高速鐵路測量知識

1、CP測量技術(shù)依據(jù)高速鐵路工程測量規(guī)范（TB10601-2009）；客運(yùn)專線鐵路無碴軌道鋪設(shè)條件評估技術(shù)指南（鐵建設(shè)2006158號）精密工程測量規(guī)范（GB/T15314-94）；國家一、二等水準(zhǔn)測量規(guī)范（GB12897-2006）；全球定位系統(tǒng)（GPS）鐵路測量規(guī)程（TB10054-97）；時(shí)速200公里及以上鐵路工程基樁控制網(wǎng)（CP）測量管理辦法（鐵建設(shè)200880號）關(guān)于進(jìn)一步規(guī)范鐵路工程測量控制網(wǎng)管理工作的通知（鐵建設(shè)200920號）關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)客運(yùn)專線建設(shè)質(zhì)量管理的指導(dǎo)意見（鐵建設(shè)2008246號）200km以上高速鐵路多采用無砟軌道無砟軌道具有穩(wěn)定性好、維修量少的特點(diǎn)高鐵平面控制測

2、量分級布網(wǎng)原則分四級布設(shè)1 第一級為基礎(chǔ)框架平面控制網(wǎng)CP0，主要為全線（段）的線路平面控制測量提供坐標(biāo)框架基準(zhǔn)。2 第二級為基礎(chǔ)平面控制網(wǎng)CP，主要為勘測、施工、運(yùn)營維護(hù)提供坐標(biāo)基準(zhǔn)；3 第三級為線路控制網(wǎng)CP，主要為勘測和施工提供控制基準(zhǔn)；4 第四級為基樁控制網(wǎng)CP，主要為鋪設(shè)無砟軌道和運(yùn)營維護(hù)提供控制基準(zhǔn)。高速鐵路控制網(wǎng)初識高速鐵路軌道的高平順性是如何實(shí)現(xiàn)的？1. 在鐵路軌道上高速行車，必須要求軌道具有高度的平順性，才能保證高速列車行車的安全和平穩(wěn)。2. 高速鐵路軌道的高平順性，可以通過精測網(wǎng)CPI、CPII、CPIII 、軌道的設(shè)計(jì)參數(shù)和軌道幾何狀態(tài)測量儀(軌檢小車），通過粗調(diào)、精調(diào)等

3、施工環(huán)節(jié)后實(shí)現(xiàn)。3. 衡量軌道平順性的主要指標(biāo)，是無砟軌道的靜態(tài)平順度和軌道中心坐標(biāo)。這些參數(shù)可以用軌檢儀和CPIII網(wǎng)檢測出來。高速鐵路軌道靜態(tài)平順度允許偏差序號項(xiàng)目無砟軌道有砟軌道允許偏差檢測方法允許偏差檢測方法1軌距2mm2mm2軌向2mm弦長10m 2mm弦長10m2mm/ 8a（m）弦長48a（m）2mm/5m弦長30m10/ 240a（m）弦長480a（m） 10mm/150m弦長300m3高低2mm弦長10m 2mm弦長10m 2mm/ 8a（m）弦長48a（m）2mm/5m弦長30m10/ 240a（m）弦長480a（m） 10mm/150m弦長300m4水平2mm2mm5扭曲

4、（基長3m）2mm3mm6與設(shè)計(jì)高程偏差10mm10mm7與設(shè)計(jì)中線偏差10mm10mm注：a為軌枕/扣件間距（m）軌道幾何狀態(tài)測量儀的概念 鐵路軌道幾何狀態(tài)測量儀簡稱軌檢儀，也叫軌道檢測小車，是一種通過CPIII控制網(wǎng)、智能型全站儀、傾角及軌距傳感器、軌道設(shè)計(jì)參數(shù)和專用測量軟件,能夠自動檢測線路中心坐標(biāo)、軌頂高程和軌距、水平、高低、扭曲和軌向等軌道靜態(tài)參數(shù)，并自動進(jìn)行記錄整理的智能化輕型軌道檢測設(shè)備。 軌檢儀是一種全新的鐵路測量設(shè)備。全站儀配合軌檢小車進(jìn)行軌道測量軌檢儀的主要性能和測量精度要求 序號檢 測 項(xiàng) 目測量范圍測量誤差備 注1高低50mm1.0mm10m弦2軌向100mm1.0mm

5、10m弦3正矢400mm1.0mm20m弦4軌距零位正確性1410m1470mm0.15mm應(yīng)對使用環(huán)境溫度的影響實(shí)時(shí)進(jìn)行自動修正示值誤差0.30mm測量重復(fù)性0.20mm3次測量結(jié)果的極差5水平零位正確性200mm0.15mm示值誤差0.50mm掉頭誤差0.30mm測量重復(fù)性0.20mm3次測量結(jié)果的極差6扭曲30mm1.0mm6.25m基長7里程9999km2高速鐵路工程測量的新概念鐵路工程獨(dú)立坐標(biāo)系統(tǒng)-高速鐵路工程測量平面坐標(biāo)系應(yīng)采用工程獨(dú)立坐標(biāo)系統(tǒng)。邊長投影在對應(yīng)的線路軌道設(shè)計(jì)高程面上，投影長度的變形值不大于10mm/km。三網(wǎng)合一-高速鐵路工程測量的平面、高程控制網(wǎng)，按施測階段、施測

6、目的及功能可分為勘測控制網(wǎng)、施工控制網(wǎng)、運(yùn)營維護(hù)控制網(wǎng)。為了保證勘測、施工、運(yùn)營維護(hù)各階段平面和高程測量成果的一致性，應(yīng)該做到三網(wǎng)合一。也就是各階段平面控制測量應(yīng)以基礎(chǔ)框架平面控制網(wǎng)（CP0）為起算基準(zhǔn)，高程控制測量應(yīng)以線路水準(zhǔn)基點(diǎn)控制網(wǎng)為起算基準(zhǔn)。 精測網(wǎng)-包括平面和高程控制網(wǎng)。平面控制網(wǎng)分四級布設(shè)，第一級為框架控制網(wǎng)（CP0），第二級為基礎(chǔ)控制網(wǎng)（CP），第三級為線路控制網(wǎng)（CP），第四級為軌道控制網(wǎng)（CP）；高程控制網(wǎng)分二級布設(shè)，第一級為線路水準(zhǔn)基點(diǎn)控制網(wǎng)，第二級為CPIII高程控制網(wǎng)。 框架平面控制網(wǎng)CP0-沿線路每50km布置一個(gè)CPO點(diǎn)，為GPS三維控制網(wǎng)，作為高速鐵路三網(wǎng)合一的平

7、面坐標(biāo)基準(zhǔn)。CPO網(wǎng)最弱邊的相對中誤差 1/1000000，必須采用精密星歷進(jìn)行基線的解算。 基礎(chǔ)平面控制網(wǎng)CP-在基礎(chǔ)框架平面控制網(wǎng)（CP0）或國家高等級平面控制網(wǎng)的基礎(chǔ)上，沿線路走向布設(shè)，按GPS靜態(tài)相對定位原理建立，為線路平面控制網(wǎng)和軌道控制網(wǎng)CP起閉的基準(zhǔn)。 CPI網(wǎng)點(diǎn)間距為4km，為GPS 二等二維網(wǎng)，基線邊方向中誤差 1.3，最弱邊相對中誤差 1/180000。 線路平面控制網(wǎng)CP -在基礎(chǔ)平面控制網(wǎng)（CP）上沿線路附近布設(shè)，為勘測、施工階段的線路平面測量和軌道控制網(wǎng)CPIII測量提供平面起閉基準(zhǔn)。 CPII網(wǎng)點(diǎn)間距為400800m，為GPS 三等二維網(wǎng)（規(guī)范規(guī)定也可采用導(dǎo)線方法建

8、網(wǎng)，但我認(rèn)為必須是符合在CPI上的導(dǎo)線網(wǎng)才行），基線邊方向中誤差 1.7，最弱邊相對中誤差 1/100000。 軌道控制網(wǎng)CP -沿線路布設(shè)的三維控制網(wǎng)，平面起閉于基礎(chǔ)平面控制網(wǎng)（CP）或線路平面控制網(wǎng)（CP），高程起閉于線路水準(zhǔn)基點(diǎn)。一般在線下工程施工完成后施測，為無砟軌道鋪設(shè)和運(yùn)營維護(hù)提供基準(zhǔn)。 CPIII網(wǎng)為智能型全站儀自由測站邊角交會的三維控制網(wǎng)，其點(diǎn)間距為縱向60m左右一對控制點(diǎn)，點(diǎn)對的橫向間距為1020m，CPIII的精度要求很高，要求相鄰點(diǎn)位的相對中誤差1mm。CPIII的網(wǎng)形、測量方法、控制點(diǎn)數(shù)量、控制網(wǎng)的使用和精度要求，06年前在我國都是聞所未聞的。 CP控制網(wǎng)區(qū)段-CP控制

9、網(wǎng)獨(dú)立平差計(jì)算的控制網(wǎng)長度。一條高速鐵路的CP控制網(wǎng)可分區(qū)段進(jìn)行平差計(jì)算。每一CP控制網(wǎng)的區(qū)段長度不應(yīng)短于4km。 CP棱鏡組件 -軌道控制網(wǎng) CPIII控制點(diǎn)精確定位觀測的強(qiáng)制對中測量標(biāo)志，一般由預(yù)埋件、高程測量適配器、棱鏡連接適配件和反射棱鏡組成。 CP平面網(wǎng)的縱橫向閉合差-CP點(diǎn)間沿線路方向和垂直線路方向的長度閉合差，可用于評定CPIII平面網(wǎng)的外業(yè)觀測精度、探測CPIII網(wǎng)中觀測值的粗差等。 精密水準(zhǔn)測量-客運(yùn)專線鐵路無碴軌道工程測量中，用于測量CPIII網(wǎng)高程的等級水準(zhǔn)測量，其精度介于二等、三等水準(zhǔn)測量之間，高差中數(shù)偶然中誤差和全中誤差分別為2mm/km和4mm/km。 自由測站邊角

10、交會-在線路中線附近架設(shè)全站儀，測量線路兩側(cè)多對軌道控制網(wǎng)CPIII點(diǎn)的方向和距離，并聯(lián)測就近的CPI或CPII，以獲取軌道控制網(wǎng)CPIII平面坐標(biāo)的測量方法。 自由設(shè)站-在線路中線附近架設(shè)全站儀，測量線路兩側(cè)多對軌道控制網(wǎng)CPIII點(diǎn)的方向和距離，以確定儀器中心點(diǎn)的平面和高程位置。常用在無砟軌道板和長鋼軌的粗調(diào)和精調(diào)以及配合軌檢儀進(jìn)行軌道檢測。各級控制網(wǎng)GPS設(shè)計(jì)的主要技術(shù)要求各級控制網(wǎng)導(dǎo)線設(shè)計(jì)的主要技術(shù)要求各級控制網(wǎng)高程網(wǎng)設(shè)計(jì)的主要技術(shù)要求CP點(diǎn)埋設(shè)橋梁段隧道段CPIII控制網(wǎng)相鄰測站形成的橫向閉合環(huán)CPIII控制網(wǎng)相隔測站形成的橫向閉合環(huán)CPIII控制網(wǎng)相鄰測站形成的縱向閉合環(huán)CPIII

11、控制網(wǎng)相隔測站形成的縱向閉合環(huán)高斯投影及其長度變形)21 (220RyssmgSg為高斯面上距離S0為大地水準(zhǔn)面上距離高斯投影變形的量值高斯投影變形的量值離中央子午線實(shí)際距離(m)190002000021000高斯距離(m)19000.084492 20000.098547 21000.114081 平均變形(mm/km)4.4469507324.9273696285.432425471離中央子午線實(shí)際距離(m)220002300024000高斯距離(m)22000.131167 23000.149878 24000.170290 平均變形(mm/km)5.9621182776.5164480

12、587.095414827離中央子午線實(shí)際距離(m)250002600027000高斯距離(m)25000.192475 26000.216509 27000.242464 平均變形(mm/km)7.6990185998.3272593898.980137211離中央子午線實(shí)際距離(m)280002900030000高斯距離(m)28000.270414 29000.300434 30000.332598 平均變形(mm/km)9.65765208310.3598040211.08659304距離的高程改化及其長度變形)1 (22mmHHHss)1 (12mmHHHss距離高程改化引起的長度變

13、形距大地水準(zhǔn)面的高差距大地水準(zhǔn)面的高差H H51015大地水準(zhǔn)面的距離100010001000高程為H面的距離1000.0011000.0021000.002投影差(mm)0.7848061.5696122.354418距大地水準(zhǔn)面的高差距大地水準(zhǔn)面的高差H H202530大地水準(zhǔn)面的距離100010001000高程為H面的距離1000.0031000.0041000.005投影差(mm)3.1392253.9240314.708837距大地水準(zhǔn)面的高差距大地水準(zhǔn)面的高差H H354045大地水準(zhǔn)面的距離100010001000高程為H面的距離1000.0051000.0061000.007投

14、影差(mm)5.4936436.2784497.063255距大地水準(zhǔn)面的高差距大地水準(zhǔn)面的高差H H505560大地水準(zhǔn)面的距離100010001000高程為H面的距離1000.0081000.0091000.009投影差(mm)7.8480628.6328689.417674目前為達(dá)到投影長度變形值不大于10mm/km所存在的問題 1.抵償面不是軌道面，會造成施工出來的結(jié)構(gòu)物與設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)物不完全一致； 2.帶寬狹小，頻繁的換帶計(jì)算給設(shè)計(jì)和施工帶來不便，也損失精測網(wǎng)CPI的精度； 3.里程是平面里程，而不是線路的坡面里程； 4. 10mm/km是系統(tǒng)誤差，用這樣的CPI和CPII約束CPII

15、I，將較大地降低CPIII的實(shí)際測量精度，同時(shí)導(dǎo)致CPIII網(wǎng)的置平平差計(jì)算無法實(shí)現(xiàn)； 5.因此研究小變形、無換帶計(jì)算、投影面為軌道面的CPI數(shù)據(jù)處理方法非常有必要。CPIII平面控制網(wǎng)的測量網(wǎng)形（1）每個(gè)CPIII測量標(biāo)志點(diǎn)均有三個(gè)測站點(diǎn)對其進(jìn)行方向、斜距和豎直角觀測。CPIII平面控制網(wǎng)的測量網(wǎng)形（2） 測站間距為120m時(shí)，CP平面控制網(wǎng)測量網(wǎng)形示意圖如下圖所示。 CPIII平面控制網(wǎng)的測量網(wǎng)形（3） 測站間距為60m時(shí)，CP平面控制網(wǎng)測量網(wǎng)形示意圖如下圖所示。 CPIIICPIII平面控制網(wǎng)的測量網(wǎng)形（平面控制網(wǎng)的測量網(wǎng)形（4 4） 采用測站間距120m的標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)形測量過程中如某CP點(diǎn)由

16、于障礙物被擋，可以考慮采用由測站間距120m轉(zhuǎn)測站間距60m的測量網(wǎng)形，如下圖所示。 CPIIICPIII平面控制網(wǎng)的測量網(wǎng)形（平面控制網(wǎng)的測量網(wǎng)形（5 5） 在實(shí)際測量過程中，如果CP或者CP點(diǎn)離線路較遠(yuǎn)，可以在線路外合適位置設(shè)置輔助點(diǎn)，在輔助點(diǎn)上架設(shè)儀器，觀測臨近的CP點(diǎn)和CP或者CP點(diǎn)。此時(shí)其測量網(wǎng)形示意圖如下圖所示。 德國CPIII專用測量標(biāo)志（不包括棱鏡的價(jià)格為4000元）連接件預(yù)埋件棱鏡適配器棱鏡西南交通大學(xué)研制的CPIII測量標(biāo)志（ 不包括棱鏡的每套價(jià)格為150元）保護(hù)蓋（左）與預(yù)埋件（右） Leica GRP121棱鏡配套使用的棱鏡桿 高程桿 西南交通大學(xué)CPIII測量標(biāo)志的使

17、用方法（1）1：安裝筒已經(jīng)安裝到墻面后的實(shí)物照片 西南交通大學(xué)CPIII測量標(biāo)志的使用方法（2）2：棱鏡連接桿安裝到安裝筒后的實(shí)物照片 3：完整的CPIII點(diǎn)平面測量標(biāo)志安裝照片 西南交通大學(xué)CPIII測量標(biāo)志的使用方法（3）5 5：水準(zhǔn)尺在水準(zhǔn)測量桿上立尺的實(shí)物照片：水準(zhǔn)尺在水準(zhǔn)測量桿上立尺的實(shí)物照片 4 4：水準(zhǔn)測量桿安裝到安裝筒后的實(shí)物照片：水準(zhǔn)測量桿安裝到安裝筒后的實(shí)物照片 CPIII測量的專用棱鏡Leica公司的精密棱鏡CPIII平面控制網(wǎng)的特點(diǎn)（1） 控制點(diǎn)數(shù)量眾多。沿線路方向通常每公里有16對即32個(gè)控制點(diǎn)； 精度要求高。每個(gè)控制點(diǎn)與相鄰5個(gè)控制點(diǎn)的相對點(diǎn)位中誤差均要求小于1mm

18、； 控制的范圍長。線路有多長，控制網(wǎng)的長度就有多長； 是一個(gè)平面和高程位置共點(diǎn)的三維控制網(wǎng)。目前CP三維網(wǎng)平面和高程是分開測量后合并形成共點(diǎn)的三維網(wǎng)，但其使用時(shí)卻是平面和高程同時(shí)使用； 控制點(diǎn)位置、CP測量標(biāo)志，較傳統(tǒng)控制測量有很大不同?？刂泣c(diǎn)通常設(shè)置在接觸網(wǎng)桿上（路基部分）、防撞墻上（橋梁部分）和圍巖上（隧道部分） CP測量標(biāo)志通常由永久性的預(yù)埋件、平面測量桿、高程測量桿和精密棱鏡組成；CPIII平面控制網(wǎng)的特點(diǎn)（2） CP平面網(wǎng)是一個(gè)邊角控制網(wǎng)，但其測量方法較傳統(tǒng)邊角網(wǎng)測量有很大差異。傳統(tǒng)的邊角網(wǎng)測量儀器都是架設(shè)在控制點(diǎn)上進(jìn)行觀測，距離必須進(jìn)行往返觀測，但CP平面網(wǎng)卻采用自由設(shè)站進(jìn)行邊角交

19、會測量，而其距離只能進(jìn)行單程觀測； CP控制網(wǎng)測量的儀器均采用高精度和自動化程度高的電子測量儀器。其平面網(wǎng)測量要求全站儀具有電子驅(qū)動、目標(biāo)自動搜索和操作系統(tǒng)功能的測量機(jī)器人（如 Leica TCA2003和 TCRA1201、Trimble S6和S8系列全站儀等）；高程測量一律采用電子水準(zhǔn)儀（如Trimble DiNi12、Leica DNA03等）； 測站和測點(diǎn)均強(qiáng)制對中，測點(diǎn)標(biāo)志要求具有互換性和重復(fù)安裝性，X、Y、Z三維互換性和重復(fù)安裝性誤差要求小于0.3mm；CPIII平面控制網(wǎng)的特點(diǎn)（3） 圖形規(guī)則對稱，多余觀測數(shù)多，可靠性強(qiáng)； 是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的帶狀控制網(wǎng)，其縱向精度高、橫向精度略差。

20、控制網(wǎng)的使用較傳統(tǒng)方法有很大不同。首先是采用自由測站后方邊角交會測量的方式確定測站點(diǎn)的三維坐標(biāo)，然后用三維極坐標(biāo)測量的方式進(jìn)行無砟軌道板和長鋼軌的粗調(diào)、精調(diào)和精測以及軌道的維護(hù)管理等。 CPIII的三維坐標(biāo)點(diǎn)，是一個(gè)虛擬的控制點(diǎn)，其對應(yīng)的位置是CPIII目標(biāo)組件中棱鏡的幾何中心。水準(zhǔn)尺是無法立在CPIII高程所對應(yīng)的點(diǎn)上進(jìn)行水準(zhǔn)測量。CPIII測量標(biāo)志的埋設(shè)位置-路基上（1）CPIII測量標(biāo)志的埋設(shè)位置-橋梁上（2）CPIII測量標(biāo)志的埋設(shè)位置-隧道中（3）0.3m太中銀鐵路CPIII0158316測量標(biāo)志 嚴(yán)禁破壞點(diǎn)號標(biāo)牌制作點(diǎn)號標(biāo)志字號應(yīng)采用統(tǒng)一規(guī)格字模，字高為6cm的正楷字體刻繪。點(diǎn)號銘

21、牌白色抹底規(guī)格為40cm30cm，紅色油漆應(yīng)注明工程線名簡稱，CP編號，嚴(yán)禁破壞，每行居中排列，如下圖所示。嚴(yán)禁采用手寫標(biāo)識。CP標(biāo)識牌南廣鐵路CPIII0158316測量標(biāo)志 嚴(yán)禁破壞南廣鐵路CPIII0158316測量標(biāo)志 嚴(yán)禁破壞 CP點(diǎn)編號原則 里程增大方向軌道左側(cè)的標(biāo)記點(diǎn)，末位編號為奇數(shù)， 里程增大方向軌道右側(cè)的標(biāo)記點(diǎn)，末位編號為偶數(shù)。 丟失或破壞后補(bǔ)埋點(diǎn)，新點(diǎn)號在原點(diǎn)號末位加“B”以示區(qū)別。點(diǎn)位流水號CPIII連續(xù)里程CPIII平面控制網(wǎng)的平差計(jì)算方法 1.CPIII平面控制網(wǎng)的自由網(wǎng)平差，觀察水平方向和距離觀測值改正數(shù)、驗(yàn)后單位權(quán)中誤差的大小，這些指標(biāo)反映CPIII網(wǎng)實(shí)際的測量精

22、度； 2. CPIII平面控制網(wǎng)的約束平差，約束點(diǎn)為自由測站聯(lián)測的CPI或CPII點(diǎn)，這是目前各單位普遍采用的CPIII網(wǎng)平差方法； 3. CPIII平面控制網(wǎng)的置平平差，就是把CPIII自由網(wǎng)與聯(lián)測的CPI、CPII點(diǎn)，在不改變CPIII網(wǎng)尺度的前提下，很好地套合在一起，使自由測站聯(lián)測的CPI、CPII點(diǎn)，與原CPI、CPII點(diǎn)的殘差最小。這是德國的CPIII數(shù)據(jù)處理方法，在我國不適用，原因是CPI、CPII有長度變形，而CPIII沒有，因此無法完全套合。置平實(shí)質(zhì)上是CPI、CPII與CPIII自由網(wǎng)的三參數(shù)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。什么是軌道精細(xì)調(diào)整？ 軌道精細(xì)調(diào)整分就位、粗調(diào)和精調(diào)。也就是首先確定線路中

23、線位置，再進(jìn)行軌面高程、線間距等粗調(diào)，最后進(jìn)行軌距、軌向、高低、水平（超高）及相關(guān)變化率精調(diào)。 施工單位在無砟軌道混凝土澆筑或乳化瀝青水泥砂漿墊層灌注前，復(fù)核檢查確認(rèn)軌道幾何尺寸，確認(rèn)無誤后方可澆注混凝土或?yàn)r青砂漿；長軌鋪設(shè)后應(yīng)立即進(jìn)行軌道幾何尺寸測量，按實(shí)施方案進(jìn)行軌道精調(diào)。無砟軌道精調(diào)中作業(yè)中全站儀后方交會示意圖CP控制點(diǎn)后方交會點(diǎn)軌檢小車?yán)忡R點(diǎn)軌道1軌道2后方交會注意事項(xiàng)1、兩點(diǎn)測邊后方交會，一般交會角應(yīng)控制在30150之間。2、只測角度可能出現(xiàn)危險(xiǎn)圓，角度和距離同測不會出現(xiàn)危險(xiǎn)圓。3、未知點(diǎn)盡量選在已知三角形內(nèi)。邊角后方交會 后方交會就是僅在待定點(diǎn)P上設(shè)站，觀測至少兩個(gè)已知點(diǎn)，得到觀測

24、角及距離，從而計(jì)算待定點(diǎn)P的坐標(biāo)。由于這種方法只架設(shè)一次儀器，故在工程測量放樣中經(jīng)常用到。已知A（XA，YA）B（XB，YF），P點(diǎn)為未知點(diǎn)，在P點(diǎn)架設(shè)全站儀，測得P點(diǎn)至A，B點(diǎn)的距離分別為a，b,角度為，PA與PB兩方向的水平夾角為，則由A，B兩點(diǎn)的坐標(biāo)反算可得AB直線坐標(biāo)方位角為:A B P角度后方交會待定點(diǎn)P安置經(jīng)緯儀，觀測水平角,檢查角危險(xiǎn)圓不在一直線上3點(diǎn)A，B，C構(gòu)成的圓P點(diǎn)位于危險(xiǎn)圓上時(shí)，無法確定選P點(diǎn)時(shí)，應(yīng)避免使P點(diǎn)位于危險(xiǎn)圓上待定點(diǎn)P坐標(biāo)式中系數(shù)值CtantanCtanancotCcot1PBtantanBtanancotBcot1PAtantanAtanancotAcot1

25、PCBACBACCBBAAPCBACCBBAAPPPPyPyPyPyPPPxPxPxPx高速鐵路高程控制網(wǎng)的布設(shè) 高速鐵路的高程控制測量分為勘測高程控制測量、水準(zhǔn)基點(diǎn)高程測量、CP控制點(diǎn)高程測量。各級高程控制測量等級及布點(diǎn)要求應(yīng)按下表的要求執(zhí)行。 高程控制網(wǎng)級別 測量等級 點(diǎn)間距 勘測高程控制測量 二等或四等 2km 水準(zhǔn)基點(diǎn)高程控制測量 二等水準(zhǔn)測量 2km 深埋水準(zhǔn)高程控制測量 二等水準(zhǔn)測量 20km 基巖水準(zhǔn)高程控制測量 二等水準(zhǔn)測量 100km CPIII高程控制測量 精密水準(zhǔn)測量 70m困難地區(qū)二等高程控制網(wǎng)的布設(shè) 目前，由于在山區(qū)和跨江、河地區(qū)二等水準(zhǔn)測量困難或根本無法實(shí)施，所以高

26、速鐵路的高程控制先建立四等的勘測高程控制網(wǎng)，待條件成熟后或線下工程完成后，再施測二等高程控制網(wǎng)。這樣做的缺點(diǎn)一是重復(fù)測量，二是線下和線上工作的高程基準(zhǔn)不一致。 通過中鐵咨詢和西南交大的合作研究，已經(jīng)掌握在山區(qū)和跨江、河地區(qū)，采用測量機(jī)器人進(jìn)行二等高程控制測量的核心技術(shù)，這樣在線路方案穩(wěn)定后，就可施測線路水準(zhǔn)基點(diǎn)高程測量，而不需要先進(jìn)行勘測高程測量。CPIII高程控制網(wǎng)的測量網(wǎng)形（1）-矩形法 CP高程網(wǎng)測量方法形成的四邊形閉合環(huán)（圖中空心箭頭組成的圖形）為規(guī)則的矩形，因此簡稱此方法為矩形法。矩形法CP高程網(wǎng)測量可只進(jìn)行單程觀測。 矩形法CPIII高程網(wǎng)形成的閉合網(wǎng)形情況 矩形法水準(zhǔn)測量閉合環(huán)的

27、情況如下圖所示。其中，箭頭方向?yàn)楦卟顐鬟f方向。由圖可知，每相鄰兩對CP點(diǎn)均構(gòu)成獨(dú)立的矩形閉合環(huán)，方便形成閉合差檢核，可靠性高。 矩形法CPIII高程網(wǎng)測量方法的優(yōu)點(diǎn) 1.矩形法CP高程網(wǎng)測量只涉及后視和前視，符合我國傳統(tǒng)水準(zhǔn)測量習(xí)慣，并且有相應(yīng)的技術(shù)規(guī)范指導(dǎo)。 2.各對CP點(diǎn)均在相鄰的兩個(gè)矩形閉合環(huán)中形成高差閉合差檢核條件，因此該方法探測粗差的能力強(qiáng)、可靠性高。 3.該方法所測的各測段高差均為獨(dú)立觀測值，便于控制網(wǎng)的嚴(yán)密平差計(jì)算。 4.由于只進(jìn)行單程測量，跑尺人所走距離較德國中視法大大減少，因此該方法觀測效率較德國中視法高。CPIII高程控制網(wǎng)的測量網(wǎng)形（2）-德國方法 德國中視法CP高程網(wǎng)觀

28、測采用往返觀測的方式進(jìn)行，其水準(zhǔn)路線如下圖所示。 往測返測德國方法CPIII高程網(wǎng)形成的閉合網(wǎng)形情況 德國中視法往返測高差及其所形成的閉合環(huán)情況如下圖所示。其中單箭頭為往測高差，雙箭頭為返測高差，箭頭方向?yàn)楦卟畹膫鬟f方向。 德國方法CPIII高程網(wǎng)測量方法的缺點(diǎn) 1.我國的一等到四等水準(zhǔn)測量規(guī)范，均沒有使用中視法高程控制測量的先例。這種方法常用于線路的縱、橫斷面測量和地形圖的碎部測量，屬于較低精度的高程測量，因此德國中視法不符合我國傳統(tǒng)高程控制測量的習(xí)慣，因而也沒有相應(yīng)的規(guī)范指導(dǎo)其測量作業(yè)。 2.德國方法雖然進(jìn)行了獨(dú)立的往返觀測，但僅在CP點(diǎn)對的一條對角線上形成對向觀測，其他CP點(diǎn)間高差卻仍是

29、單向高差，這樣各CP點(diǎn)間的高差精度顯然是不均勻的；而且所形成的閉合環(huán)中既有對向觀測的高差又有單向觀測的高差，這樣同一個(gè)環(huán)中各高差觀測值的精度也是不均勻的。3.中視法測量相當(dāng)于是一個(gè)后視多個(gè)前視，如果后視出現(xiàn)問題就會導(dǎo)致多個(gè)測段高差也出現(xiàn)問題；此外由于是一后視多前視，這樣同一個(gè)測站的多個(gè)高差觀測值就不是獨(dú)立觀測值，而是相關(guān)觀測值，其權(quán)陣應(yīng)為非對角陣，給其后的網(wǎng)嚴(yán)密平差計(jì)算提出了新的要求。 4.測量效率低、成本高。CPIII高程網(wǎng)建網(wǎng)測量的最新方法基于自由測站觀測值的CPIII三角高程網(wǎng) 根據(jù)CP平面網(wǎng)的基礎(chǔ)知識和特點(diǎn)可知，由CP平面網(wǎng)中的測站到目標(biāo)點(diǎn)的斜距和測站到目標(biāo)點(diǎn)的豎直角觀測值，可以按照三

30、角高程測量的原理，計(jì)算出自由測站點(diǎn)到CP目標(biāo)點(diǎn)的高差，而且各自由測站到各CP點(diǎn)的這些高差可以組成CP三角高程網(wǎng)；也可以由自由測站到各CP點(diǎn)的這些高差，計(jì)算相鄰CP點(diǎn)間的高差，再組成CP三角高程網(wǎng) ，最后進(jìn)行CPIII三角高程網(wǎng)的平差計(jì)算。CPIII三角高程網(wǎng)的原理 用測站點(diǎn)到各CP點(diǎn)間的高差，進(jìn)一步計(jì)算出相鄰兩CP點(diǎn)間的高差，然后再組成CP三角高程網(wǎng)。根據(jù)一個(gè)自由測站的觀測值，可計(jì)算出的相鄰CP點(diǎn)間的三角高差有16個(gè)，單個(gè)自由測站形成的三角高程網(wǎng)情況見下圖所示。 CPIII三角高程網(wǎng)的原理 多個(gè)自由測站形成的CP三角高程網(wǎng)圖形見下圖 所示。由于每個(gè)CP點(diǎn)都有三個(gè)測站對其進(jìn)行觀測，因此用測站點(diǎn)與

31、CP點(diǎn)間的高差，計(jì)算得到的相鄰兩CP點(diǎn)間高差，存在同名高差，即每兩個(gè)相鄰CP點(diǎn)間均有兩個(gè)或三個(gè)高差觀測值 。CPIII三角高程網(wǎng)的精度水準(zhǔn)網(wǎng)與三角高程網(wǎng)的平差成果比較統(tǒng)計(jì)表統(tǒng)計(jì)內(nèi)容(1)-(2)(1)-(3)(2)-(3)平均值(mm)最大值(mm)平均值(mm)最大值(mm)平均值(mm)最大值(mm)高程較差0.541.780.501.770.661.75（1）代表水準(zhǔn)網(wǎng)平差成果；（2）代表三角高程網(wǎng)一期平差成果；（3）代表三角高程網(wǎng)二期平差成果； CPIII三角高程網(wǎng)的精度水準(zhǔn)網(wǎng)與三角高程網(wǎng)的驗(yàn)前驗(yàn)后精度統(tǒng)計(jì)表統(tǒng)計(jì)內(nèi)容二等水準(zhǔn)閉合差要求的百分比全中誤差（mm）驗(yàn)后單位權(quán)中誤差（mm）（1）（2）（3）（1）（2）（3）（1）（2）（3）精度指標(biāo)100%100%100%0.730.410.410.740.450.52CPIII三