本書在介紹衛(wèi)星定位高程擬合技術(shù)原理的基礎上,結(jié)合高程擬合技術(shù)在鐵路勘察設計行業(yè)應用特點及地球重力場模型的發(fā)展演變,進行了詳細的誤差分析,闡述了高程擬合誤差產(chǎn)生的原因,并針對原因進行分析,提出了高程擬合的技術(shù)設計方案、數(shù)據(jù)處理方法和精度評定標準。結(jié)合國內(nèi)不同地形特點以及部分國外項目情況,有針對性地進行高程擬合對比分析,提出了不同地區(qū)不同項目應用衛(wèi)星定位高程擬合技術(shù)的經(jīng)驗性結(jié)論。全書共分8章。第1章簡要介紹了 GNSS高程擬合技術(shù)以及國內(nèi)外地球重力場模型發(fā)展情況;第2章介紹了 GNSS高程測量的相關理論和方法;第3章介紹了 GNSS高程擬合的方法以及擬合過程中的誤差分析;第4章介紹了 GNSS高程測量具體技術(shù)設計參數(shù)及精度要求;第5章介紹了 GNSS高程擬合數(shù)據(jù)處理及精度評定;第6、7章分別結(jié)合國內(nèi)不同地形項目情況和國外不同地區(qū)項目特點進行高程擬合對比分析及提出經(jīng)驗性結(jié)論;第8章對衛(wèi)星定位高程擬合技術(shù)的發(fā)展和應用前景進行了展望。
該書用大量的實際案例進行了高程擬合對比分析,以圖表的形式直觀地介紹了各種擬合方法的擬合精度,對比分析一目了然;并結(jié)合各地區(qū)特點提出相應地區(qū)的經(jīng)驗結(jié)論。這些經(jīng)驗結(jié)論對于促進鐵路勘察技術(shù)的發(fā)展,對于衛(wèi)星定位技術(shù)在鐵路測量全面應用,以及在公路、石油管線和高壓輸電線路等長大帶狀勘察項目中應用具有很重要的參考價值和指導作用。
從工程測量出現(xiàn)以來,人們一直在尋找減少外業(yè)測量工作量、提高工作效率、提升成果精度的作業(yè)技術(shù)和方法。GNSS定位技術(shù)的出現(xiàn),給工程測量作業(yè)模式帶來了根本性改變,被廣泛應用到鐵路勘察、施工及運營維護各個階段,大大提高了測量精度和工作效率。利用GNSS技術(shù)很容易地確定地面點厘米級甚至毫米級的三維坐標。隨著CHAMP、GRACE和GOCE等重力衛(wèi)星探測計劃的成功實施,地球重力場模型在精度和分辨率等方面均獲得了大幅度提高。將GNSS定位技術(shù)和地球重力場模型融合處理,即可將高精度的大地高轉(zhuǎn)換為工程建設需要的正常高,從此解決了長期以來 GNSS僅用于平面控制測量,而無法用于高等級的高程控制測量的瓶頸問題。
自 2002年以來,通過不斷學習技術(shù)、總結(jié)經(jīng)驗,筆者先后完成了長昆客專、大西客專、商合杭客專、哈佳鐵路、石濟客專、京石客專、哈大客專等多個境內(nèi)項目勘察的GNSS高程控制測量,以及坦贊鐵路、埃塞俄比亞鐵路、泰國曼谷至呵叻高鐵、巴拿馬鐵路、印度尼西亞雅加達至萬隆高鐵等多個境外勘察項目的GNSS高程控制測量。根據(jù)實踐需要,開發(fā)了基于超高階重力場模型和GNSS定位技術(shù)的高程擬合軟件,極大地提高了工作效率。
為了及時總結(jié)國內(nèi)外鐵路工程測量和鐵路工程衛(wèi)星定位測量的經(jīng)驗和心得,特別是鐵路工程衛(wèi)星定位高程擬合測量的寶貴經(jīng)驗,推動鐵路工程測量的技術(shù)創(chuàng)新和新成果的應用,以及滿足鐵路工程測量從業(yè)者技術(shù)業(yè)務培訓的需要,特組織編寫了《鐵路工程衛(wèi)星定位高程擬合技術(shù)》一書。
本書是一部適用于鐵路(包括高速鐵路、客運專線、新建和改建普速鐵路)工程勘察、施工、運營維護各個階段GNSS高程測量工作的實踐性工具書。全書分為八章,涵蓋內(nèi)容有GNSS高程擬合技術(shù)發(fā)展、GNSS高程測量理論、GNSS高程擬合方法與誤差分析、GNSS高程測量、GNSS高程擬合數(shù)據(jù)處理、GNSS擬合技術(shù)在國內(nèi)外應用案例。本書內(nèi)容全面、系統(tǒng),注重實用性和實踐操作性,結(jié)合國內(nèi)外鐵路勘察項目地形地貌情況,按照山區(qū)、平原、林區(qū)以及不同國別等分別進行了擬合計算。擬合計算時采用不同的擬合算法,同時考慮地形改正等因素,分別得出了相應地區(qū)的擬合經(jīng)驗算法。本書可供鐵路勘察設計、施工等階段測量人員使用,亦可供大專院校相關專業(yè)師生參考。
參與編寫本書的有中國鐵路設計集團有限公司的技術(shù)專家和工程技術(shù)人員以及廣東工業(yè)大學的學者。主要編寫人員有梁永、張興福、匡團結(jié)、王兵海、鄭雪峰、張?zhí)旌、袁士濤、歐陽全歡、彭理、張志剛、劉曉明、杜輝等。本書在編寫過程中,得到了中國鐵路設計集團有限公司副總工程師、全國工程勘察設計大師王長進的悉心指導;得到中國鐵路設計集團有限公司科技部、測繪院領導和部門的大力支持,在此表示衷心的感謝。
希望本書能夠?qū)氖翯NSS高程測量的技術(shù)人員帶來幫助,能夠為推動GNSS高程擬合技術(shù)在國內(nèi)外各工程勘察設計項目中推廣應用起到一定的作用。
由于作者工作環(huán)境所限,對資料的收集匯總或有遺漏,造成書中存在不當之處者,懇請專家、同行批評指正,俟機勘修。
劉成,男,河北承德人。1995年畢業(yè)于長春地質(zhì)學院地球科學系測繪工程專業(yè),F(xiàn)任中國鐵路設計集團有限公司測繪地理信息研究院副院長兼總工程師、教授級高級工程師、中國鐵路設計集團有限公司專家、鐵路總公司科技專家、天津市測繪學會理事。曾獲集團公司十一五優(yōu)秀科技工作者、鐵路青年科技拔尖人才、火車頭獎章等榮譽稱號。
長期從事鐵路工程測量方面的研究和生產(chǎn)實踐,在精密工程測量方面成績突出,在京津城際項目中率先應用精測網(wǎng)技術(shù),參與了《高速鐵路工程測量規(guī)范》編寫。潛心研究國家大地水準面精化技術(shù),關注超高階重力場模型的最新發(fā)布成果,對研究成果及時進行推廣應用。
所主持和完成的項目獲得過多項獎勵。參與完成的京津城際鐵路精密工程控制測量項目獲得 2008年度全國優(yōu)秀勘察設計金獎;參與完成的京津時速 350公里線路工程技術(shù)及應用項目獲得 2009年度鐵道科技獎特等獎;參與完成的高速鐵路精密測量控制技術(shù)試驗研究獲得 2012年度鐵道科技獎一等獎;主持完成的京滬高速鐵路(北京至濟南段)區(qū)域地面沉降監(jiān)測項目獲得 2013年度全國優(yōu)秀測繪工程獎白金獎;作為主要參與者完成的坦桑尼亞至贊比亞鐵路修復改造工程初測工程測量項目獲得 2016年度全國優(yōu)秀測繪工程獎白金獎。
第1章概述
1.1GNSS高程擬合技術(shù)發(fā)展
1.2地球重力場模型的發(fā)展
1.3顧及地球重力場模型的地形模型改正
第2章GNSS高程測量理論
2.1坐標系統(tǒng)和高程系統(tǒng)
2.2GNSS靜態(tài)相對定位技術(shù)
2.3GNSS精密單點定位技術(shù)
2.4連續(xù)運行參考站(CORS)技術(shù)
2.5GNSS高程測量原理
第3章GNSS高程擬合方法與誤差分析
3.1常用的幾種擬合模型
3.2顧及地球重力場模型擬合原理及方法
3.3顧及地球重力場模型的降維處理方法
3.4顧及地球重力場模型和地形改正擬合原理及方法
3.5GNSS高程擬合誤差分析
第4章GNSS高程測量
4.1技術(shù)設計
4.2選點、埋石
4.3接收機選擇和檢驗
4.4GNSS線路高程控制測量
4.5航測GNSS高程控制測量
4.6跨河GNSS高程控制測量
第5章GNSS高程擬合數(shù)據(jù)處理
5.1GNSS數(shù)據(jù)預處理
5.2GNSS基線解算
5.3GNSS網(wǎng)無約束平差
5.4高程聯(lián)測數(shù)據(jù)處理
5.5GNSS高程擬合
5.6擬合精度評定
第6章GNSS高程擬合技術(shù)在國內(nèi)鐵路工程中的應用
6.1長沙至昆明鐵路客運專線GNSS高程控制測量項目
6.2大西客運專線大同至運城段GNSS高程控制測量項目
6.3商丘至合肥至杭州鐵路商丘至阜陽段GNSS高程控制測量項目
6.4哈爾濱至佳木斯鐵路GNSS高程控制測量項目
6.5京津唐鐵路CORS技術(shù)應用
6.6小結(jié)
第7章GNSS高程擬合技術(shù)在國外鐵路工程中的應用
7.1坦贊鐵路GNSS高程控制測量項目
7.2埃塞俄比亞鐵路GNSS高程控制測量項目
7.3泰國曼谷至呵叻高速鐵路GNSS高程控制測量項目
7.4巴拿馬共和國巴拿馬城至戴維鐵路GNSS高程控制測量項目
7.5小結(jié)
第8章展望
8.1重力衛(wèi)星的發(fā)展
8.2高精度似大地水準面精化
8.3鐵路行業(yè)的應用前景
8.4其他行業(yè)應用前景
參考文獻