京沪高铁控制网中CPIII精密测量技术的应用

边建国

摘 要：文章着重就CPIII测量技术在京沪高铁的控制网中的应用进行了论述，针对其测量实践以及新技术应用提出新方法。基于京沪高铁三标段所采用的精密控制控制技术的测量进行了介绍，阐释了CPIII技术为高铁的控制提供了精密的基础数据，保证了轨道基础的平顺。

关键词：CPIII测量；京沪高铁；测量

1 前言

铁路轨道平顺与否是保证铁路运行舒适度以及安全性的重要基础，在对京沪高铁的实际测量工作的开展中，切实体会到铁道平顺度的重要性。作为重要的指标之一，控制的量作为高速铁路平顺度的专门保证工作，其同常速铁路最大的区别就在于，高速铁路对于轨道的平顺度要求更为严格。在高速铁道的高平顺要求下，钢轨的空间几何坐标要求更为严格，且其线性特征需要具有高平顺性。这就要求在对高速铁路的建设过程中，需要对轨道的铺设进行精密的调整，直到轨道位置符合设计要求，这是高速铁路的修建质量的基础要求。而高速铁路的轨道铺设以及运营和维护的控制基准则主要由CPIII提供，其能保证轨道的高平顺性，使得铺设达到相关质量标准要求。CPIII作为新型的测量法，成为了现代高速铁路建设的质量保证。高速铁路的要求高精度的控制网，因此施测工作具有较大的难度，因此其观测必然要采用自动观测。而高速铁路的建设速度不断的加快，其测量规范也随之加以提高和完善，只有使用新型的技术和方法，才能使得测量技术同工程需要相适应。

2 测设方式

CPⅢ自由设站采用全站仪进行网点的测量，其精密控制采用了边角交会网施测办法。

在使用全站仪对轨道进行测量前，应当保证全站仪具备与测量功能相适应的功能，能够自动进行目标搜索、照准、观测以及记录，其标称精度应当具备以下条件标准：在测量方向上误差应当小于±1，测距的误差应当小于±（1mm+2ppm），在观测时应当将气压值以及温度值进行输入。同测量相配套的温度计精度应当大于±0.5℃，并且测量气压值的计量表精度应当在正负5hPa以上。且保证每台设备设置棱镜14个以上，并在使用前检测每一个对应棱镜，对相同的点进行观测则使用固定的棱镜，这就需要对棱镜进行适当的编号。

在相邻的基标点之间进行设站时，应当保证对同一站2X3个以上的网店进行测量，其观测数应当大于两测回，并且后视网点的数量应当大于三对。对每个网点应当进行至少3此的重叠观测，使得全站仪设站间隔能够更为准确，并保证其观测视距为150至180米。

应当注意的是，通过自由站对CPIII进行测量时，还应当对靠近线路所有的CPII点联测，将其纳入网中。并保证PCII在线路两侧的可视控制点达到400至800米的密度，如若不然，则按照相同精度对CPII控制点进行加密。此时，CPII点可以在路基或者桥梁固定端进行设置。

对CPⅢ点以及CPⅡ点进行联测时，必须在通视以及后视的CPII点进行置镜，使得采用的棱镜保持一致。在联测时应当保证CPII点同CPIII点之间有一对可以联测，若是可能，则应当同CPIII点竟可能多的进行联测，并控制联测长度范围在150米至200米之间；也可以通过自由设站观测对CPII点进行直接的联测，并保证联测站数量大于二。

包括联测的CPII控制点在内的每一个CPIII测量组中，采用的棱镜为同一种。

在对精密控制网点观测完成后，其相关测量数据可以通过相关专业软件进行平差。其施工基标的控制网点观测水平测量角度应当符合相关规定，其观测方法在水平上采用了全圆方向法。若是具有较多的观测方向，则可以采用分组法进行全圆方向观测。采用该种观测方式时应当满足相关技术要求。

3 衔接的测量

在测量CPⅢ的过程中根据工程的施工需要可以对路段进行分段测量，并且需要对分段长度予以控制，一般应当不大于4km。而相邻测段如何平顺衔接是对CPIII网络相对精度保证的前提，对相邻测段进行衔接时应当对至少六对CPIII点进行重复观测，将之作为重叠观测区，用以保证测段之间的平顺衔接；而重复观测点的确定则需要按照相关的测量技术要求予以确定，且每个点的观测次数应当大于三次。

在衔接测段时，前后端的平差坐标应当不大于±3mm，并且在此基础上，后一段的网子差时可以通过本段联测的CPII以及CPI控制点加上前一段的CPIII控制点坐标对平差进行约束；在处理高程数据时，则应当保证测段前后的独立平差高程的差值不大于±3mm，且在该基础上使用和平面坐标相同的平差方法予以平差。

4 计算平面测量数据的平差

对CPIII点的测量中平面数据的处理主要采用了TSDI-HRSDAJ软件，该处理软件对于平面数据的处理通过了铁道部的评审。该软件系统主要的构成分为三个部分，分别是：精密工程测量的平差软件、全站仪数据测量的预处理软件以及全站仪测量机载软件（嵌入式）。

在存储观测数据之前，需要对观测数据质量进行严格的检验核对，检验核对的内容包括以下内容：1.仪器的高；2.棱镜的高；3.观测者以及记录者；4.复核者；5.观测的日期以及天气。以上便是存储前需要进行检验核对的内容。

主要的检验核对方式可以是手工检核也可以是程序检核。若是经检核，观测数据不满足相关要求，则应当重新进行观测；若是经过检核后观测数据无误且满足相关要求，那么则对观测数据进行存储，并进行提交，进一步对数据进行计算、平差。当CPIII网平面闭合差应值应当为1/35000.在进行平差处理以及数据计算时，应当在相关报告中标注软件名称。

5 水准测量的平差计算

结束水准测量的野外相关作业后，在平差处理之前对所有的观测数据进行严格的检查；针对在检查中发现得早错误观测数据以及遗漏的观测数据，应当及时的进行重新测量或者补测，并对以下的精度指标进行严格的计算。

（1）首先按精密水准测量要求计算往返较差或闭合差。

（2）每条水准路线按测段往返测高差不符值计算偶然中误差值。

（3）当水准网的环数超过20个时，按环线闭合差计算。

当往返测高差不附值和每公里偶然中误差满足要求后，采用严密平差方式计算，平差计算取位按表精密水准测量计算取位表的规定执行：往返测距总和为0.01km；往返测距中数为0.1km；各测站的高差为0.01mm；往返测高差总和为0.01mm；往返测高差中数为0.1mm高程则为0.1mm。

6 结束语

为了提高CPIII的控制网精度，方便CPIII控制网进行观测操作，同时对建网以及施工后方交会时能够保证相同的条件，CPIII控制网的测量系统需要采用跟原设计保持一致的坐标系统。并且采用自由设站边角交会法建立的无砟轨道控制网，在成果精度以及网型稳定性等方面上，较之常规布网方式具有明显优势，适合于高速铁路的无砟轨道施工精度的高要求特点。

参考文献

[1]武汉大学测绘学院-测量平差学科组.误差理论与测量平差基础[M].武汉：武汉大学出版社，2003.

[2]刘成龙，杨友涛，徐小左.高速铁路CPⅢ交会网的必要测量精度仿真计算[J].西南交通大学学报，2008

[3]李明硕.高速铁路无砟轨道CPⅢ控制网建立与精度控制[J].铁道标准设计，2010，

[4]程昂，刘成龙，徐小左.CPⅢ平面网必要点位精度的研究[J].铁道工程学报，2009，

[5]李青岳，陈永奇.工程测量学[M].北京：测绘出版社，1995：endprint