轨道控制网CPIII测量技术设计及精度控制

1、 PAGE 1轨道控制网CP = 3 * ROMAN * MERGEFORMAT III测量技术设计及精度控制目 录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控制网测量的方案流程( PAGEREF _Toc12419 1) HYPERLINK l _Toc10446 2轨道控制网CPIII控制测量实施方案( PAGEREF _Toc10446 2) HYPERLINK

2、 l _Toc29536 2.1平面测量( PAGEREF _Toc29536 3) HYPERLINK l _Toc25694 2.1.1测量应具备条件( PAGEREF _Toc25694 3) HYPERLINK l _Toc9781 2.1.2平面控制网的测量及精度要求( PAGEREF _Toc9781 4) HYPERLINK l _Toc19821 2.1.3轨道控制网CPIII与CPI/CPII平面控制网的衔接测量( PAGEREF _Toc19821 5) HYPERLINK l _Toc20478 2.2 CPIII控制网高程测量( PAGEREF _Toc20478 6)

3、 HYPERLINK l _Toc25678 2.2.1水准仪测量法( PAGEREF _Toc25678 6) HYPERLINK l _Toc1348 2.2.2光电测距三角高程测量( PAGEREF _Toc1348 7) HYPERLINK l _Toc13028 2.3外业测量注意事项及误差问题( PAGEREF _Toc13028 7) HYPERLINK l _Toc14829 2.3.1关于平面控制网的简单介绍( PAGEREF _Toc14829 7) HYPERLINK l _Toc28865 2.3.2施测应注意的问题( PAGEREF _Toc28865 8) HYPE

4、RLINK l _Toc13674 2.3.3误差来源( PAGEREF _Toc13674 9) HYPERLINK l _Toc1331 3 CP测量在实际中的应用( PAGEREF _Toc1331 9) HYPERLINK l _Toc28929 3.1 任务来源( PAGEREF _Toc28929 9) HYPERLINK l _Toc16076 3.2 测区概况( PAGEREF _Toc16076 10) HYPERLINK l _Toc31162 3.3 作业依据( PAGEREF _Toc31162 10) HYPERLINK l _Toc5167 3.4 本次测量组织实施

5、和完成任务情况( PAGEREF _Toc5167 10) HYPERLINK l _Toc31364 3.5 采用的坐标系统及起算数据( PAGEREF _Toc31364 10) HYPERLINK l _Toc8221 3.5.1 CP平面坐标系统( PAGEREF _Toc8221 10) HYPERLINK l _Toc30841 3.5.2 CP高程基准( PAGEREF _Toc30841 11) HYPERLINK l _Toc23324 3.5.3 CP平面及高程坐标系统的起算数据( PAGEREF _Toc23324 11) HYPERLINK l _Toc23165 3.

6、6 CP元器件埋设与观测实施( PAGEREF _Toc23165 11) HYPERLINK l _Toc26417 3.6.1 元器件的制作( PAGEREF _Toc26417 11) HYPERLINK l _Toc24193 3.6.2 元器件的埋设( PAGEREF _Toc24193 11) HYPERLINK l _Toc9853 3.6.3 棱镜说明( PAGEREF _Toc9853 12) HYPERLINK l _Toc29233 3.6.4 CP观测( PAGEREF _Toc29233 12) HYPERLINK l _Toc23495 3.7 CP数据预处理( P

7、AGEREF _Toc23495 12) HYPERLINK l _Toc20963 3.7.1 计算软件( PAGEREF _Toc20963 12) HYPERLINK l _Toc19499 3.7.2 数据处理与平差计算( PAGEREF _Toc19499 12) HYPERLINK l _Toc10219 3.8 CP质量控制方法( PAGEREF _Toc10219 12) HYPERLINK l _Toc21396 3.9 CP成果表( PAGEREF _Toc21396 12) HYPERLINK l _Toc30672 4数据处理方法及精度控制( PAGEREF _Toc3

8、0672 14) HYPERLINK l _Toc10661 4.1平面观测数据处理( PAGEREF _Toc10661 14) HYPERLINK l _Toc15353 4.1.1数据要求及整理( PAGEREF _Toc15353 14) HYPERLINK l _Toc17208 4.1.2观测数据平差处理( PAGEREF _Toc17208 14) HYPERLINK l _Toc4538 4.1.3数据处理搭接方法研究( PAGEREF _Toc4538 14) HYPERLINK l _Toc23719 4.2高程测量数据处理( PAGEREF _Toc23719 15) H

9、YPERLINK l _Toc28407 4.3 CP总体平差过程和精度控制方法( PAGEREF _Toc28407 16) HYPERLINK l _Toc23409 5小结( PAGEREF _Toc23409 17) HYPERLINK l _Toc30134 参考文献（ PAGEREF _Toc30134 18） HYPERLINK l _Toc27134 Abstract.（ PAGEREF _Toc27134 19）第 PAGE 19 页 （共19页） PAGE 1轨道控制网CP = 3 * ROMAN * MERGEFORMAT III测量技术设计及精度控制0引言向莆铁路XPF

10、J-10标段左线DK513+427DK514+184段位于福建省庄边镇，全长约757，线下工程已经全部完成。经前期踏勘，该区段内4个CP加密点、2个二等水准点和36个完好的CP元器件，埋设合格，符合测量要求，具备测量条件。后期观测结束后对各个控制点进行了详细细致的检查，未发现损坏现象，各控制点均完好，可进行后续作业。对于高速铁路的铺设，CP 控制网测量精度的高低直接决定着铁路运行的时效性、舒适度及平稳度，因此对CP控制网的精度要求很高。而高速铁路CP控制网测设精度受许多环节的影响，由于要求精度高，任何一个环节出现微小的问题，都可能导致测量误差超限。我国无砟轨道控制网由一级基础平面控制网 ( C

11、P = 1 * ROMAN * MERGEFORMAT I)、二级线路平面控制网( CP)、三级轨道控制网( CP)和大地水准点组成。CP控制网又名基桩控制网，是高速铁路测量中最基本的控制网，在高速铁路的修建过程中，从线路的中线放样、底座混凝土钢模放样方案、轨道板调整到钢轨精调系统都会用到CP控制网，在后期线路维护的时候也需要用到CP控制网，所以CP控制网在施工中显得非常重要。1 CP = 3 * ROMAN * MERGEFORMAT III控制网测量的方案流程由于CP = 3 * ROMAN * MERGEFORMAT III控制网是在CP = 2 * ROMAN * MERGEFORMA

12、T II的基础上加密形成的，所以要对CP = 2 * ROMAN * MERGEFORMAT II控制网进行加密，然后再进行CP = 3 * ROMAN * MERGEFORMAT III的测量，那么CP = 3 * ROMAN * MERGEFORMAT III控制网的测量又包括平面测量和高程测量，所以总的来说CP = 3 * ROMAN * MERGEFORMAT III测量的总流程图如图1所示：CP = 2 * ROMAN * MERGEFORMAT II加密平面高程三角高程导点CP = 3 * ROMAN * MERGEFORMAT III测量平面测量高程测量数据处理图1 CP = 3

13、 * ROMAN * MERGEFORMAT III测量总流程图CP = 3 * ROMAN * MERGEFORMAT III网观测时需要检验观测值是否符合要求，观测过程中有可能需要返工，所以，CP = 3 * ROMAN * MERGEFORMAT III网的观测是一项复杂的工作，CP = 3 * ROMAN * MERGEFORMAT III网观测流程如图2所示：图2 CP = 3 * ROMAN * MERGEFORMAT III网观测流程图2轨道控制网CP = 3 * ROMAN * MERGEFORMAT III控制测量实施方案2.1平面测量2.1.1测量应具备条件(1)CPIII

14、精密工程测量需具备的工况条件 = 1 * GB3 桥梁防护墙已完工； = 2 * GB3 隧道衬砌已经完成，电缆槽完工； = 3 * GB3 路基上接触网杆基础沉降稳定； = 4 * GB3 线下工程沉降和变形满足要求，沉降评估已通过； = 5 * GB3 CPI、CPII高程控制点已复测；(2)CPIII精密工程测量需具备的软硬件条件 = 1 * GB3 具有自动目标照准和程序控制自动测量功能的全站仪； = 2 * GB3 CPIII测量标志； = 3 * GB3 数字水准仪与配套的因瓦尺水准标尺； = 4 * GB3 CPIII外业数据采集软件与CPIII内业平差计算软件；(3)控制点的编

15、号 CP控制点的编号定义如下：CP的点号由七位数组成，从左到右前四位数表示CP点所在里程的整公里数，第五位是“3”表示是CP网点，后两位数字表示点的顺序号，点的顺序号为单数表示该点在里程增加方向的左侧，点的顺序号为双数表示该点在里程增加方向的右侧，当里程不足千、百、拾公里时，加“0”填充以保证CP的点号都是七位数齐全；CP网测量的自由设站点号也由七位数组成，从左到右第一位为大写英文字母“Z”表示测站，第二、三、四、五位数为CP点所在里程的整公里数，第六、七位数字表示测站的序号。当里程不足千、百、拾公里时，加“0”填充以保证CP的自由设站号都是七位数齐全。表1 编号示例点编号含义数字代码在里程内

16、点的位置0513301表示线路里程DK513范围内线路前进方向左侧的CP第1号点，“3”代表“CP”0513301（轨道左侧）奇数1、3、5、7、9、11等0513302表示线路里程DK513范围内线路前进方向右侧的CP第1号点，“3”代表“CP”0513302（轨道右侧）偶数2、4、6、8、10、12等自由设站点编号按“Z035601，Z035602”沿线路里程增加方向编号。“Z”表示设站点，“0356”表示里程，“01”、“02”表示该里程的设站号。为了提高CP = 3 * ROMAN * MERGEFORMAT III控制网的精度，CP = 3 * ROMAN * MERGEFORMAT

17、 III控制网测量系统需要采用跟原设计相一致的坐标系统。而采用自由设站边角交会法建立的无砟轨道控制网，在成果精度和网型稳定性方面，明显优于常规布网方式，适合于高速铁路无砟轨道施工精度要求高的特点。例如向塘至莆田（福州）铁路（施工里程：DK513+427DK514+184）高速铁路工程项目，该测区坐标系统采用BJ-54椭球高斯投影工程独立坐标系统，其相关参数如下：椭球参数（BEIJING-54）；长半轴= 6378245m；扁率= 298.3；投影面的中央子午线为1190000；投影面的大地高：110；高程异常：60。2.1.2平面控制网的测量及精度要求 CP = 3 * ROMAN * MER

18、GEFORMAT III基标精密控制网网点测量是使用全站仪自由设站，并采用自由设站边角交会网法进行施测。全站仪应具有自动目标搜索、自动照准、自动观测、自动记录功能，标称精度应满足：方向测量中误差不大于1，测距中误差不大于 12，同时需输入观测时的环境温度和气压值。注意配套的温度计量测精度不得低于0.5，气压计量测精度不得低于5hpa。每台仪器应至少配14个棱镜。在用全站仪进行设站观测时，相邻两对CP = 3 * ROMAN * MERGEFORMAT III网点之间自由设站的设站距离为120 时，每个自由设站应观测12个CP = 3 * ROMAN * MERGEFORMAT III点，全站仪

19、前方和后方各6个(3对)CP = 3 * ROMAN * MERGEFORMAT III点，每个CP = 3 * ROMAN * MERGEFORMAT III网点的重叠观测次数不少于3次(如果CP = 3 * ROMAN * MERGEFORMAT III点重复性观测精度超过3需补测或重测)1。自由设站如图3所示：O O O O O O O O O O O O 注：为自由设站点；O为CP = 3 * ROMAN * MERGEFORMAT III标记点图3 CP = 3 * ROMAN * MERGEFORMAT III自由设站边角交会网 在自由站上测量CP = 3 * ROMAN * ME

20、RGEFORMAT III的同时，要把线路附近的全部CP = 2 * ROMAN * MERGEFORMAT II点联测入网中。应确保线路两侧200范围内可视的CP = 2 * ROMAN * MERGEFORMAT II控制点在每400800范围内有一个，否则应按同精度加密CP = 2 * ROMAN * MERGEFORMAT II控制点。按同精度加密的CP = 2 * ROMAN * MERGEFORMAT II点可设置在桥梁的固定端或路基上。CP = 2 * ROMAN * MERGEFORMAT II点联测时至少与一对CP = 3 * ROMAN * MERGEFORMAT III点

21、进行联测，并尽可能多地联测CP = 3 * ROMAN * MERGEFORMAT III点，联测长度控制在150200之内；也可在自由设站观测上直接联测CP = 2 * ROMAN * MERGEFORMAT II点，联测不少于两个自由站。每个CP = 3 * ROMAN * MERGEFORMAT III测量组中(包含联测CP = 2 * ROMAN * MERGEFORMAT II等控制点)需使用同一种棱镜。CP = 3 * ROMAN * MERGEFORMAT III施工基标精密控制网网点观测完成后，要用专业软件对测量数据进行严密平差。CP = 3 * ROMAN * MERGEFO

22、RMAT III施工基标精密控制网网点测量水平角观测应符合规范的要求。CP = 3 * ROMAN * MERGEFORMAT III控制网水平方向采用全圆方向观测法进行观测。如果观测方向较多时，可采用分组全圆方向观测法。全圆方向观测应满足表2、表3中的规定：表2 CP = 3 * ROMAN * MERGEFORMAT III平面网水平方向观测技术要求控制网名称仪器等级/()测回数半测回归零差/()不同测回同一方向2C互差/()归零后方向值较差/()2C值/()CP = 3 * ROMAN * MERGEFORMAT III平面网0.53696151469615表3 CP = 3 * ROM

23、AN * MERGEFORMAT III平面网距离观测技术要求控制网名称测回半测回距离较差/测回间距离较差/CP = 3 * ROMAN * MERGEFORMAT III平面网311注：距离的观测应与水平角观测同步进行，并由全站仪自动进行2.1.3轨道控制网CP = 3 * ROMAN * MERGEFORMAT III与CP = 1 * ROMAN * MERGEFORMAT I/CP = 2 * ROMAN * MERGEFORMAT II平面控制网的衔接测量 为了满足CP = 3 * ROMAN * MERGEFORMAT III控制网的高精确度，确保各作业段落之间搭接平顺，各作业面贯

24、通搭接时，后施工的单位应联测至相邻施工区段内6对CP = 3 * ROMAN * MERGEFORMAT III点，并且搭接测量一个相同的CPI(或CP = 2 * ROMAN * MERGEFORMAT II)控制点。CP = 3 * ROMAN * MERGEFORMAT III测量可根据施工需要分段测量，且分段测量长度不宜小于4。作为分段重叠观测区域，要进行测段衔接。重复观测的点对应按照CP = 3 * ROMAN * MERGEFORMAT III测量技术要求进行，保证每个点至少被观测三次。测段之间衔接时，前后测段独立平差坐标差值应小于或等于3。满足该条件后，后一测段CP = 3 *

25、ROMAN * MERGEFORMAT III网平差时，应采用把本段联测的CPI、CP = 2 * ROMAN * MERGEFORMAT II控制点及重叠区域前一测段的CP = 3 * ROMAN * MERGEFORMAT III点坐标建立约束平差网。高程数据处理时，前后测段独立平差高程差值应小于或等于3。满足该条件后，采用与平面坐标相同的方法进行平差。搭接测量如图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：为自由设站点；O为CP = 3 * ROM

26、AN * MERGEFORMAT III标记点图4 CP = 3 * ROMAN * MERGEFORMAT III平面网搭接段观测图CP = 1 * ROMAN * MERGEFORMAT I、CP = 2 * ROMAN * MERGEFORMAT II平面控制网是指沿线路走向布设，按GPS静态相对定位原理建立，为线路平面控制网起闭的基准，在勘测阶段按静态GPS相对定位原理建立。CPI平面控制网点间距为400800左右。在桥或路基上测设CP = 3 * ROMAN * MERGEFORMAT III时，具备通视条件的CP = 1 * ROMAN * MERGEFORMAT I/CP = 2

27、 * ROMAN * MERGEFORMAT II平面高级控制网点或加密控制点可以同时进行观测，待观测完成后统一进行平差。如果CPI、CP = 2 * ROMAN * MERGEFORMAT II控制点不能通视或观测距离太远时，根据施工现场具体情况，需要在适当位置设置辅助点，通过辅助点与CPI或CP = 2 * ROMAN * MERGEFORMAT II控制点进行联测。测设辅助点时，需进行不少于两个测回的观测2。2.2 CP = 3 * ROMAN * MERGEFORMAT III控制网高程测量2.2.1水准仪测量法 轨道控制网CP = 3 * ROMAN * MERGEFORMAT II

28、I网点高程测量采用的仪器标称精度应满足每千米水准测量往返测高差中数测量的中误差不低于1.0,水准尺应采用整体锢瓦水准尺，与水准仪配套的尺垫，其重量不低于3 。与水准仪配套的脚架，应采用木质脚架。CP = 3 * ROMAN * MERGEFORMAT III高程控制网的外业观测，应采用单程的矩形法进行观测。CP = 3 * ROMAN * MERGEFORMAT III点与上一级水准点的联测应采用独立往返精密水准测量的方法进行，具体见图5。CP = 3 * ROMAN * MERGEFORMAT III施工基标精密控制网与CP = 1 * ROMAN * MERGEFORMAT I/CP =

29、2 * ROMAN * MERGEFORMAT II平面控制网的联测完成后，每个CP = 3 * ROMAN * MERGEFORMAT III网点已具备较为精确的X，Y坐标。接下来工作就是将水准基点的高程采用水准测量方法引入到每个CP = 3 * ROMAN * MERGEFORMAT III网点上。CP = 3 * ROMAN * MERGEFORMAT III施工基标精密控制网网点高程测量采用精密水准测量方法进行，往返测量并起闭于水准基点。测量完成之后进行严密平差，平差计算按有关精密水准测量的规定执行，具体见图6：OOOO OOO O 注：为二等水准点；O为CP = 3 * ROMAN

30、* MERGEFORMAT III点，CP = 3 * ROMAN * MERGEFORMAT III高程网每一测段联测到上一水准点数量不少于3个，CP = 3 * ROMAN * MERGEFORMAT III高程网段两端起止于上一级水准点图5 CP = 3 * ROMAN * MERGEFORMAT III点与上一级水准点联测OOOOOOOOOO图6 CP = 3 * ROMAN * MERGEFORMAT III水准测量路线图2.2.2光电测距三角高程测量 当桥面与地面间高差大于3，线路水准基点高程直接传递到桥面CPIII控制点上困难时，宜采用不量仪器高和棱镜高的中间设站光电测距三角高程

31、测量法传递。仪器与棱镜的距离一般不大于100，最大不超过150，前后视距差不应超过5。应进行两组独立观测，两组高差较差不应大于2,满足限差要求后，取两组高差平均值作为传递高差。表4 中间设站光电测距三角高程测量外业观测技术要求 垂直角测量距离测量测回数指标差较差（)测回间较差( )测回数测回内较差()测回间较差()45.05.042.02.02.3外业测量注意事项及误差问题2.3.1关于平面控制网的简单介绍基础框架平面控制网 CP0：为满足线路平面控制测量起闭联测的要求，沿线路每50左右建立的卫星定位测量控制网，作为全线勘测设计、施工、运营维护的坐标系统基准。基础平面控制网 CP = 1 *

32、ROMAN * MERGEFORMAT I：在基础框架平面控制网（CP0）或国家高等级平面控制网的基础上，沿着线路走向布设，按 GPS 静态相对定位原理建立的线路平面控制网起闭的基准。在勘测阶段按静态 GPS 相对定位原理建立，点间距大约为4，测量精度为GPS B级网。平面控制网 CP：在基础平面控制网（CP）上沿线路附近布设，为勘测、施工阶段的线路平面控制和轨道控制网起闭的基准。可用 GPS 静态相对定位原理测量或常规导线网测量，在勘测阶段建立，点间距为 400800左右，测量精度为GPS C级网或三等导线。控制网CP：沿线路布设的三维控制网，起闭于基础平面控制网（CP）或线路控制网（CP）

33、，通常是在线下工程施工完成后进行施测，为轨道施工和运营维护的基准。CP网按自由设站边角交会方法测量。点间距为纵向60左右、横向为线路结构物宽度，测量精度为相邻点位的相对中误差小于1。施工、检测中直接应用最多的就是 CP控制点。2.3.2施测应注意的问题(1)CP平面网外业观测应注意的问题 在施测之前，要对棱镜杆及棱镜组进行检查，每个棱镜杆或棱镜之间的误差不得超过0.3， 最大不要超过0.5。对全站仪进行检校，检查指标差及2c差值，如果不符合要求，应进行校准，并校准补偿器。在每个自由测站测量之前，均应量测温度和气压，温度和气压对测量的影响较大，要实时输入全站仪对距离进行气象改正。温度和气压量测误

34、差应分别不大于0.5 和50Pa。平面观测时间宜安排在晚上或阴天进行。观测时应注意视线方向不能有强光直射。自由测站附近不能有震动干扰。CP控制点的棱镜杆与预埋件连接要确保两者完全套合。要使棱镜在棱镜杆上安装到位并应正对全站仪。 全站仪尽量架设在桥梁固定端，检查全站仪电子气泡是否偏离中心位置，如果发现气泡偏离值大于20 ，需要重新整平，并重新观测该站。用于架设在CP点上的棱镜基座必须进行严格检校，每次对中误差不得大于1。注意温度变化是否明显，如果太阳光强烈，要给仪器进行遮阳处理。注意测站周围环境是否对施工有影响。注意目标范围是否有障碍物干扰，如有及时加以排除。相邻目标点是否距离很近（多出现在曲线

35、和直线过渡段、桥梁路基过渡段），如果是则应适当挪动测站或者人为干预进行测量。在导线测量中，虽然在选择适当气象条件下进行测量后能保证成像的清晰性和稳定性，但是在某些特殊区域内却仍然很难达到满足工程要求的精度，水平折光的影响就成为角度观测中系统误差的主要因素。它不仅与大气的温度、湿度、密度、气压有直接的关系，而且与复杂的地形地貌有关，当视线在水平方向靠近某些实体会产生局部性水平折光。观测时，大气密度分布不均匀的地形地物愈靠近测站，水平折光就愈大。水平折光的影响很复杂，只能设法减弱，无法避免和消除，为了在一定程度下消弱其对精密测角的影响，需要采取一些必要的措施，如在选点的时候可以使视线不与山坡、河流

36、平行，并应尽量避免视线通过高大建筑物、烟囱和电杆等实体的侧方。在某些难测的区域测量时，当测量路线固定后，只要我们能依据这些区域内实际的气候条件来选择有最利观测的时间、合理配置观测时段和日夜观测时间的比例，以及控制导线边长的长度的时候，还是能很有效的削弱水平折光对精密测角的影响3。(2)高程网施测应注意问题在测量前，要对水准尺进行检查，每个水准尺的误差不得超过0.3，最大不超过0.5。对水准仪及水准尺进行检校，检查值，如果过大，应在地面上根据操作步骤进行校准，同时校准水准仪和水准尺的水准气泡。高程观测时间宜安排在早上、下午阳光不强或阴天的时间段进行，自由测站附近不能有震动干扰。各测段的一组往返测

37、宜安排在不同的时间段内进行。仪器设置要采用至少两次读数，同时设定两次读数限差，一般两次读数差应不大于0.2，最大不大于0.5，两次读数所测高差之差不大于0.5，最大不大于0.74。CP控制点的高程杆与预埋件连接应保证两者完全套合，应确保高程杆安装到位并保证水准尺竖直。检查水准仪气泡是否偏离中心位置，如果发现偏离，则需重新整平，重新观测。晴天观测时，应给仪器打伞，避免阳光直射，扶尺时应使用尺撑。2.3.3误差来源在测量时，有时会容易超限，通常是由下面的因素造成的：(1)仪器因素 ：温度和气压输入不正确；棱镜常数不匹配等，联接件精度不同：联接件虽然为精工加工产品，但仍可能有个别联接件无法达到测量所

38、需的 精度要求。(2)环境因素：温度变化较大，没有及时发现；测区光照强烈；测区可见度低。(3)人为因素：扶尺不正等；没有照准目标；点号输入错误；联接件安置错误：采用直杆轴螺旋式旋入的形式安置棱镜，由于丝纹较长，在安置的过程中可能出现螺杆、棱镜未安置到位；测量方法和模式不同。(4)起算数据精度：CP控制网具有很高的内符合精度，在平差过程中需要选用合适的投影面和中央子午线，且成果一致的起算数据进行平差计算。3 CP测量在实际中的应用 本例以向莆铁路为例讲述CP测量的具体应用，阐述测区概况，任务流程和数据处理等一系列工作流程。3.1 任务来源根据向莆铁路股份有限公司的任务安排，为保证轨道的顺利施工，

39、向莆铁路XPFJ-10标段六公司项目部对Y/DK513+427Y/DK514+184段，全长757米的线路范围，CP轨道控制网进行复测。该段共有CP控制点36个，加密CP平面控制点2个。3.2 测区概况向莆铁路XPFJ-10标段左线DK513+427DK514+184段位于福建省庄边镇，全长约757米，线下工程已经全部完成。经前期踏勘，该区段内4个CP加密点、2个二等水准点和36个完好的CP元器件，埋设合格，符合测量要求，具备测量条件。后期观测结束后对各个控制点进行了详细细致的检查，未发现损坏现象，各控制点均完好，可进行后续作业。3.3 作业依据（1）高速铁路测量规范（TB10601-2009

40、）；（2）精密工程测量规范（GB/T15314-94）；（3）国家一、二等水准测量规范（GB12897-2006）；（4）全球定位系统（GPS）铁路测量规程（TB10054-97）；（5）时速200公里及以上铁路工程基桩控制网（CP）测量管理办法（铁建设200880号）；（6）新建向莆铁路XPFJ10标段DK513+427DK514+184 CPIII测量作业指导书。3.4 本次测量组织实施和完成任务情况新建向莆铁路XPFJ-10标段DK513+427DK514+184测量的人员包括工程师1人、助工2人、高级技师3人，测工12人。新建向莆铁路XPFJ-10标段DK513+427DK514+18

41、4复测，采用1台标称精度为（1.0、1+1.5）的瑞士Leica TCRP1201+，1台Leica DNA03的数字水准仪。经测试，各台仪器工作状态良好且仪器均经过专业检定并在有效期内。 测量内容：(1) CP平面网测量(2) CP高程网测量3.5 采用的坐标系统及起算数据3.5.1 CP平面坐标系统 该测区坐标系统采用BJ-54椭球高斯投影工程独立坐标系统，其相关参数如下：椭球参数（BEIJING-54）：长半轴a= 6378245 扁率1/f= 298.3；投影面的中央子午线为1190000；投影面的大地高：110；高程异常：60。3.5.2 CP高程基准 采用1985国家高程基准。3.

42、5.3 CP平面及高程坐标系统的起算数据采用由中铁第四勘察设计院集团有限公司向莆铁路轨道控制网CPIII测设项目部提供的新建向莆铁路XPFJ-10标段DK513+427DK514+184，4个平面工程独立坐标加密CP成果为CPIII平面起算资料；2个设计院提供的二等水准点高程成果作为高程起算数据，见下表表5和表6。表5 CP平面坐标起算点点号X(）Y（）9513P212837583.4666 499827.8842 0513P24 2837563.5600 499862.3367 0513P12 2836868.1834499992.0073 0514P21 2836328.848350015

43、6.6904 表6 CP高程起算点点号H（）备注0513H21156.1513二等水准加密点0514H21147.5208二等水准加密点3.6 CP元器件埋设与观测实施3.6.1 元器件的制作CP控制点的元器件按照向莆铁路CP测量标志联接件实施方案的要求，采用工厂精加工部件(要求数控机床)，不锈钢的合金材料制作。CP测量标志联接件采用固定套筒，螺杆轴拧入的形式。CP测量标志联接件满足高速铁路测量规范和向莆铁路XPFJ-10标段DK513+427DK514+184 CPIII测量作业指导书的要求，标志几何尺寸的加工误差应不大于0.05，平面（X，Y）和高程（H）三个方向上的重复性安装误差和互换性

44、安装误差应不大于0.3。 3.6.2 元器件的埋设CP控制点距离布置一般为50左右，且不大于70，CP控制点布设的高度与轨道面高度保持一致的高度距离。CP控制点的编号按照向莆铁路XPFJ10标段DK513+427DK514+184 CPIII测量作业指导书相关规定进行编排和标注。3.6.3 棱镜说明 根据向莆铁路指挥部的统一部署，CP控制点平面元器件组棱镜采用Leica全站仪的配套标准棱镜的棱镜常数（APC）为0.0。3.6.4 CP观测CP平面控制网采用测量机器人（LeicaTCRP1021+），外业的数据采集按照规范要求进行数据质量的控制，合格的数据存入数据观测文件。CP高程控制网采用Le

45、ica DNA03数字水准仪进行外业数据的采集。严格按照作业依据进行施测。3.7 CP数据预处理3.7.1 计算软件 数据处理软件采用铁四院的CP平差软件SYADJ精密工程测量平差处理软件系统。计算软件通过了有关单位或部门组织的合格评审、并经大量或多次的实践验证解算正确，是严密、正确、合法的软件。3.7.2 数据处理与平差计算 对观测数据进行全面检查，然后进行内业计算。内业计算包含下列内容：（1）CP点平差后的高程成果表和平面成果表；（2）CP平面网约束平差后的相对精度表；3.8 CP质量控制方法(1) 严格按照技术设计书的要求；(2) 严格执行国家、行业规程规范；(3) 按照GB/T1900

46、1:2000-ISO9001:2000质量管理体系标准进行本项目的质量管理；(4) 本项工程开工施测前拟订实施计划和详细技术方案；(5) 制订并执行检查验收制度、质量奖惩制度；(6) 确保生产、管理人员足额到位，管理人员加强中间检查。3.9 CP成果表工程独立坐标系统：椭球参数（BEIJING-54）；长半轴a= 6378245； 扁率1/f= 298.3；中央子午线为1190000；投影面的大地高为110。高程基准：1985国家高程基准。表7 CP复测成果表BEIJING-54参考椭球 中央子午线经度:119-00-00投影面大地高程:110m 高程异常:60m 1985国家高程基准点号工程

47、独立坐标标志球顶高程棱镜中心高程备注X()Y()()()5133112837619.6827499857.5941157.3348 只平面约束点5133122837618.3217499850.0756157.3252 只平面约束点5133132837565.9693499868.1043156.9639 156.9539 约束点5133142837564.5831499860.5695156.9567 156.9467 约束点5133152837514.5060499878.1539156.5332 156.5232 只高程约束点5133162837513.0528499870.599715

48、6.5528 156.5428 只高程约束点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 约束点5143082836764.6216500020.5146150.8970 150.8870 约束点5143092836709.1049500049.0325150.4535 150.4435 约束点5143102836706.2325500036.0300150.4547 150.4447 约束点4数据处理方法及精度控制 4.1平面观测数据处理4.1.1数据要求及整理CP = 3 * ROMAN * MER

53、GEFORMAT III平面网测量采用自由设站边角交会法，附合到加密CP = 2 * ROMAN * MERGEFORMAT II控制点上，自由测站间距120米，测站内观测12个CP = 3 * ROMAN * MERGEFORMAT III点，全站仪前后方各3对CP = 3 * ROMAN * MERGEFORMAT III点，自由测站点到CP = 3 * ROMAN * MERGEFORMAT III点的最远观测距离不大于180，每个CP = 3 * ROMAN * MERGEFORMAT III点至少要保证有三个自由测站的方向和距离观测量，联测每个加密CP = 2 * ROMAN * M

54、ERGEFORMAT II点的自由测站不少于三个，独立观测两遍，为后期数据处理提供两组观测数据进行平差。每测站进行温度、气压等气象元素改正并填写观测手簿，记录测站信息。4.1.2观测数据平差处理独立平差计算分为两种，一种是自由网平差，这种平差方法需要对本测区CP = 3 * ROMAN * MERGEFORMAT III网内符和精度进行检验评估，再对平面数据进行自由网严密平差。另一种是约束网平差，约束网平差采用联测的2个加密CP = 2 * ROMAN * MERGEFORMAT II点作为约束基准来进行。在CP = 3 * ROMAN * MERGEFORMAT III平面网的约束平差前，对

55、平差文件进行边长投影改正，将地面观测边长改化到椭球面，再改化至高斯投影面。平差计算后精度应满足表8、表9要求：表8 CP = 3 * ROMAN * MERGEFORMAT III平面网平差后主要技术要求控制网名称与CP = 1 * ROMAN * MERGEFORMAT I、CP = 2 * ROMAN * MERGEFORMAT II联测与CP = 3 * ROMAN * MERGEFORMAT III联测距离中误差（）点位中误差（）方向改正数（）距离改正数（）方向改正数（）距离改正数（）CP = 3 * ROMAN * MERGEFORMAT III平面网5.443.6212表9 CP

56、= 3 * ROMAN * MERGEFORMAT III平面网平差计算取位控制网名称水平方向观测值（）水平距离观测值（）方向改正数（）距离改正数（）点位中误差（）点位坐标（）CP = 3 * ROMAN * MERGEFORMAT III平面网0.10.10.010.010.010.14.1.3数据处理搭接方法研究数据搭接的方法有两种：一种是线性回归计算；另一种是余弦函数平滑搭接。余弦函数平滑法处理CP平面搭接的优势：(1)用前后两相邻段独立平差结果，利用余弦函数定权平滑法获得搭接段6对点最终平面坐标值，省去搭接约束23对CP点约束平差步骤，不必考虑搭接约束平差产生的角度改正数超限问题。(2

57、)实践证明，“正常情况”下，在判断相邻两段搭接处独立平差结果较差满足3限差时，利用平滑法获得的坐标成果与搭接约束23对CP点获得的最终坐标成果较差为1.5左右，其精度满足轨道基准网测量的要求。(3)通过余弦函数平滑法处理，使前后两个测段CP网过渡平滑，保证了在搭界点与非搭界点之间不会产生突变，有利于保证搭界段落内轨道短波的平顺性。 余弦函数平滑法处理CP平面搭接的劣势：(1)对于“点位移动”和“连续梁处”两种情况，判断个别点确实存在位移时，相邻两段独立平差结果较差超过3，平滑法已不再适用。首先，该方法本身的局限性，其适用前提是相邻两段独立平差坐标较差满足3限差要求。再次，若不考虑该限差，会忽略

58、粗差影响，强制定权平滑得出位移点坐标成果与搭接平差更新后坐标成果较差值为3，对后续轨道基准网平差造成许多麻烦。(2)平滑计算法是利用前后两段独立平差结果通过点间距加权处理段落搭接问题，而后搭接段落测量所获取的搭接处最新现状CP点间的边、角关系没有直接参与计算搭接点最终坐标成果，势必会影响到轨道基准网测量、平差计算。(3)平滑法处理搭接其结果影响仅局限于搭接的6对CP点，对6对点以外的CP点不产生任何影响，其过渡范围仅在6对点之间。而搭接约束平差过渡范围较大，其他CP点也会根据距离分摊段落搭接产生的误差，更利于提高线路的长波平顺性。(4)余弦函数平滑搭接对于搭接段非线性分布的两段结果不再适用5。

59、4.2高程测量数据处理水准测量外业任务完成后要进行内业的处理，首先要对数据进行检查，如果有测错或者漏测的数据要进行重测或者补测，并严格计算精度指标，如下：(1)首先按精密水准测量要求计算往返较差或闭合差；(2)每条水准路线按测段往返测高差不符值计算偶然中误差；(3)当水准网的环数超过20个时，按环线闭合差计算。 和可以用下列公式计算： 其中 测段往返高差不符值（）； L测段长（）； n测段数； W修正后的水准环线闭合差（）； N水准环数。当往返测高差不附值和每公里偶然中误差满足要求后，要进行水准网的平差，平差后各项精度要满足以下精度，如表10：表10 精密水准测量计算取位水准网等级往（返）测距

60、离总和（）往（返）测距离中数（）各测站高差（）往（返）测高差总和（）往（返）测高差中数（）高程（）精密水准网0.010.10.010.010.10.14.3 CP总体平差过程和精度控制方法CP网具有路线长、控制点多、施测方法与国内测量方法不同以及控制点间的内符合精度要求高等特点，故传统的控制网和测量方法已经无法满足要求。为了施工和处理数据的要求，国内各设计院均开发了相应的数据处理软件，用于该类工程以及同类精密工程测量的数据处理。数据处理软件应具有各种比较成熟的数据处理算法，成果稳定、可靠，能够客观、结果满足测量精度的要求。(1)CP测站数据质量检查:以测站为单位按照规范规定的精度指标检核外业观