軌道控制網CPIII測量技術設計及精度控制

1、 PAGE 1軌道控制網CP = 3 * ROMAN * MERGEFORMAT III測量技術設計及精度控制目 錄TOC o 1-3 h u HYPERLINK l _Toc8076 摘要( PAGEREF _Toc8076 1) HYPERLINK l _Toc12721 0引言( PAGEREF _Toc12721 1) HYPERLINK l _Toc12419 1 CPIII控制網測量的方案流程( PAGEREF _Toc12419 1) HYPERLINK l _Toc10446 2軌道控制網CPIII控制測量實施方案( PAGEREF _Toc10446 2) HYPERLINK

2、 l _Toc29536 2.1平面測量( PAGEREF _Toc29536 3) HYPERLINK l _Toc25694 2.1.1測量應具備條件( PAGEREF _Toc25694 3) HYPERLINK l _Toc9781 2.1.2平面控制網的測量及精度要求( PAGEREF _Toc9781 4) HYPERLINK l _Toc19821 2.1.3軌道控制網CPIII與CPI/CPII平面控制網的銜接測量( PAGEREF _Toc19821 5) HYPERLINK l _Toc20478 2.2 CPIII控制網高程測量( PAGEREF _Toc20478 6)

3、 HYPERLINK l _Toc25678 2.2.1水準儀測量法( PAGEREF _Toc25678 6) HYPERLINK l _Toc1348 2.2.2光電測距三角高程測量( PAGEREF _Toc1348 7) HYPERLINK l _Toc13028 2.3外業(yè)測量注意事項及誤差問題( PAGEREF _Toc13028 7) HYPERLINK l _Toc14829 2.3.1關于平面控制網的簡單介紹( PAGEREF _Toc14829 7) HYPERLINK l _Toc28865 2.3.2施測應注意的問題( PAGEREF _Toc28865 8) HYPE

4、RLINK l _Toc13674 2.3.3誤差來源( PAGEREF _Toc13674 9) HYPERLINK l _Toc1331 3 CP測量在實際中的應用( PAGEREF _Toc1331 9) HYPERLINK l _Toc28929 3.1 任務來源( PAGEREF _Toc28929 9) HYPERLINK l _Toc16076 3.2 測區(qū)概況( PAGEREF _Toc16076 10) HYPERLINK l _Toc31162 3.3 作業(yè)依據( PAGEREF _Toc31162 10) HYPERLINK l _Toc5167 3.4 本次測量組織實施

5、和完成任務情況( PAGEREF _Toc5167 10) HYPERLINK l _Toc31364 3.5 采用的坐標系統(tǒng)及起算數據( PAGEREF _Toc31364 10) HYPERLINK l _Toc8221 3.5.1 CP平面坐標系統(tǒng)( PAGEREF _Toc8221 10) HYPERLINK l _Toc30841 3.5.2 CP高程基準( PAGEREF _Toc30841 11) HYPERLINK l _Toc23324 3.5.3 CP平面及高程坐標系統(tǒng)的起算數據( PAGEREF _Toc23324 11) HYPERLINK l _Toc23165 3.

6、6 CP元器件埋設與觀測實施( PAGEREF _Toc23165 11) HYPERLINK l _Toc26417 3.6.1 元器件的制作( PAGEREF _Toc26417 11) HYPERLINK l _Toc24193 3.6.2 元器件的埋設( PAGEREF _Toc24193 11) HYPERLINK l _Toc9853 3.6.3 棱鏡說明( PAGEREF _Toc9853 12) HYPERLINK l _Toc29233 3.6.4 CP觀測( PAGEREF _Toc29233 12) HYPERLINK l _Toc23495 3.7 CP數據預處理( P

7、AGEREF _Toc23495 12) HYPERLINK l _Toc20963 3.7.1 計算軟件( PAGEREF _Toc20963 12) HYPERLINK l _Toc19499 3.7.2 數據處理與平差計算( PAGEREF _Toc19499 12) HYPERLINK l _Toc10219 3.8 CP質量控制方法( PAGEREF _Toc10219 12) HYPERLINK l _Toc21396 3.9 CP成果表( PAGEREF _Toc21396 12) HYPERLINK l _Toc30672 4數據處理方法及精度控制( PAGEREF _Toc3

8、0672 14) HYPERLINK l _Toc10661 4.1平面觀測數據處理( PAGEREF _Toc10661 14) HYPERLINK l _Toc15353 4.1.1數據要求及整理( PAGEREF _Toc15353 14) HYPERLINK l _Toc17208 4.1.2觀測數據平差處理( PAGEREF _Toc17208 14) HYPERLINK l _Toc4538 4.1.3數據處理搭接方法研究( PAGEREF _Toc4538 14) HYPERLINK l _Toc23719 4.2高程測量數據處理( PAGEREF _Toc23719 15) H

9、YPERLINK l _Toc28407 4.3 CP總體平差過程和精度控制方法( PAGEREF _Toc28407 16) HYPERLINK l _Toc23409 5小結( PAGEREF _Toc23409 17) HYPERLINK l _Toc30134 參考文獻（ PAGEREF _Toc30134 18） HYPERLINK l _Toc27134 Abstract.（ PAGEREF _Toc27134 19）第 PAGE 19 頁 （共19頁） PAGE 1軌道控制網CP = 3 * ROMAN * MERGEFORMAT III測量技術設計及精度控制0引言向莆鐵路XPF

10、J-10標段左線DK513+427DK514+184段位于福建省莊邊鎮(zhèn)，全長約757，線下工程已經全部完成。經前期踏勘，該區(qū)段內4個CP加密點、2個二等水準點和36個完好的CP元器件，埋設合格，符合測量要求，具備測量條件。后期觀測結束后對各個控制點進行了詳細細致的檢查，未發(fā)現(xiàn)損壞現(xiàn)象，各控制點均完好，可進行后續(xù)作業(yè)。對于高速鐵路的鋪設，CP 控制網測量精度的高低直接決定著鐵路運行的時效性、舒適度及平穩(wěn)度，因此對CP控制網的精度要求很高。而高速鐵路CP控制網測設精度受許多環(huán)節(jié)的影響，由于要求精度高，任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)微小的問題，都可能導致測量誤差超限。我國無砟軌道控制網由一級基礎平面控制網 ( C

11、P = 1 * ROMAN * MERGEFORMAT I)、二級線路平面控制網( CP)、三級軌道控制網( CP)和大地水準點組成。CP控制網又名基樁控制網，是高速鐵路測量中最基本的控制網，在高速鐵路的修建過程中，從線路的中線放樣、底座混凝土鋼模放樣方案、軌道板調整到鋼軌精調系統(tǒng)都會用到CP控制網，在后期線路維護的時候也需要用到CP控制網，所以CP控制網在施工中顯得非常重要。1 CP = 3 * ROMAN * MERGEFORMAT III控制網測量的方案流程由于CP = 3 * ROMAN * MERGEFORMAT III控制網是在CP = 2 * ROMAN * MERGEFORMA

12、T II的基礎上加密形成的，所以要對CP = 2 * ROMAN * MERGEFORMAT II控制網進行加密，然后再進行CP = 3 * ROMAN * MERGEFORMAT III的測量，那么CP = 3 * ROMAN * MERGEFORMAT III控制網的測量又包括平面測量和高程測量，所以總的來說CP = 3 * ROMAN * MERGEFORMAT III測量的總流程圖如圖1所示：CP = 2 * ROMAN * MERGEFORMAT II加密平面高程三角高程導點CP = 3 * ROMAN * MERGEFORMAT III測量平面測量高程測量數據處理圖1 CP = 3

13、 * ROMAN * MERGEFORMAT III測量總流程圖CP = 3 * ROMAN * MERGEFORMAT III網觀測時需要檢驗觀測值是否符合要求，觀測過程中有可能需要返工，所以，CP = 3 * ROMAN * MERGEFORMAT III網的觀測是一項復雜的工作，CP = 3 * ROMAN * MERGEFORMAT III網觀測流程如圖2所示：圖2 CP = 3 * ROMAN * MERGEFORMAT III網觀測流程圖2軌道控制網CP = 3 * ROMAN * MERGEFORMAT III控制測量實施方案2.1平面測量2.1.1測量應具備條件(1)CPIII

14、精密工程測量需具備的工況條件 = 1 * GB3 橋梁防護墻已完工； = 2 * GB3 隧道襯砌已經完成，電纜槽完工； = 3 * GB3 路基上接觸網桿基礎沉降穩(wěn)定； = 4 * GB3 線下工程沉降和變形滿足要求，沉降評估已通過； = 5 * GB3 CPI、CPII高程控制點已復測；(2)CPIII精密工程測量需具備的軟硬件條件 = 1 * GB3 具有自動目標照準和程序控制自動測量功能的全站儀； = 2 * GB3 CPIII測量標志； = 3 * GB3 數字水準儀與配套的因瓦尺水準標尺； = 4 * GB3 CPIII外業(yè)數據采集軟件與CPIII內業(yè)平差計算軟件；(3)控制點的編

15、號 CP控制點的編號定義如下：CP的點號由七位數組成，從左到右前四位數表示CP點所在里程的整公里數，第五位是“3”表示是CP網點，后兩位數字表示點的順序號，點的順序號為單數表示該點在里程增加方向的左側，點的順序號為雙數表示該點在里程增加方向的右側，當里程不足千、百、拾公里時，加“0”填充以保證CP的點號都是七位數齊全；CP網測量的自由設站點號也由七位數組成，從左到右第一位為大寫英文字母“Z”表示測站，第二、三、四、五位數為CP點所在里程的整公里數，第六、七位數字表示測站的序號。當里程不足千、百、拾公里時，加“0”填充以保證CP的自由設站號都是七位數齊全。表1 編號示例點編號含義數字代碼在里程內

16、點的位置0513301表示線路里程DK513范圍內線路前進方向左側的CP第1號點，“3”代表“CP”0513301（軌道左側）奇數1、3、5、7、9、11等0513302表示線路里程DK513范圍內線路前進方向右側的CP第1號點，“3”代表“CP”0513302（軌道右側）偶數2、4、6、8、10、12等自由設站點編號按“Z035601，Z035602”沿線路里程增加方向編號?！癦”表示設站點，“0356”表示里程，“01”、“02”表示該里程的設站號。為了提高CP = 3 * ROMAN * MERGEFORMAT III控制網的精度，CP = 3 * ROMAN * MERGEFORMAT

17、 III控制網測量系統(tǒng)需要采用跟原設計相一致的坐標系統(tǒng)。而采用自由設站邊角交會法建立的無砟軌道控制網，在成果精度和網型穩(wěn)定性方面，明顯優(yōu)于常規(guī)布網方式，適合于高速鐵路無砟軌道施工精度要求高的特點。例如向塘至莆田（福州）鐵路（施工里程：DK513+427DK514+184）高速鐵路工程項目，該測區(qū)坐標系統(tǒng)采用BJ-54橢球高斯投影工程獨立坐標系統(tǒng)，其相關參數如下：橢球參數（BEIJING-54）；長半軸= 6378245m；扁率= 298.3；投影面的中央子午線為1190000；投影面的大地高：110；高程異常：60。2.1.2平面控制網的測量及精度要求 CP = 3 * ROMAN * MER

18、GEFORMAT III基標精密控制網網點測量是使用全站儀自由設站，并采用自由設站邊角交會網法進行施測。全站儀應具有自動目標搜索、自動照準、自動觀測、自動記錄功能，標稱精度應滿足：方向測量中誤差不大于1，測距中誤差不大于 12，同時需輸入觀測時的環(huán)境溫度和氣壓值。注意配套的溫度計量測精度不得低于0.5，氣壓計量測精度不得低于5hpa。每臺儀器應至少配14個棱鏡。在用全站儀進行設站觀測時，相鄰兩對CP = 3 * ROMAN * MERGEFORMAT III網點之間自由設站的設站距離為120 時，每個自由設站應觀測12個CP = 3 * ROMAN * MERGEFORMAT III點，全站儀

19、前方和后方各6個(3對)CP = 3 * ROMAN * MERGEFORMAT III點，每個CP = 3 * ROMAN * MERGEFORMAT III網點的重疊觀測次數不少于3次(如果CP = 3 * ROMAN * MERGEFORMAT III點重復性觀測精度超過3需補測或重測)1。自由設站如圖3所示：O O O O O O O O O O O O 注：為自由設站點；O為CP = 3 * ROMAN * MERGEFORMAT III標記點圖3 CP = 3 * ROMAN * MERGEFORMAT III自由設站邊角交會網 在自由站上測量CP = 3 * ROMAN * ME

20、RGEFORMAT III的同時，要把線路附近的全部CP = 2 * ROMAN * MERGEFORMAT II點聯(lián)測入網中。應確保線路兩側200范圍內可視的CP = 2 * ROMAN * MERGEFORMAT II控制點在每400800范圍內有一個，否則應按同精度加密CP = 2 * ROMAN * MERGEFORMAT II控制點。按同精度加密的CP = 2 * ROMAN * MERGEFORMAT II點可設置在橋梁的固定端或路基上。CP = 2 * ROMAN * MERGEFORMAT II點聯(lián)測時至少與一對CP = 3 * ROMAN * MERGEFORMAT III點

21、進行聯(lián)測，并盡可能多地聯(lián)測CP = 3 * ROMAN * MERGEFORMAT III點，聯(lián)測長度控制在150200之內；也可在自由設站觀測上直接聯(lián)測CP = 2 * ROMAN * MERGEFORMAT II點，聯(lián)測不少于兩個自由站。每個CP = 3 * ROMAN * MERGEFORMAT III測量組中(包含聯(lián)測CP = 2 * ROMAN * MERGEFORMAT II等控制點)需使用同一種棱鏡。CP = 3 * ROMAN * MERGEFORMAT III施工基標精密控制網網點觀測完成后，要用專業(yè)軟件對測量數據進行嚴密平差。CP = 3 * ROMAN * MERGEFO

22、RMAT III施工基標精密控制網網點測量水平角觀測應符合規(guī)范的要求。CP = 3 * ROMAN * MERGEFORMAT III控制網水平方向采用全圓方向觀測法進行觀測。如果觀測方向較多時，可采用分組全圓方向觀測法。全圓方向觀測應滿足表2、表3中的規(guī)定：表2 CP = 3 * ROMAN * MERGEFORMAT III平面網水平方向觀測技術要求控制網名稱儀器等級/()測回數半測回歸零差/()不同測回同一方向2C互差/()歸零后方向值較差/()2C值/()CP = 3 * ROMAN * MERGEFORMAT III平面網0.53696151469615表3 CP = 3 * ROM

23、AN * MERGEFORMAT III平面網距離觀測技術要求控制網名稱測回半測回距離較差/測回間距離較差/CP = 3 * ROMAN * MERGEFORMAT III平面網311注：距離的觀測應與水平角觀測同步進行，并由全站儀自動進行2.1.3軌道控制網CP = 3 * ROMAN * MERGEFORMAT III與CP = 1 * ROMAN * MERGEFORMAT I/CP = 2 * ROMAN * MERGEFORMAT II平面控制網的銜接測量 為了滿足CP = 3 * ROMAN * MERGEFORMAT III控制網的高精確度，確保各作業(yè)段落之間搭接平順，各作業(yè)面貫

24、通搭接時，后施工的單位應聯(lián)測至相鄰施工區(qū)段內6對CP = 3 * ROMAN * MERGEFORMAT III點，并且搭接測量一個相同的CPI(或CP = 2 * ROMAN * MERGEFORMAT II)控制點。CP = 3 * ROMAN * MERGEFORMAT III測量可根據施工需要分段測量，且分段測量長度不宜小于4。作為分段重疊觀測區(qū)域，要進行測段銜接。重復觀測的點對應按照CP = 3 * ROMAN * MERGEFORMAT III測量技術要求進行，保證每個點至少被觀測三次。測段之間銜接時，前后測段獨立平差坐標差值應小于或等于3。滿足該條件后，后一測段CP = 3 *

25、ROMAN * MERGEFORMAT III網平差時，應采用把本段聯(lián)測的CPI、CP = 2 * ROMAN * MERGEFORMAT II控制點及重疊區(qū)域前一測段的CP = 3 * ROMAN * MERGEFORMAT III點坐標建立約束平差網。高程數據處理時，前后測段獨立平差高程差值應小于或等于3。滿足該條件后，采用與平面坐標相同的方法進行平差。搭接測量如圖4所示：O O O O O O O O O O O O CP = 1 * ROMAN * MERGEFORMAT I/CP = 2 * ROMAN * MERGEFORMAT II 注：為自由設站點；O為CP = 3 * ROM

26、AN * MERGEFORMAT III標記點圖4 CP = 3 * ROMAN * MERGEFORMAT III平面網搭接段觀測圖CP = 1 * ROMAN * MERGEFORMAT I、CP = 2 * ROMAN * MERGEFORMAT II平面控制網是指沿線路走向布設，按GPS靜態(tài)相對定位原理建立，為線路平面控制網起閉的基準，在勘測階段按靜態(tài)GPS相對定位原理建立。CPI平面控制網點間距為400800左右。在橋或路基上測設CP = 3 * ROMAN * MERGEFORMAT III時，具備通視條件的CP = 1 * ROMAN * MERGEFORMAT I/CP = 2

27、 * ROMAN * MERGEFORMAT II平面高級控制網點或加密控制點可以同時進行觀測，待觀測完成后統(tǒng)一進行平差。如果CPI、CP = 2 * ROMAN * MERGEFORMAT II控制點不能通視或觀測距離太遠時，根據施工現(xiàn)場具體情況，需要在適當位置設置輔助點，通過輔助點與CPI或CP = 2 * ROMAN * MERGEFORMAT II控制點進行聯(lián)測。測設輔助點時，需進行不少于兩個測回的觀測2。2.2 CP = 3 * ROMAN * MERGEFORMAT III控制網高程測量2.2.1水準儀測量法 軌道控制網CP = 3 * ROMAN * MERGEFORMAT II

28、I網點高程測量采用的儀器標稱精度應滿足每千米水準測量往返測高差中數測量的中誤差不低于1.0,水準尺應采用整體錮瓦水準尺，與水準儀配套的尺墊，其重量不低于3 。與水準儀配套的腳架，應采用木質腳架。CP = 3 * ROMAN * MERGEFORMAT III高程控制網的外業(yè)觀測，應采用單程的矩形法進行觀測。CP = 3 * ROMAN * MERGEFORMAT III點與上一級水準點的聯(lián)測應采用獨立往返精密水準測量的方法進行，具體見圖5。CP = 3 * ROMAN * MERGEFORMAT III施工基標精密控制網與CP = 1 * ROMAN * MERGEFORMAT I/CP =

29、2 * ROMAN * MERGEFORMAT II平面控制網的聯(lián)測完成后，每個CP = 3 * ROMAN * MERGEFORMAT III網點已具備較為精確的X，Y坐標。接下來工作就是將水準基點的高程采用水準測量方法引入到每個CP = 3 * ROMAN * MERGEFORMAT III網點上。CP = 3 * ROMAN * MERGEFORMAT III施工基標精密控制網網點高程測量采用精密水準測量方法進行，往返測量并起閉于水準基點。測量完成之后進行嚴密平差，平差計算按有關精密水準測量的規(guī)定執(zhí)行，具體見圖6：OOOO OOO O 注：為二等水準點；O為CP = 3 * ROMAN

30、* MERGEFORMAT III點，CP = 3 * ROMAN * MERGEFORMAT III高程網每一測段聯(lián)測到上一水準點數量不少于3個，CP = 3 * ROMAN * MERGEFORMAT III高程網段兩端起止于上一級水準點圖5 CP = 3 * ROMAN * MERGEFORMAT III點與上一級水準點聯(lián)測OOOOOOOOOO圖6 CP = 3 * ROMAN * MERGEFORMAT III水準測量路線圖2.2.2光電測距三角高程測量 當橋面與地面間高差大于3，線路水準基點高程直接傳遞到橋面CPIII控制點上困難時，宜采用不量儀器高和棱鏡高的中間設站光電測距三角高程

31、測量法傳遞。儀器與棱鏡的距離一般不大于100，最大不超過150，前后視距差不應超過5。應進行兩組獨立觀測，兩組高差較差不應大于2,滿足限差要求后，取兩組高差平均值作為傳遞高差。表4 中間設站光電測距三角高程測量外業(yè)觀測技術要求 垂直角測量距離測量測回數指標差較差（)測回間較差( )測回數測回內較差()測回間較差()45.05.042.02.02.3外業(yè)測量注意事項及誤差問題2.3.1關于平面控制網的簡單介紹基礎框架平面控制網 CP0：為滿足線路平面控制測量起閉聯(lián)測的要求，沿線路每50左右建立的衛(wèi)星定位測量控制網，作為全線勘測設計、施工、運營維護的坐標系統(tǒng)基準?；A平面控制網 CP = 1 *

32、ROMAN * MERGEFORMAT I：在基礎框架平面控制網（CP0）或國家高等級平面控制網的基礎上，沿著線路走向布設，按 GPS 靜態(tài)相對定位原理建立的線路平面控制網起閉的基準。在勘測階段按靜態(tài) GPS 相對定位原理建立，點間距大約為4，測量精度為GPS B級網。平面控制網 CP：在基礎平面控制網（CP）上沿線路附近布設，為勘測、施工階段的線路平面控制和軌道控制網起閉的基準。可用 GPS 靜態(tài)相對定位原理測量或常規(guī)導線網測量，在勘測階段建立，點間距為 400800左右，測量精度為GPS C級網或三等導線?？刂凭WCP：沿線路布設的三維控制網，起閉于基礎平面控制網（CP）或線路控制網（CP）

33、，通常是在線下工程施工完成后進行施測，為軌道施工和運營維護的基準。CP網按自由設站邊角交會方法測量。點間距為縱向60左右、橫向為線路結構物寬度，測量精度為相鄰點位的相對中誤差小于1。施工、檢測中直接應用最多的就是 CP控制點。2.3.2施測應注意的問題(1)CP平面網外業(yè)觀測應注意的問題 在施測之前，要對棱鏡桿及棱鏡組進行檢查，每個棱鏡桿或棱鏡之間的誤差不得超過0.3， 最大不要超過0.5。對全站儀進行檢校，檢查指標差及2c差值，如果不符合要求，應進行校準，并校準補償器。在每個自由測站測量之前，均應量測溫度和氣壓，溫度和氣壓對測量的影響較大，要實時輸入全站儀對距離進行氣象改正。溫度和氣壓量測誤

34、差應分別不大于0.5 和50Pa。平面觀測時間宜安排在晚上或陰天進行。觀測時應注意視線方向不能有強光直射。自由測站附近不能有震動干擾。CP控制點的棱鏡桿與預埋件連接要確保兩者完全套合。要使棱鏡在棱鏡桿上安裝到位并應正對全站儀。 全站儀盡量架設在橋梁固定端，檢查全站儀電子氣泡是否偏離中心位置，如果發(fā)現(xiàn)氣泡偏離值大于20 ，需要重新整平，并重新觀測該站。用于架設在CP點上的棱鏡基座必須進行嚴格檢校，每次對中誤差不得大于1。注意溫度變化是否明顯，如果太陽光強烈，要給儀器進行遮陽處理。注意測站周圍環(huán)境是否對施工有影響。注意目標范圍是否有障礙物干擾，如有及時加以排除。相鄰目標點是否距離很近（多出現(xiàn)在曲線

35、和直線過渡段、橋梁路基過渡段），如果是則應適當挪動測站或者人為干預進行測量。在導線測量中，雖然在選擇適當氣象條件下進行測量后能保證成像的清晰性和穩(wěn)定性，但是在某些特殊區(qū)域內卻仍然很難達到滿足工程要求的精度，水平折光的影響就成為角度觀測中系統(tǒng)誤差的主要因素。它不僅與大氣的溫度、濕度、密度、氣壓有直接的關系，而且與復雜的地形地貌有關，當視線在水平方向靠近某些實體會產生局部性水平折光。觀測時，大氣密度分布不均勻的地形地物愈靠近測站，水平折光就愈大。水平折光的影響很復雜，只能設法減弱，無法避免和消除，為了在一定程度下消弱其對精密測角的影響，需要采取一些必要的措施，如在選點的時候可以使視線不與山坡、河流

36、平行，并應盡量避免視線通過高大建筑物、煙囪和電桿等實體的側方。在某些難測的區(qū)域測量時，當測量路線固定后，只要我們能依據這些區(qū)域內實際的氣候條件來選擇有最利觀測的時間、合理配置觀測時段和日夜觀測時間的比例，以及控制導線邊長的長度的時候，還是能很有效的削弱水平折光對精密測角的影響3。(2)高程網施測應注意問題在測量前，要對水準尺進行檢查，每個水準尺的誤差不得超過0.3，最大不超過0.5。對水準儀及水準尺進行檢校，檢查值，如果過大，應在地面上根據操作步驟進行校準，同時校準水準儀和水準尺的水準氣泡。高程觀測時間宜安排在早上、下午陽光不強或陰天的時間段進行，自由測站附近不能有震動干擾。各測段的一組往返測

37、宜安排在不同的時間段內進行。儀器設置要采用至少兩次讀數，同時設定兩次讀數限差，一般兩次讀數差應不大于0.2，最大不大于0.5，兩次讀數所測高差之差不大于0.5，最大不大于0.74。CP控制點的高程桿與預埋件連接應保證兩者完全套合，應確保高程桿安裝到位并保證水準尺豎直。檢查水準儀氣泡是否偏離中心位置，如果發(fā)現(xiàn)偏離，則需重新整平，重新觀測。晴天觀測時，應給儀器打傘，避免陽光直射，扶尺時應使用尺撐。2.3.3誤差來源在測量時，有時會容易超限，通常是由下面的因素造成的：(1)儀器因素 ：溫度和氣壓輸入不正確；棱鏡常數不匹配等，聯(lián)接件精度不同：聯(lián)接件雖然為精工加工產品，但仍可能有個別聯(lián)接件無法達到測量所

38、需的 精度要求。(2)環(huán)境因素：溫度變化較大，沒有及時發(fā)現(xiàn)；測區(qū)光照強烈；測區(qū)可見度低。(3)人為因素：扶尺不正等；沒有照準目標；點號輸入錯誤；聯(lián)接件安置錯誤：采用直桿軸螺旋式旋入的形式安置棱鏡，由于絲紋較長，在安置的過程中可能出現(xiàn)螺桿、棱鏡未安置到位；測量方法和模式不同。(4)起算數據精度：CP控制網具有很高的內符合精度，在平差過程中需要選用合適的投影面和中央子午線，且成果一致的起算數據進行平差計算。3 CP測量在實際中的應用 本例以向莆鐵路為例講述CP測量的具體應用，闡述測區(qū)概況，任務流程和數據處理等一系列工作流程。3.1 任務來源根據向莆鐵路股份有限公司的任務安排，為保證軌道的順利施工，

39、向莆鐵路XPFJ-10標段六公司項目部對Y/DK513+427Y/DK514+184段，全長757米的線路范圍，CP軌道控制網進行復測。該段共有CP控制點36個，加密CP平面控制點2個。3.2 測區(qū)概況向莆鐵路XPFJ-10標段左線DK513+427DK514+184段位于福建省莊邊鎮(zhèn)，全長約757米，線下工程已經全部完成。經前期踏勘，該區(qū)段內4個CP加密點、2個二等水準點和36個完好的CP元器件，埋設合格，符合測量要求，具備測量條件。后期觀測結束后對各個控制點進行了詳細細致的檢查，未發(fā)現(xiàn)損壞現(xiàn)象，各控制點均完好，可進行后續(xù)作業(yè)。3.3 作業(yè)依據（1）高速鐵路測量規(guī)范（TB10601-2009

40、）；（2）精密工程測量規(guī)范（GB/T15314-94）；（3）國家一、二等水準測量規(guī)范（GB12897-2006）；（4）全球定位系統(tǒng)（GPS）鐵路測量規(guī)程（TB10054-97）；（5）時速200公里及以上鐵路工程基樁控制網（CP）測量管理辦法（鐵建設200880號）；（6）新建向莆鐵路XPFJ10標段DK513+427DK514+184 CPIII測量作業(yè)指導書。3.4 本次測量組織實施和完成任務情況新建向莆鐵路XPFJ-10標段DK513+427DK514+184測量的人員包括工程師1人、助工2人、高級技師3人，測工12人。新建向莆鐵路XPFJ-10標段DK513+427DK514+18

41、4復測，采用1臺標稱精度為（1.0、1+1.5）的瑞士Leica TCRP1201+，1臺Leica DNA03的數字水準儀。經測試，各臺儀器工作狀態(tài)良好且儀器均經過專業(yè)檢定并在有效期內。 測量內容：(1) CP平面網測量(2) CP高程網測量3.5 采用的坐標系統(tǒng)及起算數據3.5.1 CP平面坐標系統(tǒng) 該測區(qū)坐標系統(tǒng)采用BJ-54橢球高斯投影工程獨立坐標系統(tǒng)，其相關參數如下：橢球參數（BEIJING-54）：長半軸a= 6378245 扁率1/f= 298.3；投影面的中央子午線為1190000；投影面的大地高：110；高程異常：60。3.5.2 CP高程基準 采用1985國家高程基準。3.

42、5.3 CP平面及高程坐標系統(tǒng)的起算數據采用由中鐵第四勘察設計院集團有限公司向莆鐵路軌道控制網CPIII測設項目部提供的新建向莆鐵路XPFJ-10標段DK513+427DK514+184，4個平面工程獨立坐標加密CP成果為CPIII平面起算資料；2個設計院提供的二等水準點高程成果作為高程起算數據，見下表表5和表6。表5 CP平面坐標起算點點號X(）Y（）9513P212837583.4666 499827.8842 0513P24 2837563.5600 499862.3367 0513P12 2836868.1834499992.0073 0514P21 2836328.848350015

43、6.6904 表6 CP高程起算點點號H（）備注0513H21156.1513二等水準加密點0514H21147.5208二等水準加密點3.6 CP元器件埋設與觀測實施3.6.1 元器件的制作CP控制點的元器件按照向莆鐵路CP測量標志聯(lián)接件實施方案的要求，采用工廠精加工部件(要求數控機床)，不銹鋼的合金材料制作。CP測量標志聯(lián)接件采用固定套筒，螺桿軸擰入的形式。CP測量標志聯(lián)接件滿足高速鐵路測量規(guī)范和向莆鐵路XPFJ-10標段DK513+427DK514+184 CPIII測量作業(yè)指導書的要求，標志幾何尺寸的加工誤差應不大于0.05，平面（X，Y）和高程（H）三個方向上的重復性安裝誤差和互換性

44、安裝誤差應不大于0.3。 3.6.2 元器件的埋設CP控制點距離布置一般為50左右，且不大于70，CP控制點布設的高度與軌道面高度保持一致的高度距離。CP控制點的編號按照向莆鐵路XPFJ10標段DK513+427DK514+184 CPIII測量作業(yè)指導書相關規(guī)定進行編排和標注。3.6.3 棱鏡說明 根據向莆鐵路指揮部的統(tǒng)一部署，CP控制點平面元器件組棱鏡采用Leica全站儀的配套標準棱鏡的棱鏡常數（APC）為0.0。3.6.4 CP觀測CP平面控制網采用測量機器人（LeicaTCRP1021+），外業(yè)的數據采集按照規(guī)范要求進行數據質量的控制，合格的數據存入數據觀測文件。CP高程控制網采用Le

45、ica DNA03數字水準儀進行外業(yè)數據的采集。嚴格按照作業(yè)依據進行施測。3.7 CP數據預處理3.7.1 計算軟件 數據處理軟件采用鐵四院的CP平差軟件SYADJ精密工程測量平差處理軟件系統(tǒng)。計算軟件通過了有關單位或部門組織的合格評審、并經大量或多次的實踐驗證解算正確，是嚴密、正確、合法的軟件。3.7.2 數據處理與平差計算 對觀測數據進行全面檢查，然后進行內業(yè)計算。內業(yè)計算包含下列內容：（1）CP點平差后的高程成果表和平面成果表；（2）CP平面網約束平差后的相對精度表；3.8 CP質量控制方法(1) 嚴格按照技術設計書的要求；(2) 嚴格執(zhí)行國家、行業(yè)規(guī)程規(guī)范；(3) 按照GB/T1900

46、1:2000-ISO9001:2000質量管理體系標準進行本項目的質量管理；(4) 本項工程開工施測前擬訂實施計劃和詳細技術方案；(5) 制訂并執(zhí)行檢查驗收制度、質量獎懲制度；(6) 確保生產、管理人員足額到位，管理人員加強中間檢查。3.9 CP成果表工程獨立坐標系統(tǒng)：橢球參數（BEIJING-54）；長半軸a= 6378245； 扁率1/f= 298.3；中央子午線為1190000；投影面的大地高為110。高程基準：1985國家高程基準。表7 CP復測成果表BEIJING-54參考橢球 中央子午線經度:119-00-00投影面大地高程:110m 高程異常:60m 1985國家高程基準點號工程

47、獨立坐標標志球頂高程棱鏡中心高程備注X()Y()()()5133112837619.6827499857.5941157.3348 只平面約束點5133122837618.3217499850.0756157.3252 只平面約束點5133132837565.9693499868.1043156.9639 156.9539 約束點5133142837564.5831499860.5695156.9567 156.9467 約束點5133152837514.5060499878.1539156.5332 156.5232 只高程約束點5133162837513.0528499870.599715

48、6.5528 156.5428 只高程約束點5133172837452.2673499889.3249155.6089 155.5989 5133182837451.0679499883.7125155.6520 155.6420 5133192837376.6815499903.5309155.2010 155.1910 5133202837375.7479499898.9393155.1826 155.1726 5133212837320.3340499914.4865154.7480 154.7380 5133222837319.4426499909.8764154.7450 154.7

49、350 5133232837267.5830499925.3294154.1863 154.1763 5133242837266.4916499919.7351154.1966 154.1866 5133252837218.5069499934.8996153.7791 153.7691 5133262837217.4387499929.2406153.8108 153.8008 5133272837170.4351499944.3119153.4361 153.4261 5133282837169.2746499938.6853153.4507 153.4407 5133292837121.

50、4069499953.9837153.0683 153.0583 5133302837120.1998499948.3650153.0849 153.0749 5133312837071.3084499964.1095152.7018 152.6918 5133322837070.2487499958.4361152.6935 152.6835 5133332837023.3851499974.0198152.3674 152.3574 5133342837022.1368499968.4182152.3603 152.3503 5133352836971.6291499985.1318151

51、.9421 151.9321 5133362836954.3769499970.3024151.8467 151.8367 5143012836924.8169499995.5275151.5504 151.5404 5143022836906.0568499983.2776151.4594 151.4494 5143032836876.1991500006.7370151.2176 151.2076 5143042836862.6628499994.9864151.1757 151.1657 5143052836832.3997500017.0783150.8620 150.8520 514

52、3062836819.2757500006.7801150.7940 150.7840 5143072836767.6863500033.9079150.8953 150.8853 約束點5143082836764.6216500020.5146150.8970 150.8870 約束點5143092836709.1049500049.0325150.4535 150.4435 約束點5143102836706.2325500036.0300150.4547 150.4447 約束點4數據處理方法及精度控制 4.1平面觀測數據處理4.1.1數據要求及整理CP = 3 * ROMAN * MER

53、GEFORMAT III平面網測量采用自由設站邊角交會法，附合到加密CP = 2 * ROMAN * MERGEFORMAT II控制點上，自由測站間距120米，測站內觀測12個CP = 3 * ROMAN * MERGEFORMAT III點，全站儀前后方各3對CP = 3 * ROMAN * MERGEFORMAT III點，自由測站點到CP = 3 * ROMAN * MERGEFORMAT III點的最遠觀測距離不大于180，每個CP = 3 * ROMAN * MERGEFORMAT III點至少要保證有三個自由測站的方向和距離觀測量，聯(lián)測每個加密CP = 2 * ROMAN * M

54、ERGEFORMAT II點的自由測站不少于三個，獨立觀測兩遍，為后期數據處理提供兩組觀測數據進行平差。每測站進行溫度、氣壓等氣象元素改正并填寫觀測手簿，記錄測站信息。4.1.2觀測數據平差處理獨立平差計算分為兩種，一種是自由網平差，這種平差方法需要對本測區(qū)CP = 3 * ROMAN * MERGEFORMAT III網內符和精度進行檢驗評估，再對平面數據進行自由網嚴密平差。另一種是約束網平差，約束網平差采用聯(lián)測的2個加密CP = 2 * ROMAN * MERGEFORMAT II點作為約束基準來進行。在CP = 3 * ROMAN * MERGEFORMAT III平面網的約束平差前，對

55、平差文件進行邊長投影改正，將地面觀測邊長改化到橢球面，再改化至高斯投影面。平差計算后精度應滿足表8、表9要求：表8 CP = 3 * ROMAN * MERGEFORMAT III平面網平差后主要技術要求控制網名稱與CP = 1 * ROMAN * MERGEFORMAT I、CP = 2 * ROMAN * MERGEFORMAT II聯(lián)測與CP = 3 * ROMAN * MERGEFORMAT III聯(lián)測距離中誤差（）點位中誤差（）方向改正數（）距離改正數（）方向改正數（）距離改正數（）CP = 3 * ROMAN * MERGEFORMAT III平面網5.443.6212表9 CP

56、= 3 * ROMAN * MERGEFORMAT III平面網平差計算取位控制網名稱水平方向觀測值（）水平距離觀測值（）方向改正數（）距離改正數（）點位中誤差（）點位坐標（）CP = 3 * ROMAN * MERGEFORMAT III平面網0.10.10.010.010.010.14.1.3數據處理搭接方法研究數據搭接的方法有兩種：一種是線性回歸計算；另一種是余弦函數平滑搭接。余弦函數平滑法處理CP平面搭接的優(yōu)勢：(1)用前后兩相鄰段獨立平差結果，利用余弦函數定權平滑法獲得搭接段6對點最終平面坐標值，省去搭接約束23對CP點約束平差步驟，不必考慮搭接約束平差產生的角度改正數超限問題。(2

57、)實踐證明，“正常情況”下，在判斷相鄰兩段搭接處獨立平差結果較差滿足3限差時，利用平滑法獲得的坐標成果與搭接約束23對CP點獲得的最終坐標成果較差為1.5左右，其精度滿足軌道基準網測量的要求。(3)通過余弦函數平滑法處理，使前后兩個測段CP網過渡平滑，保證了在搭界點與非搭界點之間不會產生突變，有利于保證搭界段落內軌道短波的平順性。 余弦函數平滑法處理CP平面搭接的劣勢：(1)對于“點位移動”和“連續(xù)梁處”兩種情況，判斷個別點確實存在位移時，相鄰兩段獨立平差結果較差超過3，平滑法已不再適用。首先，該方法本身的局限性，其適用前提是相鄰兩段獨立平差坐標較差滿足3限差要求。再次，若不考慮該限差，會忽略

58、粗差影響，強制定權平滑得出位移點坐標成果與搭接平差更新后坐標成果較差值為3，對后續(xù)軌道基準網平差造成許多麻煩。(2)平滑計算法是利用前后兩段獨立平差結果通過點間距加權處理段落搭接問題，而后搭接段落測量所獲取的搭接處最新現(xiàn)狀CP點間的邊、角關系沒有直接參與計算搭接點最終坐標成果，勢必會影響到軌道基準網測量、平差計算。(3)平滑法處理搭接其結果影響僅局限于搭接的6對CP點，對6對點以外的CP點不產生任何影響，其過渡范圍僅在6對點之間。而搭接約束平差過渡范圍較大，其他CP點也會根據距離分攤段落搭接產生的誤差，更利于提高線路的長波平順性。(4)余弦函數平滑搭接對于搭接段非線性分布的兩段結果不再適用5。

59、4.2高程測量數據處理水準測量外業(yè)任務完成后要進行內業(yè)的處理，首先要對數據進行檢查，如果有測錯或者漏測的數據要進行重測或者補測，并嚴格計算精度指標，如下：(1)首先按精密水準測量要求計算往返較差或閉合差；(2)每條水準路線按測段往返測高差不符值計算偶然中誤差；(3)當水準網的環(huán)數超過20個時，按環(huán)線閉合差計算。 和可以用下列公式計算： 其中 測段往返高差不符值（）； L測段長（）； n測段數； W修正后的水準環(huán)線閉合差（）； N水準環(huán)數。當往返測高差不附值和每公里偶然中誤差滿足要求后，要進行水準網的平差，平差后各項精度要滿足以下精度，如表10：表10 精密水準測量計算取位水準網等級往（返）測距

60、離總和（）往（返）測距離中數（）各測站高差（）往（返）測高差總和（）往（返）測高差中數（）高程（）精密水準網0.010.10.010.010.10.14.3 CP總體平差過程和精度控制方法CP網具有路線長、控制點多、施測方法與國內測量方法不同以及控制點間的內符合精度要求高等特點，故傳統(tǒng)的控制網和測量方法已經無法滿足要求。為了施工和處理數據的要求，國內各設計院均開發(fā)了相應的數據處理軟件，用于該類工程以及同類精密工程測量的數據處理。數據處理軟件應具有各種比較成熟的數據處理算法，成果穩(wěn)定、可靠，能夠客觀、結果滿足測量精度的要求。(1)CP測站數據質量檢查:以測站為單位按照規(guī)范規(guī)定的精度指標檢核外業(yè)觀