高速铁路ＣＰ ＩＩＩ控制网单边测量精度分析及应用研究：张海涛 文章编号：１６７２—７４７９（２０１６）０１—００１５—０４ 高速铁路ＧＰⅢ控制网单边测量精度分析及应用研究 张海涛 （中铁工程设计咨询集团有限公司，北京１０００５５） Ａｃｃｕｒａｃｙ Ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｆ Ｓｉｎｇｌｅ－ｓｉｄｅ Ｓｕｒｖｅｙｉｎｇ ｆｏｒ Ｈｉｇｈ－ｓｐｅｅｄ Ｒａｉｌｗａｙ ＣＰ Ｉｌｌ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ ＺＨＡＮＧ Ｈａｉｔａｏ 摘 要 受“Ｖ”型天窗作业时间，某些运营铁路线或区间无法测量点对双边ＣＰｍ控制点，需 进行单点单边测量。通过试验数据，在对ＣＰｌｌＩ控制网单边测量的数据精度指标与常规点对ＣＰⅢ控制 网测量成果进行比较分析的基础上，对单边测量成果进行轨道测量的应用研究。研究分析结果表明， ＣＰｍ控制网单边测量精度指标能满足高铁ＣＰⅢ控制网测量精度要求，单边测量成果可用于轨道测量。 关键词ＣＰｍ控制网 单边测量观测网形精度分析 中图分类号：Ｕ２１２．２４ 文献标识码：Ａ １ 概述 目前高速铁路ＣＰ１１１控制网测量采用自由设站边 角交会法观测线路两侧ＣＰ １１１点对，但对于一些受“Ｖ” 型天窗上线作业时间影响的运营线路或区间，只能在 线路的一侧（左线或右线）进行作业，导致无法同时观 测线路两边的ＣＰＩＩＩ控制点，只能测量单侧ＣＰｍ控制 点。以某客运专线一段实测资料作为试验数据，对线 处理，对单边测量成果进行轨道测量的应用研究，提出 一种新的ＣＰⅢ控制网测量方法，从一定程度上解决运 营线路“Ｖ”型天窗ＣＰｎｌ控制网测量问题。 ２ 单边测量网形设计及技术要求 ２．１单边测量网形设计 （１）平面控制网形设计 ＣＰⅢ控制网单边测量在线路左线或右线作业时， 只能观测单侧的ＣＰ１１１控制点，即左线和右线分开进行 观测，分别形成左线ＣＰⅢ控制网和右线ＣＰ１１Ｉ控制网。 路左线和右线的ｃＰ ｍ控制点分别单独进行数据平差 收稿日期：２０１６—０１—１８ 作者简介：张海涛（１９８２一），男，２００６年毕业于武汉大学测绘工程专 业，工程师。 但应重视测试噪声的影响。 参察，２０１０（３）：２４—２７ ［２］ 黄昶，林莉．多源遥感影响融合技术在土地动态监测中应用［Ｊ］． 铁道勘察，２０１１（４）：３２—３６ 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≤１”，±（１＋１ｘｌ０一 Ｄ）ｍｍ Ｉ＞３ ≤１ （２）高程网形设计 ３精度分析 在试验段落采用相同仪器分别进行常规ＣＰ ｍ控 制网测量和ｃＰ ｍ控制网单边测量，试验段共测量 ２．５ ｋｍ范围内３８对ＣＰｍ点，数据处理采用相同的原 理和方法。平面控制网对自由网平差及固定约束 平差精度进行统计，三角高程网对三边环闭合差、每 。 ｃＰｍ高程控制网采用三角高程，与平面控制网同 时进行，比较不同自由设站所测得两相邻点的高差，每 相邻两个ＣＰｎｌ点之间至少有２个或３个高差重复观 测值，按每相邻３个ＣＰＩｌＩ点构建三角形高程闭合环的 方法构成三角高程网，高程网形如图２所示。 ｋｍ高差偶然中误差和每ｋｍ高差全中误差等指标进 行分析统计。同时对单边测量的左、右线ＣＰ ｍ控制网 Ｏ ＣＰ［ＩＩ控制点●自由设站点 图２ ＧＰⅢ控制网自由设站三角高程单边测量网形 平面和高程成果与常规测量的成果进行比较分析。 ２．２ ＣＰＩＵ控制网单边测量观测技术要求 ＣＰＩＩＩ控制网单边测量与常规测量方法技术要求 一３．１ 平面控制网数据精度分析 平面控制网精度主要通过左、右线ｃＰｍ控制网自 致，即平面测量水平方向应采用全圆方向观测法进 行观测。水平方向观测满足表１的规定。 表１ ＧＰ ｌＩｌ平面测量水平方向观测技术要求 由平差，约束平差精度统计，以及ｃＰ１１点平面坐标成 果与常规ｃＰｍ坐标成果的比较等方面进行分析。 试验区段左线ｃＰｍ平面网自由网平差及约束平 差的精度统计如表４和表５所示。 表４左线ＧｐｌＩｌ平面网自由网平差后的精度统计 统计方向观测值改正距离观测值改正距离观测中误验后单位权 项目 数最大值／（ ） 数最大值／ｍｍ差最大值／ｍｍ中误差／（”） 平面测量距离观测采用多测回距离观测法，满足 表２的规定。边长观测应实时地在全站仪中输入温度 表５左线ＣｐⅢ平面网约束平差后的精度统计 试验区段右线ＣＰｌｌＩ平面网自由网平差及约束平 差的精度统计如表６和表７所示。 对单边测量左、右线ＣＰⅢ控制网平面坐标平差成 表６右线ＧＰⅢ平面网自由网平差后的精度统计 统计方向观测值改正距离观测值改正距离观测中误验后单位权 项目 数最大值／（”） 数最大值／ｍｍ差最大值／ｍｍ中误差／（ ） 果与常规ｃＰⅢ测量成果进行比较分析，坐标差值统计 分布如图３和图４所示。 高速铁路ＣＰ ＩＩＩ控制网单边测量精度分析及应用研究：张海涛 １ ７ 迫 框 左 １ ０ ． ＾… ～ ｉｔ－￣ －－ 漏一１扣 一ｍ， ＿ ５．７． １３１５１ ． ２ ｛｝ｊ —３３３ ｄ 图３左线 ＣＰ ｌＵ网与常规ＣＰ ＩＩＩ网坐标成果差值分布 图４ 右线ＣＰ ＩＩＩ网与常规ＣＰⅢ网坐标成果差值分布 ＣＰｍ控制网单边测量的平面坐标成果与常规ＣＰ Ⅲ测量成果较差绝对值最大为２．８ ｍｍ，说明单边网平 处理及平差精度、相邻ＣＰⅢ点高差和ＣＰｍ点高程成 果与常规ｃＰｍ网高差和高程成果的比较进行分析。 面测量精度满足高铁复测小于３ ｍｍ要求。 试验区段左、右线ＣＰⅢ三角高程数据处理精度统 计如表８所示。 ｍ／ 删 惺３．２ 三角高程控制网精度分析 三角高程控制网精度主要通过三角高程网中数据 宣 ３ ２ Ｏ 表８ 三角高程数据处理及平差精度统计 一一左 ０舢加 线 试验区段左、右线ＣＰＩＩＩ单边三角高程测量高差与 常规ＣＰＩｌｌ测量高差差值统计分布如图５和图６所示。 进行比较分析，高程成果差值统计分布如图７和图 ８所示。 ．． ￣１７ｉ９２ 。２５ ２９３ｌ ３５３ 图５ ” ５２ ３ 分布 图７ ＣＰⅢ网与常规ＣＰⅢ网高程成果差值分布 ３ ｙ９ ｓ 图６ ／１ ｊ ｚｓｚ ￣（９３１３３３ 分布 ０……… ＾ ｌ２３２５ ９３１３ 图８右线ＣＰ Ｕｌ网与常规ＣＰ ｌＵ网高程成果差值分布 试验段ｃＰｍ控制网单边三角高程测量高差与常 规测量较差绝对值最大为１．６０ ｍｍ，满足高铁精密高 程测量小于２ ｍｍ要求。 ｃＰｍ控制网单边测量的三角高程成果与常规ＣＰ Ⅲ测量的成果较差绝对值最大为１．５３ ｍｍ，满足高铁 复测小于３ ｍｍ的规范要求。 对左、右线ＣＰ ｌｌｌ高程成果与常规ＣＰ Ｉ］Ｉ测量成果 ｌ８ 铁道勘察 ２０１６年第１期 ４应用研究分析 试验段落在ＣＰ ＩＩ１控制网单边测量成果的基础上 进行了全站仪自由设站精度及轨道测量搭接精度检 ｎ 验，进而对ＣＰ１Ｉ控制网单边测量成果应用于轨道测量 的效果进行分析。 度检验，相邻测站进行３个搭接点重复测量，相邻测站 ｎ 搭接精度统计如图９所示。 ｎ ｎ ｎ ｎ ｎ ｎ ｎ ｎ ｎ ｎ Ｌ ｎ ｎ ｎ ｎ ｎ Ｌ ｎ ｍ ｎ ｎ ｎ ｎ ｎ ｎ ｎ ｎ ｎ ４．１ 全站仪自由设站精度检验 ＂ Ｉ 。一ｔ ■ 全站仪自由设站精度统计分析主要通过全站仪设 ｎ ｎ ｎ ｎ ｎ ｎ ｃ； ｎ ｍ ｎ ｎ ｃ； 站精度及ＣＰ ｌｌｌ控制点坐标不符值进行统计，试验区段 １９个自由设站的精度统计如表９所示。 表９全站仪设站精度及不符值统计 ＃ ｋ／Ｚ －方向 Ｙ 方向 方向 定向角设站剔除 设站后ｃＰｍ ．均 ／ｍｍ ／ｍｍ ／ｍｍ精度／（”）点数／个 不符值 小 于 Ｚ１ ０．２ ０．２ ０．５ ０．２ ０ 均小于２ ｍｍ 一 一２ ２ ５ Ｏ ５ ０ ５ ０ ５ Ｏ ５ Ｏ 加 全站仪设站精度在 、ｌ，、ｚ三个方向均在１ ｍｍ以 内，设站后检核ＣＰ１１控制点坐标不符值均小于２ ｍｍ， 满足高铁规范要求。 ４．２轨道测量搭接精度检验 为检验ＣＰＨＩ控制网单边测量成果应用于轨道测 量的精度情况，对相邻自由测站的轨道点进行搭接精 图９相邻测站的轨道点测量搭接精度统计 相邻自由测站的轨道点重复测量搭接精度均在± ２ ｍｍ以内，满足高铁规范相关要求，说明单边测量成 果应用于轨道测量可行。均 均 均 均 均 均 均 均 均 均 均 均 小 小 小 小 小 小 小 小 小 小 小 小 ５ 结论 于 于 于 于 于 于 于 于 于 于 于 于 一现场测量试验研究和数据计算结果表明，ＣＰⅢ控 一 一 一 ～ 一 一 一 一 一 ～ 一 一制网单边测量的数据观测、平面自由网平差及约束平 差精度、三角高程网闭合差及平差精度指标等均能满 足高铁规范要求。通过对基于ｃＰⅢ控制网单边测量 成果进行全站仪自由设站及轨道测量的检验分析，自 由设站精度及搭接精度均能满足高铁规范相关要求， 单边测量成果可应用于轨道测量。本次试验的精度分 析及应用研究表明，ＣＰⅢ控制网单边测量为某些受 “Ｖ”型天窗作业的运营铁路线或区间ＣＰⅢ控制 网测量提供了一种新的测量方法，也适用于单线铁路 ｃＰⅢ控制网测量。 参考文献 ［１］ 中华人民共和国铁道部．ＴＢ １０６０１－－２００９高速铁路工程测量规 范［Ｓ］．北京：中国铁道出版社，２０１１ ［２］ 王斌，姜春杰，杨保华．ｃＰⅢ平面控制测量网型改进的一种方法 研究［Ｊ］．铁道勘察，２０１４（４）：２８—３１ ［３］ 刘成龙，杨雪峰，卢建康，等．高速铁路ｃＰⅢ三角高程网构网与平 差计算方法［Ｊ］．西南交通大学学报，２０１１（３）：４３４—４３９ 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