京滬高鐵控制網中CPIII精密測量技術的應用

邊建國

摘 要：文章著重就CPIII測量技術在京滬高鐵的控制網中的應用進行了論述，針對其測量實踐以及新技術應用提出新方法。基于京滬高鐵三標段所采用的精密控制控制技術的測量進行了介紹，闡釋了CPIII技術為高鐵的控制提供了精密的基礎數據，保證了軌道基礎的平順。

關鍵詞：CPIII測量；京滬高鐵；測量

1 前言

鐵路軌道平順與否是保證鐵路運行舒適度以及安全性的重要基礎，在對京滬高鐵的實際測量工作的開展中，切實體會到鐵道平順度的重要性。作為重要的指標之一，控制的量作為高速鐵路平順度的專門保證工作，其同常速鐵路最大的區別就在于，高速鐵路對于軌道的平順度要求更為嚴格。在高速鐵道的高平順要求下，鋼軌的空間幾何坐標要求更為嚴格，且其線性特征需要具有高平順性。這就要求在對高速鐵路的建設過程中，需要對軌道的鋪設進行精密的調整，直到軌道位置符合設計要求，這是高速鐵路的修建質量的基礎要求。而高速鐵路的軌道鋪設以及運營和維護的控制基準則主要由CPIII提供，其能保證軌道的高平順性，使得鋪設達到相關質量標準要求。CPIII作為新型的測量法，成為了現代高速鐵路建設的質量保證。高速鐵路的要求高精度的控制網，因此施測工作具有較大的難度，因此其觀測必然要采用自動觀測。而高速鐵路的建設速度不斷的加快，其測量規范也隨之加以提高和完善，只有使用新型的技術和方法，才能使得測量技術同工程需要相適應。

2 測設方式

CPⅢ自由設站采用全站儀進行網點的測量，其精密控制采用了邊角交會網施測辦法。

在使用全站儀對軌道進行測量前，應當保證全站儀具備與測量功能相適應的功能，能夠自動進行目標搜索、照準、觀測以及記錄，其標稱精度應當具備以下條件標準：在測量方向上誤差應當小于±1，測距的誤差應當小于±（1mm+2ppm），在觀測時應當將氣壓值以及溫度值進行輸入。同測量相配套的溫度計精度應當大于±0.5℃，并且測量氣壓值的計量表精度應當在正負5hPa以上。且保證每臺設備設置棱鏡14個以上，并在使用前檢測每一個對應棱鏡，對相同的點進行觀測則使用固定的棱鏡，這就需要對棱鏡進行適當的編號。

在相鄰的基標點之間進行設站時，應當保證對同一站2X3個以上的網店進行測量，其觀測數應當大于兩測回，并且后視網點的數量應當大于三對。對每個網點應當進行至少3此的重疊觀測，使得全站儀設站間隔能夠更為準確，并保證其觀測視距為150至180米。

應當注意的是，通過自由站對CPIII進行測量時，還應當對靠近線路所有的CPII點聯測，將其納入網中。并保證PCII在線路兩側的可視控制點達到400至800米的密度，如若不然，則按照相同精度對CPII控制點進行加密。此時，CPII點可以在路基或者橋梁固定端進行設置。

對CPⅢ點以及CPⅡ點進行聯測時，必須在通視以及后視的CPII點進行置鏡，使得采用的棱鏡保持一致。在聯測時應當保證CPII點同CPIII點之間有一對可以聯測，若是可能，則應當同CPIII點竟可能多的進行聯測，并控制聯測長度范圍在150米至200米之間；也可以通過自由設站觀測對CPII點進行直接的聯測，并保證聯測站數量大于二。

包括聯測的CPII控制點在內的每一個CPIII測量組中，采用的棱鏡為同一種。

在對精密控制網點觀測完成后，其相關測量數據可以通過相關專業軟件進行平差。其施工基標的控制網點觀測水平測量角度應當符合相關規定，其觀測方法在水平上采用了全圓方向法。若是具有較多的觀測方向，則可以采用分組法進行全圓方向觀測。采用該種觀測方式時應當滿足相關技術要求。

3 銜接的測量

在測量CPⅢ的過程中根據工程的施工需要可以對路段進行分段測量，并且需要對分段長度予以控制，一般應當不大于4km。而相鄰測段如何平順銜接是對CPIII網絡相對精度保證的前提，對相鄰測段進行銜接時應當對至少六對CPIII點進行重復觀測，將之作為重疊觀測區，用以保證測段之間的平順銜接；而重復觀測點的確定則需要按照相關的測量技術要求予以確定，且每個點的觀測次數應當大于三次。

在銜接測段時，前后端的平差坐標應當不大于±3mm，并且在此基礎上，后一段的網子差時可以通過本段聯測的CPII以及CPI控制點加上前一段的CPIII控制點坐標對平差進行約束；在處理高程數據時，則應當保證測段前后的獨立平差高程的差值不大于±3mm，且在該基礎上使用和平面坐標相同的平差方法予以平差。

4 計算平面測量數據的平差

對CPIII點的測量中平面數據的處理主要采用了TSDI-HRSDAJ軟件，該處理軟件對于平面數據的處理通過了鐵道部的評審。該軟件系統主要的構成分為三個部分，分別是：精密工程測量的平差軟件、全站儀數據測量的預處理軟件以及全站儀測量機載軟件（嵌入式）。

在存儲觀測數據之前，需要對觀測數據質量進行嚴格的檢驗核對，檢驗核對的內容包括以下內容：1.儀器的高；2.棱鏡的高；3.觀測者以及記錄者；4.復核者；5.觀測的日期以及天氣。以上便是存儲前需要進行檢驗核對的內容。

主要的檢驗核對方式可以是手工檢核也可以是程序檢核。若是經檢核，觀測數據不滿足相關要求，則應當重新進行觀測；若是經過檢核后觀測數據無誤且滿足相關要求，那么則對觀測數據進行存儲，并進行提交，進一步對數據進行計算、平差。當CPIII網平面閉合差應值應當為1/35000.在進行平差處理以及數據計算時，應當在相關報告中標注軟件名稱。

5 水準測量的平差計算

結束水準測量的野外相關作業后，在平差處理之前對所有的觀測數據進行嚴格的檢查；針對在檢查中發現得早錯誤觀測數據以及遺漏的觀測數據，應當及時的進行重新測量或者補測，并對以下的精度指標進行嚴格的計算。

（1）首先按精密水準測量要求計算往返較差或閉合差。

（2）每條水準路線按測段往返測高差不符值計算偶然中誤差值。

（3）當水準網的環數超過20個時，按環線閉合差計算。

當往返測高差不附值和每公里偶然中誤差滿足要求后，采用嚴密平差方式計算，平差計算取位按表精密水準測量計算取位表的規定執行：往返測距總和為0.01km；往返測距中數為0.1km；各測站的高差為0.01mm；往返測高差總和為0.01mm；往返測高差中數為0.1mm高程則為0.1mm。

6 結束語

為了提高CPIII的控制網精度，方便CPIII控制網進行觀測操作，同時對建網以及施工后方交會時能夠保證相同的條件，CPIII控制網的測量系統需要采用跟原設計保持一致的坐標系統。并且采用自由設站邊角交會法建立的無砟軌道控制網，在成果精度以及網型穩定性等方面上，較之常規布網方式具有明顯優勢，適合于高速鐵路的無砟軌道施工精度的高要求特點。

參考文獻

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