京滬高鐵控制網(wǎng)中CPIII精密測量技術(shù)的應(yīng)用

邊建國

摘 要：文章著重就CPIII測量技術(shù)在京滬高鐵的控制網(wǎng)中的應(yīng)用進行了論述，針對其測量實踐以及新技術(shù)應(yīng)用提出新方法。基于京滬高鐵三標(biāo)段所采用的精密控制控制技術(shù)的測量進行了介紹，闡釋了CPIII技術(shù)為高鐵的控制提供了精密的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，保證了軌道基礎(chǔ)的平順。

關(guān)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(chǔ)，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(biāo)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(qū)別就在于，高速鐵路對于軌道的平順度要求更為嚴(yán)格。在高速鐵道的高平順要求下，鋼軌的空間幾何坐標(biāo)要求更為嚴(yán)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(shè)過程中，需要對軌道的鋪設(shè)進行精密的調(diào)整，直到軌道位置符合設(shè)計要求，這是高速鐵路的修建質(zhì)量的基礎(chǔ)要求。而高速鐵路的軌道鋪設(shè)以及運營和維護的控制基準(zhǔn)則主要由CPIII提供，其能保證軌道的高平順性，使得鋪設(shè)達到相關(guān)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求。CPIII作為新型的測量法，成為了現(xiàn)代高速鐵路建設(shè)的質(zhì)量保證。高速鐵路的要求高精度的控制網(wǎng)，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(shè)速度不斷的加快，其測量規(guī)范也隨之加以提高和完善，只有使用新型的技術(shù)和方法，才能使得測量技術(shù)同工程需要相適應(yīng)。

2 測設(shè)方式

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

在使用全站儀對軌道進行測量前，應(yīng)當(dāng)保證全站儀具備與測量功能相適應(yīng)的功能，能夠自動進行目標(biāo)搜索、照準(zhǔn)、觀測以及記錄，其標(biāo)稱精度應(yīng)當(dāng)具備以下條件標(biāo)準(zhǔn)：在測量方向上誤差應(yīng)當(dāng)小于±1，測距的誤差應(yīng)當(dāng)小于±（1mm+2ppm），在觀測時應(yīng)當(dāng)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(yīng)當(dāng)大于±0.5℃，并且測量氣壓值的計量表精度應(yīng)當(dāng)在正負5hPa以上。且保證每臺設(shè)備設(shè)置棱鏡14個以上，并在使用前檢測每一個對應(yīng)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(dāng)?shù)木幪枴?/p>

在相鄰的基標(biāo)點之間進行設(shè)站時，應(yīng)當(dāng)保證對同一站2X3個以上的網(wǎng)店進行測量，其觀測數(shù)應(yīng)當(dāng)大于兩測回，并且后視網(wǎng)點的數(shù)量應(yīng)當(dāng)大于三對。對每個網(wǎng)點應(yīng)當(dāng)進行至少3此的重疊觀測，使得全站儀設(shè)站間隔能夠更為準(zhǔn)確，并保證其觀測視距為150至180米。

應(yīng)當(dāng)注意的是，通過自由站對CPIII進行測量時，還應(yīng)當(dāng)對靠近線路所有的CPII點聯(lián)測，將其納入網(wǎng)中。并保證PCII在線路兩側(cè)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(shè)置。

對CPⅢ點以及CPⅡ點進行聯(lián)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(lián)測時應(yīng)當(dāng)保證CPII點同CPIII點之間有一對可以聯(lián)測，若是可能，則應(yīng)當(dāng)同CPIII點竟可能多的進行聯(lián)測，并控制聯(lián)測長度范圍在150米至200米之間；也可以通過自由設(shè)站觀測對CPII點進行直接的聯(lián)測，并保證聯(lián)測站數(shù)量大于二。

包括聯(lián)測的CPII控制點在內(nèi)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(wǎng)點觀測完成后，其相關(guān)測量數(shù)據(jù)可以通過相關(guān)專業(yè)軟件進行平差。其施工基標(biāo)的控制網(wǎng)點觀測水平測量角度應(yīng)當(dāng)符合相關(guān)規(guī)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(yīng)當(dāng)滿足相關(guān)技術(shù)要求。

3 銜接的測量

在測量CPⅢ的過程中根據(jù)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(yīng)當(dāng)不大于4km。而相鄰測段如何平順銜接是對CPIII網(wǎng)絡(luò)相對精度保證的前提，對相鄰測段進行銜接時應(yīng)當(dāng)對至少六對CPIII點進行重復(fù)觀測，將之作為重疊觀測區(qū)，用以保證測段之間的平順銜接；而重復(fù)觀測點的確定則需要按照相關(guān)的測量技術(shù)要求予以確定，且每個點的觀測次數(shù)應(yīng)當(dāng)大于三次。

在銜接測段時，前后端的平差坐標(biāo)應(yīng)當(dāng)不大于±3mm，并且在此基礎(chǔ)上，后一段的網(wǎng)子差時可以通過本段聯(lián)測的CPII以及CPI控制點加上前一段的CPIII控制點坐標(biāo)對平差進行約束；在處理高程數(shù)據(jù)時，則應(yīng)當(dāng)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(chǔ)上使用和平面坐標(biāo)相同的平差方法予以平差。

4 計算平面測量數(shù)據(jù)的平差

對CPIII點的測量中平面數(shù)據(jù)的處理主要采用了TSDI-HRSDAJ軟件，該處理軟件對于平面數(shù)據(jù)的處理通過了鐵道部的評審。該軟件系統(tǒng)主要的構(gòu)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(shù)據(jù)測量的預(yù)處理軟件以及全站儀測量機載軟件（嵌入式）。

在存儲觀測數(shù)據(jù)之前，需要對觀測數(shù)據(jù)質(zhì)量進行嚴(yán)格的檢驗核對，檢驗核對的內(nèi)容包括以下內(nèi)容：1.儀器的高；2.棱鏡的高；3.觀測者以及記錄者；4.復(fù)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(nèi)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(jīng)檢核，觀測數(shù)據(jù)不滿足相關(guān)要求，則應(yīng)當(dāng)重新進行觀測；若是經(jīng)過檢核后觀測數(shù)據(jù)無誤且滿足相關(guān)要求，那么則對觀測數(shù)據(jù)進行存儲，并進行提交，進一步對數(shù)據(jù)進行計算、平差。當(dāng)CPIII網(wǎng)平面閉合差應(yīng)值應(yīng)當(dāng)為1/35000.在進行平差處理以及數(shù)據(jù)計算時，應(yīng)當(dāng)在相關(guān)報告中標(biāo)注軟件名稱。

5 水準(zhǔn)測量的平差計算

結(jié)束水準(zhǔn)測量的野外相關(guān)作業(yè)后，在平差處理之前對所有的觀測數(shù)據(jù)進行嚴(yán)格的檢查；針對在檢查中發(fā)現(xiàn)得早錯誤觀測數(shù)據(jù)以及遺漏的觀測數(shù)據(jù)，應(yīng)當(dāng)及時的進行重新測量或者補測，并對以下的精度指標(biāo)進行嚴(yán)格的計算。

（1）首先按精密水準(zhǔn)測量要求計算往返較差或閉合差。

（2）每條水準(zhǔn)路線按測段往返測高差不符值計算偶然中誤差值。

（3）當(dāng)水準(zhǔn)網(wǎng)的環(huán)數(shù)超過20個時，按環(huán)線閉合差計算。

當(dāng)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(yán)密平差方式計算，平差計算取位按表精密水準(zhǔn)測量計算取位表的規(guī)定執(zhí)行：往返測距總和為0.01km；往返測距中數(shù)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(shù)為0.1mm高程則為0.1mm。

6 結(jié)束語

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

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