胶济客运专线CPⅢ控制网测设过程

张卫庭 李伟丽

(中铁工程设计咨询集团有限公司济南设计院,山东济南 250022)

1 平面控制测量

1.1 测量形式

有砟轨道CPⅢ平面控制测量采用无定向导线方法施测,导线附合于CPⅠ或CPⅡ控制点上,边长以150～200 m为宜。其测量布网形式见图1。

图1 CPⅢ控制网布设(单位：m)

1.2 测量流程

(1)CPⅢ测量控制网的布置

在线路的两侧每隔70 m左右布置测量标志点(CPⅢ点),在这些测量标志点上安置供全站仪测量的反射棱镜。测站点到标志点的最远距离为120 m左右,最大不超过150 m。

(2)CPⅢ控制点观测

使用全站仪对网中CPⅢ控制点进行边长及角度测量。观测时应做到以下几点：

①CPⅢ点的编号统一。

②确保气压、温度值及棱镜常数输入正确。

③水平角观测与距离观测同步进行。

④每隔一对CPⅢ棱镜进行自由建站,每测站至少观测2个测回。

⑤应与CPⅠ、CPⅡ进行联测,当观测条件受限,只能有一个自由站点和CPⅠ/CPⅡ通视时,应设置辅助点。

(3)CPⅢ控制点成果整理

检查外业观测数据的连续性,并对明显的单个错误数据进行改正。然后利用专门平差软件对外业CPⅢ点的全站仪数据进行平差计算,首先获得 CPⅢ点的独立坐标,然后再加入CPⅠ、CPⅡ点的准确坐标值,即可平差计算(最小二乘法)得到CPⅢ点的绝对坐标值。

2 高程控制测量

胶济线客运专线精密控制网CPⅢ高程测量采用精密水准测量方法按三等水准进行,往返测量并起闭于水准基点。测量完成后进行严密平差,平差计算按有关精密水准测量的规定执行。

2.1 测量方法

CPⅢ高程控制网应按三等水准测量精度要求施测。每一测段应至少与2个二等水准点进行联测,以形成检核条件。联测时,往测时以轨道一侧的CPⅢ水准点为主线贯通水准测量,另一侧的CPⅢ水准点在进行贯通水准测量摆站时就近观测；返测时以另一侧的CPⅢ水准点为主线贯通水准测量,对侧的水准点在摆站时就近联测(如图2所示)。

图2 往测水准路线示意

返测水准路线示意如图3所示。

3 工程应用实例

3.1 平面控制网实例

以CPⅡ224到CPⅡ225之间的CPⅢ测设进行举例分析,该测段采用高斯任意投影,投影长度变形<25 mm/km,中央子午线经度为118°15′、投影面高程为0 m。

图3 返测水准路线示意

CPⅢ测设前,首先要对全线的CPⅡ进行复测,本项目利用Trimble GPS 双频接收机同步观测一个时段(≥60 min)。其中CPⅡ224与CPⅡ225坐标差之差的相对精度限差均小于1/80 000,满足三等平面控制网等级要求,因此可以进行CPⅢ测设。复测结果见表1。

表1 CPⅡ控制点相对精度限差 m

CPⅡ224与CPⅡ225之间距离为591.014 m,两者之间布设了4个CPⅢ点,另外加设一个转点,共设5个测站。导线测量路线如图4所示。

图4 导线测量路线

作业时利用全站仪照准后视点,读取距离和水平角度；再照准前视点读取水平角度和距离,每个测站测量两个测回,现场记录下水平距离和角度,外业操作各项限差均按三等导线要求执行。内业处理时打开文本器,第一行输入方向中误差、测边固定误差、测边比例误差,第二行为已知点点号和坐标,然后输入测站点号及后视和前视点号、角度、距离。取角度和距离的平均值整理为COSA控制网软件格式,保存为*.in2文件,如图5所示。

图5 导线数据输入

点击菜单平差→设置和选项,设置好平差选项后,点击菜单平差→平面网,打开上述扩展名为in2的文件,软件自动平差完毕,计算结果如表2～表5所示。

表2 坐标和点位精度成果

表3 边长方位角和相对精度成果

表4 方向观测值平差成果

表5 边长观测值平差成果

由坐标和点位精度表看出,点位中误差均<5 mm；由边长方位角和相对精度成果表看出,边长相对中误差<1/20 000；由方向观测值平差成果表看出，角度中误差<4″、由边长观测值平差成果表看出，边长中误差<3 mm。该平面网满足一级导线要求。

3.2 高程控制网实例

高程系统采用1985国家高程基准,从BM117到XBM118共有13个测段,利用Trimble DINI电子水准仪进行往返测量,现场作业各项限差均按三等水准测量要求执行,最后取距离和高差的平均值。在记事本编辑器中将格式整理为COSA平差软件可识别的格式,第一、二行为已知点点号和高程,然后依次是测段点号、测段高差、测段距离,最后保存为扩展名为in1的文件,如图6所示。

图6 高差与距离

利用COSA平差软件设置好平差选项后,点击菜单平差→高程网,读取上述in1文本文件,软件自动平差完毕,平差结果如表6、表7所示。

表6 高差观测值平差

表7 高程平差值和精度成果

先验高差闭合差为8.90 mm,后验每公里高程测量高差中误差为5.867 mm。

[1]徐正扬，等.大地控制测量学[M].北京：解放军出版社,1992

[2]陈永奇.工程测量学[M].北京：测绘出版社,1995

[3]郝 瀛.铁道工程[M].北京：中国铁道出版社,2000

[4]冯仲科.测量学原理[M].北京：中国林业出版社,2002

[5]魏二虎，黄劲松.GPS测量操作与数据处理[M].武汉：武汉大学出版社,2004

[6]铁道部.时速200～250 km有砟轨道铁路工程测量指南(试行)[S].北京：中国铁道出版社,2007

[7]铁道部.铁路工程测量规范[S].北京：中国铁道出版社,2009