BDS在铁路工程控制测量中的应用研究

【摘要】：北斗卫星导航系统(BDS)是我国自主研发、独立发展并运行的卫星导航系统,2020年6月23日北斗三号系统星座部署的最后一颗卫星成功发射并入轨,从而BDS踏入全球服务的新阶段。为了推动及加强北斗卫星导航系统在铁路建设及运营中应用,国家相关部门联合启动北斗铁路行业综合应用示范工程项目,其中就包含铁路工程测量方面的示范工程。通过基于BDS的铁路工程测量示范工程应用的带领,北斗和铁路工程测量将进一步融合,从而促进两个行业健康发展,并服务于国家综合立体交通网建设。为此,有必要对BDS在铁路工程测量中的相关应用技术进行系统性的研究和实验验证。首先在川藏铁路线位附近的昌都邦达草原区域建立一定长度的铁路GNSS平面控制测量实验网,然后在实验网中利用某型号北斗测量型接收机和美国天宝GNSS接收机开展铁路CPI、CPII及隧道洞外GNSS平面控制网测量实验工作,最后对基于不同型号接收机和不同卫星星座的各项测量实验观测数据进行数据处理分析,验证了单BDS在高海拔地区建立铁路CPI、CPII及隧道洞外GNSS平面控制网的可行性,并证明了该型号北斗测量型接收机观测的基线向量精度较好,与现有主流天宝接收机的结果相符合。然后对基于BDS地基增强系统的宣杭铁路新型CPI及CPII控制网的网形设计、测量方法和数据处理技术进行了研究,再结合铁路工程测量的精度要求对基于单BDS的宣杭铁路新型CPI及CPII控制网的基线质量和网平差结果进行统计分析,证明了采用单BDS建立的新型CPI及CPII控制网能够达到普速铁路相应等级的精度要求。接着通过对基于BDS的宣杭铁路带状高程拟合实测数据进行数据处理和分析,验证了其精度能够满足三等水准测量的要求,研究结果还表明单BDS与单GPS的高程拟合精度相当。最后通过对广珠城际铁路CPI、CPII控制网采用单BDS和单GPS基线解算后的结果进行精度对比分析,验证了在我国低纬度电离层活跃地区基于单BDS的GNSS静态相对定位测量方法在测量结果的精度和可靠性方面明显比GPS强。接着通过对广珠城际铁路CPI、CPII和CPIII平面网复测的技术路线及稳定起算点选取方法进行了研究,验证了这种方法能使基于BDS的CPII控制网与基于智能型全站仪的CPIII平面网具有较好的精度兼容性。