京沪高速铁路CPIII控制高程测量培训.doc
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京沪高速铁路无砟轨道CPIII高程测量
京沪高速铁路
轨道控制网CPⅢ高程测量
中铁第四勘察设计院集团有限责任公司
二OO九年七月
京沪高速铁路
轨道控制网CPⅢ高程测量
编制者：
中铁第四勘察设计院集团有限公司航察处：
夏艳军
审核者：
中铁第四勘察设计院集团有限公司航察处：
郭良浩（处总工程师）
目录
1.无砟轨道高程测量执行的标准及规范 1
2.轨道控制网CPⅢ高程测量 1
2.1CPⅢ控制网测量设备 1
2.2CPⅢ高程控制点精度要求 1
2.3CPⅢ控制点高程测量一般规定 3
2.4CPⅢ控制网测量方法 3
2.5CPⅢ控制点高程测量数据处理 8
3.特殊情况下的CPⅢ控制网高程测量 8
3.1区域沉降区的CPⅢ控制网高程测量 8
3.2连续梁等特殊结构的CPⅢ控制网高程测量 9
4CPⅡ加密高程测量及高程上桥的方法 9
5CPⅢ高程复测方法与技术要求 10
6CPⅢ控制网高程评估验收程序、标准和要求 11
7CPⅢ控制网的维护 11
8其它有关事宜 11
9上交资料 11
京沪高速铁路无砟轨道CPШ高程测量
轨道控制网CPⅢ是沿线路布设的三维控制网，起闭于基础平面控制网（CPⅠ）或线路控制网（CPⅡ）及线路水准基点，应在线下工程竣工，通过沉降变形评估后施测，为无砟轨道铺设和运营维护的三维基准。
无砟轨道铁路工程测量高程控制网为两级布设，第一级为线路水准基点控制网（二等），第二级为轨道控制网（CPⅢ）高程控制测量（精密）。
所有CPⅢ平高共点。
1.无砟轨道高程测量执行的标准及规范
（1）《客运专线无砟轨道铁路工程测量暂行规定》（铁建设[2006]189号）；
（2）《国家一、二等水准测量规范》（GB/T12897-2006）；
（3）《国家三、四等水准测量规范》（GB12898-91）；
（4）《工程测量规范》（GB50026-2007）；
（5）《精密工程测量规范》（GB/T15314-1994）。
2.轨道控制网CPⅢ高程测量
2.1CPⅢ控制网测量设备
用于CPⅢ控制网高程测量的水准仪，标称精度应满足每公里水准测量往返测高差中数测量的中误差优于±0.3mm/km。
水准尺应采用整体因瓦水准标尺，与水准仪配套的尺垫，其重量应不低于3kg。
与水准仪配套的脚架，应采用木质脚架。
2.2CPⅢ高程控制点精度要求
CPⅢ控制点水准测量应按《客运专线无砟轨道铁路工程测量暂行规定》中的“精密水准”测量的要求施测。
CPⅢ控制点高程测量工作应在CPⅢ平面测量完成后进行，并起闭于二等水准基点，且一个测段联测不宜少于三个水准点。
精密水准测量采用满足精度要求的电子水准仪（电子水准仪每千米水准测量高差中误差为±0.3mm），配套因瓦尺。
使用仪器设备应在检定期内，每年必须对测量仪器精确度进行一次检定，每天使用该仪器之前，根据自带的软件对仪器进行检验和校准。
（1）精密水准测量精度要求
精密水准测量精度要求表（mm）
水准测量
等级
每千米水准测量偶然中误差M△
每千米水准测量全中误差MW
限差
检测已测段高差之差
往返测
不符值
附合路线或
环线闭合差
左右路线
高差不符值
精密水准
≤2.0
≤4.0
12
8
8
4
注：
表中L为往返测段、附合或环线的水准路线长度，单位km。
（2）精密水准测量的主要技术标准要求
精密水准测量的主要技术标准
等级
每千米高差全中误差（mm）
路线长度（km）
水准仪等级
水准尺
观测次数
往返较差
或闭合差
（mm）
与已知点
联测
附合或环线
精密水准
4
2
DS1
因瓦
往返
往返
8
注：
L为往返测段、附合或环线的水准路线长度，单位km。
（3）精密水准观测应符合以下要求
精密水准观测主要技术要求
等级
水准仪最低型号
水准尺类型
视距
（m）
前后视距差（m）
测段的前后视距累积差（m）
视线高度（m）
数字水准仪重复测量次数
光学
数字
光学
数字
光学
数字
光学
（下丝读数）
数字
二等
DS05
因瓦
≤50
≥3且≤50
≤1.0
≤1.5
≤3.0
≤6.0
≥0.3
≤2.8且≥0.55
≥2次
精密水准
DS05
因瓦
≤60
≥3且≤60
≤1.5
≤2.0
≤3.0
≤6.0
≥0.3
≤2.8且≥0.45
≥2次
三等
DS1
因瓦
≤100
≤100
≤2.0
≤3.0
≤5.0
≤6.0
三丝能读数
≥0.35
≥1次
DS2
双面木尺
单面条码
≤75
≤75
因水准路线较短，故不设间歇点。
使用双摆位自动安平水准仪时，不计算基辅分划读数差。
对于数字水准仪，同一标尺两次读数差小于0.4mm。
上述观测限差超限时，重新观测。
2.3CPⅢ控制点高程测量一般规定
轨道控制网CPⅢ控制点的高程测量起闭于线路水准基点，CPⅢ控制点与上一级水准点的高程联测应采用往返测精密水准测量。
轨道控制网CPⅢ控制点间的高程网测量，可采用3种水准测量方法中的任意一种进行。
CPⅢ控制点间的高程网的构网形式及其与上一级水准点联测应符合相关规定。
当采用单程观测时，每相邻4个CPⅢ点之间应构成水准闭合环。
区段之间衔接时，前后区段独立平差重叠点高程差值应满足≤±3mm。
满足该条件后，后一区段CPⅢ网平差，应采用本区段联测的线路水准基点及重叠段前一区段连续1～2对CPⅢ点高程成果进行约束平差。
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CPⅢ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。
CPⅢ高程网外业观测成果的质量评定与检核的内容包括：
测站数据检核、水准路线数据检核，联测线路水准基点的高差闭合差，当CPⅢ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。
相邻CPⅢ点高差中误差应不大于±0.5mm。
2.4CPⅢ控制网测量方法
2.4.1中间设站三角高程测量法
采用中间法三角高程原理，用测站点到CPⅢ点间的高差，进一步计算出相邻两CPⅢ点间的高差，该方法类似于GPS网基线的差分处理，其实质是用于减弱地球曲率与大气折光的影响。
单个自由测站形成的三角高差情况和多个自由测站形成的CPⅢ三角高程网图形，见下图；
单个测站形成的CPⅢ三角高程网网形示意图
多个测站形成的CPⅢ三角高程网网形示意图
CPⅢ三角高程网建网需注意的事项：
1）可以根据CPⅢ平面测量的边角观测值，采用CPⅢ三角高程网建网测量技术，进行CPⅢ高程网的建网测量；
2）应根据经过球气差改正后的自由测站到个CPⅢ点的单向三角高差，计算相邻点间的高差。
3）用于构建CPⅢ三角高程网的CPⅢ平面网观测值，除满足CPⅢ平面的外业观测要求外，还要满足各测回竖直角测量的竖盘指标差互差和竖盘指标差互差的限差要求。
CPⅢ三角高程网外业观测的主要技术指标，应满足下表要求。
CPⅢ三角高程网外业观测的主要技术指标
全站仪标称精度
测回数
测回间距离较差
标志误差
测回间竖盘指标
互差
测回间竖直角互差
方向测量误差≤1″
距离测量误差≤
1mm+1ppm
≥3
≤1mm
X、Y、Z方向≤1mm
≤9″
≤6″
4）CPⅢ三角高程网应每2km与就近的线路水准基点进行高程联测，联测方法应采用独立往返水准测量的方式进行，联测的进度为精密水准测量。
5）由不同测站测量的CPⅢ三角高程网中的同名高差，应采用按距离长短加权平均的方法进行合成。
6）CPⅢ三角高程网含有自身的闭合高程路线和与线路水准基点构成的符合高程路线，闭合和符合高程路线的高差闭合差、每公里高差测量的偶然中误差以及全中误差，应该满足精密水准测量的相应限差要求。
7）CPⅢ高程网应采用约束线路水准基点的方法进行严密平差，平差后的各项精度指标应满足下表的要求。
CPⅢ三角高程网平差后的精度指标
高差改正数
高差中误差
高程中误差
平差后相邻点高差相对中误差
≤1mm
≤1mm
≤2mm
≤1mm
2.4.2单侧贯通往返水准测量法
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。
往测水准路线如下图1所示：
图1往测水准路线示意图
返测水准路线如下图2所示：
图2返测水准路线示意图
观测顺序：
1）光学水准仪观测
奇数测站照准标尺分划顺序为：
A后视标尺基本分划；
B中视标尺基本分划；
C前视标尺基本分划；
D前视标尺辅助分划；
E中视标尺辅助分划；
F后视标尺辅助分划。
偶数测站照准标尺分划顺序为：
G前视标尺基本分划；
H中视标尺基本分划；
I后视标尺基本分划；
J后视标尺辅助分划；
K中视标尺辅助分划；
L前视标尺辅助分划。
2）数字水准仪观测
奇数测站照准标尺分划顺序为：
A后视标尺；
B前视标尺；
C中视标尺；
D前视标尺；
E中视标尺；
F后视标尺。
偶数测站照准标尺分划顺序为：
G前视标尺；
H中视标尺；
I后视标尺；
J后视标尺；
K中视标尺；
L前视标尺。
2.4.3单程闭合环水准测量法
CPⅢ点之间的水准路线，采用下图3所示的水准路线形式进行。
仅第一环和最后一个环各边往返观测，由往测转为返测时，两支标尺应互换位置，并应重新整置仪器。
图3CPⅢ点之间的水准路线示意图
观测顺序：
1）光学水准仪观测
奇数测站照准标尺分划顺序为：
A后视标尺基本分划；
B前视标尺基本分划；
C前视标尺辅助分划；
D后视标尺辅助分划。
偶数测站照准标尺分划顺序为：
E前视标尺基本分划；
F后视标尺基本分划；
G后视标尺辅助分划；
H前视标尺辅助分划。
2）数字水准仪观测
奇数测站照准标尺分划顺序为：
A后视标尺；
B前视标尺；
C前视标尺；
D后视标尺。
偶数测站照准标尺分划顺序为：
E前视标尺；
F后视标尺；
G后视标尺；
H前视标尺。
测站数为偶数，一般为6或8个。
2.5CPⅢ控制点高程测量数据处理
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。
CPⅢ控制点高程测量应严密平差，平差计算取位下表中精密水准测量的规定执行。
精密水准测量计算取位
等级
往（返）测距离总和（km）
往（返）测距离中数（km）
各测站高差（mm）
往（返）测高差总和（mm）
往（返）测高差中数（mm）
高程
（mm）
精密水准
0.01
0.1
0.01
0.01
0.1
0.1
水准网平差包括经典平差、拟稳平差及伪逆平差。
无砟轨道高速铁路精密工程测量，不仅需要精密仪器和严格遵守操作规范，更重要的是采用合理可行的测量数据平差处理方法。
《TSDI_HRSADJ精密工程测量平差软件》中包含专门针对高精度工程测量的高程数据处理方法，具有水准网平差，水准闭合环能自动搜索并计算的功能，可采用经典平差、拟稳平差和伪逆平差三种不同平
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