淺析高鐵CPⅢ快速復(fù)測方法

李國軍 郭強(qiáng)

摘 要：作為高鐵CPⅢ控制網(wǎng)布設(shè)的重要內(nèi)容，復(fù)測會對后續(xù)高鐵軌道精調(diào)等操作產(chǎn)生重要影響，但是傳統(tǒng)采用水準(zhǔn)等復(fù)測方法效率不高、精度也不太理想，有必要開發(fā)和應(yīng)用新的復(fù)測方法。本文在對傳統(tǒng)水準(zhǔn)復(fù)測方式進(jìn)行改進(jìn)的基礎(chǔ)上，提出了兩種新型的復(fù)測方法，可以顯著提升復(fù)測的效率，期望給新時(shí)期我國高鐵CPⅢ復(fù)測工作提供參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：高鐵工程；CPⅢ；快速復(fù)測

在我國交通運(yùn)輸業(yè)快速發(fā)展的背景下，更快、更安全、更舒適、更智能等已經(jīng)成為新時(shí)期我國交通運(yùn)輸業(yè)發(fā)展的重要趨勢。而高鐵則是在此背景下所誕生的一種重要交通運(yùn)輸方式，其運(yùn)行速度和乘坐的舒適性均是傳統(tǒng)列車所無法比擬的。但是相對地，高鐵建設(shè)的安全性要求也更高。作為高鐵建設(shè)的重要基礎(chǔ)，CPⅢ復(fù)測結(jié)果的準(zhǔn)確性關(guān)乎高鐵軌道建設(shè)的質(zhì)量，所以必須要采取高效、高質(zhì)量的復(fù)測方法來提升復(fù)測結(jié)果的準(zhǔn)確性。

1 傳統(tǒng)水準(zhǔn)復(fù)測方式的改進(jìn)方法分析

通俗而言，CPⅢ控制網(wǎng)實(shí)際上就是三維控制網(wǎng)，包括平面和高程兩個方向，且實(shí)際的測量過程中采用分開測量平面和高程的方式，之后再集中將兩個維度的結(jié)果合成共點(diǎn)三維網(wǎng)，實(shí)際應(yīng)用的過程中要同時(shí)使用平面和高程兩個維度的測量結(jié)果。而如果采用三角高程來替代水準(zhǔn)測量方式，那么可以CPⅢ平面復(fù)測完畢之后無需繼續(xù)進(jìn)行水準(zhǔn)高程復(fù)測，相應(yīng)的數(shù)據(jù)可以同樣通過平面復(fù)測中的三角高程數(shù)據(jù)求出，這樣就可以達(dá)到提升復(fù)測效率的目的。而從測量本質(zhì)角度來看，三角高程替代水準(zhǔn)測量之后，就實(shí)現(xiàn)了平面和高程兩個維度的同步測量，相應(yīng)的三維網(wǎng)可以直接進(jìn)行建立。而從可行性角度來看，CPⅢ控制網(wǎng)測量過程中所用的電子測量儀器均具有很高的自動化和精度要求，且高程測量過程中所用的電子水準(zhǔn)儀可以達(dá)到二等水準(zhǔn)等級；CPⅢ平面網(wǎng)進(jìn)行測量過程中所用的全站儀具有目標(biāo)自動搜索等功能，其本身是一個標(biāo)準(zhǔn)形式帶狀控制網(wǎng)，各個測點(diǎn)和測站等均保持強(qiáng)制對中，此時(shí)如果開展三角高程測量，那么有很多的觀測點(diǎn)，測量可靠性更強(qiáng)，這均為三角高程測量的應(yīng)用提供了重要保障。由此可知，通過在高鐵CPⅢ復(fù)測過程中引入三角高程測量具有可行性，可以在確保測量結(jié)果精度的基礎(chǔ)上，提升測量的效率。

2 兩種新型CPⅢ快速復(fù)測方法的分析

2.1 單面觀測法及其復(fù)測應(yīng)用

眾所周知，全站儀在測量應(yīng)用過程中會不可避免的存在三軸誤差，此時(shí)為了縮小測量誤差，要將儀器進(jìn)行對中整平，且需要采用雙面觀測方式。同理，在高鐵CPⅢ測量過程中所采用的雙面觀測方式也需要多次測量各個控制點(diǎn)，此時(shí)勢必會影響測量的效率。而如果此時(shí)可以采用單面觀測的方式，那么可以顯著提升測量工作的便利性。鑒于此，有必要對其可行性進(jìn)行探究。從整體上來看，當(dāng)前我國所用的現(xiàn)代全站儀大都均包含有三軸補(bǔ)償功能，有助于在一定程度上減少三個方向上的測量誤差，確保測量結(jié)果的精確性。而采用單面觀測方式的情況下，相應(yīng)的測角精度更高。而當(dāng)前高鐵CPⅢ角度測量中所采用的全站儀具有目標(biāo)自動搜索和測量功能，可以滿足單面觀測使用需求。為了驗(yàn)證單面觀測法在高鐵CPⅢ快速復(fù)測中應(yīng)用的可行性，可以將CPⅢ觀測方向值確定為盤左方向或者盤右方向，之后依次對控制點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行計(jì)算，分析相應(yīng)的精度和平差，然后同雙面觀測下所得到的平差結(jié)果進(jìn)行對比分析，可以發(fā)現(xiàn)二者的測量結(jié)果比較接近，這也表明單面觀測法在高鐵CPⅢ復(fù)測中應(yīng)用具有可行性，可以在確保測量精度的基礎(chǔ)上，提升復(fù)測操作的效率。

2.2 坐標(biāo)變換法及其復(fù)測應(yīng)用

在高鐵工程建設(shè)的時(shí)候，常常會遇到許多不同的坐標(biāo)系統(tǒng)，此時(shí)使得測量定位工作無法繼續(xù)按照統(tǒng)一的坐標(biāo)系來開展，但是如果可以適當(dāng)?shù)貙ψ鴺?biāo)進(jìn)行變換，那么可以通過將不同坐標(biāo)系之間進(jìn)行合適換算，那么可以在建筑、道路等領(lǐng)域的測量定位工作顯得非常便捷、快速。

歸納起來，坐標(biāo)變換法在工程測量中應(yīng)用的優(yōu)勢主要表現(xiàn)在如下幾點(diǎn)，即：其一，可以結(jié)合自己的需求來設(shè)定坐標(biāo)系，測量靈活、便捷；其二，可以對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行簡化，有助于更好地計(jì)算測量數(shù)據(jù)，提升了測量計(jì)算的效率；其三，可以借助坐標(biāo)變換來解決實(shí)際測量工作中存在的各種問題，比如所設(shè)置的測量控制點(diǎn)如果受到了遮擋而出現(xiàn)不通視問題，那么就可能會影響測量工作的順利開展，此時(shí)如果可以借助坐標(biāo)變換法，那么可以從其他控制點(diǎn)進(jìn)行測量后再進(jìn)行適當(dāng)變換來實(shí)現(xiàn)測量坐標(biāo)系的統(tǒng)一化。例如，在礦山測量工作中，為了更好地指導(dǎo)工程施工開展，就可以借助假定坐標(biāo)的方式，如巷道掘進(jìn)方向不再局限于0°、180°等特殊角度，而是0～360°范圍內(nèi)任何一種角度的時(shí)候，可以采用假定坐標(biāo)的方式來對巷道邊線偏中距或者皮帶中線進(jìn)行計(jì)算，那么測量工作非常便捷。

而在高鐵CPⅢ復(fù)測中應(yīng)用坐標(biāo)變換法的情況下，可以對點(diǎn)位變動情況進(jìn)行直觀地分析。在實(shí)際的CPⅢ復(fù)測工作中，可以先假定一套坐標(biāo)系及其對應(yīng)的測量點(diǎn)坐標(biāo)值，之后選擇公共點(diǎn)，將其同復(fù)測之前坐標(biāo)進(jìn)行轉(zhuǎn)換求解，這樣可以得到復(fù)測前坐標(biāo)系下的CPⅢ復(fù)測坐標(biāo)值，然后通過對比分析原CPⅢ坐標(biāo)和轉(zhuǎn)換后的CPⅢ坐標(biāo)進(jìn)行對比分析來達(dá)到分析點(diǎn)位變動的目的。另外，為了進(jìn)一步提高精度，可以增加或者改選公共點(diǎn)、刪除變動的點(diǎn)位，必要的時(shí)候可以根據(jù)實(shí)際的需求來進(jìn)行多輪轉(zhuǎn)換。

總之，高鐵CPⅢ復(fù)測工作是確保后續(xù)軌道精調(diào)質(zhì)量的重要保障，其工作質(zhì)量會對高鐵軌道板精調(diào)結(jié)果準(zhǔn)確性產(chǎn)生直接影響。傳統(tǒng)的高鐵CPⅢ復(fù)測方法的效率不高，已經(jīng)無法滿足新時(shí)期我國高鐵建設(shè)的需求?；诖?，本文在對傳統(tǒng)水準(zhǔn)復(fù)測方法進(jìn)行改進(jìn)的基礎(chǔ)上，提出了單面觀測法和坐標(biāo)變換法，并對其可行性進(jìn)行了驗(yàn)證，期望可以為新時(shí)期我國高鐵工程建設(shè)提供參考。

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作者簡介：李國軍（1980-），男，漢族，吉林長春人，本科，中級工程師，從事測量工作。