基于TBC4.1软件的高速铁路CP0框架控制网基线解算与网平差精度分析

针对天宝公司研发的新版本TBC4.1软件在高速铁路CP0框架控制网基线解算与网平差的可行性问题,以京沪高速铁路CP0框架控制网作为研究对象,将最新版TBC4.1软件与GAMIT10.7软件、旧版本TBC3.5软件的基线解算能力进行比较,并与Cosa GPS软件的网平差精度进行对比,用试验的方法讨论TBC4.1软件加载不同类型卫星星历对不同基线长度高速铁路CP0框架控制网的基线解算与网平差精度。结果表明:TBC4.1软件较旧版本TBC3.5软件在长基线解算能力上得到了很大的提高;在处理800 km范围内的高速铁路CP0框架网基线时,TBC4.1软件获得与GAMIT10.7软件相当的解算精度,且不受精密星历种类的限制;当CP0框架网的基线长度由800 km扩大至1 500 km时,TBC4.1软件加载最终星历的基线解算精度仍能与GAMIT10.7的解算精度保持一致;TBC4.1软件网平差模块的处理精度为毫米级,且不受精密星历种类解算的基线结果限制。     

不同星历产品对高速铁路框架控制网解算精度的影响

基于GAMIT/GLOBK基线解算模块,分别利用国际GNSS服务组织提供的快速星历(IGR)和超快速星历(IGU)产品对某高速铁路框架控制网(CP0)数据进行基线解算,将解算结果与最终星历(IGF)产品的解算结果进行对比,验证不同星历产品(IGR及IGU)对控制网基线解算精度的影响;对基线解算结果进行二维约束平差,得到各个站点的平面坐标,并与IGF产品解算的结果进行对比。结果表明,IGR及IGU产品解算的基线平差结果 x分量精度均优于1.5 mm,y分量精度均优于3 mm,IGU产品解算结果的误差略大于IGR,但平面误差均为mm级,可满足高速铁路框架控制网的精度要求,而IGU星历产品相较于IGR星历产品时延更短,更能满足高速铁路框架控制网对于时效性的要求。     

起算点坐标精度对高速铁路CP0框架网GAMIT基线解算结果的影响研究

根据GNSS相对定位双差观测方程推导了起算点误差对GPS基线向量的传播模型。以杭黄高速铁路CP0框架控制网作为研究对象,用试验的方法讨论了不同起算点坐标精度对高速铁路CP0框架网基线解算结果的影响。结果表明,在使用GAMIT软件处理CP0框架网基线向量时,必须严格控制起算点坐标精度,最好将其控制在10 cm范围内;当起算点初始坐标精度低至20 cm时,GAMIT软件解算的CP0框架网基线在X、Y、Z三个方向的分量可仍保持在mm级;但当起算点坐标误差达到2 m时,CP0框架网GAMIT基线解算结果无法满足高速铁路CP0框架网基线解算的精度要求。     

高速铁路CP0框架控制网数据处理模式与方法研究

框架控制网(CP0)作为高速铁路平面控制测量的起算基准,必须确保其具有较高的精度、可靠性和稳定性。影响CP0最终定位结果的因素较多,如不能正确考虑并处理这些因素,将造成最终定位结果出现较大偏差无法满足精度要求。结合相关项目的测量数据及实践经验,对CP0数据处理模式与方法进行研究分析与总结归纳,在此基础上就基线解算系统误差的消除和削弱,基线解算方案和软件的合理选择,如何进行框架基准的统一与转换,以及基线网平差等方面提出一些原则和方法,不仅解决了CP0框架基准的统一问题,也提高了基线解算的可靠性和精度。     

高速铁路CP0框架控制网GAMIT解算结果与IGS站的选取研究

针对高速铁路CP0框架控制网数据解算时IGS基准站的选取问题,以沿江城际铁路CP0框架控制网作为研究对象,用试验的方法讨论使用GAMIT软件处理高速铁路CP0框架网时,选择IGS基准站的空间分布和数量分布对基线解算的影响。结果表明,在CP0框架网数据处理时必须选取IGS站提供参考框架,但可不必选择位于南半球的IGS站;选取的IGS站空间分布要均匀,数量上选择4～5个即可。     

GAMIT中不同卫星星历对GNSS点位坐标解算的影响

利用GAMIT/GLOBK软件进行GNSS数据高精度解算的时效受限于IGS最终精密星历(IGS)的发布。为提高时效,探讨不同星历对不同基线距GNSS网络坐标解算精度的影响。基于GAMIT软件,采用IGS发布的最终精密卫星星历(IGS)和快速卫星星历(IGR),对不同基线距(20～1000 km)的GNSS网络进行坐标解算。结果表明,利用最终精密星历解算GNSS点的坐标精度随着基线距的增加而减小,水平向坐标误差保持在5 mm以内,中短基线网(20～200 km)垂向误差在1 cm以内,长基线网(200～1000 km)垂向误差超过2 cm;利用快速卫星星历解算短基线GNSS网(20～100 km)的点位水平向误差在5 mm以内,中长基线GNSS网(60～200 km)点位水平向精度保持在1 cm以内,长基线GNSS网点位水平向精度超过1 cm。上述结果表明,在GAMIT/GLOBK软件中,利用快速卫星星历解算中-短基线距GNSS网,可以满足三维坐标精度需求为1 cm的工程。     

高速铁路CP0基线解算中起算点坐标精度研究

在高速铁路CP0基线解算过程中,需要将IGS参考站作为起算点,当起算点坐标出现误差或兼容性较差时,将导致整个框架控制网基线向量解产生系统性旋转和尺度变化,因此必须对起算点坐标的允许精度进行研究。介绍起算点误差传播与影响模型,从理论上分析起算点误差对基线解算的影响程度,通过设计不同解算方案采用工程测量数据对起算点坐标的允许精度进行研究。结果表明,使用GAMIT软件进行CP0框架控制网解算时必须严格控制起算点坐标的误差,起算点点位坐标精度最好控制在10 cm之内;当起算点坐标误差达到20 cm时,各基线分量的解算结果的精度在毫米级的量级;当起算点坐标误差达到2 m时,基线解算结果不可靠,不满足高精度解算要求。     

基于单一北斗二代系统的高速铁路CP0框架控制网基线解算和精度分析

目前，我国铁路CP0框架控制网基于GPS系统来构建，随着我国北斗系统的逐步完善，铁路行业亟需摆脱对GPS系统的依赖。在杭衢高铁进行北斗和GPS静态数据测量实验，在GAMIT内输入同时段的IGS和MGEX在亚太地区5个测站的数据，分别处理单一GPS和单一北斗的CP0基线，以标准化均方根误差和基线解算偏差作为指标来对比分析两者的基线解算精度，然后对解算得到的基线进行平差计算。研究表明：选择我国经纬度范围内3～4个MGEX站参与单一北斗二代系统的基线解算和平差起算，能够满足高速铁路测量规范对于铁路CP0框架控制网三维无约束平差最弱边相对中误差小于1/2 000 000,三维约束平差最弱边相对中误差小于1/250 000的精度要求；单一北斗二代系统能够独立应用于构建铁路CP0框架控制网，摆脱我国铁路系统在该领域长期对GPS系统的依赖。     

LGO与TBC基线解算方法的比较

介绍LGO与TBC在铁路精测网基线解算过程中的差异,并对两种软件的解算结果进行比较分析,找出各自软件的特点。最后给出两种精测网数据处理的方法。     

高速铁路CP0基线解算中天顶对流层参数估计研究

对流层延迟是GPS测量的重要误差源之一,对模糊度解算及基线精度均有较大影响。高速铁路CP0框架控制网基线解算中采用PWL分段线性法估计天顶对流层湿延迟参数的方法提高对流层折射改正精度,因此研究PWL分段线性法中参数估计的时间间隔对CP0基线解算的影响是十分必要的。介绍GPS对流层延迟的改正原理,通过设计不同解算方案采用工程测量数据对天顶对流层湿延迟参数估计的合理时间间隔进行研究。结果表明,每4~6 h估计一个天顶对流层湿延迟参数效果较好,能真实反映出对流层折射影响随时间变化的趋势,从而提高基线解的精度。     

快速星历与精密星历对基线解算和平差结果的影响

在数据处理中,为求得高精度的点位坐标,基线解算一般采用精密星历。精密星历要在观测两周后才能得到,而快速星历在观测17h后就能得到。分析了两种星历误差对基线解算、网平差计算结果的影响,结果表明,对于一般的工程控制网而言,快速星历能够达到与精密星历同样的效果。     

GAMIT软件在高速铁路高精度GPS网基线解算中的应用

简要介绍了GAMIT软件数据准备和数据处理步骤，并结合某城际首级GPS控制网数据进行基线解算和精度分析，结果表明GAMIT软件在中长基线解算精度上，完全满足我国高速铁路高精度GPS网建设的要求。     

BDS/GPS/GLONASS中长基线解算性能对比分析

北斗三号全球卫星导航系统的建成,显著改变了多星座GNSS(全球导航卫星系统)的空间结构,为了定量评估融合北斗三号的多星座GNSS中长基线解算的精度和可靠性,采用实测中长基线数据,对不同系统组合、不同定权方法、不同观测时长下的BDS/GPS/GLONASS基线解算性能展开试验研究。在分析多星座GNSS基线解算函数模型和先验观测值定权方法的基础上,通过观测某高速铁路框架网65.9 km基线数据,进行不同策略下基线解算对比试验,结果表明：(1)BDS定位性能整体上优于GPS,0.5 h观测时长高度角定权策略下,融入BDS后三系统基线解精度比GPS/GLONASS双系统提高39.7%;(2)高度角定权法总体稳定性优于信噪比定权与等权方法,融入北斗后三系统0.5 h观测时长的基线解算精度与单GPS 2 h的解算精度相当;(3)融入北斗后,BDS/GPS/GLONASS三系统融合可减弱不同定权方法的中长基线解算精度的差异,水平和垂向差异分别为1 mm和5 mm。北斗三号系统将有利于铁路框架网控制测量的定位精度提升及后续作业流程优化。     

铁路GPS测量中天线定向对高精度基线解的影响分析

GPS天线存在相位中心偏差和天线相位中心变化,在高精度的铁路CP0控制网GPS测量基线解算时,必须对其进行绝对相位中心改正。比较了GPS天线不同定向引起的不同解算结果,分析了天线定向对高精度基线解的影响。     

高铁控制网中多频多模接收机测量性能研究

针对目前应用于高铁控制网的接收机测量性能和GNSS多系统静态测量精度研究较少、高度依赖国外仪器厂商的现状,利用实际测量数据,对自研接收机、国外T品牌接收机和L品牌接收机进行数据质量分析和对比,并使用GPS/BDS/GLONASS多系统数据分析CPⅠ/CPⅡ控制测量的精度,得到以下结论：(1)自研接收机的mp1、mp2与o/slps平均优于T品牌接收机28%、17%、35%,优于L品牌接收机16.5%、4.1%、94%,在较差观测环境下数据质量优势明显;(2)自研接收机GPS测量的各项精度与T品牌和L品牌相当,满足《高速铁路工程测量规范》中CPⅠ、CPⅡ测量精度要求,在中短基线测量中适用性良好;(3)自研接收机BDS基线解算精度满足《高速铁路工程测量规范》中CPⅠ、CPⅡ测量精度要求;(4)在静态测量工作中,建议使用GPS+GLONASS+BDS组合的多系统数据处理方式。     

特长隧道洞外GPS平面控制测量数据处理模式与方法研究

隧道洞外GPS控制网作为洞内控制测量和后续施工放样的起算基准,其数据处理模式与方法在确保隧道工程质量上至关重要。针对特长隧道洞外GPS平面控制测量数据处理环节所存在的一些问题,对特长隧道洞外GPS平面控制测量数据处理模式与方法进行研究,在此基础上对基线解算软件选择、基线解算和网平差处置策略、投影变形控制方法、一点一方向建立隧道坐标系、横向贯通误差计算以及框架基准统一与转换等方面提出一些原则和方法,总结归纳并形成一套完整的长大隧道洞外GPS平面控制测量数据处理体系,不仅提高了基线解算与网平差的可靠性和精度,也解决了隧道洞外GPS控制网框架基准的统一问题,该研究可为类似大型线状工程的GPS控制测量数据处理提供借鉴。     

高铁CPⅡ控制网BDS/GPS快速测量对比试验分析

随着BDS-3的升空运行，GNSS多星座观测条件得到显著改善，面对新一代北斗卫星导航系统，TB 10601—2009《高速铁路工程测量规范》的控制网观测时长以及作业效率的性能有待评估分析。首先，根据单GPS、GPS+BDS卫星可见性分析全球PDOP值的变化情况；然后，推导其基线解算精度随观测时长变化的先验模型；最后，以某高铁线路CPⅡ控制网的观测数据为例，通过自编软件实现单BDS、单GPS、GPS+BDS三种模式的基线解算。结果显示，相比单GPS、GPS+BDS在我国的PDOP值能够降低0.7～1.6,且相对定位精度(观测时长约16 min)与单GPS(观测时长60 min)相当。示例结果中，GPS+BDS平面和高程方向定位精度分别为4.3 mm和10.9 mm,相比单GPS分别有54%和57%的提升。结果表明，在高铁CPⅡ控制网测量中，GPS+BDS能够将观测时长缩短为规范的34%,且满足GPS所要求的指标，并对规范修订具有一定参考价值。     

基于IGS的大范围区域工程控制网建网方法研究

为了研究大范围区域工程控制网的建网方法和整网平差方案,利用IGS站之间重复基线的传递功能,基于东北区域多个高速铁路的框架控制网(CP0)构建区域网,在验证IGS长基线的可靠性后,对该区域控制网进行无约束和约束平差计算。研究表明,利用不同坐标系的起算值,分别整网平差计算得到该区域网所有CP0测点CGCS2000坐标、1980西安坐标和1954北京坐标的成果,与原成果进行比较,坐标较差均在0.005～0.035 m之间;利用同名点的不同坐标系的成果,通过四参数模型求解坐标转换参数,利用该参数计算CP0测点的坐标与已知坐标进行对比以验证转换精度,点位偏差总体在0.01～0.10 m之间。研究结果表明,采用该方法的精度指标均满足高铁测量规范。通过东北区域网求解的转换参数,可服务于项目所在地的用地规划、国土测绘资料的衔接,并为后续开展的其他铁路坐标转换工作提供便利。     

论我国高速铁路精密工程测量技术体系及特点

本文对我国高速铁路精密工程测量技术体系的特点进行研究,重点对高速铁路精密工程测量的内容,高速铁路轨道的内部几何尺寸和外部几何尺寸定位精度,高速铁路精密工程测量的布网原则、坐标基准,"三网合一"的测量体系进行了系统的论述。提出了高速铁路工程测量平面控制网应在框架控制网(CP0)基础上分三级布设、高程控制网分二级布设的方法,平面坐标系统应采用边长投影变形值≤10mm/km的工程独立坐标系以及应按"三网合一"的原则进行高速铁路精密工程测量的观点。     

GPS基线解算与质量控制

以Trimble随机商用软件Trimble Geomatics O ffice为例,详细介绍了铁路工程控制网GPS基线解算的质量控制指标,分析了影响GPS基线解算质量的主要因素及其判定方法,并对如何消除这些因素影响给出了相应处理措施。