【正文】 長期低水平徘徊的歷史，使我國進入了高速鐵路建設時期。安全是實施高速鐵路系統(tǒng)建設最核心、最關鍵和最根本的問題。高速列車運營安全和舒適性的首要條件是軌道的高平順性，它依賴于軌道鋪設和養(yǎng)護維修過程中的高質量，而獲得高質量軌道幾何線形的基礎是精密的控制測量技術。為了保障高速鐵路設計優(yōu)化和合理施工，與之相關的基礎控制測繪工作的重要性不言而喻。隨著社會的高速發(fā)展，測繪技術也得到了廣泛的應用，尤其是GPS測繪技術，己經用于軌道工程建設的方方面面。GPS應用于高速軌道控制測量，其工作量大，作業(yè)時間長，施工線路狹長，要求精度高，而其高程精度低[2]，亟待我們結合水準測量技術，建立一套合理作業(yè)和數據處理方式，為后期線路施工和維護提供保障，進而保證軌道的高平順性。由于地球上海洋面積約占71%，測量中就把地球的形狀看成由靜止的海水面向陸地延伸并圍繞整個地球形成的某種形狀。 然而大地水準面是一個略有起伏的不規(guī)則的曲面，無法用數學公式精確表達。于是人們就用與某個區(qū)域或者國家大地水準面最為密合的橢球體來代替大地水準面作為測量計算的基準面，此橢球體稱為參考橢球體，橢球面稱為參考橢球面。其定位方法分為:單點定位法和多點定位法。將P點沿鉛垂線方向投影到大地水準面上得到P′點，設想大地水準面與參考橢球面在P′點相切，橢球面上P′點的法線與該點對大地水準面的鉛垂線重合，令橢球短軸與地球自轉軸平行，其軌道面與地球赤道面平行，稱為單點定位法。 測量坐標系為了確定地面點的空間位置，就需要建立相應的坐標系。在大地坐標系中，地面上一點的空間位置用該點在地球的大地緯度B、大地經度L和該點沿橢球面法線到橢球面的距離H表示。WGS－84坐標系是全球定位系統(tǒng)(GPS)采用的坐標系，屬地心空間直角坐標系。平面直角坐標系的建立是由于建設規(guī)劃、設計一般在平面上進行的，因此需要把空間點的位置和地面圖形表示在平面上，建立平面直角坐標系。 高斯一克呂格投影為了便于測量和計算，需要把參考橢球面上的要素轉化到平面上，就需要采用投影方法。主要是設想有一個橢圓柱面橫套在地球橢球體外面，使他與橢球上某一子午線相切，橢圓柱的中心軸通過橢球體中心，然后用一定投影方法，將子午線兩側各一定范圍內的地區(qū)投影到橢球圓柱面上，再將此圓柱面展開即成為投影面。便形成上述所說的高斯平面直角坐標系。為了控制這種變形，將地球按照一定的經差分成若干范圍不大的帶，我們稱之為投影帶。帶和6186。在我國采用了兩種大地坐標系，即1954北京坐標系和1980國家大地坐標系。:D為歸算到參考橢球面上AB的邊長，D0為地面上AB兩點的邊長，Hm為AB兩點的平均高程，R為地球半徑。S為高斯投影面上的平面值。高速鐵路工程控制測量的特點是線路長，其施工主要是沿著一條或者幾條帶狀范圍內進行，又針對高速鐵路對控制網的高精度要求，《客運專線無砟軌道鐵路工程測量技術》中規(guī)定:高速鐵路使用的工程控制測量坐標系統(tǒng)投影長度變形值δ變形1:100000。根據式(2－3)、(2－4)轉換得到長度變形值:其中，取R=6371枷。0時，平均高程Hm和坐標平均值уm的變形值符號是相反的，并且它們在滿足投影長度變形值δ變形1:100000。，平均高程Hm和坐標平均值уm的值任意一個超過某個范圍，就達不到高速鐵路精密工程控制測量變形比要求?；蛘?176。此時，為了保證工程測量的質量和精度，可以選用合適的參考面或者采用任意較窄帶寬獨立高斯投影平面直角坐標系來削弱投影變形。，平移中央子午線來實現(xiàn)對邊長從參考橢球面改算到參考橢球面變形的補償。其中橢球膨脹法的基本思想是保持參考橢球體定位和定向不變，對橢球進行放大，使得經過放大的參考橢球體與獨立坐標系所選的平面相切，此時在切點處兩橢球的法線重合。高速鐵路精密工程控制網中，可以根據具體情況選擇上述方法中的一種，最簡單的方法是第二種，它沒有變動高程參考面那么復雜的計算，在與其他相同坐標轉換的過程中具有相同的參考橢球面而比較容易。 GPS測量技術概況 GPS定位技術的高度自動化及其所達到的高精度和具有的潛力, 也引起了廣大測量工作者的極大興趣。隨著技術的發(fā)展, 快速靜態(tài)定位為短基線測量作業(yè)闖出了一條新路, 大大提高了GPS測量的勞動生產率。各個GPS測量廠商看好這個大趨勢, 紛紛推出各自的GPS測量新產品?？傊? GPS測量理論與設備的不斷發(fā)展, 使得GPS測量技術日趨成熟, GPS測量功能更加完善, GPS測量應用面更廣, 并且GPS測量設備價格變得低廉, 操作更加簡便, 使GPS測量更加實用化和自動化。長期以來用測角、測距、測水準為主體的常規(guī)地面定位技術,正在逐步被以一次性確定三維坐標的、高速度、高效率、高精度的GPS技術所代替。 定位服務領域已從導航和測繪領域擴展到國民經濟建設的廣闊領域。從測量的角度看，則相似于后方交會，即可在同一時間測定三個距離才可定位。因此，GPS定位就是準確測量出衛(wèi)星至我們觀測點的距離。偽距法定位速度快、抗干擾能力強、信號功率小、無模糊度等優(yōu)點，但偽距定位采用的觀測值是C/A碼偽距或者P碼偽距，C/A碼偽距觀測值的精度一般為3m，而P碼偽距觀測值的精度一般在30m左右，由此可見偽距法定位精度比較低，本文暫不做介紹。所謂測相偽距觀測量，指的是衛(wèi)星星鐘tj時刻發(fā)射的載波信號，在用戶接收機站鐘于ti時刻被接收到，衛(wèi)星載波信號由發(fā)射到被接收，期間載波信號傳播的相位稱為載波相位觀測量，亦稱為測相偽距觀測量。則上述載波信號之相位差為:設載波信號的波長為λ，則有衛(wèi)星到接收機的幾何距離Rij為:，GPS觀測值是向量，可設GPS觀測值有如下關系:式中，表示衛(wèi)星Sj在協(xié)議地球坐標系中的直角坐標向量，它由導航電文中提供星歷參數計算出的己知量，表示測站在協(xié)議地球坐標系中的直角坐標向量，是待求量。上式即為接收機j對衛(wèi)星Si載波相位測量的觀測方程。更不能利用P碼實行定位，也不能用P碼和C/A碼的相位觀測量進行聯(lián)合測算。為了提高實時導航定位精度，常采用差分GPS技術。根據獨立觀測量里面很多待求參數相等或相似，采用相互求差法可以消除或者減弱弱諸如衛(wèi)星星鐘誤差，接收機星鐘誤差，電離層和對流層影響，整周模糊度以及軌道殘差，從而達到提高GPS觀測精度的目的[36]。GPS這一特點,使得選點更加靈活方便。2)定位精度高。3)觀測時間短。4)提供三維坐標。5)操作簡便。目前GPS接收機已趨小型化和操作傻瓜化, 觀測人員只需將天線對中、整平, 量取天線高打開電源即可進行自動觀測, 利用數據處理軟件對數據進行處理即求得測點三維坐標。6)全天候作業(yè)。在中國GPS定位技術的應用已深入各個領域, 國家大地網、城市控制網、工程控制網的建立與改造已普遍地應用GPS技術。隨著GPS差分定位技術和RTK實時差分定位系統(tǒng)的發(fā)展和美國AS技術的解除, 單點定位精度不斷提高, GPS技術在導航、運載工具實時監(jiān)控、石油物探點定位、地質勘查剖面測量、碎部點的測繪與放樣等領域將有廣泛的應用前景?；A平面控制網CPⅠ：在基礎框架平面控制網（CP0）或國家高等級平面控制網的基礎上，沿線路走向布設，按GPS靜態(tài)相對定位原理建立的線路平面控制網起閉的基準。平面控制網CPⅡ：在基礎平面控制網（CPⅠ）上沿線路附近布設，為勘測、施工階段的線路平面控制和軌道控制網起閉的基準。點間距為400～800m左右，測量精度為GPSC級網或三等導線。CPⅢ網按自由設站邊角交會的方法測量。在施工、檢測中直接應用最多的就是CPⅢ控制點。CPⅢ測量標志通常由永久性的預埋件、平面測量桿、高程測量桿和精密棱鏡組成；每個控制點與相鄰5個控制點的相對點位中誤差均要求小于1mm；平面網測量要求全站儀具有電子驅動、目標自動搜索和操作系統(tǒng)功能的測量機器人（如 LeicaTCA2003和 TCRA120Trimble S6和S8系列全站儀等）；高程測量一律采用電子水準儀（如Trimble DiNi1Leica DNA03等）；2 施測方法 CPⅢ平面測量CPⅢ平面網是一個邊角控制網，但其測量方法較傳統(tǒng)邊角網測量有很大差異。（1）測站間距為120m時，CPⅢ平面控制網測量網形示意圖如圖1所示。（3）CPⅢ平面網的水平方向觀測的技術要求應滿足表1的規(guī)定。，各測回間距離較差應≤。其中，箭頭方向為高差傳遞方向。CPⅢ高程網水準測量測站的主要技術要求，應符合表2的規(guī)定。%，主要橋梁有大川屯1特大橋、大川屯2特大橋、永強特大橋及6座大橋；%，主要隧道有威虎嶺隧道（3340m、3個斜井）、雙泉上1隧道（999m）、明川隧道（1560m）、三道泉2隧道（2740m、1個斜井）高松樹隧道（1960m、1個斜井）等；涵洞及框架小橋49座，%?？v斷面經過21個坡段，最大縱坡為2%， %，豎曲線半徑均為20000m。按照對鐵路工程影響的氣候分區(qū)，該區(qū)為嚴寒地區(qū)?！妫?，～℃；～℃，～℃，年平均降水量528～670mm，主要集中于6～8月；～；平均相對濕度64～76％，～，最大風速18～20 m/s。主要工程見下表：各工區(qū)橋隧工程表工區(qū)橋隧名稱中心里程長度（m）工作面一工區(qū)威虎嶺隧道DK112+5553340威虎嶺隧道進口威虎嶺隧道2號斜井威虎嶺隧道出口雙泉上1號隧道DK131+040999雙泉上1號隧道進口三道泉2號隧道DK128+8041352三道泉2號隧道出口雙泉上2號隧道DK132+127354雙泉上2號隧道進口明川隧道DK133+8001560明川隧道進口明川隧道出口高松樹隧道DK143+900980隧道出口北關隧道DK145+805790北關隧道進口二工區(qū)大橋屯大橋DK119+　大川屯1特大橋DK120+　大川屯大橋DK122+　大川屯2特大橋DK123+　三工區(qū)三道泉1隧道DK126+605三道泉1隧道出口西溝大橋DK127+　三道泉2隧道DK128+8041352三道泉2隧道進口五人班前大橋DK130+　雙泉上大橋DK131+　永強特大橋DK135+　四工區(qū)高松樹大橋DK142+　高松樹隧道DK143+900980隧道進口各工區(qū)路涵工程表工區(qū)路基起止里程長度（m）備注一工區(qū)DK110+500DK110+885385包含小橋涵1處DK110+500DK110+885716包含小橋涵3處DK146+200DK146+300100　二工區(qū)DK114+225DK115+7001475其中包括框架涵、框架小橋共23處DK115+700DK117+2001500DK117+200DK119+DK119++　DK121++其中包括框架涵1處DK122++　DK123++400其中包括框架涵1處三工