无碴轨道cp_自由设站边角交会网平差概略坐标计算方法研究
高速铁路无砟轨道CPIII控制网测量技术分析
高速铁路无砟轨道CPIII控制网测量技术分析【摘要】我国的高速铁路建设事业步入了一个辉煌阶段，无论从技术还是规模，都走到了世界前列。
其中精密工程测量技术是高铁建设的一个重要技术。
只有建立一套完整的控制测量系统，才能保证测量控制满足高速铁路运行与建设的高精度要求。
【关键词】高速铁路；CPIII控制网；高精度测量一、无砟轨道控制网概述高速铁路铺设无砟轨道所采用的工程测量平面控制网，按照《客运专线铁路无砟轨道工程测量技术暂行规》，原则上分为三级。
第一级为基础平面控制网CPI，第二级为CPⅡ线路平面控制网，第三级是轨道控制网CPIII。
CPI是为了建设初期的勘测、施工及运营提供坐标基准；CPⅡ为勘测和施工提供控制基准；CPIII就是沿线路两侧布设的三维控制网，主要为无砟轨道的铺设和轨道运营维护提供控制基准。
CPIII在高铁工程测量中具有精度高、点位分布密集、测量周期长、工作量大、技术新等特点，被用做首要运营与铺设维护基准。
CPIII平面网的布设网形十分规则、对称，网中所有控制点分布均匀，空间误差非常小。
二、轨道控制网CPIII的测设条件轨道控制网CPIII测量应在线下工程竣工，沉降变形观测评估通过后测量，在对基础平面控制条件复测并且合格后，在CPI、CPⅡ的复合性良好，并且气象条件较好的情况下，CPIII才可以进行观测，观测时测程内不能有任何遮挡物，场内不得有人体可以感受到的任何震动，否则，误差会很大，造成最终结果的错误。
CPIII平面网测量网形十分规则的测量控制网。
所有CPIII控制网点在网中的交互强度很高而且相隔均匀、误差很小，本身基本没有差异点。
并且CPIII平面网观测时采用全站仪自由设站的方法，因此不存在仪器对中误差。
CPIII平面网采用特殊的强制固定装置，保证了目标点重复安装的精度，也最大程度消减了仪器安装时的对中误差。
三、CPIII平面控制网测量以沪杭铁路客运专线CPⅢ控制网复测为例，试分析CPIII控制网测量在客运专线建设中的实施方案。
自由测站边角交会法单边测量CPⅢ网应用研究
自由测站边角交会法单边测量CPⅢ网应用研究郑健【摘要】利用V形天窗时段进行运营维护或升级、改造的运营铁路,在测设CPⅢ控制网时只能考虑采用自由测站边角交会单边测量的方法进行作业.通过仿真试验计算,并对客运专线的实测数据进行精度统计分析,得出如下结论:采用自由测站边角交会法单边测量CPⅢ网与常规方法所得到的成果基本一致,各项指标与设站作业的精度皆可满足相关规范的要求,且单边测量的方法更符合我国部分既有线路运营期维护的实际情况.【期刊名称】《铁道勘察》【年(卷),期】2017(043)006【总页数】4页(P40-43)【关键词】单边测量;自由测站边角交会;CPⅢ网;精度对比【作者】郑健【作者单位】中铁工程设计咨询集团有限公司,北京100055【正文语种】中文【中图分类】P221目前，中国已基本建成由四横四纵构成的铁路快速客运通道，时速200 km以上的铁路客运专线营业里程已突破1.9×104 km[1]，值得关注的是数量如此庞大的高速铁路如何进行后期维护和改造工作。
CPⅢ控制网可为铁路客运专线的日常养护和维修提供控制基准，对轨道的平面位置和高程进行控制，保证轨道平顺性和列车平稳运行[2]。
常规的CPⅢ控制网布设和测量采用点对的形式进行作业，纵向点间距约为60 m，网形对称且结构强度高，相邻CPⅢ点间的相对点位中误差小于1 mm，每隔600 m左右与CPⅠ或CPⅡ点进行联测[3]。
辽宁省某客运专线在建设阶段未建立CPⅢ控制网，在扩能、升级改造过程中增设了CPⅢ控制网项目。
该客运专线的维修作业采用V形天窗，即上道维修时仅允许作业人员在上行线或者下行线其中的一侧滞留[4]。
此类型客运专线在升级改造的作业时段内仅允许人员在单侧滞留，常规自由测站边角交会测量CPⅢ控制网的方法无法实施。
CPⅢ控制网一般在线下结构物的沉降荷载稳定后建立，为后续的轨道工程施工提供控制基准[5]。
建立常规CPⅢ平面网需要保证有横向与纵向都高度对称的网形，同时观测沿线路纵向50～70 m间距成对埋设的CPⅢ点[6]，构成的平面网形如图1所示。
高速铁路无砟轨道CPIII控制网测量的特点与技术
１ ＣＰ Ｉ Ｉ Ｉ 控 制 网 的特 点
具体来讲 ， Ｃ Ｐ Ｉ Ｉ Ｉ Ｉ 是高速铁路精测网的第三级控制 网，主要作用 是将控制基准提供给无砟轨道 的铺设和运营维护。 具体来讲 ， Ｃ Ｐ Ｉ Ｉ Ｉ 控
制 网 具 有 这些 优 点 ：
１ ． １ 全新的作业方式 通过研究发现， Ｃ Ｐ Ｉ Ｉ Ｉ 在测量 的过程 中 ，采用 了全新 的作 业方式 ， 也就是 自由测站边角交会 ， 相较 于传统 的普通控制 网测量方 法 ， Ｃ Ｐ Ｉ Ｉ Ｉ 测量是没有已知边的 ， 这样起算数据就无法提供 ， 为了确定设 站坐标 ， 采用的方法是作业过程 中涵盖 Ｃ Ｐ Ｉ Ｉ 或者 Ｃ Ｐ Ｉ 的 自由交会 ，这样 就可 以将各个 Ｃ Ｐ Ｉ ｌ Ｉ 的坐标给解算 出来 。它有着较 短的测量距离和较为复 杂 的网型 ， 并且需要很多次数 的测量每一个点 ， 有着较大的工作量
１ ． ２ 有 着 较 高 的 精度 要求
随着时代的发展 ， 客运专线铁路对精确性和平顺性 提出了更高的 要求 ， 只有这样 ， 列车高速行驶时的安 全性 和舒适性才可 以得到保证 ， 那 么就需要从 毫米级的标准来要求 Ｃ Ｐ Ｉ Ｉ Ｉ 的精度 ， 这样 才可以更好 的 进 行调 轨和维护工作。在 Ｃ Ｐ Ｉ Ｉ Ｉ 平面网 中， 要严格控制方 向观测 中的 误差， 保证其在 １ ． ８以内 ， 并且严格控 制距离观测 中误 差 以及 相邻点 相对中误 差， 保证在在 １ ． ０ 毫米以内， 控制可重复测量精度在 ３ 毫米以内。 要想促使伞网高平顺性符合相关要求 ， 最为重要的一个精度指标就是相 邻点相对中误差。 因此， 在测量的时候 ， 就需要将先进的现代化全站仪给应 用过来 ， 它具有马达驱动 、 自 动照准以 及数据 自 动记录的功能 。 １ ． ３ 施 测有着较大 的难度 ， 并且有着较大的工作量 通过 实践研究表 明， Ｃ Ｐ Ｉ Ｉ Ｉ 测量对环境有着较高 的要求 ， 测量会受 到诸多因素的影响 ， 如光线 、 气压 、 温度 、 粉尘等 ， 影 响到测 站数据 ， 并 且因为 网型 比较的 紧密 ， 有着较 多的测站数量 ， 并且 每一个 Ｃ Ｐ Ｉ Ｉ Ｉ 点 都需要 进行三次 以上 的测量 ， 那么就ห้องสมุดไป่ตู้着较大的工作量 。
基于后方交会法的CPⅢ平面网自由设站观测方法研究及系统开发
基于后方交会法的CPⅢ平面网自由设站观测方法研究及系统开发作者：李科伟帅明明来源：《科技资讯》2017年第22期DOI：10.16661/ki.1672-3791.2017.22.006摘要：在中国高速铁路发展的今天，不管是对铁路的施工还是营运期间，均需要进行CPIII网测量，目前市面上的CPIII采集程序有些不足，在每站对12个方向目标进行学习测量时，必须全部逐一学习，比较耗时，有待优化改进，特别是在营运时期的有限外业时间内提高CPIII外业作业效率是非常必要的。
该文采用已知两点进行后方交会法自由设站，已知坐标批量导入作为学习值来迅速提高作业效率。
关键词：后方交会自由设站 CPⅢ测量 CPIII开发中图分类号：P258 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）08（a）-0006-03根据中国铁路总公司统计，截至2016年年底，我国铁路营运里程突破12.4万km大关。
在12.4万km中，高速铁路营运里程达到2.2万km，居世界首位，使我国成为世界上高速铁路营运里程最长、在建规模最大的国家。
按照原铁道部运输局运基线路[2010]554号文“关于发布《高速铁路运营沉降监测管理办法》的通知”第21条要求：“铁路局应组织对精测网进行定期或不定期复测……。
CPⅢ控制网及水准基点一般每年复测一次，……”，为此需要对CPⅢ网进行复测。
目前开通的诸如京沪、沪杭、沪宁、合蚌、武广、沪昆等高速铁路均开展了营运期的CPⅢ网复测工作。
而营运期的CPⅢ网测量只能在天窗时间作业，天窗时间长度一般为3～4 h不等。
在有限的外业时间内如何提高作业效率，按时保质完成测量工作非常重要。
该文通过对CPⅢ网自由设站边角交会观测方法的研究，提出“重复利用上一自由设站的目标学习值，采用后方交会原理对当前设站点进行自由设站定位，对新观测目标进行学习，在检查气象参数等其他设置后自动开始数据采集”的方法，并以此开发CPⅢ数据自动采集系统，迅速提高观测效率，大大节省了项目成本。
论无砟轨道CPⅢ控制测量数据处理
论无砟轨道CPⅢ控制测量数据处理摘要：随着时代的发展，我国的铁路建设事业逐渐进入到高速的、大规模的铁路建设阶段，因此，其核心技术在于精密工程的测量技术。
本文对无砟轨道CPⅢ的控制测量，特别是高程与施工测量数据进行了具体的处理与分析，希望能够促进高速铁路轨道建设的顺利开展。
关键词：无砟轨道；CPⅢ；测量目前，在无砟轨道的铁路控制测量当中，对于CPI和CPII的高程控制测量以及数据的处理都得到了妥善的解决，但是在CPⅢ的控制网测量中，还存在诸多有待解决的问题，本文就CPⅢ控制测量进行了分析探讨。
一、CPⅢ控制测量（一）布设CPⅢ控制点一般来说，CPⅢ控制点是在路基两侧布设，距离线路中线3~4m、隧道侧壁或者是桥梁防撞墙，相比轨道，高出大约0.30m左右的，相互等高。
一般来说，点与点之间保持60m左右的距离，但不得超过80m[1]。
对路基的CPⅢ控制点，一般在接触网的支柱上加以设置。
如果为完成接触网施工，在路基两侧的接触网基础上使用钢筋混凝土进行CPⅢ基桩的成对浇筑，一般选择0.25m的基桩资金，并且基桩的顶面需高于外鬼轨顶面0.30m，具体如下图1中所示。
图1 接触网基桩上的CPⅢ控制点（二）进行CPIII测量前的准备为了满足无砟轨道的高平顺行，在测量CPⅢ之前，需完成CPI、CPII的复测工作。
对于平面基础控制网，一般选择GPS测量技术。
对于CPII线路控制网，第一选择为GPS测量技术，当然，也可以使用常规的导线测量方式。
一般来说，CPI、CPII控制网最好能单独进行复测，如果接收机较多，也可以同时进行两者的复测工作，但是数据需要分开进行处理。
由于CPI和CPII的精度等级有所区别，所以CPII需要符合在CPI纸上。
另外，CPII的加密与复测可以同时开展，但是在CPII数据处理完成的基础上，才能进行加密点的数据处理。
二、无砟轨道高程控制测量（一）线路水准测量如果线路的水准测量位于水网、沼泽或者是山岭区域，对其高程控制测量可以选择精密光电测距三角高程测量。
2C互差对CP_平面网精度影响的仿真计算与分析
2011年1月第1期(总148)铁 道 工 程 学 报J OURNAL OF RA IL W AY ENG I N EER ING SOC I ETYJan 2011NO.1(Ser .148)收稿日期:2010-07-24作者简介:张绪丰,1985年出生,男,在读硕士研究生。
文章编号:1006-2106(2011)01-0015-052C 互差对CP 平面网精度影响的仿真计算与分析张绪丰1刘成龙1陈 澍1郑子天2(1.西南交通大学, 成都610031; 2.中铁二院工程集团有限责任公司, 成都610031)摘要:研究目的:在满足CP 网点间相对点位精度要求的前提下,在CP III 网实测数据添加符合正态分布的随机误差,以此来模拟2C 互差值,同时采用边角网间接平差的严密精度估算方法,探究2C 互差对CP 平面网主要精度的影响。
研究结论:根据无碴轨道CP 平面网外业观测的方法和特点以及测量现状,通过添加符合正态分布随机误差的方法,模拟2C 互差值,并采用某客专的部分数据进行了仿真计算。
通过对结果的分析,证明了2C 互差对CP 平面网的主要精度有一定的影响,然而,在起算数据精度较好和投影变形较小的前提下,通过本文的研究认为可以适度放宽2C 互差的限差至15 ,这时CP 平面网的主要精度指标仍能满足规范的要求,这样的话放宽2C 互差的限差指标可提高CP 平面网的测量效率,也为高速铁路工程测量规范的修订与完善提供基础资料。
关键词:2C 互差;正态分布随机误差;CP 平面网;相邻点位相对精度中图分类号:U 212.24 文献标识码:ASi m ulati ng Calculati on and Analysis of t he I mpact of 2CM ut ualDeviati on onAccuracy of CP Plane Net workZHANG Xu -feng 1,LIU Cheng -long 1,CHEN Shu 1,ZHENG Zi -tian 2(1.Southw est Jiao tong Un i v ersity ,Chengdu ,S ichuan 610031,China ;2Ch i n a R ail w ay Eryuan Eng ineeri n g Group Co .Ltd ,Chengdu ,S ichuan 610031,China)Abst ract :R esearch purposes :The rando m error wh ich confor m ed to the nor m al d istr i b ution w as appended to the observed date o f CPIII net w ork to si m u late the 2C m utua l dev i a ti o n under the pre m ise o f m eeting the requ ire m ent o f re lative po i n t position accuracy of CP ne t w ork ,and also the tight and precise esti m ation m ethod for calcu lati o n of the i n direct ad j u st m ent ofm arg i n net w ork w as used for exp lori n g the i m pact o f 2C mutual dev iation on the accuracy o f CPIII plane net w or k.R esearch concl u sions :The va l u e of 2C m utua l deviati o n w as si m ulated by add i n g the rando m error confo r m ed to the nor m a l distri b u ti o n ,and the si m u lation calcu lation o f the partia l date of one passenger dedicated li n e w as m ade ,acco r d i n g to the fie l d observati o n m ethod and features as w e ll as m easure m ent situati o n of ballastless track CPIII p l a ne net w or k.The ana l y si resu lt sho w ed t h e 2C m utua l deviati o n has certain i m pact on the accuracy o fCPIII plane net w ork .But under the pre m ise o f hav ing good i n itial calc u lation data and little pro jecti o n distorti o n ,the m ain m easure m ent prec isions o f CPIII p lane net w o r k could m eet the specificati o n requ ire m ent by w iden i n g the 2C mutual dev iation to 15seconds .Such w i d ening the 2C m utual dev iation cou l d enhance t h e m easure m ent efficiency o f CPIII p lane net w or k and prov i d e he funda m enta l data for the rev isi o n and i m pr ove m ent o f the eng i n eering sur vey specification for h i g h-speedra il w ay .K ey w ords :2C mu t u a l dev iation ;nor m al d istri b uti o n rando m error ;CP plane net w or k;re lati v e precisi o n bet w een ad jacentm easure m ent spots高速铁路无碴轨道要求具有良好的平顺性,CP 控制网是保证这一要求的关键技术。
高速铁路无砟轨道CPIII控制网布设及测量技术
高速铁路无砟轨道CPIII控制网测量技术陈士清摘要：高速铁路无砟轨道要求具有良好的稳定性、连续性和高平顺性，施工中需采用高精度三维控制测量技术。
本文结合哈大铁路客运专线运粮河特大桥CPIII建网的工程实践，介绍高速铁路无砟轨道CPIII建网的技术特点、技术要求以及测量方法。
关键词：高速铁路无砟轨道CPIII建网测量技术1 引言高速铁路客运专线无砟轨道是以钢筋混凝土或沥青混凝土整体式道床取代散粒体道砟道床的轨道结构，与有砟轨道相比，无砟轨道主要具有以下特点：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；减少客运专线对特级道砟的需求；免除高速行车条件下有砟轨道的道砟飞溅；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。
自2O世纪6O年代开始，世界各国相继开展了各类无砟轨道的研究。
在日本，板式轨道已在新干线大量铺设，新建铁路的无砟轨道已超过全线的90％，铺设总长度达2700km。
德国铁路Rheda、Ztiblin等无砟轨道已在新建的高速线上全面推广，无砟轨道占线路总长的80％以上，铺设总长度达到800 km。
我国在吸取国外研究先进成果的基础上，结合我国高铁建设的实际情况对无碴轨道也进行了大量的研究和工程实践。
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，我国对时速大于200 km／h以上铁路轨道平顺度均制定了较高的精度标准。
对于无砟轨道，轨道施工完成后基本不再具备调整的可能性，由于施工误差、线路运营以及线下基础沉降等所引起的轨道变形只能依靠扣件进行微量的调整是。
客运专线扣件技术条件中规定扣件的轨距调整量为±10 mm，高低调整量一4、+26mm，因此，对施工测量精度有着较有碴轨道更严格的要求。
2 概述由于过去传统的铁路运行速度较低，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、运营维护的完整的控制测量系统。
高速铁路大跨度连续梁CPIII建网技术研究分析
高速铁路大跨度连续梁CPIII建网技术研究分析摘要：为适应高速铁路无砟轨道高平顺性、高稳定性的要求，保障高速行车安全，为线上工程提供可靠性强、精度高的控制网成为新的课题，轨道控制网（CPIII）的引入是解决这一问题的关键。
但是在大跨度连续梁上的CPIII控制网的点位布设、测量及应用与普通桥梁地段还有一些区别。
关键词：大跨度连续梁；CPIII控制网测量；CPIII控制网的点位布设1、CPIII控制网工作内容1.1 CPIII测量前的准备工作（1）线下工程沉降变形和连续梁梁体徐变评估已经通过（2）精测网复测完成，复测成果审查通过；按照《高速铁路工程测量规范》（TB10601-2009）及《高速铁路轨道工程施工质量验收标准》（TB10754-2018）要求，CPⅢ建网前应对精测网进行全面复测；（3）桥梁防撞墙、路基接触网杆基础、隧道排水沟和电缆槽、隧道边墙等施工完成；（4）CPⅡ加密点和CPⅢ标志预埋完成；（5）CPⅢ测量用棱镜、连接杆件和CPⅢ测量软件准备完成；（6）CPⅢ测量技术方案审查通过；（7）CPⅢ测量前做好观测条件保证措施。
1.2测量内容（1）线上CPⅡ控制网加密；（2）线上二等水准网加密；（3）CPⅢ平面、高程建网测量；（4）CPⅢ平面、高程复测CPII控制点加密、二等水准基点加密（含桥上下三角高程传递、桥下水准点引测、桥上水准贯通测量）、CPIII控制网测量及复测。
CPⅢ施测人员及设备情况CPⅢ建网和复测人员均应具有CPⅢ控制网测量经历和丰富的CPⅢ数据处理经验；CPⅢ数据采集使用TSDI_SURVEY（机载多测回测角软件），CPⅢ数据处理使用TSDI_HRSADJ精密工程测量平差处理软件系统。
2.路桥段GNSS加密CPⅡ测量2.1选点埋石CPⅡ加密点应采用强制对中标，在桥梁部分CPⅡ加密点需上桥，应单独埋设CPⅡ加密点（预埋件竖立埋设，并保证标口水平），并且沿线路前进方向埋设于桥梁的固定支座顶端的防撞墙顶（纵横向均固定）,CPⅡ加密点间距600米左右（400～800米）；路基段应在路肩处埋设加密桩，加密桩应高出轨面(保证CPⅢ网联测条件)，埋设应满足《高速铁路工程测量规范》中CPⅡ控制桩要求，需埋设在两个接触网杆之间稳固可靠，不影响行车安全，并方便CPⅢ网联测的地方；加密CPⅡ点在隧道口附近时应考虑GNSS观测条件及点的稳定性，并兼顾与洞内CPⅡ测量的联测，以保证洞内外的顺接性；CPⅡ加密点布设时应避开车站、声屏障等有遮挡处，必要时应据现场条件选定合适的位置。
无碴轨道cp_自由设站边角交会网平差概略坐标计算方法研究
分区无定向概略坐标计算程序框图如图 4所示。
3 温福线八仙仑隧道 CP Ó 网分区无定向概 略坐标计算
温福线八仙仑隧道全长 617 km, 隧道洞内 CP Ó
图 4 分区无定向概略 坐标计算程序
控制网采用自由设站边角交会的方法建网, 共有 222 个 CP Ó 控制点。
按照上述 CP Ó 分区无定向概略坐标计算方法, 对 八仙仑隧道 CP Ó 网点的概略坐标进行计算, 并与常规 无定向概略坐标计算方法进行比较。部分 CP Ó 控制 点两种方法计算的概略坐标及其平差坐标如表 1。
点之间未进行直接观测, 因此在计算 CP Ó 点概略坐标 时, 只能采用无定向概略坐标计算的方法。无定向概
略坐标计算时, 需要将 CP Ó 点的坐标从假定坐标系中
转换到以 CP Ñ 或 CP Ò 点为基准的坐标系中, 此坐标
转换过程可采用四参数坐标转换的方法。
四参数坐标转换公式为
x = $x + ( 1 + k) cosA sinA xo
令 CP Ó 点坐标转换后的坐标为虚拟观测值, 其与
原始已知坐标之差为虚拟观测值的改正数, 则可列出
虚拟观测值的误差方程式为
XS VX = 1 0 S @cosA - S @sinA YS VY 0 1 S @sinA S @cosA cosU
s inU
Xo CP Ó
Yo CP Ó
( 8)
式中,
Xo CP Ó
关键词 无碴轨道 CP Ó 网 概略坐标 分区无定向
无碴轨道客运专线铁路工程测量平面控制网分三 级布设, 第一级为基础平面控制网 (CPÑ ), 第二级为线 路控制网 (CPÒ ), 第三级为基桩控制网 (CP Ó ) [ 1] 。CP Ó 网主要为铺设无碴轨道和运营维护提供控制基准。
高速铁路CP_交会网必要测量精度的仿真计算
目前我国正在大规模地进行客运专线建设 ,客运专线大多数采用无砟轨道技术 ,无砟轨道技术具有维 [1] 修量小 、 稳定性高等特点 . 由于客运专线列车运行速度快 ,因此 ,对线路的平顺性要求比较高 . 而无砟轨 [2] 道线形的平顺性是依据 CP Ⅲ基桩控制网 和自由设站三维后方交会设站测量 , 通过轨道精调后实现 [3] 的 . 所以 ,无砟轨道施工测量控制技术已成为无砟轨道建设能否成功的关键技术之一 . 只有 CP Ⅲ 控制网 的精度得到了保证 ,无砟轨道的高平顺性才有可能实现 . CP Ⅲ 控制网是沿线路布设的控制无砟轨道施工的三维施工控制网 , 也是线路运营后轨道线形监测和
1 CP Ⅲ 网的测量网形
1. 1 标准 CP Ⅲ 网的测量网形与联测方法
标准 CP Ⅲ 网的网形 、 控制基准和观测方法见图 1. 从图 1 可见 : ( 1 ) CP Ⅲ 网是一个布网非常规则 、 对称的测量控制网 ; ( 2 ) 所有 CP Ⅲ 点在网中的交互强度很高且分布均匀 ; ( 3 ) CP Ⅲ 网采用全站仪自由测站观测 ,不存在仪器对中误差 ; ( 4 ) 自由测站间的间距一般为 120 m ,且测站均匀分布在线路中线附近 ; ( 5 ) 每个 CP Ⅲ 点至少有 3 个方向的边角交会 ,每个测站需要观测的方向和距离均为 12 个 (不包括联 测上一级控制网点 ) ; ( 6 ) CP Ⅲ 点采用特殊的强制固定装置 ,保证了目标点重复安装的精度 , 也最大程度地减小了棱镜安 装时的对中误差 . 标准 CP Ⅲ 网测量时 ,需要与上一级控制点 CP Ⅰ 或 CP Ⅱ 进行联测 . 联测的基本原则为 : 自由测站两侧 若有距离适中的 CP Ⅰ 或 CP Ⅱ 点 ( CP Ⅰ 或 CP Ⅱ 点距线路中线的距离应 ≤300 m ) ,则在该测站的 CP Ⅲ 测量 时应联测 CP Ⅰ 或 CP Ⅱ 点 ,而且此后的连续 2 个自由测站最好均与这个 CP Ⅰ 或 CP Ⅱ 点进行联测 . 理论分 析和实践证明 ,这种观测方法对整个网形的精度控制是十分有利的 . 但线路施工现场复杂多变的通视情 [7] 况 ,使观测过程中要做到连续 3 个自由测站与同一个 CP Ⅰ 或 CP Ⅱ 控制点联测是十分困难的 . 因此 ,可 以对标准的 CP Ⅲ 网的测量网形和联测方法加以改进 ,使其在既能保证 CP Ⅲ 网精度要求的基础上 ,又能与 施工现场 CP Ⅲ 网外业观测的实际情况相配套 . 1. 2 改进 CP Ⅲ 网的测量网形与联测方法 从施工现场 CP Ⅲ 网测量的实际情况出发 ,可以对标准的 CP Ⅲ 联测方法和测量网形进行以下改进 : 在 通视条件不好的路段 ,可首先对其联测上一级控制点的方法进行改进 ,其次还可以对 CP Ⅲ 网中自由测站 的间距和一个测站观测 CP Ⅲ 点的数量进行修改 . 与上一级控制点联测方法的改进如图 2 所示 . 在图 2 中 ,各 CP Ⅲ 点纵向间距为 60 m ,自由测站点间距为 120 m ,每次设站观测 12 个 CP Ⅲ 点 . 当自由 测站点与附近的 CP Ⅰ 或 CP Ⅱ 点通视良好且距离适中时 ,就直接与该 CP Ⅰ 或 CP Ⅱ 点联测 ,否则采用本文 中提出的间接联测的方法 : 通过加密的自由测站 J001 和 J002 使 CP Ⅲ 点和 CP Ⅱ 点间接发生关系 . 图 2 中
无砟轨道CPIII控制网的测量
浅谈无砟轨道CPIII控制网的测量摘要：为了适应铁路客运专线轨道的稳定性和平顺性，除了对线下工程及轨道施工有严格的要求之外，为了保证这些施工过程中的高精度，相应的就必须有一套完整的精密测量体系。
普通铁路控制网精度，已经满足不了无砟轨道施工，因此建立cpiii网就是必不可少的。
cpiii网从底座板施工、轨道板精调、钢轨精调等，都离不开cpiii网，所以cpiii网在高速铁路施工中极为重要。
关键词：cpiii网自由设站边角交会测量机器人1 概述近年来，随着高铁在我国进入高潮建设期，特别是时速高达350公里/时的无砟轨道，速度之快，对轨道的定位精度达到了毫米级，对测量的精度要求也极为苛刻。
为了实现高精度，cpiii控制网就是最基本保证。
测量机器人、机载自动化程序、电子水准仪等等，是完成本网的基本工具。
2 cpiii网建网前准备工作①cpiii网应在线下工程竣工，沉降评估过后施测。
②桥下cpi、cpii控制网复测（以设计院最近复测为准）。
③编写cpiii布网方案交评估单位审核。
3 cpiii建网作业流程3.1 石武客专卫共特大桥处于桥梁段，桥面上观测桥下cpii很困难，为了保证cpⅲ平面网每600m左右（400～800m）联测一个cpⅱ点，而自由测站至cpⅱ点的距离又不宜大于300m。
所以当cpii点位密度和位置不满足要求时，应按同精度扩展方式补设加密cpii。
cpii应采用左右交替布设于桥梁固定支座端。
加密cpii成果由建设单位进行评估，应满足cpiii建网精度。
3.2埋设cpiii点，沿线路两侧约每隔60m一对布设在防撞墙固定支座端位置。
（如右图）3.3 cpiii点的编号 cpiii点编号原则：cpiii点按照公里数递增进行编号，其编号反映里程数。
cpiii点以数字cpiii为代码，处于里程增大方向轨道左侧的点编号为奇数，右侧的点为偶数。
3.4 cpiii仪器配备仪器配备及精度等级：全站仪为徕卡tcra1201+，具有自动目标搜索、自动照准、自动观测、自动记录功能。
基于CPⅢ控制网坐标变换模型的应用研究
基于CPⅢ控制网坐标变换模型的应用研究【摘要】cpⅲ无砟轨道基桩控制网是目前轨道控制测量领域中较为先进的技术，为轨道的铺设和运营维护提供高精度的控制基准。
在cpⅲ的施工测量阶段，合理的选择坐标系会给工作带来更大的便利，搞清楚不同坐标系之间的关系显得尤为重要。
在后续工作中，需要将坐标统一化，这为数据处理奠定了良好的基础。
本文通过引入坐标转换模型，重点介绍了其在测站坐标、置平及分带搭接处的应用。
【关键词】高速铁路；坐标变换；后方交会；置平1.引言高速铁路必须以舒适、可靠、安全等为前提条件，高速列车的运行对轨道的平顺性和稳定性提出了更高的要求[1]。
为了保证高速列车的高平顺性和稳定性，我国从国外引进并且自主研究创新的运用了无砟轨道技术，目前，我国的客运专线多采用无砟轨道技术。
在cpⅲ无砟轨道基桩控制网施工测量时，往往将cpⅲ控制网分区段进行，为了减小投影变形，达到10mm/km的高精度要求。
在高速铁路建设过程中，为了降低测量后续的工作量，假设了多个地方坐标系，而鉴于cpⅲ控制网网形狭长，最终需要将所有分带投影的地方坐标统一到大地坐标系下，实现坐标统一。
因此，合理的应用坐标变换在高速铁路cpⅲ建设过程中尤为的重要。
2.坐标转换模型原理测量中有很多个坐标系，合理的选用坐标系可以满足不同领域的需求，但为了很好的研究，都会将坐标进行统一。
在不计高程及误差允许的的情况下，平面两个坐标系下的坐标可以通过四参数模型进行相互转换。
坐标变换模型如（4）式。
（1）其中，k为尺度参数，θ为转换角参数，δx，δy为两个平移量参数。
将（1）式中的四个参数k、θ、δx、δy当做待定两列误差方程得（2）式：（2）（2）式中，k0、θ0、δx0、δy0为四参数的近似值。
当公共点大于2时，可以采用最小二乘法，满足vtpv=min，求出最优的四个参数。
通过求出的四个参数，将坐标转换到需要的坐标系下，实现坐标统一。
3.cpⅲ平面控制网简介图1 cpⅲ平面控制网标准网形cpⅲ平面控制网采用自由设站边角交会方法进行测量，如图1所示，cpⅲ点的纵向间距一般为50m～60m，且不应大于80m[2]，横向间距为10m～20m。
毕业设计(论文)-无砟轨道CPIII测量准备工作及坐标高程
目录第1章绪论 (1)1.1高铁控制网 (1)1.2CPIII控制网 (1)第2章无砟轨道CPIII测量准备工作及坐标高程基准 (2)2.1线下工程沉降和变形评估 (2)2.2精测网全面复测 (2)2.3线下工程平面线位复测 (2)2.4坐标与高程系统 (2)第3章CPII控制网加密测量 (3)3.1采用GPS方式加密CPII网的具体要求 (3)1）加密测量采用的方法、使用的仪器和精度应符合相应等级的规定 (3)2）选点 (3)3）观测 (3)4）数据处理 (3)3.2采用导线方式加密CPII网的具体要求 (4)3.3洞内CPII测量 (6)第4章CPIII平面控制网测量 (7)4.1CPIII平面控制点布设 (7)1）选用相应CPIII控制点的元器件： (7)2）CPIII控制点的埋设 (11)3）CPIII控制网标记点的编号 (14)4）CPIII控制点的定位精度要求 (14)4.2CPIII平面控制网观测 (14)1）仪器要求 (14)2）测量方法 (14)4.3CPIII平面控制网数据处理 (16)第5章CPIII高程控制网测量 (18)5.1CPIII高程控制点布设 (18)5.2CPIII高程控制网观测 (18)1）CPIII高程控制点精度要求 (18)2）精密水准观测 (20)5.3连续桥上下二等水准采用三角高程传递 (20)5.4CPIII控制点高程数据处理 (21)第6章CPIII控制网的维护 (22)第7章CPIII存在主要问题及建议 (23)7.1分段CPIII控制网的衔接 (23)7.2加密CPII控制点的保护 (23)7.3平面数据采用过程气象元素改正问题 (23)7.4已破坏CPIII控制桩恢复问题 (23)结论 (24)致谢 (25)参考文献 (26)第1章绪论1.1高铁控制网高速铁路工程测量平面控制网应在框架控制网（CP0）基础上分为三级布设，第一级为基础平面控制网（CPI），主要为勘测、施工、运营维护提供坐标基准；第二级为线路平面控制网(CPII)，主要为勘测和施工提供控制基准；第三级为轨道控制网（CPIII）,主要为轨道铺着和运营维护提供控制基准。
洞内自由测站边角交会法代替交叉导线测量CPⅡ控制网的精度分析
洞内自由测站边角交会法代替交叉导线测量CPⅡ控制网的精度分析赵梦杰【摘要】通过对洞内自由测站边角交会法外业观测方法的研究和对实测数据严密平差计算后各项精度指标的对比分析，认为其较隧道交叉导线测量有图形强度大、多余观测量多、对中误差微小、无旁折光影响等优势，外业观测精度及平差计算后各项主要精度指标均可达到《高速铁路工程测量规范》中相应等级导线网的精度要求，从而证明利用自由测站边角交会代替交叉导线进行隧道洞内CPⅡ控制网测量可行，这一研究结论可为后续研究及规范的完善提供基础资料。
【期刊名称】《铁道勘察》【年(卷),期】2016(042)005【总页数】5页(P19-22,23)【关键词】自由测站边角交会;交叉导线;精度分析;隧道【作者】赵梦杰【作者单位】铁道第三勘察设计院集团有限公司，天津 300142【正文语种】中文【中图分类】U452.1+3高铁隧道洞内CPⅡ控制网测量的主要目的是：(1)建立线路平面控制网，为轨道控制网(以下简称CPⅢ控制网)提供控制基准；(2)用以检查隧道的贯通情况，检查贯通后隧道的净空是否满足设计要求，保证现场施工结构物不侵限。
目前隧道洞内CPⅡ控制网测量多采用交叉导线形式，相比自由测站边角交会法其多余观测量少，受旁折光影响大，并存在对中误差以及点位精度不均匀等不足，以上都是影响隧道内CPⅡ控制点点位误差的主要因素。
自由测站边角交会网采用自由测站方式自动观测，测站位置的选择灵活多变，自动观测的精度和效率高，且洞内自由测站边角交会网的控制点可用于CPⅢ控制网的布设以及联测，做到了一网多用。
借鉴CPⅢ控制网的建网方式并对其控制点的纵向间距和自由测站点的间距加以改进，用以建立隧道洞内CPⅡ控制网。
通过实测数据的对比分析计算，验证采用洞内自由测站边角交会法获得的观测数据，能否满足《高速铁路工程测量规范》中对隧道洞内交叉导线各项精度指标的要求，借此对该测量方式能否代替隧道洞内交叉导线的测量方式进行研究，同时也为后续科学研究提供基础资料。
自由设站边角交会法在无砟轨道施工与精调中的应用
１ ３０ 北 纬 ２ 。６ ２ 。８ 。地 区植被 繁茂 ， １ 。５ 、 ７ ２ ～ ７５ 交通 不 便 ， 季时 间长 ， 雨 测量 环境 比较恶 劣 。 普 通铁路 常规 的控制 测量基 本上 是 以导 线测量 为 主 ， 业观测 量小 、 外 内业计 算简单 ， 网型 比较 灵活 自由， 受控 制点点 间距离 长度影 响小 。但其 精度不 能满 足无 砟轨 道施工 和轨道 精调要 求 。 自由设 站边角 交会对 网 形要 求 比较严 ， 控制 点 间距 离 必须 控 制 在 ６ 左 右 ， ０ｍ 最长 不超过 ７ 其 测量 方法 、 ０ｍ， 观测 数 据 的检验 、 内业 计算 等都有新 的 内容 。在 武广铁 路客运 专线 无砟轨 道 施工控 制测量 和轨 道精 调 施 工 中 ， 用 自 由设 站 边 角 运
量及 轨道精 调 奠定 了基 础 。 关 键词 ： 无砟轨道 施 工 Ｃ Ｐｍ控制 网 自由设站 边 角 交会
中 图 分 类 号 ： ２ ８ ２ ２ ２ 文 献 标 识 码 ： Ｕ ３ ；Ｕ １ ．４ Ｂ
ｌ 工 程 概 况
武 广客运 专线是 加快 我 国铁 路现代 化建设 的重 点 工程 ， 有线路 里程 长 、 术 标 准高 、 资 规模 大 等 特 具 技 投
交 会 法 在 Ｃ Ⅲ网 控 制 测 量 中 ， 得 了很 好 的 效 果 。 Ｐ 取
环 的闭合差 分析 以及 重 复边 的基 线较 差 分 析 ， 之后 将
所观 测 的所 有合格 基线 矢量 叠 加在 一起 ， 进行 Ｇ Ｓ网 Ｐ 的整 体平差 。 经过外 业观测 和 内业 数 据 处 理及 其 分 析 ， 其控 制 点数 量和精 度完 全满 足 Ｃ ｍ控制 网测量要 求 。 Ｐ
摘 要 ： 武 广 铁 路 客 运 专 线 无 砟 轨 道 施 工 与 精 调 中 ， 用 自 由设 站 边 角 交 会 测 量 方 法 进 行 Ｃ ｍ 控 制 网 在 采 Ｐ 测 量 。论 述 了 Ｃ ｍ控 制 网 的 测 量 方 法— — 自 由设 站 边 角 交 会 法 ， 铁 路 客 运 专 线 无 砟 轨 道 施 工 控 制 测 Ｐ 为
客运专线无碴轨道CPIII测量研究
铁路客运专线无碴轨道CPIII自由设站边角交会测量方法和数据处理研究中铁第四勘察设计院集团有限公司武汉大学中铁三局集团二○○八年五月铁路客运专线无碴轨道CPIII自由设站边角交会测量方法和数据处理研究一．CPIII自由设站边角交会测量方法我国以前的铁路常规测量，基本上以导线测量为主，因其观测、计算简单，设计和施工单位都已经掌握，而自由设站边角交会测量方法，对于勘察设计、施工单位来说，是一种新的方法，其测量方法、观测数据检验、内业计算，都需要研究。
按照《客运专线无碴轨道铁路工程测量暂行规定》（铁建设[2006]189号），对CPIII自由设站边角交会测量方法（暂规中称为后方交会）已有相应的规定，但在测量精度要求上并不很明确。
这种测量方法在客运专线无碴轨道施工测量中应用，对保证轨道的精确位置起到关键作用。
因此，有必要对CPIII自由设站边角交会测量方法作深入研究，明确规定CPIII自由设站边角交会测量的精度等级、测量方法、观测数据的检验和CPIII自由设站边角交会控制网的平差计算，使CPIII自由设站边角交会测量既满足要求，又做到经济合理。
为保证旅客列车高速运行时的安全性和舒适度，铁路轨道的平顺度是重要指标。
轨道平顺度包含线路方向和纵向方向两个分量，线路方向的不平顺是指钢轨头内侧与钢轨方向垂直的凸凹不平顺。
高速铁路平顺度要求在线路方向每10米弦实测正矢与理论正矢之差为2毫米。
同时要求无渣轨道铺设150米长波不能大于10mm。
CPIII自由设站边角交会测量等级和精度必须满足无渣轨道铺设短波和长波平顺度的要求。
1.CPIII自由设站边角交会控制网的布设CPIII自由站边角交会控制网的固定点沿线布置在路基两侧的接触网杆、桥梁防撞墙、隧道壁上，根据建筑物的结构情况，每隔50 - 60米布置一对点。
在两对点之间，相隔100 - 120米布置自由测站点，对前后各三对点（共12个CPIII平面控制点）进行边角交会。
无砟轨道CPⅢ控制网测量技术探讨
无砟轨道CPⅢ控制网测量技术探讨李强【摘要】CPⅢ网是控制高速铁路上无砟轨道铺设和运营维护的一种高精度控制网.它采用自由设站进行多方向后方交会测量来获取角度、距离等测量数据,并采用分区无定向概略坐标算法对测量数据进行间接平差,得出CPⅢ点的坐标和CPⅢ网的精度.其网形结构、观测方法、观测时段及平差计算与传统的施工测量有着本质不同.【期刊名称】《铁道勘察》【年(卷),期】2011(037)001【总页数】4页(P1-4)【关键词】CPⅢ网;测量方法;平差方法【作者】李强【作者单位】中铁四局五公司技术中心,江西九江,332000【正文语种】中文【中图分类】U213.2+44;TB22CPⅢ网测量技术是无砟轨道施工测量控制中所采用的一种新型测量技术,为无砟轨道铺设和运营维护提供控制基准,是在无砟轨道铺设前必须完成的一项重要测量工作。
无砟轨道施工在我国还处于发展阶段,没有较成熟的施工经验,特别是CPⅢ网测量控制方面,采用的是顶尖级的测量设备系统和新型的测量方法,精度及自动化程度高,与传统常规的铁路测量技术有着本质不同。
根据武广高铁、石武客运专线、沪宁客运专线上对CPⅢ网的多次实践和数据分析,就其测量方法、精度控制及数据处理等方面进行阐述,为施工单位提供参考依据。
1 CPⅢ标志埋设CPⅢ点与传统测量的导线点不同,它在铁路的路基、桥梁及隧道内的埋设均有一定的要求：1.1 路基段CPⅢ标志埋设路基段CPⅢ观测墩可利用接触网基础侧边加宽30 cm,高度不小于50 cm。
接触网立柱沿线路方向两侧的间距为50～80 m一对,横向的桩间距为10～20 m；为不影响以后接触网立柱的安设,在浇筑接触网混凝土时将直径为0.2 m高1.1 m的PVC管，统一埋设在线路大里程方向靠近线路内侧(如图1),离基础边缘5 cm处,且不得有接触网立柱干扰测量视线的位置,并与接触网立柱一起浇筑。
观测墩内安置4根直径为6 mm的钢筋,每隔0.2 m设一道箍筋,以加强测量墩与基础的连接。
无砟轨道铺轨控制测量PCP控制点坐标解算方法的研究
Ｆｉ ．１ Ｔｈｅ ｄ ｓｒｂｕｔｏｎ ｍ ａｐ ｆｆ ｅ — ｅ ｔｎｇ ｇ ｉｔ ｉ ｉ ｏ ｒ ｅ— ｓ ｔｉ
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（ 。 Ｃ ｅｏ ｄ Ｈ ｒ ｏ ｏ ｓ ｌ ｎｓＣ ． Ｌ ｄ ， ｕ ａ ３ ０ １ Ｃ ｉａ １ ＣＣ Ｃ Ｓ ｃ ｎ ａ ｂ ｒＣ ｎ ｕ ｔ ｔ ｏ ， ｔ ． Ｗ ｈ ｎ ４ ０ ７ ， ｈｎ ； ａ
Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ｓ ａ ｃ ｆ ＰＣＰ ｏ ｎ ｏ ｄ ｎ ｔ ｓ Ｒｅ ｏ ｖ ｎｇ Ｍ ｅ ｈ ｄ ｆ ｒ ｔ ｅ Ｇｒ ｕ ｄ Ｃｏ ｒ ｉ ａ ｅ ｓ ｌ ｉ ｔ ｏ ｏ ｈ Ｂａ ｌ ｓ ｌｓ ａ ｋ Ｌａ ｓ Ｒａ ｌ ｎｔ ｏ ｕ ｖ ｙ ｌ ｔｅ ｓ Ｔｒ ｃ ｙ ｉ Ｃｏ ｒ ｌＳ ｒ ｅ ａ ｓ
０ 引 言
客运专 线无砟轨 道 Ｐ Ｐ控 制点 的测设 方 法采用 德 国 Ｃ
无砟 轨道控制 测量技术 ，Ｃ Ｐ Ｐ控 制点作 为轨道铺设 的控 制 基准， 是无 砟轨道铺 轨成败 的关键技 术 。Ｐ Ｐ控 制点 以特 Ｃ 制 的棱 镜架设在 高 压 电线 接触 网杆 上 ， 因此 Ｐ Ｐ控 制点 Ｃ 不能设 站 ， 只能 利 用交 会 的方 法 来 求 解 其 坐 标。本 文 采 用 自由设 站后 方 交会 的方法 来 解 算 各未 知 点 的 坐标 ， 并 通过编程来 实现对 多个 测站 未 知坐标 的解算 。 图 １为 自 由设站测设 Ｐ Ｐ坐标 示 意 图 。Ａ， ， Ｃ ｃ为 已知 坐标 点 ， 自 由测站 Ｐ根 据 观测 的需 要 任 意选 取 ， ｌ一 为 待 求 坐 Ｐ 标 点。
【word】 采用自由设站边角交会法测量隧道内CPm平面控制网的技术分析
采用自由设站边角交会法测量隧道内CPm 平面控制网的技术分析第5期2011年1O月矿山测量MINESURVEYINGNo.50ct.2Olldoi:10.3969/j.1ssn.1001—358X.2011.05.021采用自由设站边角交会法测量隧道内CPⅢ平面控制网的技术分析张伟国(中煤矿山建设集团,安徽合肥230000)’摘要:介绍了太中银铁路离石隧道内铺设无砟轨道前,进行CPⅢ平面控制测量时的一些技术方法,精度要求,CPⅢ平面数据处理.关键词:无砟轨道;CPm测量;边角交会;布网;精度要求中图分类号:TB22文献标识码:B文章编号:1001—358X(2011)05—0057—03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(CPI),第二级为线路控制网(CPII),第三级为基桩控制网(CPm).CPI主要为勘测,施工,运营维护提供坐标基准;CPII主要为勘测和施工提供控制基准;CPⅢ主要为无砟轨道铺设和运营维护提供控制基准.1工程概况离石隧道是太中银铁路的重点控制工程之一.离石隧道全长10236m,离石隧道进口里程改DK163 +364,出口里程改DK173+600.内轨顶面以上净空横断面面积为86m,为双线单洞隧道.隧道出口段位于R=2800m的曲线上,其他地段位于直线上.隧道内铺设CRTS1型双块式无砟轨道,无砟轨道由60kg/m钢轨,wJ一8A型扣件,SK一2型双块式轨枕和道床板等组成.道床板宽度为2800mm,设计厚度为315mm,在睦线上采用外轨抬高方式.无砟轨道地段设计时速200km/h.隧道内共埋设344个CPm控制点,25个CPII平面控制点.2技术分析2.1坐标系统(1)采用1954北京坐标系参考椭球6378245m(长半轴);a一298.3(扁率);Utm一1.0;(2)离石隧道工程独立坐标系以LS21为坐标起算原点;线路前进方向即LS21到LS8方向为x轴正方向,顺时针旋转90.为Y轴, 建立离石隧道工程独立坐标系.x坐标加常数:163125.203m;Y坐标加常数: 5000.000m;投影面大地高:1063.75m,高程异常取值:34.1nl.2.2CP}1I网平面控制测量(1)布网,埋标离石隧道所使用的埋标为横式,cPⅢ点设置于隧道洞壁衬砌上,两侧水沟电缆槽上方30—50cm的位置,在沿线路方向间隔约60m设置一对点(图1). 图1布网,埋标示意(2)CPⅢ点号编制原则离石隧道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.所有位于线路左侧的点,使用01,03,05…等单号,位于线路右侧的57第5期矿山测量2011年1O月点,使用02,04,06…等双号.如16308,163表示DK163+…,08表示CPⅢ点序号,位于线路右侧.(3)CP11I平面控制网测量CPⅢ控制网平面观测采用自由设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CPⅢ点为测量目标,每站自由站与上站重叠观测4对CPⅢ点,递进2对CPIII点,以保证每个CPⅢ点被测量3次.其测量形式见图2.图2测量形式说明:黑色点表示自由置镜位置,由黑点引出的方向线为由此测站须观测的CPⅢ点.测量使用的仪器为LeicaTCA1201{±1”±(1mm+2”ppmD)}测量机器人全站仪,测量开始前仪器的测量模式,单位,取位,限差,温度,气压改正,加乘常数改正等均进行了正确设置.每测站测量时先在全站仪中输入测站点编号,现场温度,气压,测点学习时,所有观测点均按顺时针方向观测.学习完成后与全站仪电子记录观测辅助记录表上的记录点号相核对,确认相对位置及点号无误后,按照机载程序中全自动模式进行全圆法观测,观测完成后检查各项限差指标(表1),超出限差时查询超限原因,再次整平仪器重新观测,直至各项指标均在限差之内时完成本测站.表1CPⅢ控制点的定位精度表(mm)控制点可重复性测量精度相对点位精度cPⅢ自角(4)外业观测要求方向观测各项限差根据《精密工程测量规范》(GB/T1531’4—94)的要求不应超过下表2的规定,观测最后结果按等权进行测站平差.每个点正倒镜观测2次,各点的允许横向偏差不超过5mm.表2水平方向观测限差距离的观测与水平角观测同步进行,并由全站仪自动进行.观测应符合下表3规定.表3边长观测限差测量时应同时进行三角高程测量,以便平差计表4的规定: 算时对投影高程的归化改正,竖直角观测应符合下表4光电三角高程测量技术要求注:D为光电测距边长厦(km)(5)CPⅢ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CPIII的同时,将靠近线路的全部CPII点进行联测,纳入网中.CPllI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CPⅢ点进行联测,有可能时应尽可能多的联测CPllI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,参见图3.58图3联测示意图第5期张伟国:采用自由设站边角交会法测量隧道内CPUl平面控制网的技术分析2011年lO月2.3CPⅢ数据处理(1)数据传输及预处理将外业全站仪机载软件记录的数据传人计算机,进行数据整理,检查后,利用多测回测角测站平差计算软件(stationADJ),对方向观测法和分组方向观测法的测站数据进行测站平差和观测数据检核.(2)坐标概算及距离改化坐标概算是常规平差的首要任务,误差方程列立是基于待定点的近似坐标的.计算近似坐标的方法有很多种,本程序主要采用:导线推算,边长交会,方向交会共三种方法.距离改化包括高斯投影距离改化和距离高程改化.可在观测值预处理软件中进行改化,也可在概算后平差时改化.(3)闭合差检验由相邻测站测量的观测值计算的相邻CPⅢ点环闭合环不超过1/3500.(4)粗差的剔除使用Baarda粗差探测方法剔除所有含有粗差的观测值.(5)边,角权比的确定使用Helmert方差分量估计的方法通过逐次平差确定两类观测量(边,角)的合理的权阵.(6)起算点兼容性的确定平差前对联测的已知点进行兼容性判断,采用拟稳平差和地面控制点复测数据综合评判的方法. 对不兼容的已知点应进行外业复核,并对成果进行修正.(7)平差计算整个离石隧道l0.2km作为一个区段采用铁三院开发的TSDI—HRSADJ软件进行平差计算. 2.4CPⅢ数据平差后精度指标平差报表:工程名称:离石隧道工程计算者:张伟国测量成果输出单位权中误差:4测回测方向精度仃.:l.3195s1测回测边加常数a=2.3562mm乘常数b=2.3562ppm0.9998mm”“16433与点16502的相对误差最小,为0.3829mm”平均相对误差为0.819ram3结语CPUl控制网外业测量精度要求高(相对点位精度lram),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,开始施测前必须做好技术,人员,仪器设备等各方面的准备.特别在隧道内进行测量是在洞内非常复杂的环境下进行的,进行测量时一定使洞内空气质量达到要求时再进行观测,仪器在观测的过程中周围不能有震动,使用的棱镜要进行编号,同一点尽量使用同一个棱镜,以便减小棱镜本身存在的误差.通过对离石隧道内CP11I测量,使用的是测量机器人全站仪,人为因素影响较小,只要外业按照技术要求进行观测,各项限差指标均满足要求,在外业观测时多观测一到两个测回,进行内业数据处理时剔除粗差,平差计算结果还是能够顺利达到规范要求的.离石隧道l0.2km作为一个区段进行了最终平差计算,CPⅢ成果经专家进行评估精度完全满足规范要求,可以进行无砟轨道施工.参考文献:【1]朱颖.客运专线无砟轨道铁路工程测量技术[M].北京:中国铁道出版社,2oo9.[2][3][4][5]1测回测边[6]“16718点有最大点位误差,为0.9997mm”“16302点有最小点位误差,为0.3924mm”平均点位误差为0.8993mm“点16710与点16708的相对误差最大,为铁道部第三勘测设计院.轨道控制网(CP11I)测量培训材料.天津,2o09.何华武.无砟轨道技术[M].北京:中国铁道出版社,2005..中铁二十三局集团有限公司.高速铁路无砟轨道工程施工精调作业指南[M].北京:中国铁道出版社,2009.铁道部第二勘测设计院.客运专线无碴轨道铁路工程测量暂行规定[M].北京:中国铁道出版社,2006.GB/T15314—94,精密工程测量规范[s].作者简介:张伟国(1979一),男,本科,武汉大学毕业.在中煤矿山建设集团从事隧道,矿山及地下工程施工管理,安全评估和监测,地质预测预报,精密工程测量等工作.(收稿日期:2011—04—26)59。
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转换参数 $x、$y、k、A。根据 公共点求 得的转换 参数
$x、$y、k、A, 利用四参数转换模型, 即可将计算的 CP Ó
坐标转换到以 CPÑ或 CPÒ点为基准的坐标系中。
分区无定向概略坐标算法是对常规无定向概略坐
标算法的一种改进, 该方法计算的概略坐标与其真值
偏差较小, 特别适用于 CP Ó 网点概略坐标的计算。
478 9191446 7
2 883 3611115 4
478 9141017 2
2 883 3241021 8
478 8651158 4
2 883 3351364 1
478 8591858 7
2 883 2981251 7
478 8111099 4
2 883 3091535 8
478 8051602 3
( 9)
y新
$y
- s inA cosA yo 旧
式中, $x, $y 为 平移 参数; k 为 尺 度参 数, A为 旋 转
28
铁道勘察
2008年第 3期
参数。
将上式中的四个转换参数作为平差参数开列误差
方程得 vx = D$x + ( xo cosAo + yo sinAo ) Dk +
( - xo ( 1 + ko ) s inAo + yo ( 1 + ko ) cosAo ) DA- lx
如图 3所示, 假设设站点 S 在仪器站心坐标系下
的坐标为 ( 0, 0), 则 CP Ó 点在仪器站心坐标系下的坐
标为
X cCP Ó = S @cosA
( 5)
YcCP Ó = S @sinA
( 6)
式中 A、S 分别为自由设站的方向、距离观测值。
仪器站心坐标系与 CP Ó 网坐标系的坐标转换关
系式为
2 883 2721540 2
478 7561977 1
2 883 2831736 0
478 7511334 8
2 883 2461661 8
478 7021532 5
2 883 2581027 0
478 6971263 3
XB = XS + SSB @cos( ASA + B)
( 3)
YB = YS + SSB @s in( ASA + B)
( 4)
212 自由设站坐标计算
要求设站点对两个或两个以上 CP Ó 点进行方向
和距离的观测, 且被观测 CP Ó 点的坐标已被极坐标计
算方法求出。自由设站坐标计算的方法如下。
图 3 自由设站坐标计算示意
XCPÓ - XS = cosU - s inU @ X cCPÓ
( 7)
YCPÓ - YS
sinU cosU
YcCP Ó
式中, XCPÓ 、YCPÓ 为 CP Ó 点 在 CP Ó 网坐标系中的 坐 标; XS、YS 为设站点 S 在 CP Ó 网坐标系中的坐标; U为 自由设站水平度盘零方向的坐标方位角。
478 8051598 9
2 883 2721546 4
478 7561974 1
2 883 2831741 0
478 7511331 8
2 883 2461666 6
478 7021529 8
2 883 2581031 6
478 6971260 6
分区无定向概略坐标计算
X
Y
2 883 3491812 6
因此, 要实现 CP Ó 网的严密平差和精度评定, 必 须正确计算 CP Ó 网点的概略坐标。CP Ó 自由设站边 角交会网与常规测量控制网不同, 常规方法无法正确 推算其概略坐标, 需对常规方法进行改进。
2 CP Ó 网分区无定向概略坐标计算方法
分区无定向概略坐标算法的基本思路为: ( 1)以测站为单位, 令 CP Ó 自由设站边角交会网 第一个设站点的坐标为 ( 0, 0), 第一个设站点到 其观 测的第一个方向的方位角为 0。 ( 2)按极坐标计算方法或自由设站坐标计算方法 计算坐标。当计算 的坐标中, 有一定数量的 CP Ñ 或 CP Ò 点时, 则采用四参数坐标转换的方法将已推算的 CP Ó 点的坐标转换到以 CP Ñ 或 CP Ò 点为基准的坐 标系中。 ( 3)令下一个测站的设站点坐标为 ( 0, 0), 该设站 点到其观测的第一个方向的方位角为 0, 重复上述 ( 2)、 ( 3)过程, 则可完成全部 CP Ó 点概略坐标的计算。 分区无定向概略坐标算法主要由极坐标计算、自 由设站坐标计算、四参数坐标转换 3部分组成, 下面介 绍其各部分计算的数学模型。
由表 1比较分析可以看出, 采用分区无定向概略 坐标计算方法计算的概略坐标与平差坐标较为接近, 最大较差为 713 mm, 而采用常规无定向概略坐标计算 方法计算的概略坐标与平差坐标差异较大, 最大较差 为 4614mm。
表 1 八仙仑隧道部分 C P Ó 控制点平差坐标、概略坐标
m
点名
29 63 01 29 63 02 29 63 03 29 63 04 29 63 05 29 63 06 29 63 07 29 63 08 29 63 09 29 63 10
分区无定向概略坐标计算程序框图如图 4所示。
3 温福线八仙仑隧道 CP Ó 网分区无定向概 略坐标计算
温福线八仙仑隧道全长 617 km, 隧道洞内 CP Ó
图 4 分区无定向概略 坐标计算程序
控制网采用自由设站边角交会的方法建网, 共有 222 个 CP Ó 控制点。
按照上述 CP Ó 分区无定向概略坐标计算方法, 对 八仙仑隧道 CP Ó 网点的概略坐标进行计算, 并与常规 无定向概略坐标计算方法进行比较。部分 CP Ó 控制 点两种方法计算的概略坐标及其平差坐标如表 1。
图 1 C P Ó 自由设站边角交会网形示意 (单位: m)
自由设站边角交会测量方式在国内并不多见, 国 内较为通用的测量平差软件均不能很好地对 CP Ó 网 观测数据进行平差和精度评定, 原因在于 CP Ó 网形是 狭长形的, 且 已知点未置镜, 常规方 法无法正确推 算
收稿日期: 2008204223 第一作者简介: 王鹏 ( 1982) ), 男, 2006年毕 业于西南 交通大学 测绘工 程专业, 工学学士, 在读硕士研究生。
、YCoP
Ó
为
CP
Ó
点在
CP
Ó
网坐标 点个数大于 2时, 按间接平差原理, 令权阵 P 为单位阵, 满足 VTP V= m in的原则进行参数 估计, 则可求出设站点 S 在 CP Ó 网坐标系中的坐标。
213 四参数坐标转换
CP Ó 自由设站边角交会网观测时, CP Ñ 或 CP Ò
211 极坐标计算
当设站点的坐标已被自由设站坐标计算方法求出 时, 可采用极坐标的方法计算各 CP Ó 点的坐标。极坐 标计算要求具备的条件为两个已知点或一个已知点和 一个已知方位角 [ 4 ] 。
图 2 极坐标计 算示意
如图 2所示, 角度 B为边 SSA、SSB 的夹角, ASA为 SA 方向的方位角, S 点的坐标为 (XS、YS ), 则 B 点坐标的 计算模型为
( 12) ly = y - ( $yo + ( 1 + ko ) (- xo sinAo + yo cosAo ) )
式中 $xo, $yo, ko, Ao 为平差参数的概略值。
( 13)
若公共点的个数大于 2, 则可根据最小二乘原理, 满足 VTP V= m in的原则进行参数估计, 求得无偏最优的
令 CP Ó 点坐标转换后的坐标为虚拟观测值, 其与
原始已知坐标之差为虚拟观测值的改正数, 则可列出
虚拟观测值的误差方程式为
XS VX = 1 0 S @cosA - S @sinA YS VY 0 1 S @sinA S @cosA cosU
s inU
Xo CP Ó
Yo CP Ó
( 8)
式中,
Xo CP Ó
CP Ó 网平差所需的概略坐标。因 此, 要实现 CP Ó 自 由设站边角交会网平差和精度评定, 关键在于其网点 概略坐标的正确计算。
1 概略坐标精度对平差结果的影响
用计算机程序实现测量平差计算, 一般都采用间
接平差的方法。CP Ó 网间接平差时, 首先要列出网中
各类观测量的误差方程式。 CP Ó 网中观测量有 边长
数展开, 保 留一 次 项, 略去 二 次及 二 次 以上 的 高 次 项 [ 2 ] 。线性化的误差方程为
v = f (x0i, y0i, xj0, yj0 ) +
9f 9x i
Dxi +
0
9f 9y i
Dyi +
0
9f 9xj
Dxj +
0
9f 9yj
Dyj -
0
L
( 2)
式中, x0 为未知参数的近似值, Dx为其相应的改正数。
线性化的误差方程式是个近似式, 略去了 Dx 的二
无碴轨道 CPÓ 自由设站边角交会网平差概略坐标计算方法研究: 王 鹏 刘成龙 杨 希
27
次以上的各项, 这种线性化处理方法的前提是未知参 数的近似值与其真值的偏离相对较小 [ 3] 。当 Dx 很大 时, 即近似坐标的精度不高时, 略去的高次项将会影响 平差值的精度。
26
铁道勘察
2008年第 3期
无碴轨道 CP Ó 自由设站边角交会网平差概略 坐标计算方法研究
王 鹏 刘成龙 杨 希
(西南交通大学土木工程学院, 四川成都 610031)
R esear ch on Ca lcu la tion M ethods of Pr elim inary Coord inates for Ad justm en t in Ba llastless T rack Base2P iles Con trol Poin ts Ó w ith F ree2Station L inear2Angu lar I nter section