轨道控制网CPⅢ平面网测量与计算设计

1、本科毕业设计第I页轨道控制网cpni平面网测量与计算的相关问题研讨本科毕业设计第VII页院系 专业年级 姓名题 目 轨道控制网CP田平面网测量与计算的相关问题研讨指导教师评 语论文对轨道控制网CP田的外业测量方法、外业自动测量软件的使用、 内业平差计算和精度评定的原理、内业数据处理软件的使用和区段间的 平顺搭接处理方法进行学习和讨论。通过对上述内容的毕业设计、作者 对CPIH平面网的相关知识已基本了解、掌握了 CPIH平面网外业测量和 内业数据处理的原理和过程，学会了使用专业的软件进行外业测量和内 业数据处理。毕业设计中、作者进行 CPIH平面网的外业观测实验、进 行了实测数据的处理和分析，进

2、行了平面网区段间的搭接处理。通过毕 业设计，作者还基本了解了论文的写作方法及其格式规范。论文在内容 创新方面不足，写作技巧还尚待提高，还存在一些小的错误。论文基本 达到学术学位论文的要求，可以进行论文的答辩。指导教师（签章）评阅人评 语评阅人（签章）成 绩答辩委员会主任（签章）本科毕业设计第IV页毕业设计任务书班 级学生姓名 学 号发题日期：年 月 日完成日期： 月 日题 目 轨道控制网CP田制面网测量与计算的相关问题研讨1、本论文的目的、意义 CPIH控制网又称为轨道控制网、是一个自由测站边角控制 网，是控制高速铁路无碎轨道板和轨道施工的测量控制基准，也是检测高速铁路平 顺性是否满足要求的测

3、量基准。CPIH控制网是一个三维控制网，包括平面网和高程 网；在我国测绘领域，CPin控制网是一个新型的控制网，在我国的历史不长；它的 精度要求很高，平面网要求相邻网点的相对点位中误差小于 1mm,高程网要求相邻 网点的高程中误差小于0.5mm； CP田控制网外业测量的自动化程度较高， 平面网测 量要求采用智能型全站仪在自动控制软件的控制下进行自动测量，高程网测量要求 采用电子水准仪进行自动记录的水准测量； CPIH控制网的内业数据处理必须采用专 业的数据处理软件，数据处理的结果能否满足要求需要进行详细的精度分析；指导 CPm控制网外业测量和内业数据处理的高谏铁路工程测量规范2009年底才颁布

4、；CPIH控制网的测量标志非常特殊，必须采用专业的强制对中标志。到目前为止，CP田控制网外业测量和内业数据处理过程中还存在很多值得研究的问题。本论文的目的是希望通过这样的毕业设计、首先学习CP田控制网的基本知识、了解CPIH控制网外业测量及其数据处理的全过程，熟悉智能型全站仪，能够使用 智能型全站仪进行 CPIH平面网的外业测量；其次是耍求学生学会使用 CPIH平面网 和高程网的数据处理软件.学会解决和分析数据处理中出现的各种问题；最后.采 用余弦函数进行CP田区段间的搭接方法进行实验与计算分析，并与高速铁路工程 测量规范的相应精度要求进行比较，以验证这些CP田平面网测量与数据处理新技术的可行

5、性与合理性。通过这样的毕业设计，可使学牛综合应用大学所学的测量知识，学习和掌提高 谏铁路精密工程测量的新知识和新技术：并能够胜任高谏铁路CPTTT控制网的外业 测量和内业数据处理工作。2、学生应完成的任务(1) 查阅与论文内容相关的中外文献，并翻译不少于 10000字的外文资料；(2)学习高速铁路精密工程测量的相关内容，学习和掌握CP田控制网外业测量与内业数据处理的基本知识；(3)熟悉智能型全站仪、能够使用智能型全站仪和自动控制软件进行 CP田平 面网的外业测量；熟悉电子水准仪，能够使用电子水准仪进行 CP田高程网的外业 测量。(4) 学会使用专业的 CPIH控制网数据处理软件，使用软件进行实

6、际 CPIH网 的数据处理与结果分析。学会解决 CP田测量与数据处理过程中的个别问题。(5)进行相关的测量实验与计算实验.学会对实验结果进行分析和总结。(6 搜集论文写作的相关材料.结合设计过程中所学的知识和所处理的数据. 进行本科生论文的写作。(7) 毕业实习和论文撰写期间，每周至少与指导教师见面一次，交流意见， 每天用于毕业设计的时间不得低于 7小时，并按时书写实习日志和毕业设计论文。 指导记要：最后把毕业设计过程中该题目涉及到的所有知识进行汇总、形成一篇规范且 达到本科生毕业学士学位水平的、能够进行毕业答辩的论文、并进行论文的答辩。本科毕业设计第VM3、论文各部分内容及时间分配：（共16

7、周）第一部分：收集、查阅、学习有关的教材、规范和参考文献等资料（3周）第二部分：CPIH平面网外业测量相关的实习（3周）第三部分：CPIH控制网专业数据处理软件的学习和使用（2周）第四部分：相关的CP田平面网外业测量实验与内业计算分析（3周）第五部分：论文的书写与修改（3周）评阅及答辩：（2周）备 注阅读相关的科技文献不少于 30篇，书写和提交相应的心得体会。指导教师：审批人： 年 月 日本科毕业设计第VI页摘 要目前，我国的高速铁路建设事业已经进入了大规模建设的高速发展阶段，在高 速铁路的建设过程中，精密工程测量作为重要的技术保障，是高铁建设中不可或缺 的环节。可是说，高速铁路精密工程测量的

8、精度是否能够达到高速铁路精密工程测 量规范的要求，将直接决定高铁建设的成败。本文以CP田控制网的外业测量与内业数据处理以及平差数据分析为主要研究对象，对CPIH控制网从外业测量到内业数据处理的过程中所遇到的问题进行探讨。本文的主要研究内容包括：第一、对CPIH控制网的外业测量方法做进一步的研究分析，详细阐述CPIH网外业观测的全过程以及观测过程中应注意的问题、外业观测精度的控制；对比自由 测站观测与三联基座法各自的优缺点，分析各方法的优势和缺点，相互补充，得出 最适合CPIH控制网测量的观测方法。第二、深入研究CPIH平面网的平差原理，详细阐述 CPIH平面网自由网平差与 约束网平差的基本过程

9、，着重分析自由网平差中秩亏自由网的平差方法。 利用CP田 控制网的数据处理软件对外业所观测的数据进行平差处理，检查CPIH控制点的点位精度、CPIH控制点相邻点位的相对精度等重要精度指标是否满足高速铁路精密工 程测量规范的要求；分析平差数据，探索外业观测数据与内业数据平差处理的精度 之间的联系，通过它们之间的内在联系反过来指导外业观测中应注意的问题，以提 高CPIH控制网外业测量的效率。第三、深入研究 CP田控制网的区段搭接问题，对比区段独立约束平差与区段 约束平差以及余弦函数约束平差的精度，得到最适合CPIH控制网区段搭接的方法；进一步研究区段搭接的精度问题，探讨如何通过 CPII坐标系统与

10、CPIH坐标系的转 换尺度的改化来进一步提高区段搭接的精度；研究如何通过观测数据的改化来提高置平平差的精度。关键词：CP田控制网；外业测量；数据处理；区段搭接本科毕业设计第VHI页AbstractNowadays, the high-speed railway construction is walking into the stage large-scale construction. In the process of high-speed railway construction, precision engineering measurement, as an important te

11、chnical support, is indispensable in the construction of high-speed railway. We can say that whether the accuracy of precision engineering measurement of high-speed railway can meet the requirements of engineering measurement standard will directly determine the successor failure of the high-speed r

12、ailway construction. This paper takes the CPIH control network 'field measurement, indoor data processing and adjustment data analysis as the main object of the study, to explore the problems in the process of the CP control network ld snfeasurement and indoor data processing. The main contents

13、include:Firstly, we carry on a further analysis of CPIH control network ' s field measurement and then make a detailed explanation of the CPI network ' s whole process as well as the problems we should pay attention in the observation process, at the same time, we must take care of the obser

14、vation precision control. Contrast the advantages and disadvantages of free station observation and triple base and then complement each other, finally obtains the most suitable method for CPU network ' s surveying.Secondly, we take a further study of CFPn level network ' s adjustment princi

15、ple and then make a detailed explanation of the basic process of the CP m level network ' s free network adjustment and constraint network adjustment. Focus on the analysis of the method of rank deficient free network adjustment in the free network adjustment. Using the CPIH control network '

16、; s data processing software carry out the data obtained by field measurement by adjustment method and then check that whether the CPIH control point ' psosition precision , CPIH control point ' relative accuracy can meet the requirements of high-speed railway engineering measurement standar

17、d. Explore the relationship between field observation data and indoor adjustment data and then guiding the problems we should pay attention by their internal connection to achieve the purpose of improving the efficiency of CPIH control network field surveying.Thirdly, the problem of CPIH control net

18、work segment overlap should be taken further study. Compared the accuracy of segment constraint adjustment and the accuracy of cosine function constraint adjustment and then obtains the most suitable method forCPm control networks segment overlap. Exploring the questionrnfnteoverlap and researching

19、that how to get higher precision by reformatting the conversion scale of the CP n coordinate system and the CPH coordinate system. We also need consider how to improve the precision of horizontalization adjustment.key words： CPm control network; field measurement; data processing; segment overlap西南交

20、通大学本科毕业设计第IX页目 录第一章绪论1.1.1 高速铁路控制网体系概述 1.1.2 轨道控制网(CPm)概述2.1.3 本论文的研究内容及意义 4.1.3.1 本论文的研究内容4.1.3.2 本论文的研究意义 4.第二章CPm平面网的外业测量及采集软件简介 62.1 CPm平面网的特点及外业测量原理 6.2.1.1 CPm平面网的特点6.2.1.2 CPm平面网的外业测量过程 7.2.2 CPm平面网外业测量一般规定及精度要求 92.2.1 CPIH平面网外业测量的一般规定 .92.2.2 区段搭接的一般规定 1.02.2.3 CPIH控制测量精度要求 112.3 CPIH平面网外业采集

21、仪器及采集软件 1.3第三章 CPm平面网的平差处理 1.53.1 CPm平面网平差原理 1.53.1.1 CPm平面网自由网平差原理153.2.2 CPIH平面网约束平差原理233.2 CPIH平面网区段搭接 243.2.1 CPIH平面网区段搭接概述 243.2.2 CPIH平面网区段搭接的方法253.3 CPIH网平面测量系统误差分析33第四章实例分析354.1 CPIH平面网实例J数据概况 354.2 各区段独立平差结果分析364.3 约束平差成果精度分析394.4 余弦函数平滑区段搭接方法的精度分析 4.0结论与不足42.致谢45.参考文献45.本科毕业设计第21页第一章绪论1.1

22、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（cph）、轨道控制网（cpm）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

23、，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；CP I控制点宜设在距

24、线路中心线501000m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。CP I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。线路平面控制网(CPU): 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，CPR控制点直选在距线路中

25、线50-200m范围内、稳定可靠、便于测 量的地方，点间距为 400-800m,并按照高速铁路工程测量规范的要求进行埋石。 cp n控制网应按照高速铁路工程测量规范的要求沿线路布设，cp n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，CP II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CPR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，cp n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1.7 ；(3)边长的相对中误差不大于1/10

26、000。轨道控制网(CPin)： CPin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。CP田控制网测量前应对全线的 CPI、CPR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CPIH控制网的测设。CPm控制网是局速铁路实际施工控制网，在整个图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n型

27、轨道板的铺设和精调过程中起到重要作用。1.2 轨道控制网(CPin)概述cp田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，CP田控制网可用于无碎轨道板的安装、轨道的精调等；在运营阶段，CP田控制网可用于轨道的检查与测量。CPIH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，CP田控制网也一直是高速铁路控制测量体系研究中的 重点。CPIH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。CP田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 CP田高程控制网的具体情况，理论上矩形法要优 于

28、德国法。CPIH控制网中每隔60m左右布设一对CPIH控制点（纵向间距为60m,横向问 距约为11m,车站除外），CPIH控制网应附合于CPI、CPII控制点上，每600m左 右（400-800m）联测一个CPI或者CP II控制点，当CP II控制点的点位密度不能 满足CP田控制网的联测要求时，可以按照等精度内插的方法来加密CPR控制点，以满足CPIH控制网的要求。CPIH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 CPm 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

29、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CPIH控制点；当采用该方法时，在CPI、 CPII控制点上置镜观测的CPIH控制点的个数至少为3个。CP田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 0.5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CPE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CPIH控

30、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CP田重叠点，前后区段独立平差所得的重叠点坐标较差应 0 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、CPR控制点以及前一区段的1-3对重叠的 CP田控制点作为约束点，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 CP田控制网成果，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CPIH控制网成果，只有完全达到精度指标要求的 CPIH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CP田控制网成果。1.3本论文的研究内容及意义1.3.1 本论文的

31、研究内容高速铁路无碎轨道铁路测量技术是无碎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 CP出网测量更是无碎轨道铁路测量技术中的重要环 节。CP田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CP田控制网的测量，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 CP田网外业数据进行平差处理，分析用不同方法测得的 cpm控制网的观测数据之间的精度差异， 进而得到最适合CPm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

32、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CP田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CPIH网的观测，因此，必须把高铁 CP田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

33、搭接方法所得的坐标进行进一步的精 度分析，得到最适合 CP田控制网区段搭接的方法，并对 CPR坐标系与CP田坐标 系之间的坐标转换问题进行研究。1.3.2 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 CP田控制网，它是随着我国高速铁路建设的需要而从 德国引进的的，因此我国的测量工作人员对该网的特点、观测方法、平差计算方法 以及能否满足高速铁路轨道平顺性要求缺乏足够的了解，在外业观测以及内业数据 处理方面有许多问题亟待解决。因此，我们要在吸收国外先进理论知

34、识的同时，必 须建立一套属于自己的 CPm网从外业观测到内业数据处理各个环节的完整的理论 体系。正是由于我国在 CPm网的部分理论方面还不够成熟，而这些问题亟待解决以 指导高速铁路建设，本文对CP田网外业测量及内业数据处理过程进行系统的阐述， 对CPm网的平差原理及平差过程进行详细的阐述，对 CPm网区段搭接问题进行深 入的研究，并且通过对 CPm网外业实测数据进彳T实例分析来说明 CPm网内业平差 处理的详细步骤，借此希望能为我国的高铁建设做出一定的贡献。第二章cpin平面网的外业测量及采集软件简介2.1 cpni平面网的特点及外业测量原理2.1.1 CP me面网的特点CPIH控制网是起闭

35、于基础平面控制网(CPI)或者线路平面控制网(CPU), CP田控制网具有图形强度高、规律性强和易于进行观测前的精度估算等特征。CPm控制网的特点主要有以下几点：(D由于高速铁路线路一般比较长，大多数线路在几百公里甚至上千公里， 因此CPIH控制网中控制点的数量极多，标准的 CPIH网形每公里为16对点，。(2) CPIH控制网是一个三维控制网，且平面网和高程网彼此独立。(3) 控制点的位置、标志与传统测量有很大的不同，CP田控制点为空间中的某一点，而且具有强制对中标志。(4) CPIH控制网的测量方法与传统的测量方法也有很大的不同，在传统的测 量方法下，平面控制网的测量方法一般为边角测量，而

36、CPm控制网的测量方法为自由测站边角交会测量。(5) 传统的测量方法中，平面控制网多采用全站仪进行测量，而在 CP田控制 网的测量作业中，传统的全站仪已不能满足测量工作的需要，多采用精度更高的测 量机器人，测量机器人具有马达驱动、独立的视觉系统，常用的测量机器人有Leica TCA2003、Leica TCRA1201等；在高程测量中，CPIH高程网一律采用电子水准仪， 如 Trimble DiNi12、Leica DNA03 等。(6) CP田平面网测量中，测站及测点均采用强制对中，测点标志要求具有互 换性和重复安装性。(7) 由于CP田控制网应用在高速铁路中，而高速铁路主要关心的是垂直于线

37、 路方向的精度，因此，CP田平面控制测量中，纵向精度较高，而横向精度相对于纵 向精度来说不高。一般来说，CPIH控制点的纵向间距一般为60m,横向间距为11m (车站除外)， 这就保证了 CP田控制网有很高的图形强度以及规律性；CP田点位空间中某一位置，设置有强制对中标志；CP田标志可分为三部分：预埋件、连接件以及棱镜，在进行 外业观测时，所使用的连接件以及棱镜的标准应尽量统一，以避免因为硬件的标准 不一致而造成不必要的观测错误。2.1.2 CPIH平面网的外业测量过程CP田平面控制网的外业测量是基于智能全站仪实现的, CP田控制网是一个规 则的矩形网，通过自由测站边角交会法，我们可以逐步完成

38、对整个 CP田平面控制 网的测量，其具体测量过程如下：图2-1 CPin网平面测量示意图(1)将脚架大概摆放在如图所示的 A点位置，只整平不对中，作为CPIH平面 控制网平面观测的第一个测站，在第一测站上只需要观测 2对CP田控制点，智能 全站仪只需要观测CPIH控制点的水平距离、方向。(2)将智能全站仪搬站至距离 A点大概120m的B点处，以此处作为第二测 站的测站点，第二测站需要观测后面 1对CP田控制点和前面3对控制点，共需要 观测4对CPIH控制点。(3)智能全站仪搬站至距离B点约为120m的C点处，以此点作为CPIH平面 控制网平面控制测量的第三测站，第 3个测站所需要观测的CP田控

39、制点前后各3 对，总计有6对CPIH控制点需要观测。(4)按照这种方法，将测站搬站至D点，重复以上观测过程，每个测站均观 测6对CPIH控制点，在观测过程中，若在该测站能看到CPII控制点，则联测CPU 控制点；逐步测量下去，直到完成对该区段所有CP田控制点的观测，并保证每个CPIH控制点至少被观测3次。以上是对各区段CP田控制网观测的整体步骤，在各个测站上的具体观测步骤 如下：(1)仪器整平后，采用全圆观测的方法，先盘左观测所有CP田控制点，止匕时， 智能全站仪已记下所要观测的所有 CP田控制点的位置。(2)智能全站仪自动观测该测站剩余的观测任务，根据仪器的精度不同，所 需观测的测回数也不同

40、：如果使用 0.5酌智能全站仪进行观测，至少需要观测 2个 测回；若是使用1的智能全站仪进行观测，则至少需要连续观测 3个测回，根据工 程的特殊要求，所需观测的测回数还可能会有一定的增加。在对CPIH控制网进行复测时，由于我们已经有之前各个 CPIH控制点的坐标， 考虑到CP田控制点的点位只要没有特殊原因不会有太大的位置变化，我们可以在 CPIH平面控制网复测前，提前将所需要观测的CPIH控制网中所有的CPIH控制点坐 标导入智能全站仪中，这样，在自由测站边角交会法进行外业测量中，每个测站上 只需要观测3个CPIH控制点的水平距离以及方向值就可以解算出测站点的坐标， 在相应的测量软件的控制下，

41、智能全站仪就可以自动完成剩余的观测任务，这种做 法可以在一定程度上提高外业作业效率，进一步减少外业观测人员的观测任务。在 CP田网复测时，在某些特殊情况下，比如智能机器人的激光对中装置出现问题时， 为了保证工程进度，在不影响观测精度的情况下，可以采用上述方法。在进行CPIH网的外业测量时，还应该注意以下一些问题：(1)对于每个自由测站，在观测前，都应先量测实时温度和气压并输入测量 机器人中进行温度气压改正，对进行气象观测的仪器精度也有一定的要求，一般情 况下温度和气压的误差分别应控制在 05c和50Pa。(2)自由测站观测CPIH控制点时，如果测站能看到 CPI或者CPII点，则还 要联测CP

42、I和CP II控制点，对于每个参与联测的 CPI和CP II控制点来说，每个 联测点至少被观测2次，最好能联测3次。(3)由于测量机器人的观测受光线的影响比较严重，因此，CP田控制网的外业测量宜在晚上或者阴天进行且尽量避免强光直射；观测前，还应确保测站附近没 有强烈震动源干扰。(4)在CP田控制点预埋件上安装连接件以及棱镜时，应确保连接件与预埋件 以及连接件与棱镜能够完全吻合，安装完毕后，再次检查棱镜以确保棱镜对准自由 测站方向；在整个观测过程中，尽可能使用统一的连接件和棱镜，以免因棱镜参数 的不同而产生错误。(5)在进行CPIH平面控制网的外业测量时，应在每个测站上实时检查所测外 业数据是否

43、合格，CP田平面网外业测量成果精度控制的内容主要包括：半测回归零差、同一方向不同测回归零后方向值互差、同一测回不同方向2c值较差、不同测回同一方向距离值较差。2.2 CP m平面网外业测量一般规定及精度要求2.2.1 CPIH平面网外业测量的一般规定高精度的cPin控制网是高速铁路建设、运营、维护的基础，为保证cpin控制网的精度能满足高速铁路建设的需要,CP田控制网必须满足一下规定：(1) 首先，对于CPIH控制点来说，CPIH控制点必须布设在牢固、不易被损坏 及不易产生位移、变形的地方，一般情况下，可将CPIH控制点布设在路基两侧的基础上，或者将其布设在桥梁的防撞壁、隧道的侧壁上；在桥梁部

44、分的CP田控制网，应将CP田控制点布设在桥墩固定端上方的防撞墙上。(2) CPIH控制点沿线路布设，纵向一般 60m布设1个CPIH控制点，CPIH控 制点必须成对出现，横向间距一般为 11m；在车站范围内，由于轨道数量的增加， 可酌情扩大CP田控制点的横向间距。止匕外，CP田控制点的空间位置一般应置于设 计轨道面上方约30cm的平面上，并且尽量保持相邻 CPIH控制点等高。(3) CP田控制点的预埋件应统一埋设在线路两侧的防撞墙里且埋设稳固；预 埋件要按照高速铁路工程测量规范进行埋设：如果预埋件是竖直埋设，则预埋件埋 设于防撞墙里并保持其铅垂；如果预埋件是水平埋设，则预埋件必须保持严格水平。

45、(4)为了便于测量机器人自动采集数据以及后续的平差处理工作，CP田控制点的点号应进行统一标示：每个CP田控制点均由7位数组成，从左到右依次编号，前四位为该 CP田控制 点当前的里程数，若里程数不满千、百、十公里数，为了保证编号的统一性，不满 的CPIH控制点点号公里数均加零补满 4位公里数；在CPIH控制网中，各CPIH控 制点的第五位编号均为3,表示该点为CP田控制点；最后两位数则表示 CP田控制 点的顺序，顺序号沿里程增加方向依次增大,若顺序号为单数,表示该CP田控制点在里程前进方向的左侧，反之，如果顺序号为双数，则表示该点再沿里程前进方 向的右侧。为保证与CP田控制点的一致性，各个测站点

46、的点号同样也是由7位数组成：按照从左向右的方向，在 CP田控制网中，所有测站点的第一位编号均为大写字母 “C；用来表示该点为自由测站点；自由测站点的第2-5位的编号表示该测站点所在的CPIH控制点的整公里数，其具体的处理方法与 CPIH控制点的编号方法一致； 最后两位则用来表示测站的序号。CP田控制网中CP田控制点编号系统对于测量机器人的自动测量以及后续的数 据处理具有重大意义，由于编号的统一性，无论是对于控制测量机器人进行自动观 测的辅助软件还是后续数据平差处理软件的开发应用，都减少了许多工作量。(5)在进行CPIH平面网的测量前，必须首先要保证高速铁路线路两侧 50m范 围内的CPU控制点

47、的密度达到每600m-800m至少有1个CP H控制点,若不能满足 要求，则按照等精度内插的方法内插出足够的 CPII控制点；在进行CPIH高程控制 网的测量之前，也必须检查高速铁路线路两侧50m范围内的水准点是否满足每2000m至少有1个水准点的要求，如果不满足要求，则按照等精度内插的方法加密 水准点，以满足高程测量的要求。(6)用于CP田控制网测量的仪器的配置应满足高速铁路工程测量的要求，架 设测量机器人所用的脚架宜采用木质脚架，用于水准测量的水准尺重量不应低于 3kg,止匕外，为保证测量过程及平差处理过程的严谨性，用于控制测量机器人进行 自动观测的辅助软件以及参与后续数据平差处理的软件必

48、须经过铁道部的考核和 审批后才能正式应用到 CP田控制网的外业测量和数据平差处理中。2.2.2 区段搭接的一般规定由于高速铁路线路的长度一般长达几百公里甚至上千公里，若想对整条线路的 所有CP田控制点进行外业测量并进行一次性的数据平差处理，无论对外业观测人 员还是对内业数据处理人员来说，都有很大的难度。为了方便外业观测和内业的数 据平差处理,可对整条线路的 CPIH控制网进行分区段观测。为了保证CPIH控制网的连续性，CPIH控制网的区段划分和区段搭接应满足以 下要求：(1)无论是CPIH平面控制网还是 CPIH高程控制网，均可进行分区段观测和 平差处理，但是各个区段的长度不得小于 4km；由

49、于CPIH平面控制网和CPIH高程 控制网各自都是独立观测的，因此，CPIH平面控制网和高程控制网的区段划分也可以各自独立进行。(2)每个CPIH控制网的区段的两端应起止于 CPI或者CPII控制点而且还要 保证每一个CPI或者CPR控制点都至少与3个自由测站进行联测。(3)对CPIH高程网来说，每个区段的 CPIH高程网应至少与3个上一级的水 准点进行联测而且还要保证各区段的 CP田高程网的两端均起闭于上一级的水准点。(4)为保证对后一区段进行约束平差时有足够的约束点，CPIH平面控制网相邻的区段的重叠点宜为6对，这些重叠点在相邻的两个区段内都要进行外业观测且 这些点在各自的区段中的外业观测

50、和内业平差数据处理都能满足相应的精度要求； 为确保搭接点再搭接时不能有太大的位移变化，搭接点在前后两个区段中的两套坐 标的(x,y)较差均不能大于3mm,如果不能满足该要求，则不能进行区段搭接； 在达到以上要求后，接下来就可以进行相邻区段的搭接，总的来说，搭接方法可分 为两种：、约束搭接：前一区段的平差结果保持不变，以重叠点中的2对到3对CPIH 控制点作为后一区段的约束点，联合后一区段的CPI、CPL点对后一区段进行约束平差处理，平差结果也必须满足精度要求。平差后，未约束的搭接点作为检查点， 要求检查点的坐标与该点在两个区段分别平差后的坐标差值不应大于1mm,此时检查点的最后坐标可采用前一区

51、段的平差结果。、余弦函数平滑搭接：前一区段的平差结果不变，取出搭接点在相邻两个区 段中的两套坐标，以余弦函数作为定权模型对相邻区段的两套坐标进行加权重新计 算，得到一套新的搭接点坐标；以后一区段的 CPI、CPL点以及平滑后的搭接点 坐标作为约束点对该区段重新进行平差计算，可得到后一区段的第二套坐标，以余 弦函数平滑后的约束平差坐标作为后一区段的最后坐标，与约束搭接相比，余弦函 数搭接更合理。2.2.3 CPIH控制测量精度要求在CP田平面网的外业测量成果满足精度要求的前提下，其内业平差处理结果 也满足高速铁路工程测量的精度要求后，CP田平面网的平差成果才能用于高速铁路 的建设、运营、维护等各

52、项工作中。cp m平面网在外业测量过程中的主要精度指标有：(1)水平方向观测的技术要求：对于 0.5'级的智能全站仪来说，每个自由测 站至少要进行3个测回的观测；对于1级的仪器来说，每个自由测站至少要进行 4 个测回二代观测；无论是0.5'级还是1级的智能全站仪，它们共同的外业精度指标 要求如下：半测回归零差6;同一测回各方向2c值互差09；同一方向不同测回归零后方向值较差6;2C 误差 0± 15(2) CPIH平面网距离测量的技术要求：、CP田平面控制测量中方向测量与距离测量可同步测量，即在进行CP田平面网的方向测量的同时，也进行 CP田平面网的距离测量；、距离测

53、量的观测值采用多测回距离观测值，在盘左盘右分别进行方向观测 时，同时观测同一 CPin点的距离值，采用盘左盘右所观测的距离值的平均值作为 该测回所测得的距离值；、CPIH点距离测量所得的距离值的个数应与方向观测的测回数相同，且各测回所得的距离值较差不得大于1.5mm。由于CPIH平面网的精度要求比较高，在某些情况下，CPIH平面网的外业观测成果需要部分或者全部重测：、在外业观测过程中，单个自由测站的观测完成后，需要检查其半测回归零 差、同一测回不同方向的2c互差、不同测回同一方向归零后方向值较差，如果发 现这三项技术指标中的任意一项超出限差要求，则该测站立即重测。、当由相邻测站的外业观测成果计

54、算出的相邻CP田控制点的横向和纵向的相对闭合差分别超过1/5200和1/9000时，则该相邻的两测站都应该重测。、在CP田平面控制网进行复测时，如果复测所使用的方法与建网时所使用 的方法一致，复测时联测的 CPI或者CPR控制点的个数与建网时联测的个数也一 致时，复测所得到的CPIH控制点坐标与建网时的该点坐标较差不能大于 3mm,否 则，复测的CP田平面控制网应进行重测或者部分补测。、在所有的外业精度指标均达到高速铁路工程测量规范的要求后，对外业观 测成果进行自由网平差，如果平差后的各CP田点的方向值改正数大于 3.5；则该测站进行重测；自由网平差后各 CPIII点的距离改正数不得超过 2m

55、m,否则也要对 该测站进行重测；在自由网平差后，如果验后单位权中误差大于1.8 ，则优先重测该区段内方向改正数和距离改正数较大的测站，直到验后单位权中误差也达到高速 铁路工程测量的要求。CPm控制网的内业精度指标：图2-2 CPin平面网的主要精度指标称测量方法方向观测中误 差跑离观测中 误差测量精度度CPm平闻自由测站边± 1.8 zd.Omm土.5mmM0mm网角交会注：(1)可重复性测量精度：控制点两次测量，其 x,y方向坐标的中误差(2)相对点位精度：相邻两个CP m点之间的相对误差椭圆长短轴平方和的开根号值。2.3 CP m平面网外业采集仪器及采集软件全站仪是由电子测角、电

56、子测距、计算和数据存储等单元组成的多功能三维坐 标测量系统，它能够自动显示测量成果，并且能将测量成果通过外围设备转移到计 算中以便于对观测数据进行进一步的平差计算分析，它是现代工程测量的主要仪器 之一。随着光电子技术、计算机技术等新技术在全站仪中的应用，全站仪逐渐向智能 化、自动化的方向发展，这些新技术的出现，提高了全站仪的观测精度、减轻了外 业测量人员的工作量并且拓宽了全站仪的应用领域，进而形成了一种新型的测量仪 器一智能全站仪(俗称测量机器人)。相比于传统的全站仪，智能全站仪具有以下特点：(1)智能全站仪拥有自己的眼睛：智能型全站仪拥有激光照准装置以及记忆 功能，具有自动照准的功能，大大减

57、少了人工照准的工作量，并且提高了作业效率, 同时，可以避免人工照准可能出现的偏差，提高了外业观测的精度。(2)智能全站仪拥有大脑：也就是说，智能型全站仪拥有独立的操作系统和 操作环境，我们可以根据需要在该系统下安装数据处理及分析软件，这大大提高了 智能全站仪的实用性及应用范围。(3)智能全站仪有手有脚：智能全站仪自带电动马达，可以实现在水平方向 和竖直方向的360°任意旋转；结合智能全站仪所具有的记忆功能以及数据处理功能，在CP田控制网的外业观测过程中，我们只需要每个点照准一次，即只需要人 工进行半个测回的观测，智能型全站仪便可以在相应软件的控制下自动完成剩余多 个测回的观测，这样，由于节省了大量人工观测的时间，智能全站仪的自动观测功 能大大提高了外业观测的效率。由于CPIH平面网贯穿于整条高铁线路，这导致了 CPIH控制点的数量相当庞大， 因