测量培训材料

一、控制测量

高速铁路平面控制网分为三级，依次为基础平面控制网(CPⅠ)、线路控制网(CPⅡ)和基桩控制网(CPⅢ)。基础平面控制网(CPⅠ)沿线路走向布设，按GPS静态相对定位原理建立，为全线(段)各级平面控制测量的基准。线路控制网(CPⅡ)在基础平面控制网(CPⅠ)上沿线路附近布设，为勘测、施工阶段的线路平面控制和无砟轨道施工阶段基桩控制网起闭的基准。基桩控制网(CPⅢ)沿线路布设的三维控制网，起闭于基础平面控制网(CPⅠ)或线路控制网(CPⅡ)，一般在线下工程施工完成后进行施测，为无砟轨道铺设和运营维护的基准。

1、起算基准

高速铁路客运专线的起算基准应以线路轨顶标高的平均值作为平面独立坐标系统（施工平面控制网）的投影高程面，即施工精度要求最高的设计尺寸所在的高程面。《高速铁路工程测量规范》规定的施工平面控制网坐标投影长度的变形值不宜大于10mm/km。为达到这一要求，有三种数学模型可供选择：

（1）根据客运专线通过地区的具体情况和要求，选择抵偿坐标系统、任意中央子午线坐标系统、任意中央子午线的较窄宽度带的坐标系统。

（2）采用斜轴墨卡托投影。墨卡托投影是一种保角圆柱投影，它以圆柱作为投影面，将经纬线投影到圆柱面上，然后圆柱面展成平面而成。圆柱面可与地球椭球相切或相割，同时也有正位、横位、斜位三种不同位置的区别(图1-1)。

图1-1 圆柱投影示意图

（3）采用自由投影。斜轴墨卡托投影只能满足小于1/100000的要求，采用自由投影可以解决高斯投影的长度变形，使客运专线坐标系统的长度投影变形小于1/1000000，即≤1mm/km。

2、网形布设

CPⅠ网沿线路每4km布设一对GPS点，GPS点间距离约1km，整个CPⅠ网由大地四边形网形构成(图1-2)。若线路控制网(CPⅡ)用GPS测量，则可每4km布设一个GPS点。

图1-2 无砟轨道平面控制网示意图

CPⅡ网可采用GPS或导线测量方法施测，目前基本均采用GPS方法施测，边长在800～1000m之间。由于设计点间距较大，在施工阶段通常加密控制点，与CPⅡ精度一致，边长在400～600m之间。

对于隧道洞内施工控制网的布设，已不能使用GPS观测，在隧道贯通后，应布设CPⅡ等级（高铁三等）平面控制网及二等高程控制网，与洞外精度网形一致，直线段边长在400～600m之间，曲线段边

长在200～400m之间。

3、施工控制网观测与精度

施工控制网CPⅠ网采用高铁二等精度观测，达到精度要求后，联测CPⅡ网与加密点，采用高铁三等精度观测，其测量要求、技术要求见表1-1、表1-2。线下工程完工后对施工控制网进行复测，桥涵、路基等隧道洞外采用GPS方法施测，隧道洞内采用导线测量、三角测量等方法观测，一般采用三等附合导线测量方法施测，技术要求见表1-3，当洞外植被茂盛时，该段使用GPS施测会受坏境限制，这时应采用导线测量或三角测量方法施测，保证施工控制网精度。

表1-1 GPS测量作业基本技术要求

表1-2 GPS控制网测量的主要技术要求

注：当基线长度短于500m时，一、二、三等边长中误差应小于5mm。

表1-3 CPⅡ控制网导线测量的主要技术要求

控制网精度设计包括控制点的可重复性测量精度、相对点位精度及其平均可靠率等几方面。特别需要强调的是，精度计算应考虑原始数据误差的影响。

可重复性测量精度是指控制点两次定位坐标差的中误差或补设、增设控制点时，由现有已知控制点发展的新控制点相对于已知点的坐标中误差；相对点位精度是指通过测量可导出的相邻控制点之间的精度；平均可靠率是指控制网的多余观测数与总观测数的比值。

根据无砟轨道施工验收标准，考虑到控制测量和施工测量误差，CPⅠ和CPⅡ控制点的定位精度要求在表1-4中给出。

表1-4 CPⅠ网和CPⅡ网控制点的定位精度要求

控制点可重复性测量精度（mm）相对点位精度（mm）

CPⅠ10 8+D×10-6

CPⅡ15 10 注：(1) 表中数据为X、Y坐标方向的中误差；

(2) D为基线边长，单位为mm。

各级控制网的多余观测平均可靠率宜满足：

式中 r —控制网的多余观测数；

n —控制网的总观测数；

—平均可考率。

CPⅠ网按大地四边形形式布设(参见图3-2)，其平均可靠率

，CPⅡ网按5km内布设边长1km的附合导线，平均可靠率。

4、施工高程控制网

高速铁路客运专线高程测量的高程系统应采用1985国家高程基

准。高程控制网应按二等水准测量要求施测，起闭于线路水准基点。其观测的主要技术要求见表1-5，限差要求见表1-6。

表1-5 水准观测的主要技术要求（m）

表1-6 水准测量限差要求（mm）

注：1 K为测段水准路线长度，单位为km；L为水准路线长度，单位为km；Ri为检测测段长度，以千米计；n为测段水准测量站数。

2 当山区水准测量每公里测站数n≥25站以上时，采用测站数计算高差测量限差。

5、控制网交桩及复测

施工前，设计单位应向施工单位提交控制测量成果资料和现场桩橛，并履行交接手续，施工单位、监理单位应按有关规定参加交接工作，并按《高速铁路工程测量规范》TB10601-2009中附录G的要求履行交桩手续。控制网交桩成果应包括以下内容:

1) CPⅠ、 CPⅡ控制点成果及点之记；

2) CPⅠ、 CPⅡ测量平差计算资料；

3)线路水准基点成果及点之记；

4)水准测量平差计算资料；

5)测量技术报告(含平面、高程控制网联测示意图)；

6) CPⅠ、 CPⅡ控制桩和线路水准基点桩。

施工单位接桩后，应对CPⅠ、 CPⅡ和线路水准基点进行复测，特殊地区、地面沉降地区或施工期间出现异常的地段，适当增加复测次数。

施工单位根据施工需要开展不定期复测维护，复测周期不宜大于6个月。不定期复测包括维护内容包括CPⅠ、 CPⅡ、线路水准基点及施工加密控制点复测，检查控制点间的相对位置是否发生位移，点位的相对精度是否满足要求。当复测较差超限时，应查明原因，由监理单位确认。

控制网复测应遵循以下原则：

1）编写复测技术方案；

2）复测采用的方法和精度应与原测相同；

3）复测前应检查标石的完好性，对丢失和破坏的控制点应按同精度方法补设。

复测成果的评定：采用GPS复测CPⅠ、 CPⅡ控制点时，复测与原测成果较差满足规范表5.7.8-1、表5.7.8-2的规定。

编写复测报告。复测报告包括以下内容：

1）任务依据、技术标准；

2）测量日期、作业方法、人员、设备情况；

3）复测控制点的现状及数量，复测外业作业过程及内业数据处理方法；

4）复测控制网测量精度统计分析；

5）复测与原测成果的对比分析；

6）需说明的问题及复测结论。

注意：设计交桩点每半年或一年（视工程精度而定）复测1次，复测结果在设计精度限差范围内，使用设计坐标；复测结果超出限差后，应及时上报设计（监理）部门，设计部门进行复测、坐标调整，由设计部门出具坐标复测报告，施工方对复测报告重新复测，无误后，方可使用设计修改后坐标，施工方无权修改设计坐标。

6、施工控制网的加密

同精度加密：就是在设计院给我们的CPI和CPII点密度不够的情况下进行的加密；

施工控制网加密：就是在设计院提供的控制点基础上为了施工放样方便而进行的加密。

施工控制网用GPS加密不应低于高铁四等标准执行。CPI同精度加密按照高铁二等标准执行，CPII同精度加密按照高铁三等执行。

加密点的编号必须规范，并与原CPI、CPII点名区别开来，达到见名现义的效果。

加密施工控制网使用GPS加密边长不得短于300米，短于300米的边，在通视条件可以满足的情况下，用全站仪加密，采用全站仪加密时，用测角精度不低于1″，测距精度不低于1mm+2ppm的全站仪施测，加密导线点（用于使用放样的点）的埋设要求可低于同CP Ⅱ点埋设要求，边长可以短到200-250米。

同精度加密使用GPS加密CPI点时，通视点之间距离不小于800m，困难地段不小于600m，加密CPII点时，通视点之间距离不小于600m，困难地段不小于400m。

同精度加密1个CPI点时应联测不少于4个CPI，且加密点位于所联测CPI点构成的网形中部；同精度加密1个CPII点时应联测不少于2个CPI及不少于2个CPⅡ点，且加密点位于所联测CPI/CPⅡ点构成的网形中部；如下图所示：

圆圈是待加密点，三角形代表现有的CPI或CPII点，就近联测4~5个点：当旁边有个较近的（最好保持通视）CPI或CPII点时，一定要联测，此时就是联测5个点（旁边一个点，小里程方向一对点，大里程方向一对点）；当旁边没有较近的（或通视）的CPI或CPII点时，联测4个点（小里程方向一对点，大里程方向一对点）。

在CPI、CPII的基础上再做施工控制网加密。

高程控制网加密按照二等水准技术标准要求施测，采用附合水准路线，从设计院提供的一个二等水准基点，附合到另一个设计院的二等水准基点；电子水准仪起终点设置要正确无误，不可以随便起名。原始数据不得修改。

在隧道、植被茂盛的区域内，GPS观测已达不到需要的精度，因此必须采用导线测量方式加密施工控制网，观测仪器测角精度在1″以内，测距精度不低于1mm+2ppm，采用导线测量应满足以下要求：导线应起闭于CPⅠ、CPII点，导线测量水平角观测采用方向观测法，满足表1-7的规定。

表1-7水平角方向观测法的技术要求

等级仪器等级测回数半测回归零差

（″）

一测回内2c互差

（″）

同一方向值各测回

互差（″）

三等0.5″仪器 4 4 8 4

比较，其值应满足表中一测回内2c 互差的限值。

导线边长测量应满足表1-8的规定。

表1-8边长测量技术要求

注：1 一测回是全站仪盘左、盘右各测量一次的过程； 2 测距仪精度等级划分如下：

Ⅰ级 d m ≤2mm Ⅱ级 2mm ＜d m ≤5mm

d m 为每千米测距标准偏差，即按测距仪出厂标称精度的绝对值，归算到1km 的测距标准偏差。

3 d m = a + b ×d 式中 d m — 仪器测距中误差（mm ）;

a — 标称精度中的固定误差（mm ）;

b — 标称精度中的比例系数（mm/km ）; d — 测距长度（km ）。

测距边的斜距应进行气象和仪器常数改正，气压和气温读数应取至小数点后1位。在测站和反射镜站分别测记。

导线成果计算应在方位角闭合差及导线全长相对闭合差满足要求后，采用精密平差方法平差。

二 、线下工程施工测量

1、线路施工测量

线路施工测量是将线路中线(包括直线和曲线)按设计的位置进行实地测设。在地面按设计的位置放出中线上的直线控制点、曲线交点或副交点、直缓、缓圆、曲中、圆缓、缓直等桩橛以及中线加桩，并在施工前设置护桩。线路施工测量的方法和要求与线路定线测量相同。