测量工程师业务培训班教案

224/229合蚌铁路建设测量工程师业务培训班讲义京福客专安徽有限责任公司西南交通大学北京研究院二○○九年七月目录第一篇坐标系统与数据处理 1第一部分高程操纵网 1(一)高程基准与高程操纵网 1(二)水准测量的质量操纵与成果分析 3第二部分平面操纵网 7(一)位置基准与坐标系 7(二)GPS定位与平面操纵网布设 17(三)数据质量操纵与成果分析 23第二篇无砟轨道铁路测量规范 27一客运专线无碴轨道结构特点 27二无碴轨道铺设精度 27三《暂规》的编制原则和由来 29（一）编制原则 29（二）要紧内容 30四《暂规》的重要性 30（一）客运专线无碴轨道铁路周密工程测量的概念 30（二）什么缘故要制定《客运专线无碴轨道铁路工程测量暂行规定》新标准 31五传统测量与无碴轨道铁路周密工程测量的比较 33（一）传统的铁路工程测量方法 33（二）客运专线铁路周密工程测量的特点 35六《暂规》的特点 39（一）三网合一 40（二）平面基础操纵网采纳GPSB级网 40（三）二等水准测量 41（四）平面和高程操纵网的精度 41（五）CPI、CPII、CPIII建立时机、方法和相互关系 42（六）对评估、验收的一些考虑 43（七）经济指标情况分析 43七《暂规》要紧技术标准的宣贯 44（一）平面操纵测量 44（二）高程操纵测量 46第三篇精测网复测及施工操纵网加密 50第一部分精测网复测 50(一)一般规定 50(二)基础平面操纵网CPⅠ复测 50(三)数据处理 54(四)线路操纵网CPⅡGPS复测 58(五)线路操纵网CPⅡ导线复测 58(六)高程操纵网复测 61(七)提交的测量成果报告 62第二部分施工操纵网加密 63(一)编制依据及技术标准 63(二)平面GPS加密方法与精度要求 63(三)平面操纵网导线加密测量实施方案 65(四)外业观测的实施 67(五)高程操纵测量作业实施打算 69(六)平面操纵测量作业实施打算 70(七)质量保证措施 72(八)精测网施测数据处理和平差方法 74第四篇沉降观测实施细则及CPIII测量技术 77第一部分沉降观测实施细则 77(一)沉降变形观测网布设的总体原则 77(二)路基沉降、位移变形观测的具体实施方法 80(三)桥涵沉降变形观测的具体实施方法 88(四)隧道基础沉降变形观测的具体实施方法 96(五)过渡段沉降观测的具体实施方法 98(六)沉降变形观测资料整理及提交 98第二部分CPIII测量技术 126(一)依据及内容 126(二)无砟轨道CPⅢ操纵网测量的时机 126(三)CPⅢ操纵网测量 126(四)CPIII网的维护 135第一篇坐标系统与数据处理第一部分高程操纵网(一)高程基准与高程操纵网大地水准面和大地体任意自然静止的液体表面都构成一个水准面。水准面在物理意义上属于一个重力位等位（等势）的表面。海洋有潮起、潮落，然而通过常年的海洋潮汐观测，能够统计得到一个潮起、潮落的平均位置——平均海水面。假想有一个通过平均海水面的静止洋面（大地水准面），并设定其能够等重力位的特性向陆地内部无限延伸。因为任意地表一点的重力位具有唯一性，因而大地水准面必将形成一个封闭的曲面。大地水准面是个物理面，不是数学面。那个曲面内部所包含的地球空间称为大地体。大地水准面是我国高程测量的基准面。沿重力作用方向的铅垂线是高程测量中的基准线。高程起算基准地面点到大地水准面的高程，称为绝对高程。如下图所示，P0P0'为大地水准面，地面点A和B到P0P0'的垂直距离HA和HB为A、B两点的绝对高程。地面点到任一水准面的高程，称为相对高程。下图中，A、B两点至任一水准面P1P1'的垂直距离HA'和HB'为A、B两点的相对高程。我国大地水准面的确定是通过在我国东部黄海沿岸设有多个验潮站（浙江坎门，吴淞口，青岛，大连），并依照多年的验潮资料来确定平均海水面（大地水准面）的。黄海平均海水面是我国高程的起算面。1956年在青岛设立了水准原点，其他各操纵点的绝对高程差不多上依照青岛水准原点推算的，称此为1956年黄海高程系。1987年国家测绘局公布：中国的高程基准面启用《1985国家高程基准》取代国务院1959年批准启用的《黄海平均海水面》。《1985国家高程基准》比《黄海平均海水面》上升0.0286m。设在青岛的大地水准原点在1956年黄海高程系统中的绝对高程值是72.289m，在1985年国家高程系统中的绝对高程值是72.2604m。高速铁路周密水准操纵我国国家水准操纵网共进行三期建设：第一期，1976年往常完成，以1956年黄海高程系统为基准的一、二等网完成。第二期，1976年至1990年完成，以1985年国家高程系统为基准的一、二等水准网完成。第三期，1990年后进行的国家一等水准网的复测和局部地区二等水准网加密。国家一等水准网共布设289条路线，总长度93360km，全网有100个闭合环和5条单独路线，共埋设固定水准标石2万多座。国家二等水准网共布设1139条路线，总长度136368km，全网有822个闭合环和101条附合路线和支线，共埋设固定水准标石33000多座。国家一二等水准网分等级平差，一等水准网先将大陆的进行平差，再求海南岛的结果。二等是以一等水准环为操纵进行平差计算的。《客运专线无碴轨道铁路工程测量暂行规定》对高速铁路的高程操纵测量作了规定：全线应按国家二等水准测量精度要求施测，建立水准基点操纵网；在CPIII平面操纵网布点完成后，按周密水准测量精度（界于国家二、三等水准测量精度之间）要求施测，建立CPIII高程测量。(二)水准测量的质量操纵与成果分析外业的数据质量操纵该部分工作要紧用以确认外业水准测量所采集的观测数据的有效性。只有在外业水准观测数据有效的情况下，才能够进行整网或分段的水准平差数据处理。外业的水准测量数据的有效性确认包括：投入使用的仪器设备是否满足规定、具体一个测站的测量操作程序和数据检校是否满足规定、具体一个测段的测量操作程序和数据检校是否满足规定。相应规定可从国家二等水准测量规范和暂规中猎取。不满足规定要求的测站、测段必须重新按要求进行观测。具体的规定要求摘录如下：水准基点操纵网的二等水准路线一般150km与国家一等水准点联测，最长不应超过400km联测一次。CPIII操纵点高程测量工作应在CPⅢ平面测量完成后进行，并起闭于水准基点操纵网的二等水准基点。二等水准测量测站观测顺序为：往测奇数站为“后—前—前—后”，偶数站为“前—后—后—前”；返测奇数站为“前—后—后—前”，偶数站为“后—前—前—后”。水准测量所使用的仪器及水准尺，应满足：“水准仪视准轴与水准管轴的夹角，DS1级不应超过15″；水准尺上的米间隔平均长与名义长之差，关于因瓦水准尺，不应超过0.15mm，关于双面水准尺，不应超过0.5mm；二等水准测量采纳补偿式自动安平水准仪时，其补偿误差不应超过0.2″”。观测读数和记录的数字取位应满足：“使用DS05或DS1级仪器，应读记至0.05mm或0.1mm；使用数字水准仪应读记至0.01mm”。其它要求见下图表内业的数据质量操纵经检查，各项技术指标均合格的整网或分段的水准观测数据才能够进行内业的平差数据计算、处理。水准基点操纵网应以国家一等水准点为起算数据，采纳固定数据平差和1985国家高程基准；CPIII高程操纵点应附合于水准基点操纵网上，采纳固定数据平差。水准基点测量和CPIII操纵点高程测量工作应在全线测量贯穿后进行整体的严密平差。水准测量有不同于平面操纵网观测，它有自已的特点：观测精度高，工作量大，难于多次重复。一般水准测量只进行往返测，取往返测（符合要求的）高差平均作为高差的最或是值。当评定这种最或是值的精度时，也只有往返测高差之差能够被利用，它反映了水准测量各种误差共同作用的结果，具有真误差的性质。它们含有偶然误差的阻碍也含有系统误差的阻碍。系统误差具有累积的特性。测量工作者（原苏联巴甫洛夫、我国周江文等）早已发觉，在往返测高差之差中有某种系统误差存在。然而，不论用那一种公式都不能正确反映往返测平均高差中系统误差阻碍的大小。按照目前往返测水准测量的作业方式，每公里系统误差是不可能单独求得的。依照对一些实验性（多次重复）水准测量进行统计分析有如下结果：“按照现行往返测规范作业，往返测高差平均值中的系统误差阻碍会随着测线的加长而减少。依照实验结果，在300km长的测线上，其值可不能大于(±0.01~0.02)mm/km。这是由于在较长的线路上系统误差会有更多机会得到抵消或减弱，可不能朝一个方向无止境地系统的累积起来，因此对高差的阻碍可不能专门大。基于如此思想，目前既然还无法正确计算系统误差，因而也就没有必要去计算什么系统误差”。在短距离，如一个测段的往返测高差之差Δh中，偶然误差确信得到反映，尽管也不排除有系统误差的阻碍，但由于距离短，系统误差怎么讲专门小，因此用测段的往返测高差之差Δh来估算偶然中误差依旧可行的。同时，关于闭合环，由往返测平均高差所形成的闭合差W也具有真误差的性质，反映了高差平均值中的偶然误差，也必定反映着系统误差，包含着这两种误差的综合反映，可叫全中误差。因而用环形闭合差W来估算全中误差。因此，水准测量作业结束后，每条水准路线应按测段往返测高差不符值计算偶然中误差MΔ；当水准网的环数超过20个时，还应按环线闭合差计算全中误差Mw。MΔ和Mw应符合下图表的规定，否则应对超限的路线进行重测。满足要求的技术规定，表明该水准测量精度是合格的，可依照需要或要求进行成果分析和采纳。MΔ和Mw按下列公式计算要注意在实际水准测量中，使用高精度仪器进行低等级水准观测的问题。在这种情况下，假如计算得到的中误差没有达到仪器应有的标称精度，则应该怀疑仪器的工作状况是否正常，即使水准等级的精度指标满足了，对水准成果的采纳仍然应该慎重。因为一台工作不正常的仪器，提供的观测数据是不可靠的。高程测量成果的分析这部分工作要紧针对复测和检测。为了保证操纵点提供的高程基准的正确性，在工程建设的过程中，经常需要对已有高程操纵点的复测和检测，确保高程操纵点的稳定。常用的方法有两种：高差比对和高程比对。高差比对用以比较分析相同高程点之间的高差，能够反映出地表相对高程变化；高程比对用以比较分析相同高程点的高程，能够反映出地表整体的高程变化。不管那种比对方式，只有在比对差异超出相应等级水准测量精度的限差指标时，才能讲这种高差或变化是显著的，并考虑更新高程成果。否则，应沿用原高程成果。第二部分平面操纵网(一)位置基准与坐标系参考椭球地球的真实表面是凹凸不平的自然连续表面，其难以用规则的数学描述来表征它的形态，这不利于对地表点位的准确描述和确定。然而，总体来看，地球近似为一个椭球体。因而，人们用一个椭圆绕其自身短半轴旋转而形成的旋转椭球体来近似地替代地球的真实形状。旋转椭球体与地球形体特不接近，旋转椭球面是一个形状规则的数学表面，在其上能够做严密的计算，而且所推算的元素（如长度与角度）同真实地球表面上的相应元素十分接近。这种用来代表地球形状的旋转椭球称为大地椭球。地球椭球体表面是一个规则的数学表面。大地椭球的形态和大小由两个元素确定：长半径“a”和短半径“b”，或由一个半径和扁率来决定。扁率“f”表示椭球的扁平程度。扁率的计算公式为：f=（a-b）/a地球椭球体的差不多元素a、b、f等，由于推求它的年代、使用的方法以及测定的地区不同，其结果并不一致，故地球椭球体的参数值有专门多种。中国在1952年往常采纳海福特（Hayford）椭球体，从1953-1980年采纳克拉索夫斯基椭球体。随着人造地球卫星的发射，有了更周密的测算地球形体的条件。1975年第16届国际大地测量及地球物理联合会上通过国际大地测量协会第一号决议中公布的地球椭球体，称为GRS（1975），中国自1980年开始采纳GRS（1975）新参考椭球体系。由于地球椭球长半径与短半径的差值专门小，因此当制作小比例尺地图时，往往把它当作球体看待，那个球体的半径为6371公里我国涉及使用的参考椭球形状参数仅仅确定大地椭球的形态，还不足以准确表述地表点位的相对和绝对关系，还需要确定大地椭球和地球真实形体之间的相对位置关系（椭球定位和定向）。椭球定位是指确定椭球中心的位置，可分为两类：局部定位和地心定位。局部定位要求在一定范围内椭球面与大地水准面有最佳的符合，而对椭球的中心位置无专门要求；地心定位要求在全球范围内椭球面与大地水准面有最佳的符合，同时要求椭球中心与地球质心一致或最为接近。椭球定向是指确定椭球旋转轴的方向，不论是局部定位依旧地心定位，都应满足两个平行条件：椭球短轴平行于地球自转轴；大地起始子午面平行于天文起始子午面。这两个平行条件是人为规定的，其目的在于简化坐标转换之间的换算。具有确定参数，通过定位和定向，同全球或某一地区大地水准面最佳拟合的地球椭球叫做参考椭球。居于各国（地区）不同的地理位置和地貌情况，目前世界上采纳的参考椭球有专门多个。我国的54北京坐标系和80西安坐标系使用的参考椭球采纳局部定位模式，而GPS全球定位系统的WGS-84坐标系使用的参考椭球采纳地心定位模式。坐标系所谓坐标系，包含两方面的内容：一是在把大地水准面上的测量成果化算到椭球风光上的计算工作中，所采纳的椭球的大小形状；二是椭球体与大地水准面的相关位置不同，对同一点的地理坐标所计算的结果将有不同的值。因此，选定了一个参考椭球，就确定了一个坐标系。以参考椭球为基准的坐标系叫做参心坐标系。参心坐标系可分为空间直角坐标系和大地坐标系两种，它们都与地球体固连在一起，与地球同步运动因而又称为地固坐标系。以地心为原点的地固坐标系则称地心地固坐标系，要紧用于描述地面点的相对位置。空间直角坐标用（x,y,z）表示，大地坐标用（B,L,H）表示，它们之间能够方便的相互转换。大地坐标系P点的子午面NPS与起始子午面NGS所构成的二面角叫做P点大地经度，P点的法线Pn与赤道面的夹角B叫P点的大地纬度，P点的位置用B、L表示。经线和纬线是地球表面上两组正交（相交为90度）的曲线，这两组正交的曲线构成的坐标，也称为地理坐标系。地表面某两点经度值之差称为经差，某两点纬度值之差称为纬差。例如北京在地球上的位置可由北纬39°56'和东经116°24'来确定。若点P不在椭球面上，还要附加另一参数大地高H；若点在椭球面上，H=0。大地坐标系是大地测量的差不多坐标系，其优点为：它是整个椭球体上统一的坐标系，是全世界公用的最方便的坐标系统。大地参考框架是指大地坐标系的物理实现，大地操纵网是其具体表现形式。空间直角坐标系以椭球中心O为原点，起始子午面与赤道面交线为X轴，在赤道面上与X轴正交的方向为Y轴，椭球体的旋转轴为Z轴，构成右手坐标系O-XYZ，在该坐标系中，P点的位置用X、Y、Z表示。地球北极是地心地固坐标系的基准指向点，地球北极的变动将引起坐标轴方向的变化。地心地固坐标系是建立在一定的大地基准上的，用于表达地球表面空间位置及其相对关系的数学参照系。那个地点谈到的大地基准是指能够最佳拟合地球形状的地球椭球的参数及椭球定位和定向。具体的坐标参考框架是上述大地基准的一个物理实现，它通过一系列高精度操纵点的空间直角坐标或大地坐标来确定。我国的54北京坐标系下的高等级三角点就确定了我国54北京坐标框架；我国80西安坐标系下的高等级三角点就确定了我国80西安坐标框架；全球IGS台站的精确空间直角坐标就确定了GPS定位系统所采纳的坐标框架（IGS97、IGS00、IGS05，其是用GPS观测手段来对ITRF97、ITRF2000、ITRF2005的一个实现或者确定）。不同的坐标框架的建立能够是因为参考椭球形态选用不相同，也能够是参考椭球的定向、定位不相同。我国的两种坐标系统的框架相对固定。GPS定位系统采纳的坐标框架有周期的更新，但参考椭球参数没有变化，只有定向上的细微变化，除非高精度的全球定位分析，一般定位情况下对各坐标框架不做区不而是笼统地称为WGS-84坐标框架。不同的坐标框架之间能够通过转换参数实现其内坐标系的变换。任意一个坐标系差不多上在一定的坐标框架下，通过一定的方式（空间三维、大地坐标、高斯平面坐标）来描述点位的绝对和相对位置的。方式的不同，决定了坐标系的种类不同。我国高铁平面精测网采纳的坐标系高速铁路平面周密操纵网涉及使用的坐标系有：1954北京坐标系、1980西安坐标系、WGS-84坐标系。1954年北京坐标系新中国建立后，我国大地测量进入全面进展时期，在全国范围开展了正规的大地测量和测图工作，迫切需要建立一个参心大地坐标系。鉴于当时的历史条件，临时采纳了前苏联的克拉索夫斯基椭球参数，并与前苏联1942年坐标系进行联测，通过计算建立了我国大地坐标系，定名为1954年北京坐标系。其中高程异常是往常苏联1955年大地水准面差距重新平差结果为依据，按我国的天文水准路线传算过来的。因此1954年北京坐标系能够认为是前苏联1942年坐标系的延伸，它的原点不在北京，而在前苏联的普尔科沃，相应的椭球是克拉索夫斯基椭球。1954年北京坐标系建立以来，我国依据此坐标系建成了全国天文大地网，完成了大量的测绘任务，但随着测绘新理论、新技术的不断进展，人们发觉该坐标系存在如下缺点：椭球参数有较大误差。与现代精确的椭球参数相比，长半轴约大109m；参考椭球面与我国大地水准面存在着自西向东明显的系统性的倾斜，东部地区大地水准面差距最大+68m。使得大比例尺地图反映地面的精度受到阻碍，也对观测元素的归算提出了严格要求；几何大地测量和物理大地测量应用的参考面不统一，给实际工作带来苦恼；定向不明确。椭球短轴的指向既不是国际上较普遍采纳的国际协议（习用）原点CIO（ConventionalInternationalOrigin）,也不是我国地极原点1968.0JYD；起始大地子午面也不是国际时刻局BIH所定义的格林尼治平均天文台子午面，从而给坐标换算带来一些不便和误差；另外，监于该坐标系是按局部平差逐步提供大地点成果的，因而不可幸免地出现一些矛盾和不够合理的地点。尽管如此，由于适应的沿用，居于54北京坐标系的基础地图资料和坐标数据成果仍在我国广泛使用。1980年国家大地坐标系（1980年西安坐标系）为适应大地测量进展的需要，我国也差不多具备条件，1978年4月决定建立我国新的坐标系。建立新的坐标系提出如下原则：全国天文大地网整体平差要在新的参考椭球面上进行。为此，首先建立一个新的大地坐标系，并命名为国家大地坐标系；1980年国家大地坐标系大地原点设在我国中部的西安市附近泾阳县永乐镇；采纳国际大地测量和物理联合会协会1975年推举的4个地球椭球差不多参数；该椭球在定向满足两个条件：1)1980年国家大地坐标系的椭球短轴平行于地球质心指向我国1968.0地极原点（1968.0JYD）的方向；2)大地起始子午面平行于格林尼治平均天文台起始子午面；椭球定位参数以我国范围内高程异常值平方和等于最小为条件求解。新建立的1980国家大地坐标系从全然上幸免了54北京坐标系的缺点，能够更好地服务于我国的测绘事业与工程测量工作。WGS-84坐标系该坐标系是一个协议地球参考系（CTS-ConventionalTerrestrialSystem），其原点是地球的质心，Z轴指向BIH1984.0定义的协议地球极（CTP-ConventionalTerrestrialPole）的北方向，X轴指向BIH1984.0零度子午面和CTP赤道的交点，Y轴和Z、X轴构成右手坐标系。WGS-84椭球采纳国际大地测量与地球物理联合会第17届大会大地测量常数推举值。自1987年1月10日之后，GPS卫星星历均采纳WGS-84坐标系统。因此GPS我国高速铁路平面周密操纵网在坐标形式的采纳上，空间直角坐标或大地坐标只是在提供首级或次级操纵点成果时使用。具体到工程建设，因为使用的直观和适应性，一般均采纳高斯平面直角坐标。我国高速铁路平面周密操纵网在坐标系统的采纳上，因为各省市的基础地图资料均采纳54北京或（和）80西安坐标系，高速铁路在建设过程中因土地征用，以及铁路建设需要和当地市政规划相协调一致的缘故，需要提供铁路线路范围内的54北京或80西安坐标。然而，作为高速铁路工程建设中对平面点位高精度的需要，并不直接使用54北京或80西安坐标作为工程建设的施工放样，而是使用具有更高内符合精度的WGS-84坐标来进行。这是因为：高速铁路平面周密操纵网大量使用GPS定位技术，直接猎取的成果坐标确实是WGS-84坐标（三维空间坐标、大地坐标或高斯平面直角坐标）；国家三角点成果通常只能猎取54北京或80西安坐标框架下的高精度高斯平面直角坐标，或大地经、纬度。由于准确的大地高数值的缺失，使得WGS-84和54北京（或80西安）坐标系之间的转换参数不能精确确定。工程建设能够采纳独立的坐标系统，为了保证GPS定位技术获得的平面精测网的内符合高精度，适宜直接采纳WGS-84坐标进行施工建设，幸免坐标转换带来的精度损耗。然而，同时应提供相应的54北京或80西安坐标供地点部门参考。坐标转换同一坐标系内，空间三维直角坐标、大地坐标和高斯平面直角坐标这三种不同坐标表达形式之间能够方便地进行转换。不同坐标系之间，也能够通过参数转换和椭球投影转换进行坐标数值的转变。同一坐标系内的坐标转换同一坐标系内，空间三维直角坐标和大地坐标能够直接按下列公式进行互换：式中，N是卯酉圈曲率半径，其是纬度B、椭球长半轴a和偏心率e的函数。同一坐标系内，大地坐标和高斯平面直角坐标能够通过高斯投影正、反算公式进行互换。高斯投影正、反算公式的形式复杂，但早已实现程序模块化，能够十分方便的在众多测量程序中进行互换。只要选定椭球形状参数、投影带宽和投影采纳的中央子午线经度，就能够计算得到大地坐标在相应投影带中的高斯平面直角坐标，（高斯投影正算），或者相应投影带中的高斯平面直角坐标所对应的大地坐标（高斯投影反算）。高斯投影正算公式实现了空间三维直角坐标到平面直角坐标的转换，具有十分重要的应用意义。高斯投影是由德国科学家高斯于19世纪20年代拟定，后经德国大地测量学家克吕格于1912年对投影公式加以补充，故称为高斯—克吕格投影，简称为高斯投影。高斯投影在英、美国家称为横轴墨卡托投影（UTM）。高斯投影的中央经线长度比等于1，UTM投影规定中央经线长度比为0.9996。高斯投影具有如下差不多特点：高斯投影的中央经线和赤道为互相垂直的直线，其他经线均为凹向并对称于中央经线的曲线，其他纬线均为以赤道为对称轴的向两极弯曲的曲线，经纬线成直角相交；中央经线投影长度变形比等于1，即没有长度变形，其余经线长度比均大于1，长度变形为正；在同一条经线上，长度变形随纬度的降低而增大，在赤道处为最大；在同一条纬线上，长度变形随经差的增加而增大，且增大速度较快；面积变形也是距中央经线愈远，变形愈大；高斯投影后角度没有变形；为了保证地图的精度，采纳分带投影方法，立即投影范围的东西界加以限制，使其变形不超过一定的限度，如此把许多带结合起来，可成为整个区域的投影。在高斯投影上，规定以中央经线为X轴，赤道为Y轴，两轴的交点为坐标原点。X坐标值在赤道以北为正，以南为负；Y坐标值在中央经线以东为正，以西为负。我国在北半球，X坐标皆为正值。Y坐标在中央经线以西为负值，运用起来专门不方便。为了幸免Y坐标出现负值，将各带的坐标纵轴西移500公里，立即所有Y值都加500公里（加常数）。由于采纳了分带方法，各带的投影完全相同，某一坐标值（x，y），在每一投影带中均有一个，在全球则有60个同样的坐标值，不能确切表示该点的位置。因此，在我国的高铁平面精测网对投影长度变形有严格操纵，要求最大变形比不超过10mm/km。尽管能够通过细分投影带，或者抬高投影面高程的方式来限制投影长度变形比，然而，在平面直角坐标的使用过程中，这种方法将增加了大量的坐标换带计算工作。高斯投影坐标换带计算的方法为：先将某一投影分带内的高斯平面直角坐标转换成通用的大地坐标，然后重新设定投影的中央子午线和带宽，就能够得到在新的投影带中的高斯平面直角坐标。空间三维直角坐标和高斯平面直角坐标之间不能直接相互转换，其必须通过大地坐标那个中间转换过程才能实现相互转换，即它们之间的转换是间接的。具体过程如下：空间三维直角坐标空间三维直角坐标大地坐标高斯平面直角坐标不同一坐标系之间的坐标转换不同坐标系之间的坐标转换通常采纳参数转换方法。其中，平面直角坐标之间的转换采纳4参数法（两个平移参数、一个旋转参数、一个尺度参数），空间直角坐标之间的转换采纳7参数法（三个平移参数、三个旋转参数、一个尺度参数）。假如涉及平面直角坐标和空间直角坐标之间的转换，还必须增加考虑椭球参数的变换问题。平面直角坐标系之间的坐标转换如下图所示，坐标系X’O’Y’的原点在坐标系XOY中的坐标为a、b，X轴与X’轴之夹角为θ。能够认为坐标系X’O’Y’原是与坐标系XOY重合，后因为O’分不平移了a、b之距离，同时坐标系二坐标轴O’X’与O’Y’又相对OX与OY逆时针旋转了θ角而得到的。在二坐标系之间引入一个辅助坐标系X”O’Y”，使它的二坐标轴O’X”与O’Y”分不与OX、OY平行。在X”O’Y”系中有一点P，其坐标为(x”，y”)，则由坐标系平移公式与坐标系旋转公式可得：

x=x”+ay=y”+b故有x”=x’cosθ+y’sinθy”=y’cosθ-x’sinθ考虑不同坐标系之间的尺度（长度）因子m，即x”=m(x’cosθ+y’sinθ)+ay”=m(y’cosθ-x’sinθ)+b上式即坐标系平移和旋转后新、旧坐标系中某一点坐标之关系式。只要转换参数是精确已知的，则能够十分方便的进行坐标在不同坐标系之间的互换。同样的道理，关于两个空间直角坐标有如下坐标转换关系：假如转换参数未知，然而已知一定数量的点（平面坐标转换需要2个以上，空间直角坐标转换需要3个以上），其在两个坐标系中的坐标都精确已知，则能够利用数学上的最小二乘原则进行转换参数的求估。可能出来的参数能够用以其它点的坐标转换。当平面直角坐标和空间直角坐标之间进行转换时，因为涉及高斯投影。因此需要确认两种不同坐标系所采纳的参考地球椭球是否相同。假如不同，则要进行椭球参数的改变。具体过程示意如下：A坐标系中的空间三维直角坐标A坐标系中的空间三维直角坐标B坐标系中的大地坐标B坐标系中的一定投影分带的高斯平面直角坐标B坐标系中的空间三维直角坐标采纳B椭球参数七参数转换高斯投影正算(二)GPS定位与平面操纵网布设GPS定位技术GPS全球定位系统是由美国国防部的陆海空三军在70年代联合研制的新型卫星导航系统。该系统是以卫星为基础的无线电导航定位系统具有全能性（陆地、海洋、航空和航天）、全球性、全天候、连续性和实时性的导航定位功能，能为各类用户提供周密的三维坐标。GPS的定位原理实质上确实是测量学的空间测距定位，利用在平均20200km高空均匀分布在6个轨道上的24颗卫星发射测距信号码和载波，用户通过接收机接收这些信号，测量卫星至接收机的距离，通过一系列方程演算便可知地面点位坐标。GPS测量误差源有GPS信号的自身误差（包括轨道误差(星历误差)阻碍，GPS信号的传输误差，包括太阳光压，电离层延迟，对流层延迟，多路径传播和由它们阻碍或其他缘故产生的周跳）和GPS接收机的误差（要紧包括钟误差，通道间的偏差，锁相环延迟，码跟踪环偏差，天线相位中心偏差等）。由GPS测量的误差源能够看出：“GPS网的设计已免除了测角、边角同测和测边网等的传统要求。它不需要点间通视，也不需要考虑布设什么样的图形，也就更不需要考虑图形强度，不需要设置在制高点上（哪里需要就能够设置在哪里）”。因此GPS网的设计是特不灵活的。但也应注意以下几个问题：除了专门需要，一般GPS基线长度相差不要过大，如此能够使GPS测量的精度分布均匀；GPS网不要有开放式的网型结构，应构成封闭式闭合环和子环路；应尽量消除多路径阻碍，防止GPS信号通过其他物体反射到GPS天线上，因此应避开强反射的地面，避开强反射环境，如山谷、山坡、建筑物等；避开强电磁波干扰，设站应远离高压线、雷达站、电台、微波中继站等。关于GPS操纵网基线测量，基线长度较短的情况下（10km左右,最大不超过20～30km），GPS的轨道误差，太阳光压阻碍差不多对测量精度不发生阻碍（它只能阻碍单点定位和长基线测量结果）。在作业过程中，在GPS接收机满足作业精度要求的情况下，测量的要紧误差源是多路径误差、周跳和点位的对中误差。作业中应尽量幸免它们的发生并减少其误差。电离层和对流层延迟具有相关性，基线愈短相关性越强，在短基线测量中它们的阻碍会有专门好的消除。相关于平面位置，电离层延迟和对流层延迟阻碍基线测量两点间的高差更多。GPS观测作业的要紧特点如下：GPS观测站之间无需地面通视。既要保持良好的通视条件，又要保障测量操纵网的良好结构，这一直是经典测量技术在实践方面的困难问题之一。GPS测量不要求观测站之间相互通视，因而不再需要建筑觇标，这一优点既可大大减少测量工作的经费和时刻，同时也使点位的选择变得甚为灵活。只是为了使接收GPS卫星的信号不受干扰，必须保持观测站的上空开阔（净空）。定位精度高。现已完成的大量实验表明，目前在小于50km的基线上，其相对定位精度可达1~2×10-6，而在100km~500km的基线上可达10-6~10-7。随着观测技术与数据处理方法的改善，可望在大于1000km的距离上，相对定位精度可达到或优于10-8。观测时刻短。目前，利用经典的静态定位方法，完成一条基线的相对定位所需要的观测时刻，依照要求的精度不同，一般约为1~3小时。为了进一步缩短观测时刻，提高作业速度，近年来进展的短基线（例如不超过20km）快速相对定位法，其观测时刻仅需数分钟。提供三维坐标。GPS测量，在精确测定观测站平面位置的同时，能够精确测定观测站的大地高程。GPS测量的这一特点，不仅为研究大地水准面的形状和确定地面点的高程开发了新途径，同时也为其在航空物探，航空摄影测量及精度导航中的应用，提供了重要的高程数据。操作简便。GPS测量的自动化程度专门高，在观测中测量员的要紧任务只是安置并开关仪器，量取仪器高，监视仪器的工作状态和采集环境的气象数据，而其它观测工作，如卫星的捕获，跟踪观测和记录等均由仪器自动完成。另外，GPS用户接收机一般重量较轻，体积较小，因此携带和搬运都专门方便。全天侯作业。GPS观测工作，能够在任何地点，任何时刻连续地进行，一般也不受天气状况的阻碍。GPS测量的实施和所用接收系统硬件与软件的进展水平紧密相关，因此，关于GPS测量工作的作业细节，用户还须按国家有关部门颁发的GPS测量规范，以及所用GPS接收系统的操作讲明书执行。GPS测量工作可分为外业作业和内业两大部分。其中，外业工作要紧包括，选点（即观测站址的选择）、建立测站标志、野外观测作业以及成果质量检核等工作；内业工作要紧包括，GPS测量的技术设计、测后数据处理以及技术总结等。假如按照GPS测量实施的工作程序，则大体可分为如此几个时期：网的优化设计；选点与建立标志；外业观测；成果检核与处理。对GPS网的精度要求，要紧取决于网的用途。精度指标，通常均以网中相邻点之间的距离误差来表示，其形式为其中，s──网中相邻点间的距离误差(mm)； a0──与接收设备有关的常量误差(mm); b0──比例误差(ppm或10-6)； D──相邻点间的距离(km)。上表所列的精度指标，要紧是对GPS网的平面位置而言，而考虑到垂直重量的精度，一般较水平重量为差，因此依照经验，假如在GPS网中对垂直重量的精度进行要求，可将上表所列的比例误差部分增大一倍。GPS网的图形设计，尽管要紧决定于用户的要求，然而有关经费、时刻和人力的消耗以及所需接收设备的类型、数量和后勤保障条件等，也都与网的图形设计有关。对此应当充分加以顾及，以期在满足用户要求的条件下，尽量减少消耗。为了满足用户的要求，设计的一般原则是GPS网一般应采纳独立观测边构成闭合图形，例如三角形、多边形或附合线路，以增加检核条件，提高网的可靠性；GPS网作为测量操纵网，其相邻点间基线向量的精度，应分布均匀；GPS网点应尽量与原有地面操纵网点相重合。重合点一般不应少于3个（不足时应联测），且在网中应分布均匀，以利于可靠地确定GPS网与地面网之间的转换参数；GPS网点应考虑与水准点相重合，而非重合点，一般应依照要求以水准测量方法（或相当精度的方法）进行联测，或在网中布设一定密度的水准联测点，以便为大地水准面的研究提供资料；为了便于GPS的测量观测和水准联测，GPS网点一般设在视野开阔和交通便利的地点；为了便于用经典方法联测或扩展，可在GPS网点附近布设一通视良好的方位点，以建立联测方向。方位点与观测站的距离，一般应大于300m；适宜采纳的网形应该幸免出现星状网。不适宜采纳的星形网形一般来讲，在GPS网整体平差中，可能含有两类观测量，即相对观测量（如基线向量）和绝对观测量（如点在WGS-84中的坐标值）。在仅含有相对观测量的GPS网中，网的方向基准和尺度基准，由在平差计算中作为相关观测量的基线向量唯一地确定；而网的位置基准，则决定于所取网点坐标的近似值系统和平差方法。在GPS网包含点的坐标观测量的情况下，网的位置基准，将取决于这些网点的坐标值及其精度。GPS网的基准一般要紧是指网的位置基准。确定网的位置基准，通常可依照情况，选取以下方法：选取网中一点的坐标值并加以固定，或给以适当的权；网中的点均不固定，通过自由网拟稳平差，确定网的位置基准；在网中选若干点（直至全部点）的坐标值并加以固定，或选网中若干点的坐标值并给以适当的权；前两种方法，对GPS网定位的约束条件最少，因此，通常称为最小的约束法；而后两种方法，对平差计算则存在若干约束条件，其约束条件的多少，取决于在网中所选点的数量。以最小约束法进行GPS网的平差，对网的定向与尺度没有阻碍，也确实是讲，不管采纳上述那种最小的约束法，平差后网的方向和尺度，以及网中元素（边长、方位或坐标差）的相对精度差不多上相同的，但网的位置及点位精度却不相同。约束平差法，在确定网的位置基准的同时，对GPS网的方向和尺度也会产生阻碍，其阻碍程度，与约束条件的多少，及所取观测值的精度有关。当网中已知点的坐标含有较大的误差，或其权难以可靠地确定时，将会对网的定向与尺度产生不利的阻碍。尽管从理论上讲，在网的平差计算中，给所有的已知位置以适当的权的比例关系，则是一个需要慎重考虑的问题。因此，一般只有关于一个大范围的GPS网，而且要求精确地位于WGS-84协议地球坐标系时，或者具有一组分布适宜的，高精度的已知点时，为改善GPS网的定向和尺度，约束平差法才具有重要意义。在一般情况下，关于一些区域性的GPS网，如都市、矿山和工程GPS网，其是否精确位于地心坐标系统，并不特不重要，因此，这时多采纳最小约束平差法。而且，为了与经典地面网相联合，通常以采纳固定一点的经典自由网平差法为宜。平面操纵网布设按暂行规定，我国高铁周密平面操纵网分三级布设，实践中按四级进行布设。它们是：坐标基准操纵网（CP0）、基础平面操纵网（CPI）、线路操纵网（CPII）和基桩操纵网（CPIII）。为了保证勘测、施工、运营维护各时期平面测量成果的一致性，各时期的平面操纵测量应共同使用同一个GPS平面位置基准，该位置基准由CP0确定。CP0的建立采纳GPS定位技术实现，具体技术标准执行国家“B”级GPS操纵网的标准，只是在点间距上相对加密以满足铁路工程建设的需要。CPI要紧为勘测、施工、运营维护提供坐标基准。当前所有的高铁周密平面CPI操纵网均采纳GPS定位技术实现，具体技术标准按暂规执行。CPII要紧为勘测和施工提供操纵基准。当前高铁周密平面CPII操纵网要紧采纳GPS定位技术实现，在极少观测条件受限制地点也采纳全站仪光电导线方式实现。具体技术标准按暂规执行。CPIII要紧为无碴轨道铺设和运营维护提供操纵基准。目前，CPIII的建立均采纳全站仪自由设站的方式进行。其在观测方式上区不于我国传统的全站仪观测方法，但在数据的处理上属于测边网平差。其观测的具体精度指标按暂规执行。(三)数据质量操纵与成果分析平面操纵测量广泛地采纳GPS定位技术，其属于自动化程度专门高的观测手段。数据自动记录，并在相应服务软件的支持下自动进行数据的后处理。对GPS数据观测质量的检查关系到平面操纵点成果的可靠性，必须足够重视。检查内容要紧包括：投入使用的仪器设备是否满足规定、记录手薄是否完整和准确、数据剔除率是否满足要求、同步和异步观测基线的联接方式是否合理、同步基线解算方法是否恰当、异步基线的重复性较差是否满足要求、同步环和异步环基线的组成是否合理和全面以及其闭合差是否满足规定要求、自由网平差后点位的绝对精度和相对精度是否达到相应级不的操纵网精度要求。相应规定可从国家GPS测量规范、铁路GPS测量规范、以及暂规中猎取。不满足规定要求的基线或基线环必须重新按要求进行观测。具体地检查项目细分为：仪器的标称精度指标是否满足相应等级GPS测量的精度要求，仪器是否检定合格；外业观测记录手薄中的观测时段信息、仪器高、点名和点号信息等是否和观测数据文件相符合；数据同步观测时刻是否有效并达到规定要求；通过数据平滑、粗差剔除等数据预处理手段，剔除的数据比率是否满足规定要求；单基线或多基线解算得到的重复观测基线的较差是否满足相应等级GPS测量的精度要求；单基线解算条件下，要进行同步闭合环（一般为三角形，对环的最大边数，相应等级GPS测量规范有限制）的闭合差检查，要求满足相应等级GPS测量的精度要求；（多基线解算条件下，不需要进行同步环闭合差检查）进行异步环（一般为三角形，对环的最大边数，相应等级GPS测量规范有限制）闭合差检查，要求闭合差满足相应等级GPS测量的精度要求；进行GPS自由网平差计算后，要对绝对点位中误差和相对点位误差进行检查，要求精度满足相应等级GPS测量的要求。关于采纳全站仪进行观测的数据，需要进行的数据质量检查有：一测站一测回内的各项限差指标是否满足（角度半测回较差、方向观测的归零差、长度多次观测读数互差）、一测站多测回内的各项限差指标是否满足（角度测回间较差、长度测回间较差）、角度闭合差和坐标闭合差是否满足要求、导线全长相对闭合差是否满足要求。相应规定可从暂规中猎取。不满足规定要求的测站必须重新按要求进行观测。只有在上述数据质量操纵的所有检查都合格的条件下，才能够进行GPS基线的约束网整体平差，以及关于导线和边角网的严密平差。关于GPS操纵网的平差计算，应该实行逐级操纵。即CPI以CP0为基准进行约束平差，CPII以CPI为基准进行约束平差。CPI以CP0为基准进行约束平差时，适宜整网进行平差数据处理。全网进行平差数据处理有困难时，至少应该保证一个标段（包含2~4个CP0操纵点）的范围内进行局部网的整体平差数据处理。在这种情况下，必须进行标段相连接地带CPI点位的平顺连接性检查，即连接处附近点位的坐标较差必须满足规定要求，点位相对误差也要满足要求。CPII以CPI为基准进行约束平差能够分段进行，然而相邻地段的CPII也必须进行CPII点位的平顺连接性检查。在CPI以CP0为基准进行约束平差和CPII以CPI为基准进行约束平差时，适宜在三维空间直角坐标系下进行，然后再进行高斯投影获得平面直角坐标。考虑到高斯投影变形，只有在沿经度的线路地段（纬度跨度小），方可直接在二维高斯平面直角坐标系下进行。先进行高斯投影获得平面直角坐标，再进行平面的约束平差处理得到的坐标包含有一定的系统误差（高斯投影变形所引起）。考虑到CPIII操纵点间的相对精度要求较高，实际在采纳CPII对CPIII进行操纵时，为了维护CPIII的内符合精度，能够采纳一点一方向的平差模式。平差猎取的坐标成果，不但要做绝对点位误差的分析和检查，还要做相邻点位间的相对误差检查。只有上述两项标准都满足的情况下，约束平差的最终成果才可应用于工程实际。

问题：成绵乐客专高程操纵网采纳的高程基准是什么？成绵乐客专高程操纵网采纳什么样的分级操纵？水准测量外业数据的质量检查有那些？反映水准测量的成果达到相应的水准测量精度等级的指标有那些？如何计算？成绵乐客专平面操纵网需要用到那些坐标系？成绵乐客专平面操纵网用以工程施工建设的成果坐标是什么样的坐标？高斯投影有那些特点？如何实现WGS-84空间直角坐标与WGS-84高斯平面直角坐标的转换？北京54高斯平面直角坐标与WGS-84高斯平面直角坐标的区不？成绵乐客专平面操纵网是如何分级布设的？各自作用是什么？在进行整网或分段的约束平差前，GPS测量的数据需要进行那些质量检查？如何进行CPI和CPII的约束平差处理并猎取最终成果坐标？第二篇无砟轨道铁路测量规范铁道部于2006年公布了《暂规》和《指南》不管对测量等级、精度，依旧对测量仪器和人员要求，均较一般铁路提出了更高要求，有些是全新的要求。贯彻和执行好《暂规》和《指南》，对建好成绵乐铁路、保证工程测量精度和施工质量具有十分重要的意义。一客运专线无碴轨道结构特点无碴轨道是以钢筋混凝土道床取代散粒体道碴道床的整体式轨道结构，与有碴轨道相比，无碴轨道具有以下特点：良好的轨道稳定性、连续性和平顺性；良好的结构耐久性和少维修性能；工务养护、维修设施减少；免除高速行车条件下有碴轨道的道碴飞溅；有利于适应地形选线，减少线路的工程投资；可减轻桥梁二期恒载，降低隧道净空；一旦基础变形下沉，修复困难，要求有坚实、稳定的基础。二无碴轨道铺设精度依照《客运专线无碴轨道设计指南》、《新建时速300~350公里客运专线铁路设计暂行规定以及相关施工质量验收标准等国内客运专线铁路现行规定和标准，无碴轨道和有碴轨道铺设精度标准分不见表1-1-1-4项目幅项目幅值(mm)设计速度高低轨向水平轨距扭曲基长6.25m350km/h≥v＞200km/h221±1—V=200km/h222+1-23弦长（m）10—表1-2有碴轨道静态几何尺寸同意偏差项项目幅值(mm)设计速度高低轨向水平轨距扭曲基长6.25m350km/h≥v＞200km/h222±22V=200km/h333±23弦长（m）10—表1-3有碴轨道轨面高程、轨道中线、线间距同意偏差序号项目同意偏差(mm)1轨面高程与设计比较一般路基±20在建筑物上±10紧靠站台+2002轨道中线与设计中线差303线间距+200表1-4无碴轨道轨面高程、轨道中线、线间距同意偏差序号项目同意偏差(mm)1轨面高程与设计比较一般路基在建筑物上紧靠站台2轨道中线与设计中线差103线间距+100表1-5德国高速铁路轨道铺设精度标准项项目幅值(mm)设计速度高低轨向水平轨距V＞200km/h2(10)2(10)2±2检测点间距（m）5(150)—表1-5中对比了德国高速铁路轨道铺设精度标准。由于铁路速度越高，不平顺波长越长，因此德国规定了不同弦长时的高低、轨向不平顺测量标准：线路高低和方向的短波不平顺检测使用30m弦长测量，且在检测点和校算点之间的距离为5m(一般相当于8个轨枕间距)，两个相距为5m的相邻检验点和校算点的实际失高差于理论失高差之间的误差应≤2mm；长波不平顺检测使用300m弦长测量，且在检验点和校算点之见的距离为150m（一般相当于240个轨枕间距），两个相距为150m的相邻检验点和校算点的实际失高差于理论失高差的误差应≤10mm。从表中对比可知，为了适应客运专线铁路高速行车对平顺性、舒适性的要求，客运专线铁路轨道必须具有较高的平顺度标准，为此德国和中国关于时速200km/h以上铁路轨道平顺度均制定了较高的精度标准。关于无碴轨道，轨道施工完成后差不多不在具备调整的可能性，由于施工误差、线路运营以及线下基础沉降所引起的轨道变形只能依靠扣件进行微量的调整。客运专线扣件技术条件中规定扣件的轨距调整量为±10mm，高低调整量-4、+26mm，因此用于施工误差的调整量特不小，这就要求对施工精度有着较有碴轨道更严格的要求。三《暂规》的编制原则和由来（一）编制原则《客运专线无碴轨道铁路工程测量暂行规定》是依照“经规标准[2006]45号《关于落实2006年铁路工程建设标准编制工作的通知》”，进行研究和编制的。本暂行规定的差不多测量精度和测量方法，要紧依据《客运专线无碴轨道铁路设计指南》、《客运专线无碴轨道铁路施工质量验收暂行标准》、《客运专线铁路路基工程施工质量验收暂行标准》、《客运专线铁路隧道工程施工质量验收暂行标准》及铁道部建设司工程建设规范科研项目《客运专线无碴轨道铁路工程测量操纵网精度标准的研究》成果，在吸取遂渝线无碴轨道综合试验段测量的实践经验，并要紧参考了德国铁路标准DBRIL883有关无碴轨道测量精度和标准的基础上编制完成。（二）要紧内容1.目的为了确保客运专线无碴轨道铁路工程测量的可靠性和适用性，统一客运专线无碴轨道铁路工程测量的技术要求，为此制定出适用于我国无碴轨道铁路工程测量的技术标准和技术规定。本暂行规定为客运专线无碴轨道铁路勘测设计、施工和运营维护而制定的无碴轨道铁路工程测量的技术要求，其目的是为了统一客运专线无碴轨道铁路工程测量的技术要求，保证测量成果质量满足勘测、施工、运营维护各个时期测量的要求，适应客运专线无碴轨道铁路工程建设和运营治理的需要。2.范围本暂行规定适用于设计行车速度200~350km/h客运专线无碴轨道铁路工程的测量。关于其他铺设无碴轨道的铁路，无碴轨道地段的工程测量参照本暂行规定执行。3.要紧内容本暂行规定分为七章，要紧内容为：总则、术语和符号、平面操纵测量、高程操纵测量、线下工程测量、构筑物变形测量及无碴轨道安装测量。四《暂规》的重要性（一）客运专线无碴轨道铁路周密工程测量的概念1.客运专线无碴轨道铁路周密工程测量由于客运专线铁路速度高（200~350km/h），为了达到在高速行驶条件下，旅客列车的安全性和舒适性，要求客运专线铁路必须具有特不高的平顺性和精确的几何线性参数，精度要保持在毫米级的范围以内。相关于传统的铁路工程测量而言，客运专线铁路测量精度高达到毫米级。其测量方法、测量精度与传统的铁路工程测量完全不同。我们把适合于客运专线铁路工程测量的技术体系称为客运专线铁路周密工程测量；2.客运专线无碴轨道铁路周密工程测量的内容客运专线无碴轨道铁路周密工程测量的内容包括：客运专线铁路平面高程操纵测量线下工程施工测量轨道施工测量运营维护测量3.客运专线无碴轨道铁路周密工程测量的技术标准《客运专线无碴轨道铁路工程测量暂行规定》（铁建设[2006]189号）（二）什么缘故要制定《客运专线无碴轨道铁路工程测量暂行规定》新标准为了满足客运专线无碴轨道铁路的高平顺性和精确的几何线性参数要求，《客运专线无碴轨道铁路工程测量暂行规定》新标准按照客运专线铁路无碴轨道的铺设精度要求，按分级操纵的原则，反演推算出客运专线无碴轨道铁路工程测量精度标准。过去有碴轨道铁路测量规范各级操纵网测量的精度指标要紧是依照满足线下工程的施工操纵的要求而制定，没有考虑轨道施工对测量操纵网的精度要求，轨道的铺设是按照线下工程的施工现状进行铺设。而客运专线无碴轨道必须具有特不精确的几何参数，精度要保持在毫米级范围以内，测量操纵网的精度必须满足轨道铺设的精度要求，使轨道的几何参数与设计的目标位置之间的偏差保持在最小。我国客运专线对无碴轨道铺设精度要求规定了两项检验标准：轨道平顺性标准(1)以20m弦长（波长为10m）来量测，轨道高低偏差为2mm，轨向偏差为2mm。可参见表1-6表1-6无碴轨道静态几何尺寸同意偏差项项目幅值(mm)设计速度高低轨向水平轨距扭曲基长6.25m350km/h≥v＞200km/h221±1—V=200km/h222+1-23弦长（m）10—(2)以300m弦长（波长为150mm）来量测，轨道的方向偏差为10mm，纵向高低偏差为10mm，即10mm/150m。轨道施工绝对定位精度要求表1-7无碴轨道轨面高程、轨道中线、线间距同意偏差序号项目同意偏差(mm)1轨面高程与设计比较一般路基+4-6在建筑物上紧靠站台+402轨道中线与设计中线差103线间距+100注：本表参考《客运专线无碴轨道铁路工程质量验收暂行标准》从表中对比可知，为了适应客运专线铁路高速行车对平顺性、舒适性的要求，客运专线铁路轨道必须具有较高的平顺度标准，关于时速200km/h以上无碴铁路轨道平顺度均制定了较高的精度标准。关于无碴轨道，轨道施工完成后差不多不在具备调整的可能性，由于施工误差、线路运营以及线下基础沉降所引起的轨道变形只能依靠扣件进行微量的调整。客运专线扣件技术条件中规定扣件的轨距调整量为±10mm，高低调整量-4、+26mm，因此用于施工误差的调整量特不小，这就要求对施工精度有着较有碴轨道更严格的要求。要实现客运专线铁路的轨道的高平顺性，除了对线下工程和轨道工程的设计施工等有着专门的要求外，必须建立一套与之相适应的周密工程测量体系。纵观世界各国铁路客运专线铁路建设，都建立有一个满足施工、运营维护的需要的周密测量操纵网。德国睿铁公司（RailOne）执行副总裁哈曼先生在总结无碴轨道铁路建设经验时讲：“要成功地建设无碴轨道，就必须有一套完整、高效且特不精确的测量系统——否则必定失败。”这句话也充分讲明了无碴轨道工程测量在无碴轨道工程建设中的重要作用。五传统测量与无碴轨道铁路周密工程测量的比较（一）传统的铁路工程测量方法1.由于过去我国铁路建设的速度目标值较低，对轨道平顺性的要求不高，在勘测、施工中没有要求建立一套适应于勘测、施工、运营维护的完整的操纵测量系统。各级操纵网测量的精度指标要紧是依照满足线下工程的施工操纵要求而制定，没有考虑轨道施工和运营对测量操纵网的精度要求，其测量作业模式和流程如下：初测——→定测——→线下工程施工测量——→铺轨测量初测平面操纵测量——初测导线：坐标系统：1954北京坐标系；测角中误差12.5″（25″√n），导线全长相对闭合差：光电测距1/6000，钢尺丈量1/2000。高程操纵测量——初测水准：高程系统：1956年黄海高程/1985国家高程基准，测量精度：五等水准（30√L）。定测以初测导线和初测水准点为基准，按初测导线的精度要求放出交点、直线操纵桩、曲线操纵桩（五大桩）。线下工程测量以定测放出交点、直线操纵桩、曲线操纵桩（五大桩）。作为线下工程施工测量的基准。铺轨测量直线用经纬仪穿线法测量：曲线用绳正法或偏角法进行铺轨操纵。2.传统的铁路测量方法的缺点上述铁路工程测量方法是几百年来传统的铁路测量方法，在过去测量方法要紧靠经纬仪、钢尺丈量测距的年代，是一种行之有效的方法，适合于一般速度铁路工程测量，然而在测量已广泛采纳GPS、全站仪、电子水准仪新技术的今天，这一传统的铁路工程测量方法已不能适应我国铁路现代化建设的要求。它存在着以下的不足：平面坐标系投影差打，采纳1954年北京坐标系3〞带投影。高斯投影边长变形值大；投影带边缘边长投影变形值最大可达340mm/km，不利于采纳GPS、RTK、全站仪等新技术采纳坐标法定位法进行勘测和施工放线。1954年北京坐标系3°带投影，高斯投影边长变形值投影带边缘高斯投影边长变形值最大可达340mm/km高程投影边长变形：高程投影每公里边长变形值H/R，在海拔2000m的云贵高原高程投影边长变形值最大可达314mm/km。没有采纳逐级操纵的方法建立完整的平面高程操纵网，线路施工操纵仅靠定测放出交点、直线操纵桩、曲线操纵桩(五大桩)进行操纵，线路测量可重复性较差，当出现中线操纵桩连续丢失后，就专门难进行恢复。测量精度低，由于导线方位角测量精度要求较低（25〞√n），施工单位复测时，经常出现曲线偏角超限问题，施工单位只有以改变曲线要素的方法来进行施工。在一般速度条件下，可不能阻碍行车安全和舒适度，但在高速行车条件下，就有可能阻碍行车安全和舒适度。轨道的铺设不是以操纵网为基准按照设计的坐标定位，而是按照先下工程的施工现状采纳相对定位进行铺设，这种铺轨方法由于测量误差的积存，往往造成轨道的几何参数于设计参数相差甚远。这在浙赣线提速改造中已出现类似的问题。（如浙赣线出现的圆曲线半径与设计半径相差几百米，大半径长曲线变成了专门多不同半径圆曲线的组合，缓和曲线、夹直线长度不够，曲线五大桩位置与设计位置相差太大，纵断面整坡变成了专门多碎坡等）。综上所述，过去的铁路测量规范及体系已不能适应中国铁路现代化建设的要求，必须建立一套适合中国铁路客运专线建设的工程测量体系。在铁道部建设司的主持和推动下，由中铁二院、西南交大、中铁八局等7家单位编制完成了《客运专线无碴轨道铁路工程测量暂行规定》和《时速200~250公里有碴轨道铁路工程测量技术指南（试行）》，并颁布实施，初步形成了以《客运专线无碴轨道铁路工程测量暂行规定》和《时速200~250公里有碴轨道铁路工程测量技术指南（试行）》为框架的客运专线铁路周密工程测量技术体系。（二）客运专线铁路周密工程测量的特点与传统的铁路测量技术相比，客运专线铁路周密工程测量技术具有以下特点：1.确定了客运专线铁路周密工程测量“三网合一”的测量体系客运专线无碴轨道铁路工程测量的平面、高程操纵网，按施测时期、施测目的及功能不同分为了勘测操纵网、施工操纵网、运营维护操纵网。我们把客运专线无碴轨道铁路工程测量的这三个操纵网，简称“三网”。客运专线铁路的最大特点是速度高（200~350km/h）。为了达到在高速行驶条件下，旅客列车的安全性和舒适性，要求客运专线铁路必须具有特不高的平顺性和精确的几何线性参数，工程施工工艺和精度要求高，精度要保持在毫米级的范围以内；为保证操纵网的测量成果满足客运专线铁路勘测、施工、运营维护3个时期测量的要求，适应客运专线铁路工程建设和运营治理的需要，3时期的平面、高程操纵测量必须采纳统一的基准。即勘测操纵网、施工操纵网、运营维护操纵网均采纳CPI为基础平面操纵网，二等（无碴轨道）/三等（有碴轨道）水准基点网为基础高程操纵网，简称“三网合一“。“三网合一”的内容和要求：（1）勘测操纵网、施工操纵网、运营维护操纵网坐标高程系统的统一在客运专线无碴轨道的勘测设计、线下施工、轨道施工及运营维护的各时期均采纳坐标定位操纵，因此必须保证三网的坐标高程系统的统一，才能使无碴轨道的勘测设计、线下施工、轨道施工及运营维护工作顺利进行。（2）勘测操纵网、施工操纵网、运营维护操纵网起算基准的统一客运专线勘测操纵网、施工操纵网、运营维护操纵网平面测量应以基础平面操纵网CPⅠ为平面操纵基准，高程测量应以二等水准基点为高程操纵测量基准。（3）线下工程施工操纵网与轨道施工操纵网、运营维护操纵网的坐标高程系统和起算基准的统一。（4）勘测操纵网、施工操纵网、运营维护操纵网测量精度的协调统一。2.三网合一的重要性无碴轨道测量操纵网必须满足勘测操纵网、施工操纵网、运营维护操纵网坐标高程系统的起算基准和精度的协调统一，否则，就不能保证无碴轨道铁路工程建设的顺利实施。下面以武广、郑西、京津城际铁路和遂渝线无碴轨道试验段工程施工为例来讲明三网合一的重要性。勘测操纵网、施工操纵网起算基准不统一的后果在武广、郑西客专建设中，由于原勘测操纵网的精度和边长投影变形值不能满足无碴轨道施工测量的要求，后来按《客运专线无碴轨道铁路工程测量暂行规定》的要求建立了CPI、CPII平面操纵网和二等水准高程应急网，采纳了利用新旧网相结合使用的方法，即对满足精度要求的旧的操纵网仍用其施工；对不满足精度要求的旧操纵网则采纳CPI、CPII平面施工操纵网与施工切线联测，分不更改每个曲线的设计进行施工，新旧两套坐标系在精度和尺度上都存在较大的差异，只能通过单个曲线的坐标转换来启用新网，给设计施工都造成了极大的困难。在京津城际铁路建设中，由于线下工程施工精度与轨道施工高程操纵网精度不一致，造成了部分墩台顶部重新施工的情况。（2）线下工程施