轨道控制网cpⅲ平面网测量与计算毕业设计(编辑修改稿)

轨道控制网cpⅲ平面网测量与计算毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

......................................15 CPⅢ 平面网约束平差原理 ...............................................................................23 CPⅢ 平面网区段搭接 .................................................................................................24 CPⅢ 平面网 区段搭接概述 ...............................................................................24 CPⅢ 平面网区段搭接的方法 ...........................................................................25 CPⅢ 网平面测量系统误差分析 .................................................................................33 第四章 实例分析 ...................................................................................................................35 CPⅢ 平面网实例数据概况 .........................................................................................35 各区段独立平差结果分析 .........................................................................................36 约束平差成果精度分析 .............................................................................................39 余弦函数平滑区段搭接方法的精度分析 .................................................................40 西南交通大学本科 毕业设计 第Ⅸ页 结论与不足 ...............................................................................................................................42 致谢 ...........................................................................................................................................45 参考文献 ...................................................................................................................................45 本科 毕业设计 第 1 页 第一章 绪论 高速铁路控制网体系概述 随着我国的高速铁路建设进入大规模建设的高速发展阶段，高速铁路对一个完整、精确、成熟的高速铁路测量控制网体系的依赖也日益明显。 考虑到高速铁路具有高精度的特点，在线路设计时需要谨慎考虑换带处理所带来的坐标系的转换等问题；为了保证在整条线路内的精度指标满足高速铁路精密工程测量规范的精度要求，我们需要尽可能的完善现有的高速铁路控制网体系。 目前，我国正在 使用中的高速铁路控制网体系可分为框架控制网（ CP0）、基础平面控制网（ CPⅠ ）、线路平面控制网（ CPⅡ ）、轨道控制网（ CPⅢ ）四级控制： 框架控制网（ CP0）： CP0 控制网应在初测前采用 GPS 测量方法建立，全线一次性布网，统一测量，整体平差； CP0 控制点应沿线路走向每 50km 左右布设一个点，在线路起点、终点或者其他线路衔接地段，应至少有一个 CP0 控制点。 为保证 CP0控制网的正确性与精度要求， CP0控制网应与 IGS参考站或国家 A、B级 GPS 点进行联测。 全线联测的已知站点数不应少于 2 个，且在网中均匀分布；每个 CP0 控制点与相邻的 CP0 控制点的连接数不得少于 3 个； IGS 参考站或国家 B级 GPS 点与相邻 CP0 连接数不得小于 2 个。 框架控制网是高速铁路平面控制测量的基准。 基础平面控制网（ CPⅠ ）： CPⅠ 控制网宜在初测阶段建立，困难时应在定测前完成，全线应一次布网，统一测量，整体平差； CPⅠ 控制点宜设在距线路中心线50—1000m范围内不易被施工破坏、稳定可靠、便于测量的地方；同时， CPⅠ 控制点的布设也必须兼顾桥梁、隧道以及其他大型建筑结构物布设施工控制网的要求，并且要按照高速铁路精密工程测量规范的要求进行埋石。 CPⅠ 应采用边联结方式构网，形成由三角形或者四边形组成的带状网。 在线路勘测的起点、终点或者与其他线路平面控制网衔接的地方，必须至少有 2 个 CPⅠ点重合，以在测量结果里反映出它们之间的相互关系。 CPⅠ 控制网是平面控制网，需要与它的上一级控制网即 CP0 进行联测。 本科 毕业设计 第 2 页 线路平面控制网（ CPⅡ ）： CPⅡ 宜在定测阶段完成，可采用 GPS 测量或者导线测量方法施测， CPⅡ 控制点宜选在距线路中线 50200m范围内、稳定可靠、便于测量的地方，点间距为 400800m，并按照高速铁路工程测量规范的要求进行埋石。 CPⅡ 控制网应按照高速铁路工 程测量规范的要求沿线路布设， CPⅡ 控制网大部分为 GPS 网，在极少数情况下比如隧道内为边角网， CPⅡ 控制网大部分采用边联结方式构网，形成由三角形和四边形构成的带状网，上一级控制网为 CPⅠ 控制网，在进行 CPⅡ 控制网测量时需要与部分 CPⅠ 控制点联测构成附合网。 按照高速铁路工程测量规范的要求， CPⅡ 控制点的主要精度指标如下： （ 1）起算点的相对中误差不大于 1/180000； （ 2）方位角中误差不大于 ″； （ 3）边长的相对中误差不大于 1/10000。 轨道控制网（ CPⅢ ）： CPⅢ 控制网的平面网测量应在线下工程 竣工并且通过沉降变形评估后施测，平面测量的方法应采用自由测站边角交会法施测，高程测量的方法可以采用矩形法和德国法进行测量，这里重点介绍其平面测量的方法及精度评定指标。 CPⅢ 控制网测量前应对全线的 CPⅠ 、 CPⅡ 控制网进行复测，确认复测结果合格后，然后再用合格的 CPⅠ 、 CPⅡ 控制网成果进行 CPⅢ 控制网的测设。 CPⅢ 控制网是高速铁路实际施工控制网，在整个高速铁路控制网体系中占有重要地位。 除了以上高速铁路控制网体系的四级控制网之外，高速铁路轨道基准网也是高速铁路控制网体系中不可缺少的组成部分，轨道基准网在博格 Ⅱ 型轨道板的铺设和精调过程中起到重要作用。 轨道控制网（ CPⅢ ）概述 CPⅢ 控制网是高速铁路控制网体系中最重要的组成部分：在高速铁路施工阶段， CPⅢ 控制网可用于无砟轨道板的安装、轨道的精调等；在运营阶段， CPⅢ 控制网可用于轨道的检查与测量。 CPⅢ 控制网在高速铁路的施工、运营、维护过程中应用广泛、作用巨大，因此， CPⅢ 控制网也一直是高速铁路控制测量体系研究中的重点。 本科 毕业设计 第 3 页 CPⅢ 控制网为三维控制网，平面网和高程网相互独立且（ x,y,H）指向同一点。 CPⅢ 控制网的平面测量应采用自由测站边角交会法施测；高程测 量方法可采用矩形法和德国法测量，针对我国 CPⅢ 高程控制网的具体情况，理论上矩形法要优于德国法。 CPⅢ 控制网中每隔 60m左右布设一对 CPⅢ 控制点（纵向间距为 60m，横向间距约为 11m，车站除外）， CPⅢ 控制网应附合于 CPⅠ 、 CPⅡ 控制点上，每 600m左右（ 400800m）联测一个 CPⅠ 或者 CPⅡ 控制点，当 CPⅡ 控制点的点位密度不能满足 CPⅢ 控制网的联测要求时，可以按照等精度内插的方法来加密 CPⅡ 控制点，以满足 CPⅢ 控制网的要求。 CPⅢ 控制网与 CPⅠ 、 CPⅡ 控制点进行联测时，可以采用两种方法进行联测： （ 1）自由测站观测 CPⅠ 、 CPⅡ 控制点：即采用自由测站边角交会法观测 CPⅢ控制点的同时也观测 CPⅠ 、 CPⅡ 控制点；采用该方法时，至少应在连续两个自由测站上观测同一 CPⅠ 、 CPⅡ 控制点。 （ 2）在 CPⅠ 、 CPⅡ 控制点上置镜观测 CPⅢ 控制点；当采用该方法时，在 CPⅠ 、CPⅡ 控制点上置镜观测的 CPⅢ 控制点的个数至少为 3 个。 CPⅢ 控制网水平方向应采用全圆方向法进行观测，若要采用分组观测方法，那么必须要有统一的归零方向；对于 ″的智能型全站仪来说，水平方向观测应满足的主要技术要求如下： 测回数不小于 2 次；半测回归 零差不大于 6″；不同测回同一方向 2C 互差小于或者等于 9″；同一方向归零后方向值较差不大于 6″。 根据高速铁路实际施工的需要，可对高速铁路 CPⅢ 控制网进行分区段测量，要保证每区段的长度不小于 4km，相邻区段的重叠 CPⅢ 控制点不少于 6 对，并且还要保证相邻区段的重叠部分不在车站范围内。 对于相邻区段的 CPⅢ 重叠点，前后区段独立平差所得的重叠点坐标较差应 ≤3mm，否则不能进行区段搭接；若满足了该条件，后一区段以该区段的 CPⅠ 、 CPⅡ 控制点以及前一区段的 13 对重叠的CPⅢ 控制点作为约束点，重新进行平差计算，以达到将各 个区段连接在一起的目的。 对于经过平差计算的 CPⅢ 控制网成果，我们要根据高速铁路工程测量规范的精度要求检查所得的 CPⅢ 控制网成果，只有完全达到精度指标要求的 CPⅢ 控制网成果，我们才能在高速铁路施工、运营、维护各阶段使用该 CPⅢ 控制网成果。 本科 毕业设计 第 4 页 本论文的研究内容及意义 本论文的研究内容 高速铁路无砟轨道铁路测量技术是无砟轨道铁路建设成套技术中的一个重要组成部分，其中轨道控制网即 CPⅢ 网测量更是无砟轨道铁路测量技术中的重要环节。 CPⅢ 控制网的可以用自由测站边角交会法进行观测，同时，利用传统的三 联脚架法也可完成 CPⅢ 控制网的测量，为了能够得到精度更高的外业观测数据，我们需要对各种方法测得的 CPⅢ 网外业数据进行平差处理，分析用不同方法测得的CPⅢ 控制网的观测数据之间的精度差异，进而得到最适合 CPⅢ 控制网的观测方法；高速铁路精密工程测量的目的是为了得到满足高速铁路精密工程测量要求的观测数据来指导高速铁路的施工、运营、维护、监测等一系列的工作，因此，我们不仅要进行外业观测，更重要的是对观测数据进行平差处理，得到相应的点位、距离等一系列的精度指标，通过这些精度指标来判断平差后 CPⅢ 控制点坐标值等数据是否满 足高速铁路建设、运营及维护的精度要求。 由于高铁建设线路里程一般比较长，不可能一次性完成整条线路 CPⅢ 网的观测，因此，必须把高铁 CPⅢ 网划分为若干个区段。 为了保证整条线路的连续性，相邻区段必须有部分重叠点，而这些重叠点因为在不同的区段内均参与了所在区段的平差处理，因此会得到至少两套重叠点坐标，为了将各区段连接为一条完整的线路，必须进行区段搭接。 区段搭接的方法一般有约束搭接和余弦函数平滑搭接两种，我们要比较这两种搭接方法的优缺点，对不同搭接方法所得的坐标进行进一步的精度分析，得到最适合 CPⅢ 控制网区段搭接的方 法，并对 CPⅡ 坐标系与 CPⅢ 坐标系之间的坐标转换问题进行研究。 本论文的研究意义 我国的高速铁路虽然在最近一些年发展极为迅速，许多技术上已经处于世界领先水平，但是由于我国的高铁建设的时间太短，许多技术是在国外引进的基础上改进的得到的，比如说我国的 CPⅢ 控制网，它是随着我国高速铁路建设的需要而从 本科 毕业设计 第 5 页 德国引进的的，因此我国的测量工作人员对该网的。