轨道CPⅢ控制测量

1、徕卡GRP3000 轨道检测系统徕卡GRP3000多功能轨道检测系统瑞士徕卡测量系统股份有限公司北京办事处演绎诚信之本追求卓越之路轨道控制网(CP)测量培训材料铁道第三勘察设计院集团有限公司2009年7月使命光荣任务艰臣责任重大全力以赴CPIII测量如何进行？怎么布网、埋标？怎么测量？精度和数据如何计算？铁路轨道控制网（CPIII）测量 一、概述二、一般规定三、布网埋标四、外业观测（一）CPI、CPII及水准复测及CPII加密（二）平面观测（三）高程观测五、数据处理第一部分、铁三院无砟轨道CPIII一体化测量系统介绍第二部分、 CP控制网平差段落的划分及衔接 第三部分、平差处理流程及相关要求

2、第四部分、数据处理实例演示 无砟轨道CPIII一体化测量的全面解决方案内容提纲一、概述（一）平面控制网： 无砟轨道铁路工程测量平面控制网按分级布网的原则分三级布设，第一级为基础平面控制网（CP），第二级为线路控制网（CP），第三级为轨道控制网（CP）。各级平面控制网的作用为： 1 CP主要为勘测、施工、运营维护提供坐标基准； 2 CP主要为勘测和施工提供控制基准； 3 CP主要为无砟轨道铺设和运营维护提供控制基准。 （二）高程控制网： 无砟轨道铁路工程测量高程控制网为两级布设，第一级为线路水准基点控制网，第二级为轨道控制网（CP）高程精密水准。 一、概述 轨道控制网CP是沿线路布设的三维控制网

3、，起闭于基础平面控制网（CP）或线路控制网（CP）及线路水准基点，应在线下工程竣工，通过沉降变形评估后施测，为无砟轨道铺设和运营维护提供三维基准。 CPIII建网测量前应对CPI、CPII和二等水准网进行全线全面复测。 CPIII建网测量前应制定实施方案，经建设单位审批后执行，CPIII成果应进行评估，合格后用于无砟轨道铺设。 CPIII控制网外业测量精度要求高，施测难度大，特别是采用自由设站边角交会测量，是一种全新的测量方式，技术要求高，工作量十分庞大，各施测单位应做好技术、人员、仪器设备等各方面的准备。二、一般规定（一）CPIII平面测量二、一般规定（二）CPIII高程测量 CP高程控制网

4、的主要技术指标应满足表2.2的规定 M每千米高差偶然中误差Mw 每千米高差全中误差三、布网埋标CP控制网网型图 CP控制网的布设在CPI、CPII控制网的基础上布设CP控制点，控制点沿线路两侧约每隔60米布设一对CPIII点。三、布网埋标桥梁地段CPIII安装位置 1、CP点应沿线路布置在路基两侧的接触网杆或基础、桥梁防撞墙、隧道边墙上。CP标志具体内容执行京沪高速（工）【2009】81号“关于发布CP标志技术要求的通知”。 桥梁地段，对应桥墩上方梁的固定端，CP点位置设在防撞墙内侧并垂直于线路方向，也可在防撞墙施工时预留孔位，如下图所示： 三、布网埋标隧道地段CPIII安装位置 路基地段，C

5、P点设于接触网支柱的基座上或单独设桩，在基座施工时在基座外侧靠近线位预埋一根深110mm，直径35mm的塑料管，该塑料管水平放置，上部与接触网支柱的基座一致。 隧道地段，CP点设置于隧道洞壁衬砌上，在沿线路方向间隔约60m隧道左右洞壁对应并高于排水沟顶面300-400mm的对应位置钻取直径35mm延深100mm的水平孔位，进行横式CP点的埋设。 三、布网埋标 2、CP点沿线路布置时纵向间距宜为60m左右、横向间距应不超过结构宽度，同一对点位纵向里程差不宜大于1m。各CP控制点应设于设计轨道顶面以上30cm的地方并应大致等高。 3、CP点的预埋件应埋设稳固；当预埋件埋设于承载基础顶面时应保证其铅

6、垂；当预埋件横向埋设时宜使预埋件水平。 平面位置测量标志及连接件 三、布网埋标高程位置测量标志及连接件 安装标志时使用的气泡 三、布网埋标 4、CP点的编号原则 在一条线路上，CPIII控制点号和自由测站的编号应唯一、便于查找。 应以每公里为编号单元，在一公里内按照线路前进方向进行左右奇偶编号，设定点号为*（里程）3（代表CPIII点）01、02、03、04、，里程的位数依据工程规模确定，0199号数循环。 三、布网埋标 5、现场CPIII点名应统一标识 ，在CPIII控制点设置处附近，应清晰、明显地设置点号标志，如右图所示。 6、轨道控制网CP测量的标志应全线统一，其加工和安装精度应满足表3

7、.1的规定。京沪高速铁路CPIII0356301XXX单位 （一） CPI、CPII及勘测高程控制网全面复测及CPII加密 根据铁道部有关规定及CP测设的需要， CP测设前应对CPI、CPII及勘测高程控制网进行全面复测，对不满足联测条件的还需要进行加密控制点。 对于区域地面沉降严重的段落，二等水准点的复测应在铺板前较短的时间内进行全面复测，铺板施工组织尽量集中在较短时间内进行，以防止区域不均匀沉降对此产生影响。 CPII加密要求同精测网原网要求，选点、埋石、观测、数据处理均与原测CPII相同，可采用GPS法或导线法进行。在桥上加密CPII时，应充分考虑桥梁的稳定性，设置在桥梁固定端且桥墩沉降

8、稳定的地方，为保证CPIII联测精度，平差时以相邻CPI及CPII为约束点进行局部分段平差，注意做好分段网间的衔接。 四、外业观测四、外业观测（二）平面测量 1、仪器设备 全站仪的基本精度要求为： 测角精度： 0.5或 1； 测距精度： 1mm +1ppm或 2mm +2ppm； 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。如Leica TCRA1201、Leica TCA2003，TrimbleS6、S8 配套棱镜及测量标志。每组需要配备12个棱镜，并编号，棱镜要经过专业机构进行测定常数，各棱镜常数互差不得大于0.2mm 。 全站仪应定期在具有测绘仪器检定资质的部门进行检定

9、，每年检定一次，检定合格的仪器方可使用。在每次项目开工前，要进行以下项目的常规检验和校正，使仪器处在良好状态。全站仪的检验和校正：（1）望远镜光学性能的检验。（2）调焦镜运行正确性的检验。（3）照准部旋转是否正确的检验。照准部旋转轴正确，各位置气泡读数较差不应超过一格。（4）垂直微动螺旋使用正确性的检验。（5）照准部旋转时仪器底座稳定性的检验。（6）水平轴倾斜误差（水平轴不垂直于垂直轴之差）的检验，DJ1型仪器不应超过10。（7）视准轴误差（2C，视准轴不与水平轴正交所产生的误差）的检验，DJ1型仪器不应超20。（8）竖盘指标差的检验，DJ1型仪器不应超8。（9）对中器的检验和校正。对中误差不

10、应大于1mm。（10）测距加常数及棱镜常数的检验。四、外业观测四、外业观测 2、CP控制点测量方法采用自由设站法测量 CP控制网平面观测采用自由测站边角交会的测量方法，每次置镜自由测站，以前后各3对共12个CP点为测量目标，每个自由站与上站重叠观测4对CP点、递进2对CP点，以保证每个CP点被测量3次，其测量网形式见下图4.1。图4.1测站间距为120m的CP平面网构网形式 四、外业观测 因遇施工干扰或观测条件稍差时， CP平面控制网可采用图4-2所示的构网形式，平面观测测站间距应为60m左右，每个CPIII控制点应有四个方向交会。 图4-2 测站间距为60m的CP平面网构网形式 四、外业观测

11、 3、CP控制点测量方法及与上一级控制网的关系 在自由站上测量CP的同时，将靠近线路的全部CPII点进行联测，纳入网中。 CP点与CPII联测须置镜于CPII点后视与其通视的CPII点，CPII点联测时至少与一对CP点进行联测，有可能时应尽可能多的联测CP点，联测长度控制在150-200米之内。也可在自由设站观测站上直接联测CPII点，联测不少于两个自由站。 四、外业观测 联测CPI、CPII采用的网形优先顺序为： （1）当采用在自由设站置镜观测CP、CP 控制点时，应在2个或以上连续的自由测站上观测CP、CP 控制点，如下图。 图4-3四、外业观测 （2）当采用在CP、CP 控制点置镜观测C

12、PIII点，应在CP、CP 控制点置镜观测三个以上CPIII控制点，如下图。 图4-4四、外业观测 （3）也可在控制点上采用下图形式联测CPIII点。 图4-5四、外业观测 4、外业观测 （1）仪器及配套棱镜状态良好方可进行外业测量，仪器的测量模式、单位、取位、限差，温度、气压改正，加乘常数改正等均要正确设置。 （2）CP平面网水平方向应采用全圆方向观测法进行观测，如采用分组观测，应采用同一归零方向，并重复观测一个方向。水平方向观测应满足表4.1的规定。 2C通常被称为二倍照准差 四、外业观测 （3）CPIII平面网距离测量应满足表4.2的规定。 （4）测量时应同时进行三角高程测量，以便平差计

13、算时对投影高程的归化改正，竖直角观测应符合表4.3的规定指标差计算公式： 垂直角计算公式： 四、外业观测 （5）外业观测辅助记录表格。 使用全站仪电子记录观测数据时，应填写全站仪电子记录观测辅助记录，填写使用铅笔。 5、CP平面网可根据施工需要分段测量，分段测量的区段长度不宜小于4km，区段间应重复观测不少于6对CPIII点。区段接头不应位于车站范围内。 区段之间衔接时，前后区段独立平差重叠点坐标差值应满足3mm。满足该条件后，后一区段CP网平差，应采用本区段联测的CP、CP控制点及重叠段前一区段连续13对CP点坐标进行约束平差。 6、CPIII平面网平差计算应采用铁道部主管部门评审通过的软件

14、，并采用约束平差的成果。四、外业观测 7、外业观测流程 （1）仪器安置、整平，仪器一般设置，如仪器常数、单位、取位、棱镜类型及常数设置，温度、气压测定及设置。 （2）限差设置。限差设置分别有“归零差”、“测回间2C互差”、“测回内垂直角指标差”、“测回间垂直角限差”、“测距互差”。 （3）观测点学习。测站点号及观测点号输入，仪器高及目标高的测定及输入，测回数设置。 （4）观测。 （5）查看是否合格。测量误差差显示，查看观测值。 （6）重测或进行迁站进行下一站测量。 （7）数据输出。 四、外业观测 8、 Leica ，Trimble全站仪外业机载软件操作 9、对于大跨连续梁，由于不能保证每个CP

15、点均布置在桥梁固定端，故在测量中要注意采取一定的措施：（1）整个段落要在较短的同一段时间、同一温度、环境下进行测量。（2）测量CP的时间和铺板的时间尽量相隔时间要短，且荷载没有大的变化。如果相隔时间较长或温度、环境、荷载有较大的变化，要进行重新复测后使用。（3）铺板的时间段要和测量CP的时间、温度、环境要一致。如尽量在夜间或阴天温度变化较小的时间段内进行。 四、外业观测 10、注意事项（1）平面观测宜安排在晚上或阴天进行。在晴天作业时，应给测距仪、棱镜打伞，不宜逆光观测，严禁将仪器照准头对向太阳。晚间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。（2）置于CP控制点的棱镜杆与

16、预埋件连接应保证两者完全套合。确保棱镜在棱镜杆上安装到位并应正对全站仪。 （3）应预先将仪器、气压表、温度计打开使其与外界条件相适应，经过一段时间后再观测。（4）温度计宜采用通风干湿温度计，气压表宜选用空盒气压表，使用前应送气象部门进行检验。温度读至0.1，气压读至0.1hPa。将气象条件输入仪器自动进行改正。（5）应使用配套的反射棱镜，未经验证和测定棱镜常数不得使用。（6）测量时，应在大气稳定和成像清晰的气象条件下进行，在雷雨前后、大雾、大风（4级以上）、雨、雪夭和大气透明度很差时，不应进行观测。（7）测量时，严禁有另外的反光镜位于测线或测线延长线上，镜面上不得有水珠或灰尘沾污，对讲设备暂时

17、停止通话。四、外业观测四、外业观测 （三）高程测量 CP高程点与平面点共用。根据现场具体情况，CP网的高程观测方法有两种。 方法一：四、外业观测 方法二： 精密水准测量采用满足精度要求的电子水准仪，配套因瓦尺。并按以下精度要求施测。 四、外业观测 精密水准测量CP控制点高程测量应严密平差，平差时计算取位按下表中精密水准测量的规定执行。 精密水准观测主要技术要求 四、外业观测 不量仪器高和棱镜高的中间设站三角高程测量方法四、外业观测 当桥面与地面间高差大于3m，地面水准点高程无法直接传递到桥面CP点上时，应采用中间设站三角高程测量。采用该方法传递高程时，前后视必须使用同一个棱镜，且观测过程必须确

18、保棱镜高度不变。仪器到棱镜的距离宜小于100m。仪器到前视棱镜和后视棱镜的距离应尽量相等，一般差值不宜超过5m。观测时，应测量温度、气压值，并进行边长改正。 五、数据处理 第一部分、铁三院客运专线CPIII一体化测量系统介绍 客运专线CPIII一体化测量系统是依据客运专线无砟轨道铁路测量暂行规定、精密工程测量规范和铺设II型板式无砟轨道对基础测量的技术要求，实现的测量机器人自动测量、观测质量智能控制、自动输出报表以及与TSDI_HRSADJ精密工程测量平差软件无缝衔接的自动化、智能化和一体化的客运专线精密控制测量的解决方案。 系统除满足无砟轨道、有砟轨道CPII、CPIII精密工程控制测量外，

19、还适用于各类平面和高程控制网的测量平差 ，系统具有良好的应用前景。 五、数据处理TCRA1200TCA2003Trimble S6/S8（一）系列嵌入式全站仪机载测量软件五、数据处理（二）全站仪测量数据预处理软件五、数据处理（三）TSDI_HRSADJ精密工程测量平差软件五、数据处理（一）Leica、Trimble系列全站仪嵌入式开发技术 通过采用全站仪嵌入式开发技术，使得测量仪器和测量软件高度集成，提高了测量的速度和系统的可靠性。另外，外业测量不需要增加额外外接设备，不存在连接和通讯故障。 五、数据处理京津城际设标网夜间测量（二）高效、智能测量机器人 依托全站仪伺服驱动、ATR自动瞄准技术、

20、棱镜锁定技术等硬件特性，机载软件能够让全站仪像测量机器人一样工作，实现了轻松值守、全天候（夜间）、全自动、智能化测量，使得CPIII的测量效率大幅度提高，真正做到了又快、又准。 五、数据处理观测指标符合性判析（三）机载软件实时质量监控和保障 机载软件按照用户设置的观测限差指标（归零差、2C互差、方向互差、竖直角指标差、距离差）实时进行符合性判析，可以实现指标超限提示、任意测回重测、测站平差和观测质量分析结果。 机载软件在复杂的作业环境和气象条件下，具有作业环境振动提示，气象条件不佳提示，观测目标错误提示等功能，进一步保证了观测质量。（四）机载软件操作简便，易于掌握和推广 机载测量软件，界面直观

21、，操作简便，其中整个外业测量过程只需要四个步骤，对于有仪器操作基础的员工，基本可以实现即学即用。 五、数据处理五、数据处理1、对外业测量数据质量再次检查复核，并输出测量质量分析报告水平角观测记录及质量报告（五）全站仪外业测量预处理软件功能丰富五、数据处理 2、输出行业标准版式、便于直观检索的文本化水平角和EDM记录薄，与电子数据双重归档管理电磁波测距标准记录（五）全站仪外业测量预处理软件功能丰富水平角观测通用记录五、数据处理3、输出数据格式丰富（五）全站仪外业测量预处理软件功能丰富五、数据处理（六）TSDI_HRSADJ精密工程测量平差软件功能强大1、平差软件具有强大的概略坐标推算能力；2、平

22、差软件先采用拟稳平差选择兼容的起算点，判断CPI、CPII控制点的可靠性和稳定性。再应用间接平差模型平差，平差过程中，用Baarda粗差探测的方法逐个剔除粗差，再用Helmert方差分量估计方法合理地确定边、角的权比，平差后的精度指标客观、可靠；五、数据处理（六）TSDI_HRSADJ精密工程测量平差软件功能强大 3、采用了稀疏矩阵运算方法，计算速度快；4、报表和图形功能强，界面友好直观；五、数据处理（六）TSDI_HRSADJ精密工程测量平差软件功能强大5、具有高斯和高程改化功能；6、具有两次平差、复测、分段衔接重合点坐标比较功能；7、附加坐标转换功能模块；8、CPIII平差过程中的精度控制

23、指标包括：（1）方向观测值的改正数；（2）距离观测值的改正数；（3）点位中误差；（4）距离观测值的中误差；（5）CPIII控制网点间的相对点位中误差；（6）验后一测回方向观测值的单位权中误差。 9、水准网平差计算功能。五、数据处理 （七）应用情况客运专线CPIII一体化测量系统，在以下项目成功应用： 京津城际CPIII建网测量及各阶段复测，已开通运营 石太客运专线CPII建网测量，已开通运营 合武客运专线CPIII建网测量，已开通运营 既有陇海、京沪、胶济CPII 、CPIII建网测量 长吉客运专线CPII测量 太中银铁路CPII/CPIII测量等。 五、数据处理 （八）鉴定和获奖 该系统率先

24、在国内第一条时速350km/h的京津城际轨道交通工程推广应用，并于2007年底通过铁道部组织的科技成果评审、鉴定，第一个通过铁道部的评审和认证，该系统整体上达到了国际先进水平，可在铁路建设及运营维护中推广应用。 该系统取得国家版权局计算机著作权证书，并获铁道部优秀计算机软件二等奖、国家测绘局科技进步三等奖。 五、数据处理五、数据处理 第二部分、CP控制网平差段落的划分及衔接 1、CP网（包括平面网和高程网）可分区段分别进行观测和平差计算，区段长度不宜短于4km。2、CP平面网区段的两端应起止在上一级控制网点（CP或CP）上，并应保证有连续的2个自由测站与上一级控制网点联测。3、CP网区段之间的衔接应满足下列要求：1）区段搭接范围内应不少于6对CP点作为公共点。公共点在各自区段中的观测和平差计算应满足CP网的精度要求。2）相邻区段平差后，公共点的X、Y、H坐标较差应不大于2mm。3）满足上述要求后，应固定前一区段CP网的平差结果，并对后一区段的CP网再次平差。再次平差时，除应约束本区段的上一级控制网点外，还应约束前一区段公共点中至少一个公共点的坐标。4）再次平差后，