冬季恶劣气候条件下CPIII控制网测量技术探讨

陈强　谭俊

摘 要：按照高速铁路无砟轨道的高平顺性要求，线路测量精度必须保持在毫米级精度范围内，这就对测量工作提出了很高的要求，因此在施工中需要建立一套完整的高精度CPIII控制测量系统。文章通过对CPIII控制网测量特点、技术要求以及测量方法的阐述及误差分析，并结合XX线的测量实践，探讨了CPIII控制网测量技术在冬季恶劣气候条件下的测设方法。

关键词：CPIII；精度；天气

中图分类号：U213.244 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）11-0075-03

高速铁路客运专线高平顺性是高速铁路无砟轨道保障客车运行安全的重要技术指标，为使测量技术满足无砟轨道的高平顺性要求，是高速铁路建设成败的关键技术，因此建立了CPIII控制网测量系统。

1 CPIII控制网的测量原理

后方交会是在待定点P设站，向三个已知点A、B、C进行观测，如图1（a）、（b）所示。然后根据测定的水平角和已知点的坐标，计算P点的坐标。

采用观测角的余切值计算待求点的坐标：

①根据已知点坐标和观测角a、？茁，计算出一个已知点（如B点）至待定点P的坐标和方位角（aBP）：

②根据算出的坐标方位角（aBP），求该已知点至待求点P的坐标增量：

③根据坐标增量计算待定点P的坐标：

2 CPIII控制网的测量技术要求

①相对误差不超过1 mm，点位误差不超过3 mm。

②CPIII外业数据采集时的精度控制指标为：

其一，盘左、盘右半测回归零差≤±6"。

其二，同一测回各方向2C值≤±15"。

其三，同一方向不同测回归零后的方向值互差≤±6"。

其四，同一目标不同盘位、不同测回所测距离互差≤±1 mm。

其五，竖盘指标差≤±15"。

其六，同测回不同方向间的竖盘指标差≤±9"。

其七，不同测回同一方向竖直角互差≤±9"。

其八，观测的测回数3～4测回。

③由线路轨向方向CPIII点与邻近自由设站点组成闭合环计算两CPIII点间的弦长相对精度应小于1/3 500。

④CPIII后处理过程中的精度控制指标：

其一，方向观测值的改正数：与CPIII点联测≤±3"，与CPI、CPII联测≤±3"。

其二，距离观测值的改正数：与CPIII点联测≤±2mm，与CPI、CPII联测≤±3 mm。

其三，CPIII控制网自由网平差的点位中误差≤±1 mm， 距离观测值的中误差≤±1 mm。

其四，CPIII控制网点间的相对点位中误差≤±1 mm。

其五，验后一测回方向观测值的单位权中误差≤±2.0"。

3 CPIII控制网的测量方法

①CPIII控制网测量采用边角后方交会测量，并附合于高级控制点（CPI、CPII点）上。

②CPIII控制网的设站。

CPIII控制网采用自由设站的方式进行测量；CPIII控制网采用CPIII点间距为60 m，自由设站点间距为120 m，各CPIII点是三方向的距离和方向交会，每个自由设站测量的CPIII点为12个。

③CPIII控制点测量方法及与上一级控制网的关系：

自由测站的测量，从每个自由测站，将以2×3对CPIII点为测量目标，测量过程中保证每个CPIII点被测量3次，如图2所示。

在测量CPIII点的同时，把靠近测站的全部高级控制点（CPI、CPII点）进行联测，纳入CPIII控制网中，每个高级控制点（CPI、CPII点）至少在两个自由站上进行联测，联测长度宜控制在150 m以内，最大不超过300 m。

4 CPIII控制网测量的误差分析

①目标点是在轨道上方30 cm处CPIII观测桩上，采用球形棱镜，这样就消除了以往对中器对中整平带来的对点误差，提高了测量精度。

②仪器的架设采用自由设站并尽量使前后视距相等，这样就可以避免仪器的对中误差、减小视距误差，提高了精度。

③在外业数据采集时每个自由设站都需要进行温度、气压等气象元素改正，温度读数精确至0.2 ℃，气压读数精确至0.5 hPa，这样保证了距离测量的准确，提高了边长测量的精度。

④在CPIII网的测量时，必须保证每个CPIII控制点被3个以上的自由测站观测，以提高网的刚性、减小误差传递。

5 工程实例

XXX客运专线线XX特大桥，全长8 km，第一次测量CPIII时间为XX年11月，当时天气状况为-21 ℃，整风8级，完全遵照CPIII测量方法及技术要求进行测量，外业工作非常困难，测量全长共用时15 d，但外业测量完成后，进行内业处理时，各项精度都不能满足规范要求。

为了解决低温状况和大风天气状况下的外业测量问题，采用了以下方法。

5.1 外业测量采用方法

①利用干湿温度计充分记录测量时干温度，在全站仪里对测距进行温度改正。

②对脚架进行加固，研制了可移动的强制脚架，增加脚架的重量，以抵抗大风对脚架的影响。

③对全站仪的迎风面，设置挡板，以抵抗风对全站仪的影响，如图3所示。

④对加密CPII点采用强制对中，以减少对中误差和风的影响，如图4所示。

⑤在CPIII棱镜的迎风面，设置挡板，以减小风对CPIII棱镜的影响。

⑥利用中铁八局研发的《（WZTCS）无碴轨道施工测量控制网处理系统》中的初差剔除技术，剔除不合格站的测量数据，并重新测量不合格站。

⑦利用中铁八局研发的《（WZTCS）无碴轨道施工测量控制网处理系统》中的置平技术，对该网进行置平。

5.2 改进方法后数据处分析比较

改进方法后数据处分析比较见表1。

根据以上数据对比分析得出：改进后都能满足规范要求，证明采用这种方式进行CPIII测量是可行的。

6 结 语

根据在XX线实测数据的分析，在冬季恶劣天气状况下进行CPIII测量，必须考虑温度和大风的影响，需采取相应的措施，还要相应的软件支持，剔除不必要的粗差，同时也必须考虑棱镜的类型，以及棱镜套筒的埋设方式。但是在此条件下进行测量，对测量人员的素质、测量设备要求较高，对设备和人员的安全有较大的威胁，在不抢工期情况下，不建议采用此方式。

参考文献：

[1] 付民光，张胜，李晓飞.高铁CPIII控制网测量[J].城市建设理论研究，2012，（9）.