高速鐵路CPIII平面控制測量誤差分析及控制

摘要：基于高速鐵路CPIII控制網測量實踐，分析CPIII控制測量的誤差來源，結合CPIII測量數據平差處理，探討其精度控制.

關鍵詞：CPIII測量;誤差分析;精度

對于采用無砟軌道設計的高速鐵路而言，CPIII控制網測量精度的高低直接決定著道路運行的時效性，舒適度及平穩度，因此對CPIII控制網測量的精度要求很高，而高速鐵路CPIII控制網測設牽扯到的環節較多，任何一個環節出現微小的問題，都可能導致測量成果不合格，進而影響工程進度，在這種情況下，快速的確定誤差的來源，提出有針對性的解決方案，不僅可以提高測量成果的精度和可靠性，而且可以減少不必要的返工，提高工作效率與效益，保證工程的按期完成。

1.CPIII測量誤差來源

一般測量精度受以下幾方面誤差因素影響：儀器誤差，環境誤差，測量誤差，人為誤差。

1.1儀器誤差

CPIII平面控制測量本身對儀器有嚴格要求，規范要求采用帶有目標自動搜索及照準（ATR）功能的高精度全站儀：其精度必須滿足：測角誤差：±1″，測距誤差：±1mm+2ppm，并且平面觀測前必選對儀器進行檢驗和校正，儀器的任何一項檢測不合格都將影響CPIII的測量精度。

全站儀在進行測距時必須進行距離加常數K，乘常數R的設置，特別注意此處，加常數K，乘常數R是經過儀器檢測結果得出，而非儀器出廠時的標稱精度A和B，決不能用儀器出廠時的標稱精度A和B去改正觀測成果。

1.2環境誤差

外界環境的影響是CPIII測量誤差的主要來源：溫度，氣壓，濕度，清晰度，大氣旁折光等外界環境的變化都會引起測量誤差，

在一般的氣象條件下，在1km的距離上，溫度變化1度所產生的測距誤差為0.95mm。氣壓變化1mmHg所產生的距離誤差為0.37mm，濕度變化1mmHg所產生的測距誤差為0.05mm，濕度的影響很小，可以忽略不計，但當在高溫，高濕的夏季作業時，就應該考慮濕度改正。

測量時施工環境的震動，施工燈光干擾以及測量視線的遮擋都會引起測量誤差。

1.3測量方法引起的誤差

選擇合適的測量方式可以有效的減小測量誤差：例如：在通視條件良好的情況下應采用如圖1.3.1測站間距為120m的CPIII平面網購網形式，在通視情況不良的情況下，可以選擇如圖1.3.2測站間距為60m的CPIII平面網購網形式

圖1.3.1" 測站間距為120m 的CPⅢ平面網構網形式

圖1.3.2" 測站間距為60m 的CPⅢ平面網構網形式

1.4人為誤差

由于CPIII控制網采用自動搜索，自動采集及存儲的全自動全站儀觀測，所以最大限度的減少了人為因素對測量的影響

2.CPIII測量誤差分析及控制

CPIII的誤差控制主要是通過分析外業測量的各項誤差以及內業平差的各項誤差超限原因，針對性的指導CPIII測量及補測得以實現

2.1" CPⅢ控制網外業數據采集的各項限差包括：半測回歸零差、2C 差、指標差、2C 互差、指標互差、水平角互差、豎直角互差、距離互差等，如圖2.1.1、圖2.1.2

外業數據采集過程中的各項誤差超限通常有以下幾種原因：

1、測量作業前未對儀器進行檢校，儀器精度達不到CPIII測量要求，例如：2C誤差，i角誤差超限等;

2、雨雪天，大霧天等復雜天氣條件下進行測量作業;

3、測量作業環境較差，測量范圍內有機械施工震動，或工人走動作業，影響儀器架設的穩定性;

4、設站點位于隧道洞口附近，隧道內外溫差較大，且隧道洞口有橫風，影響測量精度;

5、高架橋面CPIII施測，橋下有車輛通行，產生震動;

6、CPIII測量目標后方有強光源，對數據采集產生干擾;

7、CPIII測量儀器架設位置離目標點距離太近。

2.2 CPIII數據內業平差（自由網）各項限差包括：CPIII第三邊相對精度超限，方向改正數超限，距離改正數超限。

以下根據實際測量平差實例，分別對誤差超限原因進行分析

2.2.1 CPIII第三邊相對精度超限

實例1" CPⅢ網第三邊較差計算結果（一）

以上平差報告顯示：CPIII網第三邊856305-856307、856307-856308較差均超限，且均顯示在測站855C105，有共同觀測點856307，分析可能因為觀測點目標視線中有鐵絲等遮擋，目標點位視線中有強光源或多棱鏡等原因造成，所以建議補測測站855C105，注重檢查觀測點856307點位情況。

2.2.2 方向改正數超限：目標視線中有鐵絲等遮擋，目標點位視線中有強光源或多棱鏡，測站距離目標點過近，已知點不匹配都會造成方向改正數超限。

實例2" 方向平差結果

以上平差報告顯示：測站856C107中測點856P22點方向改正數超限，查看原始數據發現：測站856C107儀器架設位置距觀測點856P22距離不足30m，距離過近導致誤差超限，需要對儀器架設位置進行調整之后進行補測。

2.2.3 距離改正數超限：

實例3 距離平差結果

以上平差報告顯示：有4條邊距離改正數超限，且改正數大小與觀測距離沒有明顯關系，排除因氣象條件等外部環境因素影響外，分析可能是儀器本身出現問題，需要對儀器進行檢修。

3 結語

CPIII測量作為高速鐵路施工的核心技術之一，分析其誤差來源，最大限度提高控制網精度，是高速鐵路建設質量及運營安全性，平順性，舒適性的重要保證。

參考文獻：

[1] TB10601-2009/J962-2009高速鐵路共層測量規范[S]

[2]小知識《溫度和氣壓對測距的影響》