膠濟客運專線CPⅢ控制網測設過程

張衛庭 李偉麗

(中鐵工程設計咨詢集團有限公司濟南設計院,山東濟南 250022)

1 平面控制測量

1.1 測量形式

有砟軌道CPⅢ平面控制測量采用無定向導線方法施測,導線附合于CPⅠ或CPⅡ控制點上,邊長以150～200 m為宜。其測量布網形式見圖1。

圖1 CPⅢ控制網布設(單位：m)

1.2 測量流程

(1)CPⅢ測量控制網的布置

在線路的兩側每隔70 m左右布置測量標志點(CPⅢ點),在這些測量標志點上安置供全站儀測量的反射棱鏡。測站點到標志點的最遠距離為120 m左右,最大不超過150 m。

(2)CPⅢ控制點觀測

使用全站儀對網中CPⅢ控制點進行邊長及角度測量。觀測時應做到以下幾點：

①CPⅢ點的編號統一。

②確保氣壓、溫度值及棱鏡常數輸入正確。

③水平角觀測與距離觀測同步進行。

④每隔一對CPⅢ棱鏡進行自由建站,每測站至少觀測2個測回。

⑤應與CPⅠ、CPⅡ進行聯測,當觀測條件受限,只能有一個自由站點和CPⅠ/CPⅡ通視時,應設置輔助點。

(3)CPⅢ控制點成果整理

檢查外業觀測數據的連續性,并對明顯的單個錯誤數據進行改正。然后利用專門平差軟件對外業CPⅢ點的全站儀數據進行平差計算,首先獲得 CPⅢ點的獨立坐標,然后再加入CPⅠ、CPⅡ點的準確坐標值,即可平差計算(最小二乘法)得到CPⅢ點的絕對坐標值。

2 高程控制測量

膠濟線客運專線精密控制網CPⅢ高程測量采用精密水準測量方法按三等水準進行,往返測量并起閉于水準基點。測量完成后進行嚴密平差,平差計算按有關精密水準測量的規定執行。

2.1 測量方法

CPⅢ高程控制網應按三等水準測量精度要求施測。每一測段應至少與2個二等水準點進行聯測,以形成檢核條件。聯測時,往測時以軌道一側的CPⅢ水準點為主線貫通水準測量,另一側的CPⅢ水準點在進行貫通水準測量擺站時就近觀測；返測時以另一側的CPⅢ水準點為主線貫通水準測量,對側的水準點在擺站時就近聯測(如圖2所示)。

圖2 往測水準路線示意

返測水準路線示意如圖3所示。

3 工程應用實例

3.1 平面控制網實例

以CPⅡ224到CPⅡ225之間的CPⅢ測設進行舉例分析,該測段采用高斯任意投影,投影長度變形<25 mm/km,中央子午線經度為118°15′、投影面高程為0 m。

圖3 返測水準路線示意

CPⅢ測設前,首先要對全線的CPⅡ進行復測,本項目利用Trimble GPS 雙頻接收機同步觀測一個時段(≥60 min)。其中CPⅡ224與CPⅡ225坐標差之差的相對精度限差均小于1/80 000,滿足三等平面控制網等級要求,因此可以進行CPⅢ測設。復測結果見表1。

表1 CPⅡ控制點相對精度限差 m

CPⅡ224與CPⅡ225之間距離為591.014 m,兩者之間布設了4個CPⅢ點,另外加設一個轉點,共設5個測站。導線測量路線如圖4所示。

圖4 導線測量路線

作業時利用全站儀照準后視點,讀取距離和水平角度；再照準前視點讀取水平角度和距離,每個測站測量兩個測回,現場記錄下水平距離和角度,外業操作各項限差均按三等導線要求執行。內業處理時打開文本器,第一行輸入方向中誤差、測邊固定誤差、測邊比例誤差,第二行為已知點點號和坐標,然后輸入測站點號及后視和前視點號、角度、距離。取角度和距離的平均值整理為COSA控制網軟件格式,保存為*.in2文件,如圖5所示。

圖5 導線數據輸入

點擊菜單平差→設置和選項,設置好平差選項后,點擊菜單平差→平面網,打開上述擴展名為in2的文件,軟件自動平差完畢,計算結果如表2～表5所示。

表2 坐標和點位精度成果

表3 邊長方位角和相對精度成果

表4 方向觀測值平差成果

表5 邊長觀測值平差成果

由坐標和點位精度表看出,點位中誤差均<5 mm；由邊長方位角和相對精度成果表看出,邊長相對中誤差<1/20 000；由方向觀測值平差成果表看出，角度中誤差<4″、由邊長觀測值平差成果表看出，邊長中誤差<3 mm。該平面網滿足一級導線要求。

3.2 高程控制網實例

高程系統采用1985國家高程基準,從BM117到XBM118共有13個測段,利用Trimble DINI電子水準儀進行往返測量,現場作業各項限差均按三等水準測量要求執行,最后取距離和高差的平均值。在記事本編輯器中將格式整理為COSA平差軟件可識別的格式,第一、二行為已知點點號和高程,然后依次是測段點號、測段高差、測段距離,最后保存為擴展名為in1的文件,如圖6所示。

圖6 高差與距離

利用COSA平差軟件設置好平差選項后,點擊菜單平差→高程網,讀取上述in1文本文件,軟件自動平差完畢,平差結果如表6、表7所示。

表6 高差觀測值平差

表7 高程平差值和精度成果

先驗高差閉合差為8.90 mm,后驗每公里高程測量高差中誤差為5.867 mm。

[1]徐正揚，等.大地控制測量學[M].北京：解放軍出版社,1992

[2]陳永奇.工程測量學[M].北京：測繪出版社,1995

[3]郝 瀛.鐵道工程[M].北京：中國鐵道出版社,2000

[4]馮仲科.測量學原理[M].北京：中國林業出版社,2002

[5]魏二虎，黃勁松.GPS測量操作與數據處理[M].武漢：武漢大學出版社,2004

[6]鐵道部.時速200～250 km有砟軌道鐵路工程測量指南(試行)[S].北京：中國鐵道出版社,2007

[7]鐵道部.鐵路工程測量規范[S].北京：中國鐵道出版社,2009