高速鐵路測量知識課件

高速鐵路測量知識高速鐵路測量知識1CPⅢ測量技術(shù)依據(jù)《高速鐵路工程測量規(guī)范》（TB10601-2009）；《客運專線鐵路無碴軌道鋪設條件評估技術(shù)指南》（鐵建設[2006]158號）《精密工程測量規(guī)范》（GB/T15314-94）；《國家一、二等水準測量規(guī)范》（GB12897-2006）；《全球定位系統(tǒng)（GPS）鐵路測量規(guī)程》（TB10054-97）；《時速200公里及以上鐵路工程基樁控制網(wǎng)（CPⅢ）測量管理辦法》（鐵建設[2008]80號）《關(guān)于進一步規(guī)范鐵路工程測量控制網(wǎng)管理工作的通知》（鐵建設[2009]20號）《關(guān)于進一步加強客運專線建設質(zhì)量管理的指導意見》（鐵建設[2008]246號）CPⅢ測量技術(shù)依據(jù)《高速鐵路工程測量規(guī)范》（TB10601-2200km以上高速鐵路多采用無砟軌道200km以上高速鐵路多采用無砟軌道3無砟軌道具有穩(wěn)定性好、維修量少的特點無砟軌道具有穩(wěn)定性好、維修量少的特點4高速鐵路測量知識課件5高鐵平面控制測量分級布網(wǎng)原則分四級布設1第一級為基礎框架平面控制網(wǎng)CP0，主要為全線（段）的線路平面控制測量提供坐標框架基準。2第二級為基礎平面控制網(wǎng)CPⅠ，主要為勘測、施工、運營維護提供坐標基準；3第三級為線路控制網(wǎng)CPⅡ，主要為勘測和施工提供控制基準；4第四級為基樁控制網(wǎng)CPⅢ，主要為鋪設無砟軌道和運營維護提供控制基準。高鐵平面控制測量分級布網(wǎng)原則分四級布設6高速鐵路控制網(wǎng)初識高速鐵路控制網(wǎng)初識7高速鐵路測量知識課件8高速鐵路測量知識課件9高速鐵路軌道的高平順性是如何實現(xiàn)的？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)。高速鐵路軌道的高平順性，可以通過精測網(wǎng)CPI、CPII、CPIII、軌道的設計參數(shù)和軌道幾何狀態(tài)測量儀(軌檢小車），通過粗調(diào)、精調(diào)等施工環(huán)節(jié)后實現(xiàn)。衡量軌道平順性的主要指標，是無砟軌道的靜態(tài)平順度和軌道中心坐標。這些參數(shù)可以用軌檢儀和CPIII網(wǎng)檢測出來。高速鐵路軌道的高平順性是如何實現(xiàn)的？在鐵路軌道上高速行車，必10高速鐵路軌道靜態(tài)平順度允許偏差序號項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±2mm—±2mm—2軌向2mm弦長10m2mm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10m2mm弦長10m2mm/8a（m）弦長48a（m）2mm/5m弦長30m10/240a（m）弦長480a（m）10mm/150m弦長300m4水平2mm—2mm—5扭曲（基長3m）2mm—3mm—6與設計高程偏差10mm—10mm—7與設計中線偏差10mm—10mm—注：a為軌枕/扣件間距（m）高速鐵路軌道靜態(tài)平順度允許偏差序號項目無砟軌道有砟軌道允許偏11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、軌道設計參數(shù)和專用測量軟件,能夠自動檢測線路中心坐標、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)，并自動進行記錄整理的智能化輕型軌道檢測設備。軌檢儀是一種全新的鐵路測量設備。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12全站儀配合軌檢小車進行軌道測量全站儀配合軌檢小車進行軌道測量13軌檢儀的主要性能和測量精度要求

序號檢測項目測量范圍測量誤差備注1高低±50mm±1.0mm10m弦2軌向±100mm±1.0mm10m弦3正矢±400mm±1.0mm20m弦4軌距零位正確性1410m～1470mm±0.15mm應對使用環(huán)境溫度的影響實時進行自動修正示值誤差±0.30mm測量重復性0.20mm3次測量結(jié)果的極差5水平零位正確性±200mm±0.15mm

示值誤差±0.50mm

掉頭誤差0.30mm

測量重復性0.20mm3次測量結(jié)果的極差6扭曲±30mm±1.0mm6.25m基長7里程±9999km±2‰

軌檢儀的主要性能和測量精度要求序號檢測項目測量范圍測14高速鐵路工程測量的新概念鐵路工程獨立坐標系統(tǒng)---高速鐵路工程測量平面坐標系應采用工程獨立坐標系統(tǒng)。邊長投影在對應的線路軌道設計高程面上，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、施測目的及功能可分為勘測控制網(wǎng)、施工控制網(wǎng)、運營維護控制網(wǎng)。為了保證勘測、施工、運營維護各階段平面和高程測量成果的一致性，應該做到三網(wǎng)合一。也就是各階段平面控制測量應以基礎框架平面控制網(wǎng)（CP0）為起算基準，高程控制測量應以線路水準基點控制網(wǎng)為起算基準。高速鐵路工程測量的新概念鐵路工程獨立坐標系統(tǒng)---高速鐵路工15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，第一級為框架控制網(wǎng)（CP0），第二級為基礎控制網(wǎng)（CPⅠ），第三級為線路控制網(wǎng)（CPⅡ），第四級為軌道控制網(wǎng)（CPⅢ）；高程控制網(wǎng)分二級布設，第一級為線路水準基點控制網(wǎng)，第二級為CPIII高程控制網(wǎng)?？蚣芷矫婵刂凭W(wǎng)CP0---沿線路每50km布置一個CPO點，為GPS三維控制網(wǎng)，作為高速鐵路三網(wǎng)合一的平面坐標基準。CPO網(wǎng)最弱邊的相對中誤差≤1/1000000，必須采用精密星歷進行基線的解算。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，第一級16基礎平面控制網(wǎng)CPⅠ--在基礎框架平面控制網(wǎng)（CP0）或國家高等級平面控制網(wǎng)的基礎上，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(wǎng)和軌道控制網(wǎng)CPⅢ起閉的基準。CPI網(wǎng)點間距為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。基礎平面控制網(wǎng)CPⅠ--在基礎框架平面控制網(wǎng)（CP0）或國家17線路平面控制網(wǎng)CPⅡ

--在基礎平面控制網(wǎng)（CPⅠ）上沿線路附近布設，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。CPII網(wǎng)點間距為400~800m，為GPS三等二維網(wǎng)（規(guī)范規(guī)定也可采用導線方法建網(wǎng)，但我認為必須是符合在CPI上的導線網(wǎng)才行），基線邊方向中誤差≤1.7″，最弱邊相對中誤差≤1/100000。線路平面控制網(wǎng)CPⅡ--在基礎平面控制網(wǎng)（CPⅠ）上沿線路18軌道控制網(wǎng)CPⅢ--沿線路布設的三維控制網(wǎng)，平面起閉于基礎平面控制網(wǎng)（CPⅠ）或線路平面控制網(wǎng)（CPⅡ），高程起閉于線路水準基點。一般在線下工程施工完成后施測，為無砟軌道鋪設和運營維護提供基準。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)，其點間距為縱向60m左右一對控制點，點對的橫向間距為10~20m，CPIII的精度要求很高，要求相鄰點位的相對中誤差≤1mm。CPIII的網(wǎng)形、測量方法、控制點數(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。軌道控制網(wǎng)CPⅢ--沿線路布設的三維控制網(wǎng)，平面起閉于基礎19CPⅢ控制網(wǎng)區(qū)段----CPⅢ控制網(wǎng)獨立平差計算的控制網(wǎng)長度。一條高速鐵路的CPⅢ控制網(wǎng)可分區(qū)段進行平差計算。每一CPⅢ控制網(wǎng)的區(qū)段長度不應短于4km。

CPⅢ棱鏡組件

----軌道控制網(wǎng)CPIII控制點精確定位觀測的強制對中測量標志，一般由預埋件、高程測量適配器、棱鏡連接適配件和反射棱鏡組成。CPⅢ平面網(wǎng)的縱橫向閉合差----CPⅢ點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。CPⅢ控制網(wǎng)區(qū)段----CPⅢ控制網(wǎng)獨立平差計算的控制網(wǎng)長度20精密水準測量--客運專線鐵路無碴軌道工程測量中，用于測量CPIII網(wǎng)高程的等級水準測量，其精度介于二等、三等水準測量之間，高差中數(shù)偶然中誤差和全中誤差分別為2mm/km和4mm/km。自由測站邊角交會--在線路中線附近架設全站儀，測量線路兩側(cè)多對軌道控制網(wǎng)CPIII點的方向和距離，并聯(lián)測就近的CPI或CPII，以獲取軌道控制網(wǎng)CPIII平面坐標的測量方法。自由設站--在線路中線附近架設全站儀，測量線路兩側(cè)多對軌道控制網(wǎng)CPIII點的方向和距離，以確定儀器中心點的平面和高程位置。常用在無砟軌道板和長鋼軌的粗調(diào)和精調(diào)以及配合軌檢儀進行軌道檢測。精密水準測量--客運專線鐵路無碴軌道工程測量中，用于測量CP21各級控制網(wǎng)GPS設計的主要技術(shù)要求各級控制網(wǎng)GPS設計的主要技術(shù)要求22各級控制網(wǎng)導線設計的主要技術(shù)要求各級控制網(wǎng)導線設計的主要技術(shù)要求23各級控制網(wǎng)高程網(wǎng)設計的主要技術(shù)要求各級控制網(wǎng)高程網(wǎng)設計的主要技術(shù)要求24CPⅡ點埋設橋梁段隧道段CPⅡ點埋設橋梁段隧道段25CPIII控制網(wǎng)相鄰測站形成的橫向閉合環(huán)CPIII控制網(wǎng)相鄰測站形成的橫向閉合環(huán)26CPIII控制網(wǎng)相隔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)27CPIII控制網(wǎng)相鄰測站形成的縱向閉合環(huán)CPIII控制網(wǎng)相鄰測站形成的縱向閉合環(huán)28CPIII控制網(wǎng)相隔測站形成的縱向閉合環(huán)CPIII控制網(wǎng)相隔測站形成的縱向閉合環(huán)29高斯投影及其長度變形Sg為高斯面上距離S0為大地水準面上距離高斯投影及其長度變形Sg為高斯面上距離S0為大地水準面上距離30高斯投影變形的量值離中央子午線實際距離(m)190002000021000高斯距離(m)19000.08449220000.09854721000.114081平均變形(mm/km)4.4469507324.9273696285.432425471離中央子午線實際距離(m)220002300024000高斯距離(m)2200014987824000.170290平均變形(mm/km)5.9621182776.5164480587.095414827離中央子午線實際距離(m)250002600027000高斯距離(m)25000.19247526000.21650927000.242464平均變形(mm/km)7.6990185998.3272593898.980137211離中央子午線實際距離(m)280002900030000高斯距離(m)28000.27041429000.30043430000.332598平均變形(mm/km)9.65765208310.3598040211.08659304高斯投影變形的量值離中央子午線實際距離(m)1900020031距離的高程改化及其長度變形距離的高程改化及其長度變形32距離高程改化引起的長度變形距大地水準面的高差H51015大地水準面的距離100010001000高程為H面的距離1000.0011000.0021000.002投影差(mm)0.7848061.5696122.354418距大地水準面的高差H202530大地水準面的距離100010001000高程為H面的距離1000.0031000.0041000.005投影差(mm)3.1392253.9240314.708837距大地水準面的高差H354045大地水準面的距離100010001000高程為H面的距離1000.0051000.0061000.007投影差(mm)5.4936436.2784497.063255距大地水準面的高差H505560大地水準面的距離100010001000高程為H面的距離1000.0081000.0091000.009投影差(mm)7.8480628.6328689.417674距離高程改化引起的長度變形距大地水準面的高差H51015大地33目前為達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)物與設計的結(jié)構(gòu)物不完全一致；2.帶寬狹小，頻繁的換帶計算給設計和施工帶來不便，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CPIII，將較大地降低CPIII的實際測量精度，同時導致CPIII網(wǎng)的置平平差計算無法實現(xiàn)；5.因此研究小變形、無換帶計算、投影面為軌道面的CPI數(shù)據(jù)處理方法非常有必要。目前為達到投影長度變形值不大于10mm/km所存在的問題1.34CPIII平面控制網(wǎng)的測量網(wǎng)形（1）每個CPIII測量標志點均有三個測站點對其進行方向、斜距和豎直角觀測。CPIII平面控制網(wǎng)的測量網(wǎng)形（1）每個CPIII測量標志點35CPIII平面控制網(wǎng)的測量網(wǎng)形（2）測站間距為120m時，CPⅢ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（2）測站間距為120m時，C36CPIII平面控制網(wǎng)的測量網(wǎng)形（3）測站間距為60m時，CPⅢ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，CP37CPIII平面控制網(wǎng)的測量網(wǎng)形（4）采用測站間距120m的標準網(wǎng)形測量過程中如某CPⅢ點由于障礙物被擋，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。CPIII平面控制網(wǎng)的測量網(wǎng)形（4）采用測站間距120m的標38CPIII平面控制網(wǎng)的測量網(wǎng)形（5）在實際測量過程中，如果CPⅠ或者CPⅡ點離線路較遠，可以在線路外合適位置設置輔助點，在輔助點上架設儀器，觀測臨近的CPⅢ點和CPⅠ或者CPⅡ點。此時其測量網(wǎng)形示意圖如下圖所示。CPIII平面控制網(wǎng)的測量網(wǎng)形（5）在實際測量過程中，如果C39德國CPIII專用測量標志（不包括棱鏡的價格為4000元）連接件預埋件棱鏡適配器棱鏡德國CPIII專用測量標志（不包括棱鏡的價格為4000元）連40西南交通大學研制的CPIII測量標志（不包括棱鏡的每套價格為150元）保護蓋（左）與預埋件（右）LeicaGRP121棱鏡配套使用的棱鏡桿高程桿西南交通大學研制的CPIII測量標志（不包括棱鏡的每套價格41西南交通大學CPIII測量標志的使用方法（1）1：安裝筒已經(jīng)安裝到墻面后的實物照片西南交通大學CPIII測量標志的使用方法（1）1：安裝筒已經(jīng)42西南交通大學CPIII測量標志的使用方法（2）2：棱鏡連接桿安裝到安裝筒后的實物照片3：完整的CPIII點平面測量標志安裝照片西南交通大學CPIII測量標志的使用方法（2）2：棱鏡連接桿43西南交通大學CPIII測量標志的使用方法（3）5：水準尺在水準測量桿上立尺的實物照片

4：水準測量桿安裝到安裝筒后的實物照片

西南交通大學CPIII測量標志的使用方法（3）5：水準尺在水44CPIII測量的專用棱鏡—Leica公司的精密棱鏡CPIII測量的專用棱鏡—Leica公司的精密棱鏡45CPIII平面控制網(wǎng)的特點（1）控制點數(shù)量眾多。沿線路方向通常每公里有16對即32個控制點；精度要求高。每個控制點與相鄰5個控制點的相對點位中誤差均要求小于1mm；控制的范圍長。線路有多長，控制網(wǎng)的長度就有多長；是一個平面和高程位置共點的三維控制網(wǎng)。目前CPⅢ三維網(wǎng)平面和高程是分開測量后合并形成共點的三維網(wǎng)，但其使用時卻是平面和高程同時使用；控制點位置、CPⅢ測量標志，較傳統(tǒng)控制測量有很大不同?？刂泣c通常設置在接觸網(wǎng)桿上（路基部分）、防撞墻上（橋梁部分）和圍巖上（隧道部分）CPⅢ測量標志通常由永久性的預埋件、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（1）控制點數(shù)量眾多。沿線路方向通46CPIII平面控制網(wǎng)的特點（2）CPⅢ平面網(wǎng)是一個邊角控制網(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)測量儀器都是架設在控制點上進行觀測，距離必須進行往返觀測，但CPⅢ平面網(wǎng)卻采用自由設站進行邊角交會測量，而其距離只能進行單程觀測；CPⅢ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、目標自動搜索和操作系統(tǒng)功能的測量機器人（如LeicaTCA2003和TCRA1201、TrimbleS6和S8系列全站儀等）；高程測量一律采用電子水準儀（如TrimbleDiNi12、LeicaDNA03等）；測站和測點均強制對中，測點標志要求具有互換性和重復安裝性，X、Y、Z三維互換性和重復安裝性誤差要求小于0.3mm；CPIII平面控制網(wǎng)的特點（2）CPⅢ平面網(wǎng)是一個邊角控制網(wǎng)47CPIII平面控制網(wǎng)的特點（3）圖形規(guī)則對稱，多余觀測數(shù)多，可靠性強；是一個標準的帶狀控制網(wǎng)，其縱向精度高、橫向精度略差?？刂凭W(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的三維坐標，然后用三維極坐標測量的方式進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管理等。CPIII的三維坐標點，是一個虛擬的控制點，其對應的位置是CPIII目標組件中棱鏡的幾何中心。水準尺是無法立在CPIII高程所對應的點上進行水準測量。CPIII平面控制網(wǎng)的特點（3）圖形規(guī)則對稱，多余觀測數(shù)多，48CPIII測量標志的埋設位置---路基上（1）CPIII測量標志的埋設位置---路基上（1）49CPIII測量標志的埋設位置---橋梁上（2）CPIII測量標志的埋設位置---橋梁上（2）50CPIII測量標志的埋設位置---隧道中（3）0.3m太中銀鐵路CPIII0158316測量標志嚴禁破壞CPIII測量標志的埋設位置---隧道中（3）0.3m太中銀51點號標牌制作點號標志字號應采用統(tǒng)一規(guī)格字模，字高為6cm的正楷字體刻繪。點號銘牌白色抹底規(guī)格為40cm×30cm，紅色油漆應注明工程線名簡稱，CPⅢ編號，嚴禁破壞，每行居中排列，如下圖所示。嚴禁采用手寫標識。CPⅢ標識牌南廣鐵路CPIII0158316測量標志嚴禁破壞點號標牌制作CPⅢ標識牌南廣鐵路CPIII52南廣鐵路CPIII0158316測量標志嚴禁破壞CPⅢ點編號原則

里程增大方向軌道左側(cè)的標記點，末位編號為奇數(shù)，

里程增大方向軌道右側(cè)的標記點，末位編號為偶數(shù)。

丟失或破壞后補埋點，新點號在原點號末位加“B”以示區(qū)別。點位流水號CPIII連續(xù)里程南廣鐵路CPIIICPⅢ點編號原則點位流水號CPIII連53CPIII平面控制網(wǎng)的平差計算方法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)、驗后單位權(quán)中誤差的大小，這些指標反映CPIII網(wǎng)實際的測量精度；2.CPIII平面控制網(wǎng)的約束平差，約束點為自由測站聯(lián)測的CPI或CPII點，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，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，與原CPI、CPII點的殘差最小。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。置平實質(zhì)上是CPI、CPII與CPIII自由網(wǎng)的三參數(shù)坐標轉(zhuǎn)換。CPIII平面控制網(wǎng)的平差計算方法1.CPIII平面控制網(wǎng)的54什么是軌道精細調(diào)整？軌道精細調(diào)整分就位、粗調(diào)和精調(diào)。也就是首先確定線路中線位置，再進行軌面高程、線間距等粗調(diào)，最后進行軌距、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，復核檢查確認軌道幾何尺寸，確認無誤后方可澆注混凝土或瀝青砂漿；長軌鋪設后應立即進行軌道幾何尺寸測量，按實施方案進行軌道精調(diào)。什么是軌道精細調(diào)整？軌道精細調(diào)整分就位、粗調(diào)和精調(diào)。也就是首55無砟軌道精調(diào)中作業(yè)中全站儀后方交會示意圖無砟軌道精調(diào)中作業(yè)中全站儀后方交會示意圖56后方交會注意事項1、兩點測邊后方交會，一般交會角應控制在30°～150°之間。2、只測角度可能出現(xiàn)危險圓，角度和距離同測不會出現(xiàn)危險圓。3、未知點盡量選在已知三角形內(nèi)。后方交會注意事項57邊角后方交會

后方交會就是僅在待定點P上設站，觀測至少兩個已知點，得到觀測角及距離，從而計算待定點P的坐標。由于這種方法只架設一次儀器，故在工程測量放樣中經(jīng)常用到。已知A（XA，YA）B（XB，YF），P點為未知點，在P點架設全站儀，測得P點至A，B點的距離分別為a，b,角度為β，γ，PA與PB兩方向的水平夾角為α，則由A，B兩點的坐標反算可得AB直線坐標方位角為:AB

P邊角后方交會A58角度后方交會待定點P安置經(jīng)緯儀，觀測水平角α,β,γ,檢查角θ危險圓——不在一直線上3點A，B，C構(gòu)成的圓P點位于危險圓上時，無法確定選P點時，應避免使P點位于危險圓上角度后方交會59待定點P坐標式中系數(shù)值待定點P坐標60高速鐵路高程控制網(wǎng)的布設

高速鐵路的高程控制測量分為勘測高程控制測量、水準基點高程測量、CPⅢ控制點高程測量。各級高程控制測量等級及布點要求應按下表的要求執(zhí)行。高程控制網(wǎng)級別測量等級點間距勘測高程控制測量二等或四等≤2km水準基點高程控制測量二等水準測量≤2km深埋水準高程控制測量二等水準測量≤20km基巖水準高程控制測量二等水準測量≤100kmCPIII高程控制測量精密水準測量≤70m高速鐵路高程控制網(wǎng)的布設高速鐵路的高程控制測量分為勘測高程61困難地區(qū)二等高程控制網(wǎng)的布設目前，由于在山區(qū)和跨江、河地區(qū)二等水準測量困難或根本無法實施，所以高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)。這樣做的缺點一是重復測量，二是線下和線上工作的高程基準不一致。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)，采用測量機器人進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，就可施測線路水準基點高程測量，而不需要先進行勘測高程測量。困難地區(qū)二等高程控制網(wǎng)的布設目前，由于在山區(qū)和跨江、河地區(qū)二62CPIII高程控制網(wǎng)的測量網(wǎng)形（1）---矩形法CPⅢ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CPⅢ高程網(wǎng)測量可只進行單程觀測。CPIII高程控制網(wǎng)的測量網(wǎng)形（1）---矩形法CPⅢ高程網(wǎng)63矩形法CPIII高程網(wǎng)形成的閉合網(wǎng)形情況矩形法水準測量閉合環(huán)的情況如下圖所示。其中，箭頭方向為高差傳遞方向。由圖可知，每相鄰兩對CPⅢ點均構(gòu)成獨立的矩形閉合環(huán)，方便形成閉合差檢核，可靠性高。矩形法CPIII高程網(wǎng)形成的閉合網(wǎng)形情況矩形法水準測量閉合環(huán)64矩形法CPIII高程網(wǎng)測量方法的優(yōu)點1.矩形法CPⅢ高程網(wǎng)測量只涉及后視和前視，符合我國傳統(tǒng)水準測量習慣，并且有相應的技術(shù)規(guī)范指導。2.各對CPⅢ點均在相鄰的兩個矩形閉合環(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、可靠性高。3.該方法所測的各測段高差均為獨立觀測值，便于控制網(wǎng)的嚴密平差計算。4.由于只進行單程測量，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。矩形法CPIII高程網(wǎng)測量方法的優(yōu)點1.矩形法CPⅢ高程網(wǎng)測65CPIII高程控制網(wǎng)的測量網(wǎng)形（2）---德國方法德國中視法CPⅢ高程網(wǎng)觀測采用往返觀測的方式進行，其水準路線如下圖所示。往測返測CPIII高程控制網(wǎng)的測量網(wǎng)形（2）---德國方法德國中視法66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，箭頭方向為高差的傳遞方向。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67德國方法CPIII高程網(wǎng)測量方法的缺點1.我國的一等到四等水準測量規(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)高程控制測量的習慣，因而也沒有相應的規(guī)范指導其測量作業(yè)。2.德國方法雖然進行了獨立的往返觀測，但僅在CPⅢ點對的一條對角線上形成對向觀測，其他CPⅢ點間高差卻仍是單向高差，這樣各CPⅢ點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，這樣同一個環(huán)中各高差觀測值的精度也是不均勻的。德國方法CPIII高程網(wǎng)測量方法的缺點1.我國的一等到四等水683.中視法測量相當于是一個后視多個前視，如果后視出現(xiàn)問題就會導致多個測段高差也出現(xiàn)問題；此外由于是一后視多前視，這樣同一個測站的多個高差觀測值就不是獨立觀測值，而是相關(guān)觀測值，其權(quán)陣應為非對角陣，給其后的網(wǎng)嚴密平差計算提出了新的要求。4.測量效率低、成本高。3.中視法測量相當于是一個后視多個前視，如果后視出現(xiàn)問題就會69CPIII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)CPⅢ平面網(wǎng)的基礎知識和特點可知，由CPⅢ平面網(wǎng)中的測站到目標點的斜距和測站到目標點的豎直角觀測值，可以按照三角高程測量的原理，計算出自由測站點到CPⅢ目標點的高差，而且各自由測站到各CPⅢ點的這些高差可以組成CPⅢ三角高程網(wǎng)；也可以由自由測站到各CPⅢ點的這些高差，計算相鄰CPⅢ點間的高差，再組成CPⅢ三角高程網(wǎng)，最后進行CPIII三角高程網(wǎng)的平差計算。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CP70CPIII三角高程網(wǎng)的原理用測站點到各CPⅢ點間的高差，進一步計算出相鄰兩CPⅢ點間的高差，然后再組成CPⅢ三角高程網(wǎng)。根據(jù)一個自由測站的觀測值，可計算出的相鄰CPⅢ點間的三角高差有16個，單個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)的原理用測站點到各CPⅢ點間的高差，進一71CPIII三角高程網(wǎng)的原理多個自由測站形成的CPⅢ三角高程網(wǎng)圖形見下圖所示。由于每個CPⅢ點都有三個測站對其進行觀測，因此用測站點與CPⅢ點間的高差，計算得到的相鄰兩CPⅢ點間高差，存在同名高差，即每兩個相鄰CPⅢ點間均有兩個或三個高差觀測值。CPIII三角高程網(wǎng)的原理多個自由測站形成的CPⅢ三角高程網(wǎng)72CPIII三角高程網(wǎng)的精度水準網(wǎng)與三角高程網(wǎng)的平差成果比較統(tǒng)計表統(tǒng)計內(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)的精度水準網(wǎng)與三角高程網(wǎng)的平差成果比較統(tǒng)73CPIII三角高程網(wǎng)的精度水準網(wǎng)與三角高程網(wǎng)的驗前驗后精度統(tǒng)計表統(tǒng)計內(nèi)容二等水準閉合差要求的百分比全中誤差（mm）驗后單位權(quán)中誤差（mm）（1）（2）（3）（1）（2）（3）（1）（2）（3）精度指標100%100%100%0.730.410.410.740.450.52CPIII三角高程網(wǎng)的精度水準網(wǎng)與三角高程網(wǎng)的驗前驗后精度統(tǒng)74CPIII三角高程網(wǎng)的主要創(chuàng)新點1.基于CPⅢ平面網(wǎng)的自由測站觀測值，構(gòu)建CPⅢ三角高程網(wǎng)，是完全是可行的，其平差成果可以取代CPⅢ水準網(wǎng)，作為CPⅢ高程網(wǎng)的高程成果；2.按照我們建議的CPⅢ測量精度指標，進行自由測站的外業(yè)測量和CPⅢ三角高程網(wǎng)的內(nèi)業(yè)平差計算，其成果精度可以滿足CPⅢ高程網(wǎng)的要求；3.基于CPⅢ平面網(wǎng)自由測站觀測值的CPⅢ三角高程網(wǎng)，可以不再進行單獨的外業(yè)測量，又能取代CPⅢ水準網(wǎng)，因此減少了CPⅢ網(wǎng)水準測量的外業(yè)工作，對提高工效、減少CPⅢ網(wǎng)建網(wǎng)測量的成本，具有非常重要的意義，經(jīng)濟效益顯著；4.利用CPⅢ平面網(wǎng)自由測站觀測值構(gòu)建CPⅢ三角高程網(wǎng)的技術(shù)，在國內(nèi)外是首創(chuàng)，是一項具有自主知識產(chǎn)權(quán)的創(chuàng)新技術(shù)，本課題的研究成果具有較大的社會效益；CPIII三角高程網(wǎng)的主要創(chuàng)新點1.基于CPⅢ平面網(wǎng)的自由測75CPIII平面控制網(wǎng)的測量儀器---帶馬達驅(qū)動、自動目標照準ATR功能和操作系統(tǒng)的智能型全站儀CPIII平面控制網(wǎng)的測量儀器---帶馬達驅(qū)動、自動目標照準76智能型全站儀的特點---激光對中（1）智能型全站儀的特點---激光對中（1）77智能型全站儀的特點---電子氣泡（2）智能型全站儀的特點---電子氣泡（2）78智能型全站儀的特點---無棱鏡測距（3）智能型全站儀的特點---無棱鏡測距（3）79智能型全站儀的特點---導向光裝置（4）智能型全站儀的特點---導向光裝置（4）80智能型全站儀的特點---馬達驅(qū)動自動照準功能（5）智能型全站儀的特點---馬達驅(qū)動自動照準功能（5）81智能型全站儀的特點---鎖定跟蹤測量Tracking（6）智能型全站儀的特點---鎖定跟蹤測量Tracking（6）82智能型全站儀的特點---遙控測量（6）智能型全站儀的特點---遙控測量（6）83智能型全站儀的特點---遙控測量（6）智能型全站儀的特點---遙控測量（6）84智能型全站儀的特點---自動調(diào)焦（7）Topcon公司在其GTS-600系列里推出了自動調(diào)焦功能，操作員只需將望遠鏡上的瞄準鏡大致對準棱鏡，按下目鏡旁邊的AF(AutoFocus)鍵，儀器就會主動尋找目標點并自動調(diào)焦到目標棱鏡上，省去手工調(diào)焦時間，提高作業(yè)效率。智能型全站儀的特點---自動調(diào)焦（7）Topcon公司在其G85智能型全站儀的特點---操作系統(tǒng)（8）全站儀從本質(zhì)上來說就是一臺帶有多種傳感器的計算機，具有觀測、記錄、計算、傳輸?shù)哪芰Α榱诉M一步增強全站儀的功能，提高全站儀使用的方便性，新型全站儀中開始嵌入操作系統(tǒng)。目前較多采用的是MS-DOS操作系統(tǒng)，如Topcon、Nikon、Zeiss等全站儀的中高端產(chǎn)品，最新的Topcon-700系列采用了WindowsCE，而Leica的1200系列則采用了Vax嵌入式操作系統(tǒng)。MS-DOS的特點是界面簡單，運行速度較快；而WindowsCE是Windows操作系統(tǒng)的簡化版，支持真彩色圖形顯示和多種工業(yè)標準配件(如藍牙設備等)，與通用計算機的兼容性強，易于自行開發(fā)適用的機載軟件。智能型全站儀的特點---操作系統(tǒng)（8）全站儀從本質(zhì)上來說就是86CPIII高程控制網(wǎng)的測量儀器---電子水準儀（1）美國天寶公司的DINI系統(tǒng)電子水準儀瑞士徠卡公司的DNA系統(tǒng)電子水準儀CPIII高程控制網(wǎng)的測量儀器---電子水準儀（1）美國天寶87CPIII高程控制網(wǎng)的測量儀器---條碼水準尺（4）CPIII高程控制網(wǎng)的測量儀器---條碼水準尺（4）88結(jié)束結(jié)束89高速鐵路測量知識高速鐵路測量知識90CPⅢ測量技術(shù)依據(jù)《高速鐵路工程測量規(guī)范》（TB10601-2009）；《客運專線鐵路無碴軌道鋪設條件評估技術(shù)指南》（鐵建設[2006]158號）《精密工程測量規(guī)范》（GB/T15314-94）；《國家一、二等水準測量規(guī)范》（GB12897-2006）；《全球定位系統(tǒng)（GPS）鐵路測量規(guī)程》（TB10054-97）；《時速200公里及以上鐵路工程基樁控制網(wǎng)（CPⅢ）測量管理辦法》（鐵建設[2008]80號）《關(guān)于進一步規(guī)范鐵路工程測量控制網(wǎng)管理工作的通知》（鐵建設[2009]20號）《關(guān)于進一步加強客運專線建設質(zhì)量管理的指導意見》（鐵建設[2008]246號）CPⅢ測量技術(shù)依據(jù)《高速鐵路工程測量規(guī)范》（TB10601-91200km以上高速鐵路多采用無砟軌道200km以上高速鐵路多采用無砟軌道92無砟軌道具有穩(wěn)定性好、維修量少的特點無砟軌道具有穩(wěn)定性好、維修量少的特點93高速鐵路測量知識課件94高鐵平面控制測量分級布網(wǎng)原則分四級布設1第一級為基礎框架平面控制網(wǎng)CP0，主要為全線（段）的線路平面控制測量提供坐標框架基準。2第二級為基礎平面控制網(wǎng)CPⅠ，主要為勘測、施工、運營維護提供坐標基準；3第三級為線路控制網(wǎng)CPⅡ，主要為勘測和施工提供控制基準；4第四級為基樁控制網(wǎng)CPⅢ，主要為鋪設無砟軌道和運營維護提供控制基準。高鐵平面控制測量分級布網(wǎng)原則分四級布設95高速鐵路控制網(wǎng)初識高速鐵路控制網(wǎng)初識96高速鐵路測量知識課件97高速鐵路測量知識課件98高速鐵路軌道的高平順性是如何實現(xiàn)的？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)。高速鐵路軌道的高平順性，可以通過精測網(wǎng)CPI、CPII、CPIII、軌道的設計參數(shù)和軌道幾何狀態(tài)測量儀(軌檢小車），通過粗調(diào)、精調(diào)等施工環(huán)節(jié)后實現(xiàn)。衡量軌道平順性的主要指標，是無砟軌道的靜態(tài)平順度和軌道中心坐標。這些參數(shù)可以用軌檢儀和CPIII網(wǎng)檢測出來。高速鐵路軌道的高平順性是如何實現(xiàn)的？在鐵路軌道上高速行車，必99高速鐵路軌道靜態(tài)平順度允許偏差序號項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±2mm—±2mm—2軌向2mm弦長10m2mm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10m2mm弦長10m2mm/8a（m）弦長48a（m）2mm/5m弦長30m10/240a（m）弦長480a（m）10mm/150m弦長300m4水平2mm—2mm—5扭曲（基長3m）2mm—3mm—6與設計高程偏差10mm—10mm—7與設計中線偏差10mm—10mm—注：a為軌枕/扣件間距（m）高速鐵路軌道靜態(tài)平順度允許偏差序號項目無砟軌道有砟軌道允許偏100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、軌道設計參數(shù)和專用測量軟件,能夠自動檢測線路中心坐標、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)，并自動進行記錄整理的智能化輕型軌道檢測設備。軌檢儀是一種全新的鐵路測量設備。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101全站儀配合軌檢小車進行軌道測量全站儀配合軌檢小車進行軌道測量102軌檢儀的主要性能和測量精度要求

序號檢測項目測量范圍測量誤差備注1高低±50mm±1.0mm10m弦2軌向±100mm±1.0mm10m弦3正矢±400mm±1.0mm20m弦4軌距零位正確性1410m～1470mm±0.15mm應對使用環(huán)境溫度的影響實時進行自動修正示值誤差±0.30mm測量重復性0.20mm3次測量結(jié)果的極差5水平零位正確性±200mm±0.15mm

示值誤差±0.50mm

掉頭誤差0.30mm

測量重復性0.20mm3次測量結(jié)果的極差6扭曲±30mm±1.0mm6.25m基長7里程±9999km±2‰

軌檢儀的主要性能和測量精度要求序號檢測項目測量范圍測103高速鐵路工程測量的新概念鐵路工程獨立坐標系統(tǒng)---高速鐵路工程測量平面坐標系應采用工程獨立坐標系統(tǒng)。邊長投影在對應的線路軌道設計高程面上，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、施測目的及功能可分為勘測控制網(wǎng)、施工控制網(wǎng)、運營維護控制網(wǎng)。為了保證勘測、施工、運營維護各階段平面和高程測量成果的一致性，應該做到三網(wǎng)合一。也就是各階段平面控制測量應以基礎框架平面控制網(wǎng)（CP0）為起算基準，高程控制測量應以線路水準基點控制網(wǎng)為起算基準。高速鐵路工程測量的新概念鐵路工程獨立坐標系統(tǒng)---高速鐵路工104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，第一級為框架控制網(wǎng)（CP0），第二級為基礎控制網(wǎng)（CPⅠ），第三級為線路控制網(wǎng)（CPⅡ），第四級為軌道控制網(wǎng)（CPⅢ）；高程控制網(wǎng)分二級布設，第一級為線路水準基點控制網(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CPO點，為GPS三維控制網(wǎng)，作為高速鐵路三網(wǎng)合一的平面坐標基準。CPO網(wǎng)最弱邊的相對中誤差≤1/1000000，必須采用精密星歷進行基線的解算。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，第一級105基礎平面控制網(wǎng)CPⅠ--在基礎框架平面控制網(wǎng)（CP0）或國家高等級平面控制網(wǎng)的基礎上，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(wǎng)和軌道控制網(wǎng)CPⅢ起閉的基準。CPI網(wǎng)點間距為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?；A平面控制網(wǎng)CPⅠ--在基礎框架平面控制網(wǎng)（CP0）或國家106線路平面控制網(wǎng)CPⅡ

--在基礎平面控制網(wǎng)（CPⅠ）上沿線路附近布設，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。CPII網(wǎng)點間距為400~800m，為GPS三等二維網(wǎng)（規(guī)范規(guī)定也可采用導線方法建網(wǎng)，但我認為必須是符合在CPI上的導線網(wǎng)才行），基線邊方向中誤差≤1.7″，最弱邊相對中誤差≤1/100000。線路平面控制網(wǎng)CPⅡ--在基礎平面控制網(wǎng)（CPⅠ）上沿線路107軌道控制網(wǎng)CPⅢ--沿線路布設的三維控制網(wǎng)，平面起閉于基礎平面控制網(wǎng)（CPⅠ）或線路平面控制網(wǎng)（CPⅡ），高程起閉于線路水準基點。一般在線下工程施工完成后施測，為無砟軌道鋪設和運營維護提供基準。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)，其點間距為縱向60m左右一對控制點，點對的橫向間距為10~20m，CPIII的精度要求很高，要求相鄰點位的相對中誤差≤1mm。CPIII的網(wǎng)形、測量方法、控制點數(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。軌道控制網(wǎng)CPⅢ--沿線路布設的三維控制網(wǎng)，平面起閉于基礎108CPⅢ控制網(wǎng)區(qū)段----CPⅢ控制網(wǎng)獨立平差計算的控制網(wǎng)長度。一條高速鐵路的CPⅢ控制網(wǎng)可分區(qū)段進行平差計算。每一CPⅢ控制網(wǎng)的區(qū)段長度不應短于4km。

CPⅢ棱鏡組件

----軌道控制網(wǎng)CPIII控制點精確定位觀測的強制對中測量標志，一般由預埋件、高程測量適配器、棱鏡連接適配件和反射棱鏡組成。CPⅢ平面網(wǎng)的縱橫向閉合差----CPⅢ點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。CPⅢ控制網(wǎng)區(qū)段----CPⅢ控制網(wǎng)獨立平差計算的控制網(wǎng)長度109精密水準測量--客運專線鐵路無碴軌道工程測量中，用于測量CPIII網(wǎng)高程的等級水準測量，其精度介于二等、三等水準測量之間，高差中數(shù)偶然中誤差和全中誤差分別為2mm/km和4mm/km。自由測站邊角交會--在線路中線附近架設全站儀，測量線路兩側(cè)多對軌道控制網(wǎng)CPIII點的方向和距離，并聯(lián)測就近的CPI或CPII，以獲取軌道控制網(wǎng)CPIII平面坐標的測量方法。自由設站--在線路中線附近架設全站儀，測量線路兩側(cè)多對軌道控制網(wǎng)CPIII點的方向和距離，以確定儀器中心點的平面和高程位置。常用在無砟軌道板和長鋼軌的粗調(diào)和精調(diào)以及配合軌檢儀進行軌道檢測。精密水準測量--客運專線鐵路無碴軌道工程測量中，用于測量CP110各級控制網(wǎng)GPS設計的主要技術(shù)要求各級控制網(wǎng)GPS設計的主要技術(shù)要求111各級控制網(wǎng)導線設計的主要技術(shù)要求各級控制網(wǎng)導線設計的主要技術(shù)要求112各級控制網(wǎng)高程網(wǎng)設計的主要技術(shù)要求各級控制網(wǎng)高程網(wǎng)設計的主要技術(shù)要求113CPⅡ點埋設橋梁段隧道段CPⅡ點埋設橋梁段隧道段114CPIII控制網(wǎng)相鄰測站形成的橫向閉合環(huán)CPIII控制網(wǎng)相鄰測站形成的橫向閉合環(huán)115CPIII控制網(wǎng)相隔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)116CPIII控制網(wǎng)相鄰測站形成的縱向閉合環(huán)CPIII控制網(wǎng)相鄰測站形成的縱向閉合環(huán)117CPIII控制網(wǎng)相隔測站形成的縱向閉合環(huán)CPIII控制網(wǎng)相隔測站形成的縱向閉合環(huán)118高斯投影及其長度變形Sg為高斯面上距離S0為大地水準面上距離高斯投影及其長度變形Sg為高斯面上距離S0為大地水準面上距離119高斯投影變形的量值離中央子午線實際距離(m)190002000021000高斯距離(m)19000.08449220000.09854721000.114081平均變形(mm/km)4.4469507324.9273696285.432425471離中央子午線實際距離(m)220002300024000高斯距離(m)2200014987824000.170290平均變形(mm/km)5.9621182776.5164480587.095414827離中央子午線實際距離(m)250002600027000高斯距離(m)25000.19247526000.21650927000.242464平均變形(mm/km)7.6990185998.3272593898.980137211離中央子午線實際距離(m)280002900030000高斯距離(m)28000.27041429000.30043430000.332598平均變形(mm/km)9.65765208310.3598040211.08659304高斯投影變形的量值離中央子午線實際距離(m)19000200120距離的高程改化及其長度變形距離的高程改化及其長度變形121距離高程改化引起的長度變形距大地水準面的高差H51015大地水準面的距離100010001000高程為H面的距離1000.0011000.0021000.002投影差(mm)0.7848061.5696122.354418距大地水準面的高差H202530大地水準面的距離100010001000高程為H面的距離1000.0031000.0041000.005投影差(mm)3.1392253.9240314.708837距大地水準面的高差H354045大地水準面的距離100010001000高程為H面的距離1000.0051000.0061000.007投影差(mm)5.4936436.2784497.063255距大地水準面的高差H505560大地水準面的距離100010001000高程為H面的距離1000.0081000.0091000.009投影差(mm)7.8480628.6328689.417674距離高程改化引起的長度變形距大地水準面的高差H51015大地122目前為達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)物與設計的結(jié)構(gòu)物不完全一致；2.帶寬狹小，頻繁的換帶計算給設計和施工帶來不便，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CPIII，將較大地降低CPIII的實際測量精度，同時導致CPIII網(wǎng)的置平平差計算無法實現(xiàn)；5.因此研究小變形、無換帶計算、投影面為軌道面的CPI數(shù)據(jù)處理方法非常有必要。目前為達到投影長度變形值不大于10mm/km所存在的問題1.123CPIII平面控制網(wǎng)的測量網(wǎng)形（1）每個CPIII測量標志點均有三個測站點對其進行方向、斜距和豎直角觀測。CPIII平面控制網(wǎng)的測量網(wǎng)形（1）每個CPIII測量標志點124CPIII平面控制網(wǎng)的測量網(wǎng)形（2）測站間距為120m時，CPⅢ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（2）測站間距為120m時，C125CPIII平面控制網(wǎng)的測量網(wǎng)形（3）測站間距為60m時，CPⅢ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，CP126CPIII平面控制網(wǎng)的測量網(wǎng)形（4）采用測站間距120m的標準網(wǎng)形測量過程中如某CPⅢ點由于障礙物被擋，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。CPIII平面控制網(wǎng)的測量網(wǎng)形（4）采用測站間距120m的標127CPIII平面控制網(wǎng)的測量網(wǎng)形（5）在實際測量過程中，如果CPⅠ或者CPⅡ點離線路較遠，可以在線路外合適位置設置輔助點，在輔助點上架設儀器，觀測臨近的CPⅢ點和CPⅠ或者CPⅡ點。此時其測量網(wǎng)形示意圖如下圖所示。CPIII平面控制網(wǎng)的測量網(wǎng)形（5）在實際測量過程中，如果C128德國CPIII專用測量標志（不包括棱鏡的價格為4000元）連接件預埋件棱鏡適配器棱鏡德國CPIII專用測量標志（不包括棱鏡的價格為4000元）連129西南交通大學研制的CPIII測量標志（不包括棱鏡的每套價格為150元）保護蓋（左）與預埋件（右）LeicaGRP121棱鏡配套使用的棱鏡桿高程桿西南交通大學研制的CPIII測量標志（不包括棱鏡的每套價格130西南交通大學CPIII測量標志的使用方法（1）1：安裝筒已經(jīng)安裝到墻面后的實物照片西南交通大學CPIII測量標志的使用方法（1）1：安裝筒已經(jīng)131西南交通大學CPIII測量標志的使用方法（2）2：棱鏡連接桿安裝到安裝筒后的實物照片3：完整的CPIII點平面測量標志安裝照片西南交通大學CPIII測量標志的使用方法（2）2：棱鏡連接桿132西南交通大學CPIII測量標志的使用方法（3）5：水準尺在水準測量桿上立尺的實物照片

4：水準測量桿安裝到安裝筒后的實物照片

西南交通大學CPIII測量標志的使用方法（3）5：水準尺在水133CPIII測量的專用棱鏡—Leica公司的精密棱鏡CPIII測量的專用棱鏡—Leica公司的精密棱鏡134CPIII平面控制網(wǎng)的特點（1）控制點數(shù)量眾多。沿線路方向通常每公里有16對即32個控制點；精度要求高。每個控制點與相鄰5個控制點的相對點位中誤差均要求小于1mm；控制的范圍長。線路有多長，控制網(wǎng)的長度就有多長；是一個平面和高程位置共點的三維控制網(wǎng)。目前CPⅢ三維網(wǎng)平面和高程是分開測量后合并形成共點的三維網(wǎng)，但其使用時卻是平面和高程同時使用；控制點位置、CPⅢ測量標志，較傳統(tǒng)控制測量有很大不同?？刂泣c通常設置在接觸網(wǎng)桿上（路基部分）、防撞墻上（橋梁部分）和圍巖上（隧道部分）CPⅢ測量標志通常由永久性的預埋件、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（1）控制點數(shù)量眾多。沿線路方向通135CPIII平面控制網(wǎng)的特點（2）CPⅢ平面網(wǎng)是一個邊角控制網(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)測量儀器都是架設在控制點上進行觀測，距離必須進行往返觀測，但CPⅢ平面網(wǎng)卻采用自由設站進行邊角交會測量，而其距離只能進行單程觀測；CPⅢ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、目標自動搜索和操作系統(tǒng)功能的測量機器人（如LeicaTCA2003和TCRA1201、TrimbleS6和S8系列全站儀等）；高程測量一律采用電子水準儀（如TrimbleDiNi12、LeicaDNA03等）；測站和測點均強制對中，測點標志要求具有互換性和重復安裝性，X、Y、Z三維互換性和重復安裝性誤差要求小于0.3mm；CPIII平面控制網(wǎng)的特點（2）CPⅢ平面網(wǎng)是一個邊角控制網(wǎng)136CPIII平面控制網(wǎng)的特點（3）圖形規(guī)則對稱，多余觀測數(shù)多，可靠性強；是一個標準的帶狀控制網(wǎng)，其縱向精度高、橫向精度略差?？刂凭W(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的三維坐標，然后用三維極坐標測量的方式進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管理等。CPIII的三維坐標點，是一個虛擬的控制點，其對應的位置是CPIII目標組件中棱鏡的幾何中心。水準尺是無法立在CPIII高程所對應的點上進行水準測量。CPIII平面控制網(wǎng)的特點（3）圖形規(guī)則對稱，多余觀測數(shù)多，137CPIII測量標志的埋設位置---路基上（1）CPIII測量標志的埋設位置---路基上（1）138CPIII測量標志的埋設位置---橋梁上（2）CPIII測量標志的埋設位置---橋梁上（2）139CPIII測量標志的埋設位置---隧道中（3）0.3m太中銀鐵路CPIII0158316測量標志嚴禁破壞CPIII測量標志的埋設位置---隧道中（3）0.3m太中銀140點號標牌制作點號標志字號應采用統(tǒng)一規(guī)格字模，字高為6cm的正楷字體刻繪。點號銘牌白色抹底規(guī)格為40cm×30cm，紅色油漆應注明工程線名簡稱，CPⅢ編號，嚴禁破壞，每行居中排列，如下圖所示。嚴禁采用手寫標識。CPⅢ標識牌南廣鐵路CPIII0158316測量標志嚴禁破壞點號標牌制作CPⅢ標識牌南廣鐵路CPIII141南廣鐵路CPIII0158316測量標志嚴禁破壞CPⅢ點編號原則

里程增大方向軌道左側(cè)的標記點，末位編號為奇數(shù)，

里程增大方向軌道右側(cè)的標記點，末位編號為偶數(shù)。

丟失或破壞后補埋點，新點號在原點號末位加“B”以示區(qū)別。點位流水號CPIII連續(xù)里程南廣鐵路CPIIICPⅢ點編號原則點位流水號CPIII連142CPIII平面控制網(wǎng)的平差計算方法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)、驗后單位權(quán)中誤差的大小，這些指標反映CPIII網(wǎng)實際的測量精度；2.CPIII平面控制網(wǎng)的約束平差，約束點為自由測站聯(lián)測的CPI或CPII點，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，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，與原CPI、CPII點的殘差最小。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。置平實質(zhì)上是CPI、CPII與CPIII自由網(wǎng)的三參數(shù)坐標轉(zhuǎn)換。CPIII平面控制網(wǎng)的平差計算方法1.CPIII平面控制網(wǎng)的143什么是軌道精細調(diào)整？軌道精細調(diào)整分就位、粗調(diào)和精調(diào)。也就是首先確定線路中線位置，再進行軌面高程、線間距等粗調(diào)，最后進行軌距、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，復核檢查確認軌道幾何尺寸，確認無誤后方可澆注混凝土或瀝青砂漿；長軌鋪設后應立即進行軌道幾何尺寸測量，按實施方案進行軌道精調(diào)。什么是軌道精細調(diào)整？軌道精細調(diào)整分就位、粗調(diào)和精調(diào)。也就是首144無砟軌道精調(diào)中作業(yè)中全站儀后方交會示意圖無砟軌道精調(diào)中作業(yè)中全站儀后方交會示意圖145后方交會注意事項1、兩點測邊后方交會，一般交會角應控制在30°～150°之間。2、只測角度可能出現(xiàn)危險圓，角度和距離同測不會出現(xiàn)危險圓。3、未知點盡量選在已知三角形內(nèi)。后方交會注意事項146邊角后方交會

后方交會就是僅在待定點P上設站，觀測至少兩個已知點，得到觀測角及距離，從而計算待定點P的坐標。由于這種方法只架設一次儀器，故在工程測量放樣中經(jīng)常用到。已知A（XA，YA）B（XB，YF），P點為未知點，在P點架設全站儀，測得P點至A，B點的距離分別為a，b,角度為β，γ，PA與PB兩方向的水平夾角為α，則由A，B兩點的坐標反算可得AB直線坐標方位角為:AB

P邊角后方交會A147角度后方交會待定點P安置經(jīng)緯儀，觀測水平角α,β,γ,檢查角θ危險圓——不在一直線上3點A，B，C構(gòu)成的圓P點位于危險圓上時，無法確定選P點時，應避免使P點位于危險圓上角度后方交會148待定點P坐標式中系數(shù)值待定點P坐標149高速鐵路高程控制網(wǎng)的布設

高速鐵路的高程控制測量分為勘測高程控制測量、水準基點高程測量、CPⅢ控制點高程測量。各級高程控制測量等級及布點要求應按下表的要求執(zhí)行。高程控制網(wǎng)級別測量等級點間距勘測高程控制測量二等或四等≤2km水準基點高程控制測量二等水準測量≤2km深埋水準高程控制測量二等水準測量≤20km基巖水準高程控制測量二等水準測量≤100kmCPIII高程控制測量精密水準測量≤70m高速鐵路高程控制網(wǎng)的布設高速鐵路的高程控制測量分為勘測高程150困難地區(qū)二等高程控制網(wǎng)的布設目前，由于在山區(qū)和跨江、河地區(qū)二等水準測量困難或根本無法實施，所以高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)。這樣做的缺點一是重復測量，二是線下和線上工作的高程基準不一致。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)，采用測量機器人進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，就可施測線路水準基點高程測量，而不需要先進行勘測高程測量。困難地區(qū)二等高程控制網(wǎng)的布設目前，由于在山區(qū)和跨江、河地區(qū)二151CPIII高程控制網(wǎng)的測量網(wǎng)形（1）---矩形法CPⅢ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CPⅢ高程網(wǎng)測量可只進行單程觀測。CPIII高程控制網(wǎng)的測量網(wǎng)形（1）---矩形法CPⅢ高程網(wǎng)152矩形法CPIII高程網(wǎng)形成的閉合網(wǎng)形情況矩形法水準測量閉合環(huán)的情況如下圖所示。其中，箭頭方向為高差傳遞方向。由圖可知，每相鄰兩對CPⅢ點均構(gòu)成獨立的矩形閉合環(huán)，方便形成閉合差檢核，可靠性高。矩形法CPIII高程網(wǎng)形成的閉合網(wǎng)形情況矩形法水準測量閉合環(huán)153矩形法CPIII高程網(wǎng)測量方法的優(yōu)點1.矩形法CPⅢ高程網(wǎng)測量只涉及后視和前視，符合我國傳統(tǒng)水準測量習慣，并且有相應的技術(shù)規(guī)范指導。2.各對CPⅢ點均在相鄰的兩個矩形閉合環(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、可靠性高。3.該方法所測的各測段高差均為獨立觀測值，便于控制網(wǎng)的嚴密平差計算。4.由于只進行單程測量，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。矩形法CPIII高程網(wǎng)測量方法的優(yōu)點1.矩形法CPⅢ高程網(wǎng)測154CPIII高程控制網(wǎng)的測量網(wǎng)形（2）---德國方法德國中視法CPⅢ高程網(wǎng)觀測采用往返觀測的方式進行，其水準路線如下圖所示。往測返測CPIII高程控制網(wǎng)的測量網(wǎng)形（2）---德國方法德國中視法155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，箭頭方向為高差的傳遞方向。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156德國方法CPIII高程網(wǎng)測量方法的缺點1.我國的一等到四等水準測量規(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)高程控制測量的習慣，因而也沒有相應的規(guī)范指導其測量作業(yè)。2.德國方法雖然進行了獨立的往返觀測，但僅在CPⅢ點對的一條對角線上形成對向觀測，其他CPⅢ點間高差卻仍是單向高差，這樣各CPⅢ點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，這樣同一個環(huán)中各高差觀測值的精度也是不均勻的。德國方法CPIII高程網(wǎng)測量方法的缺點1.我國的一等到四等水1573.中視法測量相當于是一個后視多個前視，如果后視出現(xiàn)問題就會導致多個測段高差也出現(xiàn)問