在CPIII平面測量完成后進行，起閉于二等水準基點。 ? 測站 、 轉(zhuǎn)點 、 測段 、 水準線路 。 數(shù)據(jù)質(zhì)量控制 ? 水準基點 測量的實施 ? 按國家水準測量規(guī)范和 《 暫規(guī) 》 規(guī)定： 1. 二等水準測量只能采用往返測方式； 2. 采用 DS1級以上精度的水準儀； 3. 同一測段的往返測應(yīng)分別在上午與下午進行 ，如氣象條件穩(wěn)定 ， 往返測可同在上午或下午進行 ， 但這種里程的總站數(shù)不應(yīng)超過該區(qū)段（ 線路 ） 總站數(shù)的 30%。 按 《 暫規(guī) 》 精神 ，在作業(yè)實施上按二等水準方法執(zhí)行 ， 只是在具體的精度要求指標上較二等水準有一定降低 。 數(shù)據(jù)質(zhì)量控制 ? 水準測量總體質(zhì)量檢核 ? 每公里水準測量的偶然中誤差； ? 每公里水準測量的全中誤差。 ? 經(jīng)檢查 ， 各項技術(shù)指標均合格的整網(wǎng)或分段的水準觀測數(shù)據(jù)才可以進行內(nèi)業(yè)的平差數(shù)據(jù)計算 。 ? 復(fù)測和檢測在進行平差數(shù)據(jù)處理時 ， 引入的高程基準應(yīng)與原成果一致 。 成果分析 ? 高差比對用以比較分析相同高程點之間的高差 ，可以反映出地表相對高程變化； ? 高程比對用以比較分析相同高程點的高程 ， 可以反映出地表整體的高程變化 。 否則 ，應(yīng)沿用原高程成果 。 ? 測段復(fù)測與原測時間超過了三個月 ， 且復(fù)測高差與原測高差之差超過檢測限差時 ， 須進行測段兩端點可靠性的檢測 。 成果分析 ? 實際水準測量中使用高精度儀器進行低等級水準觀測時 ， 如果計算得到的 每公里 水準測量的偶然中誤差 沒有達到儀器應(yīng)有的標稱精度 ， 則應(yīng)懷疑儀器的工作狀況不正常 ， 即使總體上水準等級的精度指標滿足了 ， 對水準觀測的數(shù)據(jù)應(yīng)該慎重使用 。 成果分析 ? 按規(guī)定提交技術(shù)總結(jié) ? 按規(guī)定上交資料 技術(shù)設(shè)計書 、 水準線路圖 、 儀器檢定報告副本 、技術(shù)總結(jié) 、 成果 （ 驗收 ） 報告 、 觀測數(shù)據(jù)和手薄 。 第 II部分 平面控制 ? 位置基準與坐標系 ? 平面控制測量 ? 數(shù)據(jù)質(zhì)量控制 ? 數(shù)據(jù)平差與成果分析 位置基準與坐標系 ? 參考橢球 ? 水準面是個物理面 ， 不是數(shù)學(xué)面； ? 長期測量實踐研究表明：地球形狀極近似于一個兩極稍扁的旋轉(zhuǎn)隨球 ， 即一個橢圓繞其短軸旋轉(zhuǎn)而成的形體 。 因而測量工作中就是用這樣一個規(guī)則的曲面代替大地水準面作為測量計算的基準面 。 扁率 ? a”表示橢球的扁平程度 。 ? 我國高程系統(tǒng)使用正常高系統(tǒng)，與正高系統(tǒng)稍有不同，此時，大地水準面差距又稱為 高程異常。大地水準面差距一般在十幾米至幾十米左右，個別較大的可達近百米左右。 垂線偏差和大地水準面差距 位置基準與坐標系 ? 參考橢球 ? 僅僅確定大地橢球的形態(tài) ， 還不足以準確表述地表點位的相對和絕對關(guān)系 ， 還需要確定大地橢球和地球真實形體之間的相對位臵關(guān)系 （ 橢球定位和定向 ） 。 ? 目前世界上采用的參考橢球有很多個 。 因此 ，選定了一個參考橢球 ， 就確定了一個坐標系 。 參心坐標系分為空間直角坐標系和大地坐標系 ， 它們都與地球體固連 ， 又稱為地固坐標系 。 空間直角坐標用 （ x, y, z） 表示 ， 大地坐標用 （ B, L, H） 表示 ， 它們之間可以方便的相互轉(zhuǎn)換 。 經(jīng)線和緯線是地球表面上兩組正交 （ 相交為 90 度 ） 的曲線 ， 這兩組正交的曲線構(gòu)成的坐標 ， 也稱為 地理坐標系 。 位置基準與坐標系 ? 坐標系 （ 空間 ） 空間直角坐標系 以橢球中心 O為原點 ， 起始子午面與赤道面交線為 X軸 ， 在赤道面上與 X軸正交的方向為 Y軸 ， 橢球體的旋轉(zhuǎn)軸為 Z軸 ， 構(gòu)成右手坐標系 OXYZ。 位置基準與坐標系 ? 坐標系 （ 基準與框架 ） 地心地固坐標系是建立在一定的大地基準上的 ，用于表達地球表面空間位臵及其相對關(guān)系的數(shù)學(xué)參照系 。 具體的坐標參考框架是上述大地基準的一個物理實現(xiàn) ， 它通過一系列高精度控制點的空間直角坐標或大地坐標來確定 。 我國的兩種坐標系統(tǒng)的框架相對固定 。 位置基準與坐標系 ? 坐標系 （ 基準與框架 ） 不同的坐標框架之間可以通過轉(zhuǎn)換參數(shù)實現(xiàn)其內(nèi)坐標系的變換 。 方式的不同 ， 決定了坐標系的種類不同 。 4. 高速鐵路施工坐標系 1954北京坐標系 ? 20世紀 50年代 ， 采用了克拉索夫斯基橢球元素（ a=6378245m, f=1/） ， 并與前蘇聯(lián)1942年普爾科沃坐標系進行聯(lián)測 ， 通過計算建立了我國大地坐標系 ， 定名為 1954年北京坐標系 。如大地點高程是以 1956年青島驗潮站求出的黃海平均海水面為基準 ， 高程異常是以前蘇聯(lián)1955 年大地水準面重新平差結(jié)果為起算值 ， 按我國天文水準路線推算出來的 。 ? 1980年國家大地坐標系的大地原點設(shè)在我國中部 — 山西省涇陽縣永樂鎮(zhèn) 。 橢球短軸 Z軸平行于由地球地心指向 （ JYD） 的方向；大地起始子午面平行于格林尼治平均天文臺子午面 ， X軸在大地起始子午面內(nèi)與 Z軸垂直指向經(jīng)度零方向； Y軸與 Z， X軸成右手坐標系 。為順應(yīng)這一趨勢，我國提出了 2022 國家大地坐標系 CGCS2022（ China Geodetic Coordinate System 2022）。由它們構(gòu)成 CGCS2022 的基本骨架，其坐標精度為毫米級，年變速度精度為 1mm/年。包括中國全部領(lǐng)土和領(lǐng)海內(nèi)的高精度 GPS 網(wǎng)點。 ? （ 3） 第三層次為天文大地網(wǎng) 。 ? CGCS2022 已于 2022 年 6 月 18 日發(fā)布， 7 月 1 日開始實施，計劃 810 年完成我國現(xiàn)有大地基準的轉(zhuǎn)換。原點在地心， Z 軸與國際地球自轉(zhuǎn)服務(wù) IERS（ International Earth Rotation amp。 ? CGCS2022 的參考歷元為 。 2022 國家大地坐標系 WGS84大地坐標系 ? 原點位于地球質(zhì)心 ? Z軸指向 的地極（ CTP） ? X軸指向 午面與 CTP赤道的交點 ? Y軸與 Z軸、 X軸構(gòu)成右手坐標系 BXYZ? 國際地球參考框架 ITRF（ International Terrestrial Reference Frame 的縮寫）是一個地心參考框架。由于章動、極移影響，國際協(xié)定地極原點 CIO 變化，所以ITRF框架每年也都在變化。它們的尺度和定向參數(shù)分別由人衛(wèi)激光測距和 IERS 公布的地球定向參數(shù)序列確定。 國際地球參考框架 ITRF ? ITRF 框架為高精度的 GPS