精測網(wǎng)施工加密及CPIII測量方法.ppt

高速鐵路(客專)精測網(wǎng)施工加密 與CPIII測量方法,高 山 samgau_西南交通大學 測量工程系,提 要,一、高速鐵路精測網(wǎng)簡介 二、精測網(wǎng)施工加密測量方法 三、CPIII測量介紹 四、注意事項,一、高速鐵路精測網(wǎng)簡介,高速鐵路精測網(wǎng)為一次布設(shè)、統(tǒng)一測量、整網(wǎng)平差； 按鐵道部的要求為“三網(wǎng)合一”，即勘測、施工、運營維護三個階段的控制網(wǎng)合用一個控制網(wǎng)，滿足勘測設(shè)計、建設(shè)施工、運營管理等各方面應用； 平面位置基準； 高程位置基準。,一、高速鐵路精測網(wǎng)簡介,平面控制測量 精密控制測量平面控制網(wǎng)按分級布網(wǎng)的原則，分四級布設(shè)： 第一級為坐標基準站網(wǎng)（框架網(wǎng)CP0） CP0一般每50km左右設(shè)置一座，按國家B級GPS網(wǎng)標準施測，目的是引入并固定平面控制網(wǎng)的位置基準。 （高鐵的實際情況，問題的由來與建議，新規(guī)范制定的討論）,經(jīng)國務院批準，根據(jù)中華人民共和國測繪法，我國自2008年7月1日起啟用2000國家大地坐標系。為此，國家測繪局6月18日發(fā)布公告。 國家測繪局在公告中提供了新坐標系的技術(shù)參數(shù)。 公告對新舊坐標系的轉(zhuǎn)換和使用作出說明：2000國家大地坐標系與現(xiàn)行國家大地坐標系轉(zhuǎn)換、銜接的過渡期為8至10年?，F(xiàn)有各類測繪成果，在過渡期內(nèi)可沿用現(xiàn)行國家大地坐標系；2008年7月1日后新生產(chǎn)的各類測繪成果應采用2000國家大地坐標系。 2000國家大地坐標系與WGS-84坐標系高度相容（位置基準與橢球參數(shù)）。,一、高速鐵路精測網(wǎng)簡介,平面控制測量 精密控制測量平面控制網(wǎng)按分級布網(wǎng)的原則，分四級布設(shè)： 第二級基礎(chǔ)平面控制網(wǎng)（CPI） CPI按B級GPS標準沿線路成對布設(shè)，相鄰點對長邊4000m，點對間短邊在8001000m且相互通視； 主要為勘測、施工、運營維護提供坐標基準； 約束于CP0（和/或國家三角點：北京54或西安80）3D平差或2D聯(lián)合平差。,一、高速鐵路精測網(wǎng)簡介,平面控制測量 精密控制測量平面控制網(wǎng)按分級布網(wǎng)的原則，分四級布設(shè)： 第三級基礎(chǔ)平面控制網(wǎng)（CPII） CPII適宜采用GPS法測量，按鐵路C級GPS標準沿線路布設(shè)成等邊直伸形式，點間距在8001000m，困難地段不短于600m。也可鐵路四等導線測量。 主要為勘測和施工提供控制基準，相鄰點通視，約束于CPI。 3D平差或2D聯(lián)合平差,一、高速鐵路精測網(wǎng)簡介,平面控制測量 精密控制測量平面控制網(wǎng)按分級布網(wǎng)的原則，分四級布設(shè)： 第四級樁基控制網(wǎng)（CPIII） CPIII采用自由設(shè)站的后方交會法測量，距線路中線34m，通常沿直線延伸布設(shè)，點間距在150200m。也可鐵路五等導線測量。 主要為軌道鋪設(shè)服務，強調(diào)絕對點位精度和相對點位精度。約束于CPI 、CPII 。 邊角網(wǎng)聯(lián)合平差,一、高速鐵路精測網(wǎng)簡介,平面控制網(wǎng)的復測 作業(yè)方法（儀器、有效數(shù)據(jù)量、基線解算質(zhì)量） 約束基準（與原成果方法一致，問題） 平差手段（整網(wǎng)、分段；3D、2D） 分析與比較（平順性、穩(wěn)定可靠性）,平面控制網(wǎng)的復測 控制網(wǎng)平差應采用與原成果一致的平差方法（整網(wǎng)）； 當整網(wǎng)平差有困難時，CPII可以進行分段約束平差，但是相鄰地段的CPII必須進行點位的平順連接性檢查；同時，但應避免分段過于瑣碎（短）而導致因CPI點位誤差帶來的位置基準的不一致； CPII的平差應采用全部（分段內(nèi)）穩(wěn)定的CPI點做約束，不應該有選擇的選定部分CPI點做平差約束；,一、高速鐵路精測網(wǎng)簡介,平面控制網(wǎng)的復測 不同分段之間應該進行CPII控制點的銜接平順性檢查（相對點位誤差檢查）； 必要時，相鄰分段應進行統(tǒng)一平差處理，并延伸檢查銜接CPII控制點的平順性； 平順性檢查是保證線路點位相對精度的重要手段，連接點（公共點）坐標較差和相鄰點的相對點位誤差是評價平順性的指標。,一、高速鐵路精測網(wǎng)簡介,平面控制網(wǎng)的復測 平差獲取的坐標成果，不但要做絕對點位誤差的分析和檢查，還要做相鄰點位間的相對誤差檢查。只有上述兩項標準都滿足的情況下，約束平差的最終成果才可應用于工程實際。 應注意CPI、CPII相鄰分段地帶的點位的銜接平順性檢查。 CPI以CP0為基準進行約束平差和CPII以CPI為基準進行約束平差都應該在三維空間直角坐標系下進行。 復測（檢測）的成果必須進行內(nèi)部精度和可靠性的檢查后，才可以進行與原成果的比對分析。,一、高速鐵路精測網(wǎng)簡介,平面控制網(wǎng)的復測 復測（檢測）的坐標成果與原有成果的差異在限差范圍內(nèi)的,表明點位是穩(wěn)定的,應該應用原有成果。 復測（檢測）的坐標成果與原有成果的差異超出限差范圍,結(jié)合分析復測（檢測）坐標較差超限點與其相鄰點之間的相對位置誤差,以及這些相鄰點的坐標較差的情況下,對點位的位移作出判定。確實發(fā)生位移的點，應使用復測（檢測）成果。,一、高速鐵路精測網(wǎng)簡介,一、高速鐵路精測網(wǎng)簡介,高程控制測量 高程控制網(wǎng)按照國家二等水準測量規(guī)范（無砟）或國家三等水準測量規(guī)范（有砟）施測。 沿線布設(shè)基巖點、深埋水準點和一般水準點三種類型，組成統(tǒng)一的高程控制網(wǎng)，水準點位設(shè)在線路施工的影響范圍以外。 聯(lián)測國家一、二等水準點，引入國家85高程。,一、高速鐵路精測網(wǎng)簡介,高程控制測量 基巖點：引入并固定國家85高程基準； 深埋水準點：深度根據(jù)地質(zhì)地層條件及橋梁墩設(shè)計深度單獨進行設(shè)計，為線路分段提供高程基準。 一般水準點：沿線2km布設(shè)一個，在橋、隧道附近和車站范圍內(nèi)適當增設(shè)。一般與CPI、CPII點位共用，為勘測和施工提供高程控制基準。,一、高速鐵路精測網(wǎng)簡介,高程控制測量 CPIII控制點的高程測量 精度標準：精密水準 實施方法：面水準 啟閉2等水準控制基點,一、高速鐵路精測網(wǎng)簡介,高程控制網(wǎng)的復測 水準測量的質(zhì)量控制（單站、單線路、整網(wǎng)） 平差方式與平差結(jié)果的解讀（平差高差和平差高程）,一、高速鐵路精測網(wǎng)簡介,高程控制網(wǎng)的復測 為了保證控制點提供的高程基準的正確性，在工程建設(shè)的過程中，經(jīng)常需要對已有高程控制點進行復測和檢測，確保高程控制點的穩(wěn)定。復測和檢測在進行平差數(shù)據(jù)處理時，引入的高程基準應與原成果一致。 常用的復測和檢測成果分析方法有兩種：高差比對和高程比對。,一、高速鐵路精測網(wǎng)簡介,高程控制網(wǎng)的復測 高差比對用以比較分析相同高程點之間的高差，可以反映出地表相對高程變化； 高程比對用以比較分析相同高程點的高程，可以反映出地表整體的高程變化。 無論那種比對方式，只有在比對差異超出相應等級水準測量精度的限差指標時，才能說這種高差或變化是顯著的，并考慮更新高程成果。否則，應沿用原高程成果。 復測、檢測與成果取舍：較差（閉合差）限制原則、成果最新原則、平均性原則、端點外推原則。,一、高速鐵路精測網(wǎng)簡介,高程控制網(wǎng)的復測 測段復測與原測時間超過了三個月，且復測高差與原測高差之差超過檢測限差時，須進行測段兩端點可靠性的檢測。 檢測測段長度小于1km 時，按1km 計算。高程比對分析與增補點成果應用。 實際水準測量中使用高精度儀器進行低等級水準觀測時，如果計算得到的每公里水準測量的偶然中誤差沒有達到儀器應有的標稱精度，則應懷疑儀器的工作狀況不正常，即使總體上水準等級的精度指標滿足了，對水準觀測的數(shù)據(jù)應該慎重使用。因為，一臺工作不正常的儀器，提供的觀測數(shù)據(jù)是不可靠的。,二、精測網(wǎng)施工加密測量方法,目前暫規(guī)和指南的規(guī)定 精測網(wǎng)除CPI、CPII、CPIII外，對于線下工程施工一級的精測網(wǎng)施工加密測量沒有明確考慮； 只在其中對提到需要移設(shè)或增設(shè)導線點、水準點時，其點位設(shè)置、測量方法以及精度要求同CPII及勘測高程控制測量。對施工過程中的加密測量工作的指導性和操作性不明顯。,二、精測網(wǎng)施工加密測量方法,加密測量的必要性 由于CPII的點間距一般為600800m，水準點間距一般為2km左右，且由于勘測時地形條件所限，在CPII上直接進行施工放樣，使用不方便，而且有的點放樣距離太遠，影響放樣精度。 施工放樣測量及監(jiān)測工作量很大，需要經(jīng)常后視和檢核已知點，只使用CPII后視、檢核將增大工作量，且使用不方便。,二、精測網(wǎng)施工加密測量方法,加密測量的必要性 CPII點及水準點少，施工時應該進行加密，這樣既可保證有效施工控制點的數(shù)量，而且增加了檢核條件。 增加精測網(wǎng)施工加密測量工作可方便后續(xù)施工測量，節(jié)約施工放樣工作時間，保證放樣精度。,二、精測網(wǎng)施工加密測量方法,加密點的布設(shè)要求 在CPI、CPII及勘測水準點基礎(chǔ)上進行加密。 點位選在距線路中線較近、穩(wěn)固可靠且不易被施工破壞的范圍內(nèi)，便于長期保存，方便測設(shè)中線。 平面和高程點盡量共用，標石埋設(shè)標準同精測網(wǎng)CPII的要求。 點間距離在300m左右為宜，且點間互相通視。,二、精測網(wǎng)施工加密測量方法,平面加密測量具體方法及精度要求 平面一般均采用導線法進行加密測量 一般規(guī)定,二、精測網(wǎng)施工加密測量方法,平面加密測量具體方法及精度要求 平面一般均采用導線法進行加密測量 導線起閉于CPI，并聯(lián)測CPII控制點，按四等導線精度施測，采用標稱精度不低于2、測距精度不低于2mm+2ppm的全站儀（如采用Net1/Net0.5/TCA1800/S6全站儀）進行施測。 覘標采用儀器配套棱鏡和覘牌組合，光學對中器對中，對中誤差小于1mm。水平角和距離觀測應在大氣穩(wěn)定和成像清晰的氣象條件下進行觀測，視線超越的高度及旁離障礙物的距離均不宜小于1.5m。,二、精測網(wǎng)施工加密測量方法,平面加密測量具體方法及精度要求 平面一般均采用導線法進行加密測量 用于氣象改正的溫度、氣壓數(shù)據(jù)，在每測站測定一次，并在觀測手簿上作好記錄。氣象觀測時待氣壓計、溫度計與周圍環(huán)境一致后測記氣象數(shù)據(jù)，氣壓計、溫度計避免受日光曝曬和輻射。測距邊氣象改正、加常數(shù)改正通過全站儀設(shè)置來自動進行，輸入數(shù)據(jù)后要認真復核。 導線邊長測量，讀數(shù)至1毫米。距離和豎直角往返各觀測2測回，外業(yè)采用豎直角計算平距。各項限差應滿足下表的要求。,二、精測網(wǎng)施工加密測量方法,平面加密測量具體方法及精度要求 平面一般均采用導線法進行加密測量 導線測量水平角觀測應符合下表的要求,二、精測網(wǎng)施工加密測量方法,平面加密測量具體方法及精度要求 平面一般均采用導線法進行加密測量 豎直角和距離觀測應符合下表的要求,二、精測網(wǎng)施工加密測量方法,平面加密測量具體方法及精度要求 平面導線法加密測量具體布設(shè)形式實例,二、精測網(wǎng)施工加密測量方法,平面加密測量具體方法及精度要求 數(shù)據(jù)平差處理方法 外業(yè)觀測距離經(jīng)歸算和投影改化后進行平差計算； 起算數(shù)據(jù)為CPI、CPII級控制點，導線應在方位角閉合差及導線全長閉合差滿足要求后，采用嚴密平差（專業(yè)軟件Cosa，山維或自行開發(fā)并申請檢定合格的軟件）獲取成果坐標；,二、精測網(wǎng)施工加密測量方法,平面加密測量具體方法及精度要求 數(shù)據(jù)平差處理方法 對于加密導線測量網(wǎng)來說，應進行多段落的整體嚴密平差(推薦一個CPI點對構(gòu)成一個段落)；不宜按單一附合導線計算平差； 控制點的點位中誤差應滿足mx、my15mm，導線點坐標成果保留到0.1mm。,二、精測網(wǎng)施工加密測量方法,高程加密測量具體方法及精度要求 水準加密觀測按照國家二、三等水準（首級控制的高程等級標準）施測，采用單路線往返觀測。加密點設(shè)置同平面點，測量時附合在相鄰的水準點上。,儀器使用SOKKIA SDL30/Leica NA3003/Trimble Dini12等不低于DS1級的精密電子水準儀用配套銦瓦條碼水準尺、尺墊。,二、精測網(wǎng)施工加密測量方法,高程加密測量具體方法及精度要求 水準儀與水準尺在使用前及使用過程中，經(jīng)常規(guī)檢校合格，水準儀視準軸與水準管軸的夾角均不超過15。 外業(yè)測量自動觀測記錄，一條路線的往返測使用同一類型儀器和轉(zhuǎn)點尺墊，沿同一路線進行。觀測成果的重測和取舍按國家二、三等水準測量規(guī)范要求執(zhí)行。,二、精測網(wǎng)施工加密測量方法,高程加密測量具體方法及精度要求 單站觀測要求（視線長、視距差、視線高度） 視線長度50m，前后視距差1.0 m（光學），1.5 m（電子）；前后視距累積差3.0m（光學），6.0 m（電子）；視線高度0.3m（光學），0.5m（電子）； 單站測量限差 兩次讀數(shù)差0.4mm，兩次所測高差之差0.6 mm，檢測間歇點高差之差1.0 mm；觀測讀數(shù)和記錄的數(shù)字取位：使用DS05 或DS1級儀器，讀記至0.05mm或0.1mm；使用數(shù)字水準儀讀記至0.01mm。,二、精測網(wǎng)施工加密測量方法,高程加密測量具體方法及精度要求 觀測流程 一般按后-前-前-后的順序進行，對于有變換奇偶站功能的電子水準儀，按以下順序進行。 往測：奇數(shù)站為后前前后，偶數(shù)站為前后后前； 返測：奇數(shù)站為前后后前，偶數(shù)站為后前前后 一測段均為偶數(shù)測站。一組往返測一般安排在不同的時間段進行；由往測轉(zhuǎn)向返測時，互換前后尺再進行觀測；晴天觀測時給儀器打傘，避免陽光直射；扶尺時借助尺撐，使標尺上的氣泡居中，標尺垂直。,二、精測網(wǎng)施工加密測量方法,高程加密測量具體方法及精度要求 觀測前30分鐘，將儀器置于露天陰影處，使儀器與外界氣溫趨于一致；對于數(shù)字式水準儀，進行不少于20次單次測量，達到儀器預熱的目的。 測量中避免望遠鏡直接對著太陽；避免視線被遮擋，遮擋不超過標尺在望遠鏡中截長的20%。觀測時用測傘遮蔽陽光，對于電子水準儀，施測時均裝遮光罩。,二、精測網(wǎng)施工加密測量方法,高程加密測量具體方法及精度要求 自動安平水準儀的圓水準器嚴格置平。 在連續(xù)各測站上安置水準儀時，使其中兩腳螺旋與水準路線方向平行，第三腳螺旋輪換置于路線方向的左側(cè)與右側(cè)。 除路線拐彎處外，每一測站上儀器與前后視標尺的三個位置，一般為接近一條直線。,二、精測網(wǎng)施工加密測量方法,高程加密測量具體方法及精度要求 觀測過程中為了保證水準尺的穩(wěn)定性，選用2.5KG以上的尺墊，水準觀測路線必須路面硬實，觀測過程中尺墊踩實以避免尺墊下沉。 觀測過程中避免儀器安置在容易震動的地方，如果臨時有震動，確認震動源造成的震動消失后，再激發(fā)測量鍵。水準尺均借助尺撐整平扶直，確保水準尺垂直。,二、精測網(wǎng)施工加密測量方法,高程加密測量具體方法及精度要求 數(shù)據(jù)平差處理方法 高差（程）閉合差滿足限差后，采用嚴密平差軟件做水準平差。高程成果保留到0.1mm。 水準測量計算取位按下表進行：,二、精測網(wǎng)施工加密測量方法,高程加密測量具體方法及精度要求 數(shù)據(jù)平差處理方法 水準點間滿足限差要求的情況下，以聯(lián)測的水準點為起算點，宜進行整段嚴密平差計算。 水準測量作業(yè)結(jié)束后，每條水準路線應按測段往返測高差不符值計算偶然中誤差M；當水準網(wǎng)的環(huán)數(shù)超過20個時，還應按環(huán)線閉合差計算Mw。,二、精測網(wǎng)施工加密測量方法,高程加密測量具體方法及精度要求 數(shù)據(jù)平差處理方法 M和Mw應符合下表的規(guī)定，否則應對較大閉合差的路線進行重測。M和Mw應按下列公式計算：,三、CPIII測量簡介,CP主要為軌道鋪設(shè)和運營維護提供控制基準?？刂凭W(wǎng)精度要求高，施測難度大，特別是CPIII采用自由設(shè)站邊角交會網(wǎng)，是一種全新的測量方式，該測量方式在國內(nèi)并不多見。 實踐上，在京津城際和武廣客專軌道鋪設(shè)前，各施工標段均需要進行CP的測量，其技術(shù)難度高，工作量十分龐大，在此做簡要介紹，希望提前公司及施工單位提前有思想準備，加強此方面的工作。,三、CPIII測量簡介,CP測量精度要求如下表：,三、CPIII測量簡介,CP測量的網(wǎng)形結(jié)構(gòu)如下圖：,三、CPIII測量簡介,CP測量的軟、硬件要求： 全站儀與反光鏡 高精度、高穩(wěn)定性和高可靠度的自動化全站儀； 強制對中的站標和高精度反光鏡； 自動觀測軟件 實現(xiàn)測量機器人操作模式 嚴密數(shù)據(jù)平差軟件 精度置平,三、CPIII測量簡介,CP測量的實施： 全站儀（1秒，1mm+1ppm）與反光鏡（片） 首次觀測人工與自動收索相結(jié)合 網(wǎng)型銜接的重復性測量要求 保證每個CPIII點被測量3次 CPI/CPII點至少在兩個自由站上進行聯(lián)測，聯(lián)測長度150米 受觀測條件限制，應設(shè)置輔助點,三、CPIII測量簡介,CP測量的實施： 有整平無對中，但儀器安置應盡量居中； 首次半測回觀測后，實行自動觀測； 自動點位編號與數(shù)據(jù)記錄； 自動進行測站的數(shù)據(jù)質(zhì)量檢核。,三、CPIII測量簡介,CP精密水準的實施： 每一測段應至少與3個沿線路的水準控制點進行聯(lián)測，形成檢核。 每次設(shè)站均需聯(lián)測。聯(lián)測時，往測時以軌道一側(cè)的CP水準點為主線貫通水準測量，另一側(cè)的CP水準點在進行貫通水準測量擺站時就近觀測。 返測時以另一側(cè)的CP水準點為主線貫通水準測量，對側(cè)的水準點在擺站時就近聯(lián)測。,三、CPIII測量簡介,CP的維護：