轨道控制网cpiii测量.ppt

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1、轨道控制网CPIII测量,目 录1、概述2、CPIII作业前准备工作 3、CPIII平面控制测量 4、CPIII高程控制测量 5、控制网维护与复测6、CPIII施测注意事项,精密测量是建设高质量客运专线最重要、最基本的条件之一。必须严格按照相关规定，适时建立“四网合一”的控制测量网络。,1 概述,客运专线精密工程平面控制网宜按分级布网的原则布设，分别为框架平面控制网（CP0）、基础平面控制网（CP）、线路平面控制网（CP）、轨道控制网（CP）。,1 概述,CPIII控制关键技术主要为：CPIII测量标志 CPIII测量仪器设备性能 影响外部环境对CPIII施测的控制,1 概述,CP控制网的测量

2、标志必须达到以下要求：具有强制对中、能够长期保存、不变形、体积小、结构简单、安装方便、价格适中、重复安置精度高，同一套测量标志在同一点重复安装及不同套测量标志在同一点重复安装的空间位置偏差均应小于0.5mm。,CPIII测量标志,CPIII测量标志,CP标志安装精度要求,CPIII测量标志,德国Sinning公司的CP目标组,CPIII测量标志,石太线太行山隧道洞内CPIII,CPIII测量标志,江西某厂家仿制,实践证明此种CP目标组重复精度极差无法满足施工要求,CPIII测量标志,郑西线CPIII标志及棱镜,CPIII测量标志,福厦线、达成线隧道CPIII,CPIII测量标志,福厦线黄晶岭隧

3、道CPIII,武广线CPIII预埋件,武广线CPIII平面标志,武广线CPIII高程标志,CPIII测量标志,广深港立式预埋件,广深港球形棱镜,广深港横插式标志,CPIII测量标志,每个CPIII 点埋设立式基座或横插基座轴套，球棱镜仅测量时安放使用，两种基座接触面均嵌有磁性材料，有一定吸附力，在进行高程水准测量时，只需在球棱镜球壳表面立尺即可进行测量，测量后的高程减去球棱镜的半径长度就是CPIII 目标点测量中心的高程。,精密三维测量标志实物,安装筒安装到防撞墙,桥梁、隧道段CPIII标志,路基段CPIII标志,CPIII平面观测标志,平面数据采集时CPIII标志,水准测量杆安装后实物照片,

4、水准尺在水准测量杆上立尺,CPIII测量使用的全站仪必须满足以下要求：角度测量精度：1距离测量精度：1mm+2ppm带马达驱动、自动照准和数据自动记录功能的现代化全站仪，如：Leica（徕卡）系列的：TCA2003、TCA1201及天宝全站仪TRIMBLE S6、S8等；,CPIII测量仪器设备性能,CPIII测量仪器设备性能,Leica TCA2003,Trimble S6,CPIII测量仪器设备性能,Leica TCA1201,SOKKIANET05,CPIII测量仪器设备性能,CPIII测量使用的棱镜必须满足以下要求：加工精度高棱镜相位中心稳定棱镜越小，越有利于CPIII观测,CPIII

5、测量仪器设备性能,CPIII控制网平面观测数据采集应在夜间开展。因全站仪采用ATR自动照准、对中受光源干扰较大，应尽量减少光源对观测质量的影响。在无光源的漆黑环境，ATR自动照准精度最高。,影响外部环境对CPIII施测的控制,CPIII控制网平面观测数据采集空气中应无明显灰尘，特别是人能明显感觉到灰尘的存在，呼吸不舒服时，不能开展CPIII平面观测作业。,影响外部环境对CPIII施测的控制,CPIII控制网平面观测数据采集时周围应无震动，特别时机械作业、车辆通行等,影响外部环境对CPIII施测的控制,观测视线受物体影响，即观测视线距物体太近，方向观测值会受大气折光差影响太大，特别时接触网杆、配

6、电箱、台车等,无砟轨道对线下基础工程的工后沉降要求非常严格，CP的控制网测量应待线下工程沉降和变形满足要求，且无砟轨道铺设条件评估通过后进行。,2、CPIII作业前准备工作,线下工程沉降和变形评估,按照客运专线铁路无砟轨道铺设条件评估技术指南（铁建设【158号】）要求，路基地段沉降观测为6个月，桥梁地段沉降观测期为6个月、基岩墩或地质条件好桥梁为2个月，隧道地段沉降观测期为3个月。,2、CPIII作业前准备工作,线下工程沉降和变形评估,按照时速200公里及以上铁路工程基桩控制网（CPIII）测量管理办法（铁建设【2008】80号）要求，“CPIII测量前，应对CPI、CPII和高程控制网进行一

7、次复测，编写复测报告，并进行评估。”,2、CPIII作业前准备工作,CPI、CPII、二等水准控制网复测,采用GPS复测CP、CP控制点，复测与原测成果坐标较差分别满足20mm，15mm要求，同时复测与原测相邻点间约束平差后三维或二维坐标差之差的相对精度还应满足：,2、CPIII作业前准备工作,CPI、CPII、二等水准控制网复测,2、CPIII作业前准备工作,CPI、CPII、二等水准控制网复测,2、CPIII作业前准备工作,CPI、CPII、二等水准控制网复测,Xij=（Xj Xi）复（Xj Xi）原 Yij=（Yj Yi）复（Yj Yi）原 Zij=（Zj Zi）复（Zj Zi）原,采用

8、导线复测CP控制点，满足相应等级规定后，应进行水平角、边长和平面点位较差的分析比较，较差应符合下表规定：,2、CPIII作业前准备工作,CPI、CPII、二等水准控制网复测,2、CPIII作业前准备工作,CPI、CPII、二等水准控制网复测,二等水准复测应相邻测段高差应满足 mm,2、CPIII作业前准备工作,CPI、CPII、二等水准控制网复测,根据复测评估报告，对于点位的位置和密度不能满足CPIII测量要求的平面、高程控制点，按插点或插网方法进行同精度加密。,2、CPIII作业前准备工作,CPI、CPII、二等水准控制点加密,在隧道贯通后应进行隧道洞内CPII控制网和二等水准高程的贯通测量

9、。,2、CPIII作业前准备工作,隧道贯通后隧道洞内平面、高程约束点布设,2、CPIII作业前准备工作,3.6,3.6,2.0,CPIII控制点距离布置一般为5070m左右一对，CPIII控制点布设高度应与轨道面高度保持一致的高度间距，一般比轨道面高30cm左右。,3、CPIII平面控制测量,CPIII控制点布设,3、CPIII平面控制测量,一般路基地段CPIII宜布置在接触网杆上,3、CPIII平面控制测量,桥梁地段一般布置在防护墙内测或顶端,3、CPIII平面控制测量,桥梁地段一般布置在防护墙内测或顶端,一般结构桥梁CPIII必须根据梁长布设在固定支座段，对于80m以上大跨度连续梁应进行专

10、项设计，一般仍按60m左右布设，应用CPIII成果时加强检测或重新加密。,3、CPIII平面控制测量,隧道地段一般布置在电缆槽顶面以上3050厘米的边墙内衬上或靠轨道测电缆槽顶面。,隧道地段CPIII布设,隧道地段CPIII布设,CPIII点按照公里数递增进行编号，其编号反映里程数。在有长短链地段应注意编号不能重复。一般为7位数，如1234301，1234为里程数，不足四位以0补全，3代表CPIII，01为一公里范围内CPIII序号，线路前进向左侧尾数为奇，右侧为偶。,3、CPIII平面控制测量,CPIII控制点的编号,CP控制网采用自由设站交会网（客运专线无碴轨道铁路工程测量暂行规定称为“后

11、方交会网”）的方法测量，自由测站的测量，从每个自由测站，将以2 x 3个 CP III-点为测量目标，每个CP点至少应保证有三个自由测站的方向和距离观测量，测量方法见下图。,3、CPIII平面控制测量,CPIII平面控制网观测,CPIII平面控制网观测,CP III施测时自由设站点距CPIII控制点距离为一般应小于120 m左右，最大不超过180m；距高等级已知点最大不超过300m。,CPIII平面控制网观测,CPIII平面控制网观测,方向测量法水平角测量精度表,观测时边长必须进行温度、气压改正，温度量测精度应为0.5，气压量测精度应为5hpa。,CPIII平面控制网观测,CPIII平面测量应

12、根据需要分段测量，为了使相邻重合测段能够满足CPIII控制网的测量高均匀性和高精确度，每个重合测段应重复观测6对CPIII点（约300m）进行平差，每个测段一般为48km，最短不应小于3km。,CPIII平面控制网观测,平面控制网宜每600m左右与高等级CPI、CP II 控制点进行联测，并通过至少2或3个自由测站进行联测。不能直接观测的CPII点应用GPS按CPII同精度内插方式加密，即以前后相邻CPII点作为起算点，并按CPII施测精度加密得到的新CPII成果。联测方法见下图：,CPIII平面控制网观测,CPIII平面控制网观测,桥梁、隧道段须与已有的独立的隧道施工控制网相连接。通过选取适

13、当的CP II点和CPIII 特殊网点，来保证形成均匀的过渡段。,CPIII平面控制网观测,CP平面网的主要技术指标,CPIII平面控制网数据处理,在自由设站CPIII测量中，测量时必须使用与全站仪能自动记录及计算的专用数据处理软件，采用软件必须通过铁道部相关部门正式鉴定。,CPIII平面控制网数据处理,国产CPIII软件以中铁二院和铁三院最为成熟，使用较广，分为机载数据采集软件和数据后处理软件，质量控制主要在外业，另外还有中铁一院CPIII软件；国外CPIII软件为铁道部技术引进的德国专业CPIII后处理软件GL-Survey，质量控制重点在内业。,CPIII平面控制网数据处理,目前，武广全

14、线，福厦线、温福线、达成线、石太线太行山隧道无砟轨道段均采用中铁二院与西南交通大学合作开发的CPIII DAS软件；京津城际采用铁三院CPIII软件；郑西线则采用GL-survy进行平差计算。观测数据平差之前，必须对观测数据的质量进行检核。,CPIII平面控制网数据处理,这里以中铁二院与西南交大开发的CPIII DAS为例进行CPIII数据处理讲解：,CPIII平面控制网数据处理,CPIII平面控制网数据处理,CPIII DAS 总界面,外业测站数据检查,CP平面网复测相邻测站间与任意一对CPIII控制点组成的闭合环的闭合差，应满足下表规定。,CPIII平面控制网数据处理,自由测站与相邻一对C

15、PIII闭合环闭合差计算,平面平差参数设置,约束网平差成果,CP平面网平差后的主要技术要求,CPIII平面控制网数据处理,CPIII平面控制网图,测段之间衔接时，前后测段独立平差重迭点坐标差值应满足4mm。满足该条件后，后一测段CP网平差，应采用本测段联测的CP、CP控制点及重叠段前测段CP点坐标进行约束平差。,CPIII平面控制网数据处理,坐标换带处CP平面网计算时，应分别采用相邻两个投影带的CP、CP 坐标进行约束平差，并分别提交相邻投影带两套CP平面网的坐标成果。两套坐标成果都应该满足CPIII相应精度要求。提供两套坐标的CPIII测段长度不应小于800m。,CPIII平面控制网数据处理

16、,在CP平面网复测时，联测上一级控制点CP、CP 的方法和数量应与原测网相同，CP点复测成果与原测成果的坐标较差应4mm，否则复测的CP平面网数据应补测或重测。,CPIII平面控制网数据处理,无砟轨道CPIII高程控制点应与平面控制点共桩，点编号相同，观测时高程控制标志一般应与平面控制标志相同，当平面与高程控制标志不同时，须明确平面与高程观测几何中心的相对关系。,4、CPIII高程控制测量,CPIII高程控制标布设,CP点与CP点之间的水准路线，宜采用下图所示的水准路线形式进行。外业测量时，左边第一个闭合环的四个高差应该由两个测站完成，其他闭合环的三个高差可由一个测站按照后前前后或前后后前的方

17、式测量。,4、CPIII高程控制测量,无砟轨道CPIII高程控制网布设,4、CPIII高程控制测量,无砟轨道CPIII高程控制网布设,CPIII高程控制网也可采用以上网型：往测以轨道一侧的CP水准点为主线贯通水准测量，另一侧的CP水准点在进行贯通水准测量时重新设站就近观测相对两个CPIII点间高差。,返测则以另一侧的CP水准点为主线贯通水准测量，对侧的水准点在进行贯通水准测量时重新设站就近观测相对两个CPIII点间高差，重新设站时后视不变，每两对CPIII水准点形成一个水准闭合水准路线。,4、CPIII高程控制测量,无砟轨道CPIII高程控制网观测,CPIII控制点高程测量工作应在CPIII平

18、面测量完成后进行，并起闭于线路水准基点。CPIII高程控制水准测量应按客运专线无砟轨道铁路工程测量暂行规定第4.1节有关精密水准测量要求施测。,4、CPIII高程控制测量,精密水准测量精度要求表,4、CPIII高程控制测量,无砟轨道CPIII高程控制网观测,当桥面与地面间高差大于3m，线路水准基点高程直接传递到桥面CP控制点上困难时，宜采用不量仪器高和棱镜高的中间设站三角高程测量法传递。,4、CPIII高程控制测量,无砟轨道CPIII高程控制网观测,4、CPIII高程控制测量,为了对测量结果进行检核，在进行完成一次高程传递后应变换仪器高或者换一个位置再进行一次高差测量，然后将两次结果进行比较，

19、若较差小于1.0 mm时，取两次的平均值作为测量的最终结果。,4、CPIII高程控制测量,无砟轨道CPIII高程数据处理,在数据存储之前，必须对观测数据作各项限差检验。检验合格时，进行必要顺序整理，计算与检核者签名后进行存储。检验不合格时，对不合格测段整体重测，至合格为止。,4、CPIII高程控制测量,无砟轨道CPIII高程数据处理,CPIII高程控制水准网平差软件应采用西南交通大学开发的软件或武汉大学科傻地面控制测量数据处理系统进行，精密水准应附合到线路水准基点上，并采用固定数据平差。,4、CPIII高程控制测量,无砟轨道CPIII高程数据处理,CP高程网外业观测成果的质量评定与检核的内容，

20、应该包括：测站数据检核、水准路线数据检核，当CP水准网的环数超过20个时还要进行每千米水准测量的高差全中误差的计算。,4、CPIII高程控制测量,无砟轨道CPIII高程数据处理,CP高程网复测时，若建网测量和复测联测上一级水准点的方法和数量相同，则约束平差后两次测量CP点高程的较差，应不大于3mm，否则复测的CP高程网数据应补测或重测。,5、控制网维护与复测,根据时速200公里及以上铁路工程轨道控制网（CP）测量管理方法的通知（铁建设200880号）要求，在长轨精调前必须进行一次CP轨道控制网的全面复测。,5、控制网维护与复测,复测前首先进行现场勘查，检查标石的完好性，对丢失和破损较严重的标石

21、按原控制点标准恢复。采用的仪器设备、观测方法、控制网型、精度指标、计算软件与原测相同。,5、控制网维护与复测,复测时所用的高等级控制点应与原测一致，以保证CP轨道控制网测量成果和复测成果的一致性。,应根据复测成果进行平面控制点的稳定性分析，按“同精度复测坐标较差”4mm作为判别标准，满足限差要求可认为点位稳固，超过限差要求应结合线下工程结构及高程复测成果进行分析判断，特别要结合沉降评估结论进行分析判断。,平面控制网复测判别依据,CP高程网复测应与原测联测相同的线路水准基点，约束平差后两次测量CP点高程的较差，应不大于3mm，若满足限差要求可认为点位稳固，超过限差要求应结合线下工程结构及平面复测

22、成果进行分析判断，特别要结合沉降评估结论进行分析判断。,高程控制网复测判别依据,对丢失和破损较严重的CPIII标志应按原控制点标准进行恢复，平差计算时应纳入复测控制网按测段进行平差计算。,复测成果各项精度指标满足CPIII精度要求时，宜采用复测成果进行长轨精调作业。,长大隧道绕行与贯通线路水准基点高差处理,6、CPIII施测注意事项,若提交CPIII成果后马上用于无砟轨道铺设，造成长大隧道贯通后二等水准高差与贯通前高差不符值无法调整。若隧道进出口端均已开展无砟轨道铺设，高差不符值则只能在隧道段进行强行分配，特别是贯通前后高差不符值太大，超出精密水准闭合差限差要求时，则很难处理。,长大隧道绕行与

23、贯通线路水准基点高差处理,6、CPIII施测注意事项,建议：有长大隧道的标段，最好能在隧道贯通前隧道进出口两个二等水准点间约20km待高程衔接处理好后，再进行无砟轨道铺设；,分段CPIII控制网的衔接,6、CPIII施测注意事项,局部地段沉降未稳定即开展CPIII控制网建网和无砟轨道铺设，对今后CPIII控制网平面、高程衔接及铁路运营前长轨精调带来一定难度；,分段CPIII控制网的衔接,6、CPIII施测注意事项,建议：等沉降评估通过后，桥梁、路基段沉降量稳定后再开展CPIII控制网建网工作，同时尽量加长每段CPIII控制网段长度，一般48km比较理想，减少相邻衔接段。,加密CPII控制点的保

24、护,6、CPIII施测注意事项,因原高等级平面控制点CPI、CPII受施工影响或距线位本身较远，CPIII控制网建网时联测不方便，必须进行CPII控制点加密。为保证相邻段CPIII控制网衔接、将来CPIII控制网复测联测相同高等级控制点以及方便运营维护单位使用，应加强加密CPII控制桩的保护与成果整理、归档工作。,平面数据采用过程气象元素改正问题,6、CPIII施测注意事项,CPIII测量精度要求高，其测量方法与传统的测量方法不同，全站仪测距过程中必须要进行温度、气压等气象元素改正。在一般的气象条件下，在1Km的距离上，温度变化1度所产生的测距误差为0.95mm；,平面数据采用过程气象元素改正

25、问题,6、CPIII施测注意事项,气压变化1mmHg所产生的测距误差为0.37mm，湿度变化1mmHg所产生的测距误差为0.05mm。湿度的影响很小，可以忽略不计，当在高温、高湿的夏季作业时，就应考虑湿度改正。建议测定气温应使用测量专用通风干湿温度计，测定气压使用空盒气压表。,已破坏CPIII控制桩恢复问题,6、CPIII施测注意事项,建议对已破坏的CPIII控制点，重新埋设控制桩后，应采用周围至少4对（8个）CPIII控制点作为约束点进行同精度扩展方式进行加密，恢复已破坏的CPIII控制桩，以满足无砟轨道铺轨要求。,CPIII平面、高程控制桩标志问题,6、CPIII施测注意事项,目前，京津城

26、际、武广客专、郑西线、广深港客专、达成线（福厦线）隧道无砟段、石太太行山隧道无砟段采用CPIII标志均不相同，各线所采用CPIII标志各有优缺点。希望将来铁道部能规定统一采用经济、使用方便、重复安置精度高、具中国自主知识产权的CPIII国标。,CPIII施测环境重视问题,6、CPIII施测注意事项,为提高CPIII施测效率，减少返工作业，应高度重视CPIII施测环境。一般应在夜间作业，并且应尽量在无尘、无震动、无遮挡的情况下开展CPIII外业作业。减小不利环境因素对CPIII数据采集质量的影响。,无砟轨道CP网测量数据采集及其数据处理系统,CP数据采集软件的主要功能CP数据平差软件的主要功能C

27、P测量系统的主要特点 产品应用情况,软件系统构成示意图,1、CP数据采集软件的主要功能 1,CP数据采集软件是专为我国无砟轨道施工中CP控制网测量数据采集而设计的外业观测自动化控制软件。该软件可运行在任意一款Windows CE操作系统的外业手簿上，也可运行在普通的商务PDA上。CP DMS软件(可以控制瑞士徕卡公司和美国天宝公司智能型全站仪，如Leica TCA2003/1800/1201+,Trimble S6/S8,索佳Net05系列），通过设定参数自动完成多测回全圆方向和距离观测，同时将合格数据记录到手簿中的SD卡上。,1、CP数据采集软件的主要功能 2,1、CP 软件观测限差和控制参

28、数的编辑、录入；,1、CP数据采集软件的主要功能 3,2、CP 软件进行仪器任意自由设站后的坐标数据编辑录入，以及实时修改全站仪度盘，完成后视归零；,1、CP数据采集软件的主要功能 4,3、CP DMS软件进行自动观测前，各CP控制点和CPII、CPI等点位的目标学习；,1、CP数据采集软件的主要功能 5,4、CP DMS软件按观测参数进行多测回方向和距离的全圆观测，观测成果自动保存到SD卡上；,1、CP数据采集软件的主要功能 6,5、CP DMS软件在自动观测过程中，严格按设定限差检查观测成果是否合格。如果超限，则实时提示，并由操作人员决定是否重测。CP DMS软件的主要功能框图如下：,1、

29、CP数据采集软件的主要功能 7,6、CPDMS的硬件支持设备（1）Leica系列全站仪,数据连接线,PDA与全站仪,1、CP数据采集软件的主要功能 9,6、CPDMS的硬件支持设备（2）Trimble系列全站仪,仪器架设,手簿操作,目标学习,自动观测,如何适应于黑暗环境？如何适应于施工干扰的现场工地？如何保证观测质量与精度？如何提高工作效率？,1、CP数据采集软件的主要功能总结,2、CP数据平差计算软件的主要功能 1,CP数据处理软件的主要功能图：,2、CP数据平差计算软件的主要功能 2,CP数据处理软件的流程示意图：,2、CP数据平差计算软件的主要功能3,CP数据处理软件主窗体参见下图:,2

30、、CP数据平差计算软件的主要功能 4,CP数据处理软件功能全面、整体性能好、自动化程度高、通用性强，能满足客运专线铺设无碴轨道和运营维护提供测量控制基准的要求。CP数据采集软件与CP数据平差软件配合使用，可真正实现CP控制网外、内业数据采集和处理一体化和自动化。,2、CP 测量系统的主要特点 1,1、CP 数据采集软件完全按照国内测量规范要求，遵照国内多测回全圆观测的习惯进行研制，其外业观测数据质量控制参数完全按规范D的要求设置。同时，在野外可以进行外业数据检查以控制外业观测质量，提高外业观测的效率。国外同类软件只能在内业进行计算。2、CP 数据平差计算软件，实现CP 控制网采集数据的无缝存取

31、，从而使之与CP 数据采集系统完美结合，使得无砟轨道施工中CP控制网的测量真正实现了内、外业数据采集和处理的一体化目标。3、CP 数据平差计算软件，还可对外业数据进行二次质量检查和统计，通过CP控制网闭合环闭合差的探测和分析，可进一步探测外业观测的超限观测值。,2、CP测量系统的主要特点 2,4、CP数据处理软件采用方差分量估计理论，自动确定边角观测值合理的权比关系。而国外同类软件在确定不同类观测值的权比方面是人工处理，不同的人进行数据处理会得到不同的平差结果。5、CP数据处理软件研究并实现了三种CP 控制网的严密平差计算方法，分别为：自由网平差及置平算法；自由网平差及校正算法；附有条件的间接平差算法（部分约束或全部约束算法）。三种算法的平差结果可相互比较，据此可分析CP网与CPI、CPII网的兼容情况，还可提高CP控制网平差计算结果的可靠性。6、CP 数据采集系统不但可以测量CP控制网,也可以测量任意平面控制网；CP 数据平差系统不但可以计算CP控制网，也可以计算任意的边角网，同时也可以计算任意水准网。,关于CPIII问题的几个思考,不同段落的平面控制网衔接问题不同软件的平差数据处理不同观测仪器类型棱镜标志统一问题,谢 谢！,