新建鐵路合肥至蚌埠客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)(簡(jiǎn)稱(chēng)合蚌客專(zhuān))位于安徽省中部，北起蚌埠市，南至合肥市，沿途經(jīng)過(guò)鳳陽(yáng)縣、淮南市和長(zhǎng)豐縣。合蚌客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)北連正在建設(shè)的京滬高速鐵路，南接合肥樞紐與合寧、合武鐵路相銜接，是京滬高速鐵路與滬漢蓉快速客運(yùn)通道間快速連通線(xiàn)，也是京福高速鐵路的重要組成部分。
　　1、概述
　　鐵路GPS基礎(chǔ)基站網(wǎng)(CP0網(wǎng))的概念是鐵路第三勘察設(shè)計(jì)院最早提出的，并最早在京滬高鐵中得到應(yīng)用。采用CP0網(wǎng)的原因是我國(guó)既有的三角點(diǎn)精度偏低，且兼容性極差。特別是省界結(jié)合部位的三角點(diǎn)，有的坐標(biāo)相差1m以上，還有就是既有國(guó)家三角點(diǎn)布設(shè)時(shí)間早，部分點(diǎn)位破壞嚴(yán)重，有的整個(gè)點(diǎn)位破壞，有的標(biāo)芯無(wú)法正常識(shí)別，這些都不能保證首級(jí)GPS點(diǎn)的精度，也不利于施工期間的復(fù)測(cè)。京滬高鐵、京石、石武和武廣等客專(zhuān)都普遍建立CP0網(wǎng)代替國(guó)家三角點(diǎn)，合蚌客專(zhuān)屬于無(wú)砟客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)，CP0網(wǎng)按照《全球定位系統(tǒng)(GPS)測(cè)量規(guī)范》中B級(jí)GPS網(wǎng)建立。
　　2、合蚌CP0網(wǎng)建立
　　2.1 CP0點(diǎn)的選點(diǎn)與埋設(shè)
　　《高速鐵路工程測(cè)量規(guī)范》規(guī)定：CP0應(yīng)沿線(xiàn)路走向每50km 左右布設(shè)一個(gè)點(diǎn)，在線(xiàn)路起點(diǎn)、終點(diǎn)或與其他線(xiàn)路銜接地段，應(yīng)至少有1個(gè)CP0控制點(diǎn)。合蚌客專(zhuān)線(xiàn)路全長(zhǎng)130.34 km，按照50km布設(shè)一個(gè)點(diǎn)，全線(xiàn)布設(shè)三個(gè)，即起點(diǎn)蚌埠市、中部長(zhǎng)豐縣、終點(diǎn)合肥市。
　　按照GPS選點(diǎn)要求合理選擇CP0點(diǎn)，CP0點(diǎn)離設(shè)計(jì)線(xiàn)路中心為200m～5000m。CP0點(diǎn)按照基巖點(diǎn)要求進(jìn)行埋設(shè)，根據(jù)沿線(xiàn)地層情況，埋設(shè)至持力層，預(yù)計(jì)深度60m，不足60m的必須鉆孔到基巖深0.5m，其埋設(shè)位置及深度見(jiàn)地質(zhì)柱狀圖。
　　1、深埋樁施工工藝
　　(1)根據(jù)所選點(diǎn)位，現(xiàn)場(chǎng)確定具體點(diǎn)的埋設(shè)位置。
　　(2)采用GC150～300型工程鉆機(jī)、φ130三翼鉆頭鉆進(jìn)至要求層位深度，測(cè)定孔深。
　　2、深埋樁質(zhì)量要求
　　(1)孔深誤差<1/1000。
　　(2)孔斜<1°。
　　(3)如不足60m，鋼管到基巖基礎(chǔ)中不小于40cm，以取出巖心為準(zhǔn);
　　(4)鋼管為Φ108，鋼管連接應(yīng)牢固，外層涂防銹漆。鋼管打入后，保證鋼管內(nèi)沒(méi)有泥漿，鋼管內(nèi)應(yīng)用混凝土填實(shí)。
　　(5)鋼管上部應(yīng)鍥入標(biāo)心，標(biāo)心必須落實(shí)到鋼管上，管在標(biāo)石的中心。
　　(6)基巖樁位于裸露的基巖時(shí)，必須打至基巖下0.8m;如1.4m以下未至基巖必須開(kāi)挖一個(gè)深1.4m，面積大于蓋板的樁孔，放入一個(gè)扎好的鋼筋籠并固定至鋼管樁上，使鋼管樁、鋼筋籠、標(biāo)心一體。
　　2.2 CP0網(wǎng)觀(guān)測(cè)
　　合蚌客專(zhuān)起點(diǎn)接于京滬高鐵蚌埠南站，為了便于和京滬高鐵無(wú)縫銜接，CP0網(wǎng)聯(lián)測(cè)京滬高鐵CP0點(diǎn)一個(gè)JZ12，網(wǎng)聯(lián)測(cè)IGS臺(tái)站2個(gè)，北京房山站BJFS和上海站SHAO，采用和京滬高鐵相同坐標(biāo)系統(tǒng)，WGS84坐標(biāo)系。
　　外業(yè)觀(guān)測(cè)分別于2009年2月22日、23日和24日進(jìn)行，使用4臺(tái)檢測(cè)合格的天寶5800，分四個(gè)時(shí)段觀(guān)測(cè)，其中一個(gè)時(shí)段在夜間，每個(gè)時(shí)段最少6個(gè)小時(shí)，采樣率設(shè)置為15秒。
　　2.3 CP0點(diǎn)數(shù)據(jù)處理
　　1、CP0網(wǎng)網(wǎng)型
　　數(shù)據(jù)處理使用Bernese GPS4.2 軟件，該軟件它主要應(yīng)用于長(zhǎng)基線(xiàn)的GPS解算?？紤]到接收機(jī)同步觀(guān)測(cè)所能構(gòu)成的同步基線(xiàn)邊非常多，實(shí)際數(shù)據(jù)處理過(guò)程中無(wú)需全部解算?？紤]聯(lián)測(cè)的IGS站點(diǎn)與網(wǎng)內(nèi)其它點(diǎn)的連接數(shù)為“2”，以及網(wǎng)內(nèi)任意點(diǎn)與網(wǎng)內(nèi)其它點(diǎn)的連接數(shù)不少于“3”的條件，實(shí)際基線(xiàn)處理采用如圖3所示的基線(xiàn)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，其基本網(wǎng)形為大地四邊形，具有很好的圖形強(qiáng)度。
　　對(duì)外業(yè)觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)的初步質(zhì)量檢查采用基于寬波組合觀(guān)測(cè)值的粗差和周跳探測(cè)。并用粗差和周跳清理后的相位觀(guān)測(cè)值對(duì)偽距觀(guān)測(cè)值進(jìn)行相位平滑處理。對(duì)各測(cè)站采用平滑偽距觀(guān)測(cè)值進(jìn)行接收機(jī)鐘差同步計(jì)算后，使用載波相位三差觀(guān)測(cè)值進(jìn)行測(cè)站相對(duì)定位解算。
　　2、GPS基線(xiàn)精解
　　Bernese GPS4.2 軟件采用以空間直角坐標(biāo)為未知參數(shù)的GPS網(wǎng)平差方式。GPS基線(xiàn)網(wǎng)平差首先在同步觀(guān)測(cè)網(wǎng)中進(jìn)行，然后作異步網(wǎng)整體平差處理。基線(xiàn)精解按如下步驟進(jìn)行：
　　采用電離層無(wú)關(guān)組合觀(guān)測(cè)值進(jìn)行測(cè)站的對(duì)流層延遲估計(jì)，并建立相應(yīng)的延遲改正模型，存儲(chǔ)觀(guān)測(cè)值殘差。
　　利用觀(guān)測(cè)值殘差的均方差(RMS)統(tǒng)計(jì)結(jié)果，對(duì)所有觀(guān)測(cè)值殘差絕對(duì)值大于3倍RMS的觀(guān)測(cè)值進(jìn)行數(shù)據(jù)屏蔽。
　　利用先前建立的對(duì)流層延遲改正模型和經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)屏蔽后的相位觀(guān)測(cè)值進(jìn)行L1、L2的雙差整周模糊度的解算。解算采用固定解和浮動(dòng)解相結(jié)合的方式，凡在a=0.05置信水平下能固定的模糊度則取固定解，否則取其實(shí)數(shù)浮動(dòng)解。
　　3、網(wǎng)平差與檢核
　　將解算的模糊度作為已知值，利用電離層無(wú)關(guān)組合觀(guān)測(cè)值分時(shí)段組成測(cè)站坐標(biāo)求估的法方程，分時(shí)段進(jìn)行坐標(biāo)估計(jì)。同步網(wǎng)平差計(jì)算以BJFS為位置基準(zhǔn)，采用松弛法，賦予BJFS坐標(biāo)1mm的點(diǎn)位坐標(biāo)中誤差。
　　將不同時(shí)段的法方程進(jìn)行融合，并充分考慮異步基線(xiàn)之間的方差-協(xié)方差陣，進(jìn)行多時(shí)段整體的基線(xiàn)網(wǎng)3維空間自由平差。
　　將不同時(shí)段的法方程進(jìn)行融合，并充分考慮異步基線(xiàn)之間的方差-協(xié)方差陣，進(jìn)行多時(shí)段整體的基線(xiàn)網(wǎng)3維空間強(qiáng)制約束平差。平差計(jì)算以BJFS、SHAO為位置基準(zhǔn)(賦予BJFS、SHAO坐標(biāo)0.1mm的坐標(biāo)中誤差)。
　　作為GPS基線(xiàn)網(wǎng)平差結(jié)果精度和可靠性的外部檢查手段，比較SHAO站點(diǎn)的整體自由網(wǎng)平差結(jié)果和IGS公布的精確已知坐標(biāo)?；€(xiàn)BJFS~SHAO長(zhǎng)1058.437km。以IGS公布的BJFS坐標(biāo)為強(qiáng)制位置基準(zhǔn)，按自由網(wǎng)平差求得的SHAO坐標(biāo)與IGS公布的SHAO已知坐標(biāo)的較差(見(jiàn)表1)反映了合蚌GPS基準(zhǔn)站網(wǎng)的數(shù)據(jù)觀(guān)測(cè)質(zhì)量和基線(xiàn)的解算精度。表1充分說(shuō)明：本次合蚌客專(zhuān)基準(zhǔn)站網(wǎng)的坐標(biāo)計(jì)算成果具有很高的精度，達(dá)到了基準(zhǔn)站網(wǎng)的設(shè)計(jì)精度要求。

SHAO	IGS坐標(biāo)	整體自由網(wǎng) 平差坐標(biāo)	坐標(biāo)較差	點(diǎn)位相對(duì)誤差
X (m)	-2831733.6396	-2831733.6402	0.0006	0.023ppm
Y (m)	4675665.9072	4675665.9165	-0.0093
Z (m)	3275369.3766	3275369.3990	-0.0224

　　表1 SHAO參考站位置比較
　　作為GPS基線(xiàn)網(wǎng)平差結(jié)果精度和可靠性的內(nèi)部檢查手段，對(duì)所有異步基線(xiàn)組成的異步環(huán)進(jìn)行閉合差的檢驗(yàn)，異步環(huán)采用獨(dú)立三角形形式，全網(wǎng)需檢查的三角形圖形共6個(gè)，其閉合差檢驗(yàn)結(jié)果均滿(mǎn)足規(guī)定要求。

閉合環(huán)	ΔX(m)	ΔY(m)	ΔZ(m)	閉合差相對(duì)精度
BJFS-JZ12-CP001	-0.0015	0.0089	0.0058	0.01 ppm
JZ12-CP001-CP002	0.0091	-0.0193	-0.0111	0.40 ppm
CP001-CP002-CP003	-0.0082	0.0182	-0.0043	0.27 ppm
CP002-CP003-SHAO	0.0082	-0.0061	0.0096	0.04 ppm
JZ12-CP001-CP003	0.0112	-0.0095	-0.0024	0.19 ppm
JZ12-CP002-CP003	0.0117	-0.0232	-0.0065	0.30 ppm

　　表2 CP0異步環(huán)閉合差統(tǒng)計(jì)(部分)
　　4、CP0成果坐標(biāo)
　　合蚌客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)GPS坐標(biāo)基準(zhǔn)站網(wǎng)成果是將BJFS和SHAO兩個(gè)IGS臺(tái)站的已知坐標(biāo)約束到基線(xiàn)網(wǎng)平差成果，起算坐標(biāo)的參考?xì)v元為2009-2-22。為與京滬高速鐵路的坐標(biāo)保持一致，將合蚌客專(zhuān)CP0坐標(biāo)成果通過(guò)BJFS點(diǎn)平移到京滬高速鐵路CP0成果的起算歷元。
　　為了更進(jìn)一步檢核CP0成果正確性，在基礎(chǔ)平面控制網(wǎng)(CPI)中聯(lián)測(cè)京滬高鐵CPI點(diǎn)2個(gè)，坐標(biāo)較差最大為3.4mm，說(shuō)明合蚌客專(zhuān)與京滬高鐵實(shí)現(xiàn)了無(wú)縫銜接，間接說(shuō)明了合蚌客專(zhuān)CP0網(wǎng)的成果可靠性。
　　3、結(jié)論
　　合蚌客專(zhuān)CP0網(wǎng)的建立，解決了整條線(xiàn)路高精度已知點(diǎn)起算、整網(wǎng)精度均勻分布等基本問(wèn)題，為后期施工打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)?？瓦\(yùn)專(zhuān)線(xiàn)CP0網(wǎng)的建立能根本解決既有三角點(diǎn)精度低、布點(diǎn)不均勻等問(wèn)題，應(yīng)在以后的客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)中推廣使用。
　　參考文獻(xiàn)
　　[1]《高速鐵路工程測(cè)量規(guī)范》，TB 10601-2009
　　[2]《全球定位系統(tǒng)(GPS)測(cè)量規(guī)范》，B/T18314-2001