有軌電車控制網(wǎng)中CPⅢ精密測量技術(shù)的應(yīng)用

尚安康，張河焰

（中交二公局上海遠(yuǎn)通路橋工程有限公司，上海 201315）

在現(xiàn)代有軌電車高平順的要求下，重視對鋼軌空間幾何坐標(biāo)的控制、加強對平順性的管理、保證其線性特征符合要求，具有非常重要的意義。這就需要建設(shè)有軌電車的時候，精心地調(diào)整軌道鋪設(shè)，直到軌道位置達(dá)到要求，這也是鐵路建設(shè)的基礎(chǔ)目標(biāo)。

1 有軌電車控制網(wǎng)中CPⅢ精密測量概述

現(xiàn)代有軌電車主要穿行于城市中心區(qū)域，為了達(dá)到高速運行的要求，并且保證車輛行車過程中的舒適性、安全性和低噪聲，在對路線進(jìn)行設(shè)計和施工的過程中一定要保證平順性。城市有軌電車的軌道主要使用的是混凝土整體道床，在施工的過程中一定要保證軌道工程的一次定位。在鋪設(shè)的過程中使用CPⅢ技術(shù)進(jìn)行軌道鋪設(shè)控制，能夠有效地保證軌道的線路參數(shù)和設(shè)計位置，確保行車界限要求。在此過程中，對鋪軌基標(biāo)CPⅢ的精度具有較高的要求，需要使用CPⅢ精密測量技術(shù)，確保軌道的高精度施工。

CPⅢ控制網(wǎng)點數(shù)多，點位密集，利用精密水準(zhǔn)建立高程控制網(wǎng)外業(yè)工作量大，效率低下，因此研究利用CPⅢ平面控制測量中的豎直角、斜距觀測值構(gòu)建精密三角高程控制網(wǎng)成為一個熱點方向。

精密三角高程測量受到豎直角觀測誤差和斜距觀測誤差的影響，也受到大氣折光、地球曲率、垂線偏差等系統(tǒng)誤差的影響。系統(tǒng)誤差由于具有累積性，對于CPⅢ精密三角高程控制網(wǎng)最終解算精度有較大的影響，因此如何消除系統(tǒng)誤差的影響是建立合格CPⅢ精密三角高程控制網(wǎng)的關(guān)鍵。

已有的研究成果顯示，通過構(gòu)建差分觀測值可削弱球氣差的影響，另外通過參數(shù)法也可消除球氣差的影響，并取得了良好的效果。但這些研究成果在現(xiàn)有條件下不能保證所有的點都符合規(guī)范要求，如參數(shù)法要求高程基準(zhǔn)點間距達(dá)到0.5～1km才能獲得符合規(guī)范要求的CPⅢ高程控制點，但實際線路水準(zhǔn)點基點間距為2km。在未來的研究中，需要進(jìn)一步提高CPⅢ精密三角高程控制網(wǎng)的精度，降低偶然誤差的影響還是進(jìn)一步削弱殘余系統(tǒng)誤差的影響，是首先需要解決的問題。

2 控制點的要求

依照高速鐵路工程測量規(guī)范的具體需要，在CPⅢ技術(shù)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)建設(shè)前，首先需要全面進(jìn)行全線CPⅠ基礎(chǔ)平面控制網(wǎng)、CPⅢ線路平面控制網(wǎng)以及基準(zhǔn)點的測設(shè)。在CPⅢ平面網(wǎng)建網(wǎng)的過程中，需要在沿線方向400～800m位置進(jìn)行CPⅡ或者是CPⅠ控制點的設(shè)置，以便更好地量測CPⅢ平面網(wǎng)。在無法符合間距要求的過程中，通過GPS三等測量技術(shù)來進(jìn)行CPⅠ控制點的設(shè)置，CPⅢ高層網(wǎng)建網(wǎng)的過程中需要確保每千米范圍內(nèi)都需要具有一個穩(wěn)定的線路水平基準(zhǔn)點。在無法符合間距要求的過程中，根據(jù)二等水準(zhǔn)測量的需要進(jìn)行加密水準(zhǔn)基點的設(shè)置。

3 測設(shè)的具體方式

CPⅢ自由設(shè)站主要是用全站儀來測量網(wǎng)點，在進(jìn)行精密控制的過程中主要使用邊角交匯網(wǎng)施測方式。在實際進(jìn)行全站儀軌道測量前，需要確保全站儀具有測量的功能，符合自動搜索目標(biāo)以及校準(zhǔn)觀測等的需要，在標(biāo)稱精度方面需要具備以下條件：在測量方向方面的誤差需要控制在±1mm以下，在測距方面的誤差需要控制在1mm+0.002‰以下。在觀測的過程中需要輸入氣壓值及氣溫值，在測量過程中匹配溫度計的精度需要控制在0.5℃以下；另外，在操作過程中還需要將氣壓計的計量表精度控制在5hPa以下，保證每個設(shè)備設(shè)置14個以上的棱鏡，在使用前需要對每一對棱鏡進(jìn)行檢測，在觀測相同點的時候使用固定的棱鏡，對棱鏡進(jìn)行編號。

在相鄰的點之間設(shè)站時，應(yīng)保證同一站前后有6個以上的測量網(wǎng)點，測量過程中需要注意觀測數(shù)據(jù)兩側(cè)，另外還需要對后視網(wǎng)點的數(shù)量進(jìn)行控制，需要超過3對，在進(jìn)行重疊測量的過程中重點控制網(wǎng)點，讓全站儀測站的間隔更為精準(zhǔn)，確保觀測數(shù)據(jù)控制在150～180m。

在測量自由站的CPⅢ時，需要對周邊線路所有的CPⅠ點進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)，將這些點編制成整套系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，確保CPⅠ線路兩側(cè)可視控制點的密度在400～800m。如果無法達(dá)到此要求，需要依照相同精度來加密CPⅠ控制點，與此同時，CPⅠ點可以在橋梁和路基固定端位置設(shè)置。

在聯(lián)測CPⅠ點以及CPⅢ點的過程中，必須在通視或后視CPⅠ點位置進(jìn)行置鏡，使用的棱鏡需要保證相同，在聯(lián)測的過程中需要確保CPⅢ及CPⅠ點位置有一對可以進(jìn)行聯(lián)測。如果條件允許還可以使用多對進(jìn)行CPⅢ點的兩側(cè)控制，兩側(cè)長度的范圍在150～200m，也可以利用自由設(shè)站觀測等方式直接對CPⅠ點進(jìn)行聯(lián)測，確保聯(lián)測站的數(shù)量超過兩個。

在聯(lián)測CPⅡ控制點的過程中需要使用同一棱鏡，在精密控制網(wǎng)觀測完成后需要通過相關(guān)專業(yè)軟件進(jìn)行平差；在施工招標(biāo)控制網(wǎng)點觀測的過程中，需要保證水平測量角度符合要求；在觀測方法方面，使用全圓方向法，如果觀測方向較多，可以使用分組法來進(jìn)行全方向觀測，使用該觀測方式的時候需要注意符合技術(shù)要求。

4 銜接過程中的測量技術(shù)

在測量CPⅢ的時候，需要依照施工要求合理地對線路進(jìn)行分段測量，另外需要控制分段長度，每段長度需要控制在4km內(nèi)，相鄰側(cè)段如何進(jìn)行評審銜接是保證CPⅢ網(wǎng)絡(luò)精度的重要基礎(chǔ)。在相鄰側(cè)段銜接的過程中需要至少對6對CPⅢ點進(jìn)行重復(fù)觀測，將其作為重疊線測區(qū)，確保測段的平順銜接，在確定重復(fù)觀測點的過程中需要依照測量技術(shù)進(jìn)行確認(rèn)，每點的觀測次數(shù)需要控制在3次以內(nèi)。

在銜接測段的過程中，前后端平叉坐標(biāo)需要控制精度誤差應(yīng)當(dāng)不大于3mm，在此條件下后一段網(wǎng)平差的時候，需要依照該段聯(lián)調(diào)的CPⅡ和CPⅠ控制點附加一定的CPⅢ控制點坐標(biāo)來約束平差。在高程數(shù)量處理結(jié)束之后，需要確保測算前后位置，獨立平臺高程的差值控制在±3mm內(nèi)，采取合理的措施以控制精度，保證使用和平面坐標(biāo)相同的平插方式進(jìn)行平差。

5 計算平面測量數(shù)據(jù)的平差

在測量CPⅢ點的過程中需要注意處理平面數(shù)據(jù)，在此過程中使用的主要是TSDⅠ-HRSDAJ軟件。這款軟件在平面處理的技術(shù)方面已經(jīng)達(dá)到了鐵道部評審的具體要求，該軟件系統(tǒng)主要分成三個部分，一是全站儀測量外接軟件，二是全站儀數(shù)據(jù)測量與處理軟件，三是精度工程測量的平差軟件。

在對數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲的過程中，需要嚴(yán)格校核觀測數(shù)據(jù)的質(zhì)量，檢驗核對的內(nèi)容主要包含棱鏡的高度、儀器的高度、觀測者、記錄者，另外還包括觀測信息，如觀測日期、觀測天氣等，都是需要在校核前進(jìn)行存儲的資料。

在操作過程中，校核的手段主要是程序校核和手工校核。如果在校核之后觀測的數(shù)據(jù)不符合要求，需要重新進(jìn)行觀測；如果通過校核之后觀測的數(shù)據(jù)符合平臺的要求，而且沒有較大的誤差，可以存儲觀測到的數(shù)據(jù)，并且進(jìn)行提交，進(jìn)一步計算數(shù)據(jù)，進(jìn)行平差。在平差處理和數(shù)據(jù)計算的過程中，需要標(biāo)注相應(yīng)的軟件名稱。

6 水準(zhǔn)測量的平差計算

在完成水準(zhǔn)測量的野外作業(yè)后，需要注意加強數(shù)據(jù)整理，檢查所有觀測獲得的數(shù)據(jù)，在平差處理前需要注意細(xì)節(jié)，如果發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失或數(shù)據(jù)遺漏，需要重新測試或補測。在測試的過程中需要注意控制精度，提高效率。在具體操作的過程中需要注意：（1）在操作的過程中，依照精密水準(zhǔn)測量的具體需要對往返高差或閉合差進(jìn)行計算，在計算過程中注意控制誤差。（2）保證各個水準(zhǔn)路線測試的過程中依照要求進(jìn)行測段往返測高差不符值的復(fù)測，并對偶然中誤差值進(jìn)行計算。（3）在水準(zhǔn)網(wǎng)的環(huán)數(shù)大于20個的時候，依照環(huán)線閉合差來完成后續(xù)的計算工作。

如果在測量的過程中，往返測高差不符值以及每千米偶然中誤差的值都達(dá)到要求，可以通過嚴(yán)密平差的方法來對數(shù)據(jù)進(jìn)行計算。平差計算的過程中需要重視取位，依照精密水準(zhǔn)測量要求進(jìn)行操作。

7 結(jié)束語

為了讓CPⅢ的控制網(wǎng)的精度得到進(jìn)一步提高，更好地觀測CPⅢ控制網(wǎng)的數(shù)據(jù)，CPⅢ控制網(wǎng)的測量系統(tǒng)需要采用和原設(shè)計相同的坐標(biāo)系統(tǒng)。另外，通過自由設(shè)站邊角交會法來進(jìn)行無砟軌道控制網(wǎng)的構(gòu)建，并且保證構(gòu)建的質(zhì)量符合要求。和常規(guī)布網(wǎng)的方法進(jìn)行比較，該方法在控制成果精度和保證網(wǎng)型穩(wěn)定性等部分優(yōu)勢非常明顯，符合無砟軌道施工精度的特點和需要。