本書(shū)在介紹衛(wèi)星定位高程擬合技術(shù)原理的基礎(chǔ)上,結(jié)合高程擬合技術(shù)在鐵路勘察設(shè)計(jì)行業(yè)應(yīng)用特點(diǎn)及地球重力場(chǎng)模型的發(fā)展演變,進(jìn)行了詳細(xì)的誤差分析,闡述了高程擬合誤差產(chǎn)生的原因,并針對(duì)原因進(jìn)行分析,提出了高程擬合的技術(shù)設(shè)計(jì)方案、數(shù)據(jù)處理方法和精度評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)。結(jié)合國(guó)內(nèi)不同地形特點(diǎn)以及部分國(guó)外項(xiàng)目情況,有針對(duì)性地進(jìn)行高程擬合對(duì)比分析,提出了不同地區(qū)不同項(xiàng)目應(yīng)用衛(wèi)星定位高程擬合技術(shù)的經(jīng)驗(yàn)性結(jié)論。全書(shū)共分8章。第1章簡(jiǎn)要介紹了 GNSS高程擬合技術(shù)以及國(guó)內(nèi)外地球重力場(chǎng)模型發(fā)展情況;第2章介紹了 GNSS高程測(cè)量的相關(guān)理論和方法;第3章介紹了 GNSS高程擬合的方法以及擬合過(guò)程中的誤差分析;第4章介紹了 GNSS高程測(cè)量具體技術(shù)設(shè)計(jì)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(píng)定;第6、7章分別結(jié)合國(guó)內(nèi)不同地形項(xiàng)目情況和國(guó)外不同地區(qū)項(xiàng)目特點(diǎn)進(jìn)行高程擬合對(duì)比分析及提出經(jīng)驗(yàn)性結(jié)論;第8章對(duì)衛(wèi)星定位高程擬合技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用前景進(jìn)行了展望。
該書(shū)用大量的實(shí)際案例進(jìn)行了高程擬合對(duì)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(duì)比分析一目了然;并結(jié)合各地區(qū)特點(diǎn)提出相應(yīng)地區(qū)的經(jīng)驗(yàn)結(jié)論。這些經(jīng)驗(yàn)結(jié)論對(duì)于促進(jìn)鐵路勘察技術(shù)的發(fā)展,對(duì)于衛(wèi)星定位技術(shù)在鐵路測(cè)量全面應(yīng)用,以及在公路、石油管線和高壓輸電線路等長(zhǎng)大帶狀勘察項(xiàng)目中應(yīng)用具有很重要的參考價(jià)值和指導(dǎo)作用。
從工程測(cè)量出現(xiàn)以來(lái),人們一直在尋找減少外業(yè)測(cè)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(cè)量作業(yè)模式帶來(lái)了根本性改變,被廣泛應(yīng)用到鐵路勘察、施工及運(yùn)營(yíng)維護(hù)各個(gè)階段,大大提高了測(cè)量精度和工作效率。利用GNSS技術(shù)很容易地確定地面點(diǎn)厘米級(jí)甚至毫米級(jí)的三維坐標(biāo)。隨著CHAMP、GRACE和GOCE等重力衛(wèi)星探測(cè)計(jì)劃的成功實(shí)施,地球重力場(chǎng)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(chǎng)模型融合處理,即可將高精度的大地高轉(zhuǎn)換為工程建設(shè)需要的正常高,從此解決了長(zhǎng)期以來(lái) GNSS僅用于平面控制測(cè)量,而無(wú)法用于高等級(jí)的高程控制測(cè)量的瓶頸問(wèn)題。
自 2002年以來(lái),通過(guò)不斷學(xué)習(xí)技術(shù)、總結(jié)經(jīng)驗(yàn),筆者先后完成了長(zhǎng)昆客專、大西客專、商合杭客專、哈佳鐵路、石濟(jì)客專、京石客專、哈大客專等多個(gè)境內(nèi)項(xiàng)目勘察的GNSS高程控制測(cè)量,以及坦贊鐵路、埃塞俄比亞鐵路、泰國(guó)曼谷至呵叻高鐵、巴拿馬鐵路、印度尼西亞雅加達(dá)至萬(wàn)隆高鐵等多個(gè)境外勘察項(xiàng)目的GNSS高程控制測(cè)量。根據(jù)實(shí)踐需要,開(kāi)發(fā)了基于超高階重力場(chǎng)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(shí)總結(jié)國(guó)內(nèi)外鐵路工程測(cè)量和鐵路工程衛(wèi)星定位測(cè)量的經(jīng)驗(yàn)和心得,特別是鐵路工程衛(wèi)星定位高程擬合測(cè)量的寶貴經(jīng)驗(yàn),推動(dòng)鐵路工程測(cè)量的技術(shù)創(chuàng)新和新成果的應(yīng)用,以及滿足鐵路工程測(cè)量從業(yè)者技術(shù)業(yè)務(wù)培訓(xùn)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(shū)。
本書(shū)是一部適用于鐵路(包括高速鐵路、客運(yùn)專線、新建和改建普速鐵路)工程勘察、施工、運(yùn)營(yíng)維護(hù)各個(gè)階段GNSS高程測(cè)量工作的實(shí)踐性工具書(shū)。全書(shū)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(cè)量理論、GNSS高程擬合方法與誤差分析、GNSS高程測(cè)量、GNSS高程擬合數(shù)據(jù)處理、GNSS擬合技術(shù)在國(guó)內(nèi)外應(yīng)用案例。本書(shū)內(nèi)容全面、系統(tǒng),注重實(shí)用性和實(shí)踐操作性,結(jié)合國(guó)內(nèi)外鐵路勘察項(xiàng)目地形地貌情況,按照山區(qū)、平原、林區(qū)以及不同國(guó)別等分別進(jìn)行了擬合計(jì)算。擬合計(jì)算時(shí)采用不同的擬合算法,同時(shí)考慮地形改正等因素,分別得出了相應(yīng)地區(qū)的擬合經(jīng)驗(yàn)算法。本書(shū)可供鐵路勘察設(shè)計(jì)、施工等階段測(cè)量人員使用,亦可供大專院校相關(guān)專業(yè)師生參考。
參與編寫本書(shū)的有中國(guó)鐵路設(shè)計(jì)集團(tuán)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(xué)的學(xué)者。主要編寫人員有梁永、張興福、匡團(tuán)結(jié)、王兵海、鄭雪峰、張?zhí)旌、袁士濤、歐陽(yáng)全歡、彭理、張志剛、劉曉明、杜輝等。本書(shū)在編寫過(guò)程中,得到了中國(guó)鐵路設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司副總工程師、全國(guó)工程勘察設(shè)計(jì)大師王長(zhǎng)進(jìn)的悉心指導(dǎo);得到中國(guó)鐵路設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司科技部、測(cè)繪院領(lǐng)導(dǎo)和部門的大力支持,在此表示衷心的感謝。
希望本書(shū)能夠?qū)氖翯NSS高程測(cè)量的技術(shù)人員帶來(lái)幫助,能夠?yàn)橥苿?dòng)GNSS高程擬合技術(shù)在國(guó)內(nèi)外各工程勘察設(shè)計(jì)項(xiàng)目中推廣應(yīng)用起到一定的作用。
由于作者工作環(huán)境所限,對(duì)資料的收集匯總或有遺漏,造成書(shū)中存在不當(dāng)之處者,懇請(qǐng)專家、同行批評(píng)指正,俟機(jī)勘修。
劉成,男,河北承德人。1995年畢業(yè)于長(zhǎng)春地質(zhì)學(xué)院地球科學(xué)系測(cè)繪工程專業(yè),F(xiàn)任中國(guó)鐵路設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司測(cè)繪地理信息研究院副院長(zhǎng)兼總工程師、教授級(jí)高級(jí)工程師、中國(guó)鐵路設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司專家、鐵路總公司科技專家、天津市測(cè)繪學(xué)會(huì)理事。曾獲集團(tuán)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(jiǎng)?wù)碌葮s譽(yù)稱號(hào)。
長(zhǎng)期從事鐵路工程測(cè)量方面的研究和生產(chǎn)實(shí)踐,在精密工程測(cè)量方面成績(jī)突出,在京津城際項(xiàng)目中率先應(yīng)用精測(cè)網(wǎng)技術(shù),參與了《高速鐵路工程測(cè)量規(guī)范》編寫。潛心研究國(guó)家大地水準(zhǔn)面精化技術(shù),關(guān)注超高階重力場(chǎng)模型的最新發(fā)布成果,對(duì)研究成果及時(shí)進(jìn)行推廣應(yīng)用。
所主持和完成的項(xiàng)目獲得過(guò)多項(xiàng)獎(jiǎng)勵(lì)。參與完成的京津城際鐵路精密工程控制測(cè)量項(xiàng)目獲得 2008年度全國(guó)優(yōu)秀勘察設(shè)計(jì)金獎(jiǎng);參與完成的京津時(shí)速 350公里線路工程技術(shù)及應(yīng)用項(xiàng)目獲得 2009年度鐵道科技獎(jiǎng)特等獎(jiǎng);參與完成的高速鐵路精密測(cè)量控制技術(shù)試驗(yàn)研究獲得 2012年度鐵道科技獎(jiǎng)一等獎(jiǎng);主持完成的京滬高速鐵路(北京至濟(jì)南段)區(qū)域地面沉降監(jiān)測(cè)項(xiàng)目獲得 2013年度全國(guó)優(yōu)秀測(cè)繪工程獎(jiǎng)白金獎(jiǎng);作為主要參與者完成的坦桑尼亞至贊比亞鐵路修復(fù)改造工程初測(cè)工程測(cè)量項(xiàng)目獲得 2016年度全國(guó)優(yōu)秀測(cè)繪工程獎(jiǎng)白金獎(jiǎng)。
第1章概述
1.1GNSS高程擬合技術(shù)發(fā)展
1.2地球重力場(chǎng)模型的發(fā)展
1.3顧及地球重力場(chǎng)模型的地形模型改正
第2章GNSS高程測(cè)量理論
2.1坐標(biāo)系統(tǒng)和高程系統(tǒng)
2.2GNSS靜態(tài)相對(duì)定位技術(shù)
2.3GNSS精密單點(diǎn)定位技術(shù)
2.4連續(xù)運(yùn)行參考站(CORS)技術(shù)
2.5GNSS高程測(cè)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(chǎng)模型擬合原理及方法
3.3顧及地球重力場(chǎng)模型的降維處理方法
3.4顧及地球重力場(chǎng)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(cè)量
4.1技術(shù)設(shè)計(jì)
4.2選點(diǎn)、埋石
4.3接收機(jī)選擇和檢驗(yàn)
4.4GNSS線路高程控制測(cè)量
4.5航測(cè)GNSS高程控制測(cè)量
4.6跨河GNSS高程控制測(cè)量
第5章GNSS高程擬合數(shù)據(jù)處理
5.1GNSS數(shù)據(jù)預(yù)處理
5.2GNSS基線解算
5.3GNSS網(wǎng)無(wú)約束平差
5.4高程聯(lián)測(cè)數(shù)據(jù)處理
5.5GNSS高程擬合
5.6擬合精度評(píng)定
第6章GNSS高程擬合技術(shù)在國(guó)內(nèi)鐵路工程中的應(yīng)用
6.1長(zhǎng)沙至昆明鐵路客運(yùn)專線GNSS高程控制測(cè)量項(xiàng)目
6.2大西客運(yùn)專線大同至運(yùn)城段GNSS高程控制測(cè)量項(xiàng)目
6.3商丘至合肥至杭州鐵路商丘至阜陽(yáng)段GNSS高程控制測(cè)量項(xiàng)目
6.4哈爾濱至佳木斯鐵路GNSS高程控制測(cè)量項(xiàng)目
6.5京津唐鐵路CORS技術(shù)應(yīng)用
6.6小結(jié)
第7章GNSS高程擬合技術(shù)在國(guó)外鐵路工程中的應(yīng)用
7.1坦贊鐵路GNSS高程控制測(cè)量項(xiàng)目
7.2埃塞俄比亞鐵路GNSS高程控制測(cè)量項(xiàng)目
7.3泰國(guó)曼谷至呵叻高速鐵路GNSS高程控制測(cè)量項(xiàng)目
7.4巴拿馬共和國(guó)巴拿馬城至戴維鐵路GNSS高程控制測(cè)量項(xiàng)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(zhǔn)面精化
8.3鐵路行業(yè)的應(yīng)用前景
8.4其他行業(yè)應(yīng)用前景
參考文獻(xiàn)