地铁轨道基础控制网精度分析报告

1、附件6 城市轨道交交通预制制板式轨轨道施工工关键技术及及装备研研究地铁轨道基基础控制制网精度度分析报告中铁一局集集团有限限公司中铁一局集集团新运运工程有有限公司司2015年年11月 绪 论地铁轨道铺铺设施工工概述在地铁铺轨轨施工方方面，隧隧道贯通通后，传传统方法法是先进进行导线线网复测测和布设设工作，测测设控制制基标，放放样加密密基标，以以控制基基标为基基准进行行轨道铺铺设。现现将高铁铁CPIIII相关技技术引入入地铁中中，以CPIIII点代替替传统控控制基标标，作为为后期轨轨道铺设设调整的的基准。根据不同区区间地质质条件和和土建移移交情况况不同，综综合考虑虑铺轨基基地的实实际情况况，轨道道铺

2、设分分为轨排排架轨法法和散铺铺架轨法法两种。散铺架轨法法首先铺铺设预制制道床板板，浇筑筑道床混混凝土，然然后直接接将钢轨轨、轨枕枕、扣件件等吊装装并运送送到作业业现场，人人工配合合小型机机具进行行散布、架架轨。预预制浮置置板全部部采用预预制短板板拼接，每每块短板板采用专专用调节节装置调调节到设设计位置置，利用用轨道中中线两旁旁的加密密基标调调好轨道道方向、水水平、轨轨距、超超高等，使使轨道几几何尺寸寸达到设设计标准准。待浇浇筑道床床的混凝凝土凝固固以后，利利用轨检检小车进进行轨道道精调。轨排架轨法法是将钢钢轨、轨轨枕、扣扣件等在在铺轨基基地组装装成轨排排，然后后用轨道道车顶送送到作业业现场，再

3、再由铺轨轨门吊将将轨排吊吊铺到位位，采用用钢轨支支撑架进进行轨排排架设。由由于钢轨轨已经架架设在轨轨排上，用用轨道中中线以及及中线两两旁的加加密基标标调好轨轨道方向向、水平平、轨距距、超高高等，是是轨道几几何尺寸寸达到设设计标准准后，浇浇筑道床床混凝土土，拆除除钢轨支支撑架。道道床浇筑筑的同时时，轨道道粗调也也已经完完成。待待浇筑道道床的混混凝土凝凝固以后后，利用用轨检小小车进行行轨道精精调。轨道调整完完成后，轨轨道几何何形态的的允许偏偏差如下下表:表1.1 轨道几几何形态态的允许许偏差12序号检查项目允 许 偏 差1轨枕间距10mmm2轨距+2、-11mm，变化化率不得得大于13水平以一股钢

4、轨轨为准，按按设计高高程偏差差1mmm以内，两两股钢轨轨相对水水平差大大于1mm，在18m范围内内，不得得有大于于1mm的三角角坑。4轨向以一股钢轨轨为准（曲曲线以外外股为准准），距距线路中中线偏差差1mmm以内。5高低轨面目视平平顺，最最大矢度度不大于于1mmm/100m弦6中线2mm7轨底坡1/351/445轨道铺设施施工测量量现状地面平面与与高程控控制网随着城市市建设的的发展，城城市轨道道交通已已逐步形形成纵横横交错的的网络系系统，原原先的城城市地面面三角控控制网，由由于城市市建设的的发展，大大部分三三角点已已经被破破坏，现现存的点点也存在在不能通通视的问问题，给给地铁建建设的测测量工作

5、作带来了了很大困困难88；其其次，随随着对于于地铁测测量精度度要求的的不断提提高，原原先城市市控制网网精度已已经不能能满足地地铁控制制施工要要求。随随着GPS测量技技术日益益发展成成熟，而而且GPS的观测测不受通通视条件件的限制制，使得得GPS测量成成为了城城市地面面控制测测量更好好的选择择，因此此城市轨轨道交通通工程地地面首级级控制测测量方法法一般是是在原城城市二等等网的基基础上布布设GPS控制网网9。GPS控制网网布设完完成后需需要建立立城市轨轨道交通通工程精精密导线线网，为为其工程程线路区区间隧道道设计、施施工提供供平面控控制。精精密导线线网一般般沿轨道道交通路路线布设设而成，附附和长度

6、度在344km，附和和在GPS控制网网点上，平平均边长长控制在在3500m左右110。城市轨道道交通工工程地面面高程控控制网为为水准网网，一般般分两级级布设：第一级级水准网网是与城城市二等等水准精精度一致致的水准准网，第第二级是是在第一一级的基基础上的的加密网网；水准准网沿线线路布设设成附和和或水准准路线，二二等水准准测量间间距为平平均8000m，联测测城市一一、二等等水准点点的个数数不少于于3个，水水准控制制点沿测测量线路路均匀分分布110。地下轨道施施工平面面和高程程控制网网地铁隧道道贯通之之后，地地下轨道道施工平平面控制制测量采采用导线线测量的的方法，控控制点平平均边长长1500m，曲线

7、线段控制制点间距距不小于于60m；高程程控制测测量采用用二等水水准测量量方法。通通过地面面近井点点导线测测量和近近井水准准测量，将将平面和和高程控控制点传传递至地地下，轨轨道施工工平面和和高程计计算点均均位于近近井点。轨道铺设控控制测量量传统方法法是首先先布设地地铁施工工控制导导线，按按照城市市一级导导线测量量标准进进行施测测，导线线沿地铁铁线路布布设延伸伸。在导导向点的的基础上上进行控控制基标标和加密密基标的的测设，并并通过二二等水准准测量确确定加密密基标高高程，以以加密基基标作为为后续轨轨道铺设设和轨道道精调的的控制基基准。传传统基标标法在轨轨道铺设设浇筑混混凝土之之后，导导线点和和基标都

8、都被覆盖盖在了混混凝土下下面，导导致后期期检核和和维护的的不方便便。随着我国国改革开开放的不不断深化化和高速速铁路技技术的不不断提升升，高铁铁 CPP IIII技术在在地铁铺铺轨工程程中的应应用对于于地铁铺铺轨的测测量数据据处理水水平的提提高和高高速铁路路轨道控控制技术术理论的的不断完完善都有有重要提提升。高高铁CP IIII技术的的应用对对于地铁铁铺轨的的平面轨轨迹控制制，地铁铁建设要要求的完完善，高高速铁路路性能的的提升都都有重要要影响。高铁CPP IIII技术在在测设理理论、数数据平差差处理及及轨道精精调过程程日趋成成熟，利利用其建建立城市市地铁轨轨道控制制网在精精度上优优于地铁铁建设的

9、的要求，因因此，目目前在国国内已经经开始逐逐渐将CP IIII 技术引引入到现现代地铁铁轨道铺铺设过程程中，并并且取得得了良好好的效果果6。CPIIII控制网网应用于于城市轨轨道交通通与传统统基标法法的明显显优点是是，可以以使用CPIIII点代替替控制基基标的测测设113，直直接使用用CPIIII点进行行轨道的的铺设于于精调，大大大降低低了工作作量，而而且CPIIII点安装装在隧道道洞璧，不不会被覆覆盖，可可以永久久保存，有有利于轨轨道施工工完成后后的检核核与维护护。截止目前前为止，国国内已经经有了多多条地铁铁线路使使用到了了CP IIII 技术，比比如：北北京地铁铁6号线一一期工程程1，宁波

10、波地铁1号线，上上海地铁铁11号线南南段88，武武汉地铁铁1号线一一期铺轨轨工程2。和和传统方方法相比比，CP IIII突出了了其施工工进度快快，操作作简便，轨轨道平顺顺性好的的特点，与与此同时时，也存存在许多多问题尚尚未解决决3。在本次项项目上海海轨道交交通12号线轨轨道2标工程程中，就就遇到了了很多问问题，比比如：CPIIII网与导导线网之之间差异异较大，无无法统一一。CPIIII网单向向三角高高程测量量没有对对向观测测值，三三角高程程球气差差无法得得到有效效消除。现有软件与与项目本本身实际际情况不不匹配，需需要编写写合适的的平差分分析软件件。研究CPPIIII轨道控控制网应应用于地地铁建

11、设设的施测测技术以以及轨道道铺设的的精度控控制方法法，研究究和解决决其中的的关键问问题，对对于丰富富轨道铺铺设控制制方法和和提高轨轨道交通通工程质质量有十十分重要要的意义义155。工程概况本报告全部部数据取取自上海海轨道交交通12号线轨轨道2标工程程，其工工程概况况如下。上海轨道交交通12号线轨轨道2标正线线由七莘莘路站至至天潼路路站，正正线均为为地下线线，途径径闵行、徐徐汇、黄黄浦、静静安、闸闸北5个行政政管辖区区。起止止里程为为SK00+2227.1190SK222+2275.7855，计17站17区间，分分别为：七莘路路站、虹虹莘路站站、顾戴戴路站、东东兰路站站、虹梅梅路站、虹虹漕路站站

12、、桂林林公园站站、漕宝宝路站、龙龙漕路站站、龙华华站、浦浦江南浦浦站、大大木桥路路站、嘉嘉善路站站、陕西西南路站站、南京京西路站站、汉中中路站、曲曲阜路站站，正线线及辅助助线铺轨轨长度44.7955公里。正线由七莘莘路站出出岔经出出入场线线，设中中春路停停车场一一座，中中春路停停车场位位于上海海地铁12号线西西南部，停停车场的的型式为为尽端式式。停车车场按其其功能设设有：停停车列检检库（9股道）、双双周双月月检库（1股道）、临临修库（1股道）、洗洗车库（1股道）、工工程车库库（2股道）、平平板车线线等，主主要承担担地铁12号线车车辆的运运用、检检修作业业、综合合维修任任务。出出入场线线铺轨长长

13、度为2.9915公里，停停车场铺铺轨为7.2282公里。车辆类型为为A型车，车车辆编组组6节车，轴轴重1600KN，接触触网供电电。研究内容本报告以上上海市地地铁12号线2标为项项目背景景，根据据其项目目特点、施施工方法法及技术术要求，对对工程的的铺轨流流程做了了了解。并并且根据据项目进进行中遇遇到的实实际问题题，重点点分析了了地铁12号线中CPIIII施工测测量控制制网的布布设，数数据采集集和处理理。主要要内容如如下：根据上海地地铁12号线轨轨道2标工程程的实际际情况编编写了控控制网平平差软件件Konngcee平差软软件。传统基标法法平面精精度及高高程精度度分析。CPIIII网型精精度，导导

14、线点对对CPIIII网的影影响。球气差对CCPIIII三角高高程的影影响，高高程平差差网型的的改进。根据分析结结果给出出合理建建议。1.5章节节分布本报告分分三章，下下面按照照每一章章内容做做简要说说明。第一章介介绍项目目背景，项项目使用用到的地地铁铺轨轨控制方方法，地地铁铺轨轨施工方方法，对对国内CPIIII在地铁铁上的应应用情况况作了介介绍，并并且以项项目中实实际遇到到的问题题为背景景给出了了论文的的研究内内容。第二章介介绍了地地铁中CPIIII网与传传统基标标的布网网方法与与相关的的技术指指标，介介绍了自自主研发发的Konngcee评查软软件，并并对程序序中使用用的网型型平差方方法做了了

15、说明。第三章对CCPIIII平面精精度惊醒醒了分析析，介绍绍了CPIIII平面精精度分析析的具体体计算方方案与数数据，对对于工程程中存在在的实际际问题进进行分析析并给出出合理建建议。第四章对CCPIIII高程进进行了分分析，介介绍了CPIIII高程平平差中使使用的网网型与相相应的计计算平差差方法，通通过分析析论证了了地铁中中球气差差对三角角高程的的影响程程度，并并且通过过具体数数据计算算分析，得得出了较较好的数数据处理理方案。第五章对对前一段段时间的的工作进进行总结结，对论论文中研研究的问问题给出出结论。并并且分析析了现有有工作的的不足，以以及未来来继续研研究的方方向和问问题。2地铁轨道道铺设

16、施施工控制制网布设设方案与与数据处处理2.1 轨轨道施工工控制网网的建立立2.1.11 传统基基标法控控制网建建立传统基标法法的流程程分为以以下几步步：以地面控制制点为基基准沿地地铁路线线布设导导线点，进进行导线线测量。测设线路控控制基标标进行中线与与边线基基标加密密基标水准测测量施工导线测测量隧道内控制制点间平平均边长长宜为1500m。曲线线隧道控控制点间间距不小小于60mm导线测量应应使用不不低于II级（1，2+22ppmm）全站站仪施测测，左右右角各观观测两侧侧回，左左右角平平均值之之和与3600较差应应小于4；边长长往返观观测两个个测回，往往返平均均值较差差应小于于4mm。测角角中误差

17、差为2.5，测距距中误差差为3mmm。相邻竖井间间或相邻邻车站间间隧道贯贯通后，地地下平面面控制点点应构成成符合导导线。如下图，导导线从已已知控制制点B和已知知导线点点A出发，经经过1、2、3、4等一系系列导线线点，最最后符合合到另导导线点C和D。图2.1 附和导导线控制基标测测设110控制基标在在线路直直线段宜宜没1200m设置一一个，曲曲线段除除在曲线线要素点点上设置置控制基基标外，曲曲线要素素点间距距较大时时还宜每每60m设置一一个。控制基标的的埋设宜宜按下列列步骤进进行：埋设基标位位置的结结构底板板上应凿凿毛处理理；依据基标设设计值与与底板间间高差关关系埋设设基标底底座；基标标志调调整

18、到设设计平面面和高程程位置，并并初步固固定。控制基标复复测技术术要求：检测控制基基标间夹夹角时，其其左右角角各测两两侧回，左左右角平平均值之之和与3600较差应应小于6；距离离往返观观测值各各两测回回，测回回较差及及往返较较差应小小于5mm；直线段控制制基标间间的夹角角与1800较差应应小于8，实测测距离与与设计距距离较差差应小于于10mmm；曲线线段控制制基标间间夹角与与设计值值较差计计算出的的线路横横向偏差差应小于于2mm，弦长长测量值值与设计计值较差差应小于于5mm；控制基标高高程测量量应起算算与施工工高程控控制点，按按二等水水准测量量技术要要求施测测；控制制基标高高程实测测值与设设计值

19、较较差应2mm，相邻邻控制基基标间高高差与设设计值的的高差较较差应小小于2mm；加密基标测测设110加密基标在在线路直直线段应应没6m、曲线线段应没没5m设置一一个。直线段加密密基标测测设方法法和限差差要求：依据相邻控控制基标标采用量量距法和和水准测测量方法法，逐一一测定加加密基标标的位置置和高程程。 加密基标标为等高高距时，其其埋设要要求应符符合控制制基标的的埋设要要求。 加密基标标平面位位置和高高程测定定的限差差应符合合下列要要求：相邻基标间间纵向测测量误差差小于5mmm，曲线线段小于于2mm；横向向误差相相对于两两控制基基标的横横向偏差差一般为为2mmm高程测量误误差，相相邻两基基标间实

20、实测高差差与设计计值较差差不大于于1mm，每个个加密基基标高程程实测值值与设计计值较差差不大于于2mm。采用用三等水水准测量量，按照照 QUOTE 计算闭闭合差。岔心相对于于线路中中线的里里程与设设计值较较差应小小于10mmm。主线，侧线线的长度度及其交交角的检检测值与与设计值值较差，其其距离不不应大于于2mm，其角角度单开开道岔不不应大于于20，其他他道岔不不应大于于10。铺轨基标间间距离与与设计值值较差不不应大于于10。相邻基标间间实测高高差与设设计高差差不大于于1mm，高程程实测值值与设计计值较差差不应大大于2mm。施工现场加加密基标标如图2.2，2.3。图2.2 加密基基标测设设图2.

21、3 加密基基标2.1.22 CPPIIII控制网网的建立立CPIIII点布设设一般情况况下，沿沿线CP点每60m布置一一对，大大坡道地地段根据据内业计计算，在在满足前前后视的的情况下下，可缩缩短到45m。CP点位于于线路两两侧，设设置时，综综合考虑虑线路设设备的安安装位置置，一般般情况下下，圆形形隧道地地段设置置在距隧隧道底部部1.11m处；矩矩形隧道道地段设设置在边边墙上，与与轨面相相平；车车站站台台范围，有有站台一一侧设置置在站台台边缘，另另一侧设设置在边边墙上，与与轨面相相平；桥桥梁地段段设置在在护栏顶顶面。图2.4圆圆形隧道道地段CP设置图图图2.5 矩形隧隧道地段段CP设置图图图2.

22、6车车站站台台范围CP设置图图图2.7桥桥梁地段段CP设置图图CPIIII测量设设备全站仪精度度：角度测量精精确度： 1距离测量精精确度： 22mm +2pppm使用带目标标自动搜搜索及照照准（ATR）功能能的全站站仪，如如：Leiica （徕卡卡）系列列的：TCAA12001，TCAA18000，TCAA20003，TRIIMBLLE （天宝宝）S6等，每每台仪器器宜配8个棱镜镜。现场采用的的全站仪仪是具有有自动目目标搜索索、自动动照准（ATR）、自自动观测测、自动动记录功功能的Leiica TCPPR12201+智能型型全站仪仪。每台台全站仪仪配备9个棱镜镜，使用用前对棱棱镜进行行必要的的

23、重复性性检测和和互换性性检核，均均达到规规范要求求。测设方法采用自由设设站的方方式，将将以2 xx 4对 CPIIII点点为测量量目标，每每次测量量保证每每个点被被测量3次，见见下图。图2.8 CPIIII平面控控制网为保证每次次测量时时同一个个点使用用同一个个棱镜，对对测量需需要的8个棱镜镜进行编编号18，并对对每个CP点使用用的棱镜镜号和连连接杆进进行记录录。在自由站上上测量CP的同时时，应将将靠近线线路的导导线点与与CP点进行行联测，纳纳入网中中，导线线点应至至少在两两个自由由站上进进行联测测，有可可能时应应联测3次，联联测长度度应控制制在150米之内内。每次测量开开始前在在全站仪仪初始

24、行行中输入入起始点点信息并并填写自自由测站站记录表表。测量量根据2组完整整的测回回。水平角测量量要求的的精度： = 1 * GB3 测量水平平方向：2测回。 = 2 * GB3 测量测站站至CP标记点点间的距距离：2测回。每个点正正倒镜观观测2次，各各点的允允许横向向偏差不不超过5mm。距离的观观测与水水平角观观测同步步进行，并并由全站站仪自动动完成。图2.9 CPIIII点预埋埋件 图2.110 CCPIIII点加棱棱镜图2.111 CPPIIII测量CP控制制点观测测技术要要求表2.1 CP控制点点水平方方向观测测技术要要求116控制网级别别仪器级别测回数半测回归零零差同一测回各各方向2C

25、互差同一方向归归零后方方向值较较差2C值CP1”26”9”6”15”表2.2 CP控制点点距离观观测技术术要求16控制网级别别仪器级别测回数盘左盘右较较差测回间距离离较差CP1+2pppm21mm1mm高程测量CPIIII高程测测量采用用自由设设站三角角高程测测量方法法，采用用测站与与所测CPIIII点三角角高差进进行构网网平差。2.2控制制网平差差数据处处理程序序功能介介绍2.2.11 程序简简介Konggce平差软软件是基基于Vb平台自自主开发发的控制制测量数数据平差差软件，该该软件依依据中铁铁一局地地铁12号线2标轨道道控制网网测设的的施工要要求编写写，能够够实现全全站仪数数据的读读取，

26、平平面、高高程控制制网的近近似坐标标推算，平平差，闭闭合差的的自动检检测与计计算，计计算结果果的显示示，网型型及平差差结果的的输入。该该软件具具有网图图可视化化功能，能能够直观观的显示示网型信信息，误误差椭圆圆信息。在在处理边边角网、CPIIII网、高高程网中中都有较较好的表表现。2.2.22 程序界界面与功功能程序主界界面如图图所示：图2.122 程序主主界面程序菜单结结构：图2.133 程序菜菜单结构构平差流程：图2.144 平差流流程图3 平面面控制网网精度分分析3.1 数数据处理理方法3.1.11 近似坐坐标计算算CPIIII网的近近似坐标标计算按按照如下下流程5：图3.1 近似坐坐标

27、计算算流程3.1.22 误差方方程的建建立与定定权测方向值误误差方程程建立17令j为测测站点，k为照准点，假设水平方向观测值为 QUOTE ，改正值为 QUOTE ，待定点的坐标近似值为 QUOTE 、 QUOTE ，其改正值为 QUOTE 、 QUOTE ，定向角为 QUOTE ，则方向的误差方程为： QUOTE (3.1)上式按台劳劳级数展展开，保保留一次次项，则则水平方方向的误误差方程程为： QUOTE (3.2)式中 QUOTE , QUOTE 式中常数项项 QUOTE QUOTE (3.3)距离误差方方程建立立177令j为测站站点，kk为照准准点，假假设水平平方向观观测值为为 QUO

28、TE ，改正正值为 QUOTE ，待待定点的的坐标近近似值为为 QUOTE 、 QUOTE ，其改改正值为为 QUOTE 、 QUOTE ，则距距离的误误差方程程为： QUOTE (3.4)上式按台台劳公式式展开，保保留一次次项，可可得距离离的误差差方程为为： QUOTE (3.5)初始值权的的确定7以水平方方向观测测值中误误差为单单位权中中误差，即即 QUOTE ，则初初始距离离和水平平观测值值的权分分别是： QUOTE (3.6) QUOTE (3.7)上式中： QUOTE 为水平平方向测测量中误误差， QUOTE 为为距离加加常数，b为距离离乘常数数， QUOTE 为距距离观测测值。3.

29、2 CPIIII平面精精度分析析3.2.11 CPPIIII精度指指标CPIIII网平面面平差之之后的精精度指标标如下表表所示：表3.1 CP平面网网约束网网平差后后的主要要技术要要求116控制网名称称与控制基准准联测与CP联联测方向观测中中误差距离观测中中式点位中误差差相邻点相对对点位中中误差方向改正数数距离改正数数方向改正数数距离改正数数CP平面面网4.03mm3.02mm1.81mm2mm1mmCP平面面控制网网平差计计算取位位，应按按表3.2执行行表3.2 CP平面控控制网平平差计算算取位16等级水平方向观观测值(”)水平距离观观测值 (mmm）方向改正数数(”)距离改正数数(mm）点

30、位中误差差(mm）点位坐标(mm）CP平面面网0.10.10.010.010.010.13.2.22 CPPIIII平差结结果图3.2水水平方向向观测量量改正值值图3.3 距离观观测值改改正值图3.4 距离中中误差图3.5 点位中中误差图3.6 点间中中误差3.3 导导线点对对CPIIII网的影影响分析析3.3.11研究背背景地铁轨道铺铺设控制制测量传传统上采采用导线线的方法法布设控控制基标标，测量量的方法法一般按按照一级级导线的的精度施施测，角角度测量量采用2秒级的的仪器测测量2个测回回，在此此基础上上进行布布设5米加密密基标作作为布设设轨道的的控制并并进行隧隧道横断断面测量量，检测测断面的

31、的限界是是否满足足要求。目目前轨道道铺设的的控制测测量拟采采用CPIIII进行，如如何将导导线成果果与CPIII相结合合是项目目实施过过程中需需要研究究和解决决的问题题。3.3.22 研究目目的通过计算和和分析提提出导线线成果与与CPIII相结合合的方案案。3.3.33 计算与与分析在使用CPPIIII网的时时候，为为验证设设计院给给出的导导线点精精度是否否会对CPIIII网的精精度产生生影响，以以及影响响程度的的高低，做做了以下下分析。本次使用三三套CPIIII网进行行分析，分分别为桂桂林公园园至漕宝宝路站，虹虹漕路站站至桂林林公园，虹虹梅路站站至虹漕漕路站，其其中每个个区间含含有5-6个导

32、线线点。在在CPIIII网平差差的时候候，使用用如下三三种方案案进行平平差。只加入区间间两端两两个控制制点作为为起算数数据。在方案1的的基础上上加入区区间中间间的导线线点作为为起算数数据。把全部导线线点均作作为起算算数据。比较方案之之间的差差异，得得出分析析结果如如下：一、虹梅路路站至虹虹漕路站站区间测长度度为：6689.36559m设计院提供供的导线线点情况况：表3.3设设计院提提供的导导线点情情况点名X(m)Y(m)点位误差（mm）P124220622.233368274.4533已知点P240221277.888858393.99553.9P345221677.577788513.816

33、65.1P560222366.699148763.564.0P700222833.133938924.6244已知点点位误差按按照方向向观测中中误差33.5秒秒，测距距中误差2mmm+2pppm，按照一一级导线线能够达达到的精精度进行行估算得得出。不同计算方方案单位位权中误误差对比比：表3.4不不同计算算方案单单位权中中误差对对比计算方案123单位权中误误差2.372.522.71平差导线点点坐标与与设计院院提供坐坐标的坐坐标差：表3.5CCPIIII平差差导线点点坐标与与设计院院提供坐坐标的坐坐标差点名计算方案11计算方案22计算方案33x(mmm)y(mmm)x(mmm)y(mmm)x(m

34、mm)y(mmm)P240010.01.96.400P345-2.37.40000P560-2.22.4-0.3-0.700方案1最大大坐标差差：10mmm（p2440点）方案2最大大坐标差差：6.44mm（p2440点）为验证设计计院给定定导线点点坐标的的正确性性，对第第一套方方案的导导线点进进行t检验：设H0：EE(X)=设计院院坐标wi HH1：E(XX)设计院院坐标wi作统计量: QUOTE 取显著性水水平=0.01， QUOTE 结果如下表表：表3.6tt检验结结果t检验点名xy结果P24007.69223拒绝P345-0.888464.93333拒绝P560-1.099992接受C

35、PIIII点（包包含设站站点）坐坐标差：图3.7 x坐坐标差图3.8 y坐坐标差表3.7坐坐标差统统计统计量计算方案11-2计算方案11-3x(mm)y(mm)x(mm)y(mm)平均值1.92.32.23.2中误差1.11.61.32.2最大坐标差差4.14.866.6各方案CPPIIII点（包包含设站站点）点点位误差差对比：图3.9各各方案点点位误差差对比二、 虹漕漕路站至至桂林公公园区间测长度度为：9666.50033mm设计院提供供的导线线点情况况：表3.8设设计院提提供的导导线点情情况点名X(m)Y(m)点位误差（mm）SP6200223244.277559290.69776已知点S

36、P5400223366.699359386.035573.8SP3600224033.444439591.040054.8SP1400225588.1889806.143384.9SP81660226066.988329919.585512.4SP2600224699.822189691.33556已知点点位误差按按照方向向观测中中误差3.5秒，测测距中误误差2mmm+22ppmm，按照照一级导导线能够够达到的的精度进进行估算算得出。不同计算方方案单位位权中误误差对比比：表3.9不不同计算算方案单单位权中中误差对对比计算方案123单位权中误误差1.792.192.24CPIIII平差导导线点坐

37、坐标与设设计院提提供坐标标的坐标标差：表3.100 CPPIIII平差导导线点坐坐标与设设计院提提供坐标标的坐标标差点名计算方案11计算方案22计算方案33x(mmm)y(mmm)x(mmm)y(mmm)x(mmm)y(mmm)SP14009.2-2.2-2-0.500SP260017.3-4.3-1.6100SP360022.1-3.80000SP540010.71.11.62.600方案1最大大坐标差差：22.11mm（sp3360点）方案2最大大坐标差差：2mm（sp1140点）为验证设计计院给定定导线点点坐标的的正确性性，对第第一套方方案的导导线点进进行t检验。设H0：EE(X)=设计

38、院院坐标wi HH1：E(XX)设计院院坐标wi作统计量: QUOTE 取显著性水水平=0.01， QUOTE 结果如下表表：表3.111 t检检验结果果t检验点名xy结果SP14006.13333-2.2拒绝SP26008.23881-3.58833拒绝SP360010.04454-3.16667拒绝SP54008.916671.22222拒绝CPIIII点（包包含设站站点）坐坐标差：图3.100 x坐坐标差图3.111 y坐坐标差表3.122坐标差差统计统计量计算方案11-2计算方案11-3x(mm)y(mm)x(mm)y(mm)平均值11.72.811.52.4中误差7.11.97.11

39、.7最大坐标差差216.2245.5各方案CPPIIII点（包包含设站站点）点点位误差差对比：图3.122各方案案点位误误差对比比三、 桂林林公园至至漕宝路路站区间测长度度为：5077.06644mm设计院提供供的导线线点情况况：表3.133设计院院提供的的导线点点情况点名X(m)Y(m)点位误差（mm）SP480022713357744已知点SP6100227388.61107108799.700453.6SP7400227655.95578110333.422374SP8300227799.16689111400.800612.9SP9022227811.4991

40、3112277.30009已知点点位误差按按照方向向观测中中误差3.5秒，测测距中误误差2mmm+22ppmm，按照照一级导导线能够够达到的的精度进进行估算算得出。不同计算方方案单位位权中误误差对比比:表3.144不同计计算方案案单位权权中误差差对比计算方案123单位权中误误差3.343.323.43CPIIII平差导导线点坐坐标与设设计院提提供坐标标的坐标标差：表3.155 CPPIIII平差导导线点坐坐标与设设计院提提供坐标标的坐标标差点名计算方案11计算方案22计算方案33x(mmm)y(mmm)x(mmm)y(mmm)x(mmm)y(mmm)SP6100-41.3-3.61.200SP

41、7400-0.600000SP8300-0.8-1.3-0.4-1.300方案1最大大坐标差差：4mm（sp6610点）方案2最大大坐标差差：3.66mm（sp6610点）验证设计院院给定导导线点坐坐标的正正确性，对对第一套套方案的的导线点点进行t检验。设H0：EE(X)=设计院院坐标wi HH1：E(XX)设计院院坐标wi作统计量: QUOTE 取显著性水水平=0.05， QUOTE 结果如下表表：表3.166 t检检验结果果t检验点名xySP6100-1.811810.86666接受SP7400-0.266080接受SP8300-0.53333-0.92285接受CPIIII点（包包含设站

42、站点）坐坐标差：图3.133 xx坐标差差图3.144 yy坐标差差表3.177 坐标标差统计计统计量计算方案11-2计算方案11-3x(mm)y(mm)x(mm)y(mm)平均值0.301.40.4中误差0.201.20.2最大坐标差差0.60.13.80.7各方案CPPIIII点（包包含设站站点）点点位误差差对比：图3.155各方案案点位误误差对比比四、结论分分析由t检验可可以看出出，数据据1和数据2中设计计院给的的控制点点坐标精精度均不不高，数数据3中导线线点的精精度则比比较高，有有一个点点甚至出出现按照照未知点点进行平平差后坐坐标与设设计院给给定坐标标相同的的情况。结合控制点点精度情情

43、况，可可以做出出如下分分析：由导线点点点位误差差和CPIIII点位误误差比较较可以看看到，导导线点点点位误差差普遍大大于3mm，而CPIIII即使在在没有引引入导线线点的情情况下最最大点位位误差也也在3mm以下，CPIIII网点位位精度高高于导线线点。由不同计算算方案单单位权中中误差对对比图可可以看出出，单位位权中误误差随导导线点的的引入呈呈上升趋趋势，低低精度的的导线点点直接导导致了CPIIII网的精精度的降降低。分析不同计计算方案案的导线线坐标差差，CPIIII坐标差差，可以以看出，低低精度的的导线点点对CPIIII点的坐坐标产生生了比较较大的影影响，在在数据2中，甚甚至产生生了22mmm

44、的坐标标差。控制点的引引入可以以降低点点位中误误差，但但是这种种点位精精度提高高是在我我们假设设控制点点没有误误差的基基础上得得到的，如如果控制制点误差差较大，这这种点位位精度的的提高完完全没有有意义。只只有像数数据3中，控控制点质质量较好好的情况况下，引引入导线线点能够够提高点点位精度度。建议在之后后CPIIII的平差差之前，首首先对导导线点的的精度做做出评定定。如果类似计计算数据据2，导线线点的精精度太低低，严重重影响到到CPIIII网的质质量，可可以考虑虑不采用用这批导导线点。可可以与之之前的CPIIII点联测测，或者者使用精精度高的的导线点点作为控控制点平平差。如果类似计计算数据据1，

45、虽然t检验没没有通过过，但是是中间加加入一个个导线点点之后两两个系统统计算结结果的偏偏差大部部分在2，3毫米。这这种情况况下，建建议采用用每400米到600米间隔隔加测一一个导线线点为已已知点，这这样减少少了导线线对CPIII网精度度的影响响，同时时使得CPIIII的成果果更接近近导线测测量成果果，这样样对盾构构横断面面的限界界成果不不至于产产生影响响。4 高程程控制网网精度分分析4.1地铁铁大气折折光分析析4.1.11 三角高高程测量量原理如图4.11，设A、B为地面面上高度度不同的的两点。已已知A点高程程 QUOTE ，只要要知道AA点对B点的高高差 QUOTE 即可可由 QUOTE 得到

46、到B点的高高程 QUOTE 。图图4.11中，D为A、B两点间间的水平平距离； QUOTE 为在A点观测测B点时的的垂直角角； QUOTE 为测测站点的的仪器高高, QUOTE 为棱镜镜高； QUOTE 为为A点高程程， QUOTE 为B点高程程， QUOTE 为全全站仪望望远镜和和棱镜之之间的高高差。三角高程测测量的精精度受竖竖角观测测误差，边边长误差差，大气气折光误误差，仪仪器高和和目标高高的量测测误差和和垂线偏偏差等诸诸多因素素的影响响。其中中竖角观观测误差差，边长长误差在在采用高高精度全全站仪的的情况下下，误差差是比较较小的，仪仪器高和和目标高高因为采采取了差差分观测测值，也也可以抵抵

47、消。因因此，三三角高程程观测中中的主要要误差来来源为大大气折光光误差。考虑到大气气折光误误差的影影响，则则： QUOTE (4.1)式中，C为为球气差差系数图4.1单单向三角角高程测测量原理理4.1.22 地铁大大气折光光系数K的计算算分析在地铁CCPIIII网的观观测中，因因为CPIIII点位于于隧道壁壁，不能能设站进进行对向向观测来来消除三三角高程程球气差差的影响响，因此此需要对对地铁三三角高程程中大气气折光系系数K进行分分析。单向三角角高程测测量的基基本公式式为： QUOTE (4.2)式中，C一一般称为为球气差差系数，K为大气气折光系系数。C与K的关关系为： QUOTE (4.3)R为

48、测区地地球平均均曲率半半径，经经查表，上上海地区区取值为为R=6636880000m由式4.11.2.1可以得得到2到1的高差差观测为为： QUOTE (4.4)将式4.11.2.1与4.11.2.3右式相相加移项项得： QUOTE (4.5)因此，根根据现场场测得的的对向三三角高程程观测值值，我们们可以反反算出与与距离S相对应应的大气气折光系系数K。在地铁中中铺设导导线点，进进行对向向三角高高程观测测，得到到地铁中中与距离离S对应的K值如下下图所示示。图4.2 地铁K值分布布曲线经过2阶多多项式拟拟合之后后的参数数为：a= 0.00113b= -00.42240c= 377.122324.1

49、.33 分析结结论经过计算算，可以以看出地地铁中大大气折光光系数K随距离S的增加加而减小小，但是是较常用用的K=00.133来比较较，地铁铁中的K普遍较较大，这这与地铁铁中环境境复杂，空空气湿度度高的具具体情况况相关。特别是在在距离较较短的边边中，K的值呈呈现数值值大、变变化快的的特点，加加了改正正之后也也不能得得到很好好的结果果。因此，在在地铁三三角高程程平差中中，不能能简单的的通过拟拟合模型型对单向向三角高高程进行行球气差差改正，不能够通过计算平均的折光系数来提高观测精度。数据处理方方法4.2.11 网型1如图4.33所示，图图中A1是测站站点，C1-C8为该测测站观测测的CPIIII点。

50、图4.3 单个测测站观测测形成的的三角高高差多个自由测测站形成成的三角角高差如如图4.4，其其中每个个CPIIII点至少少被3个测站站观测。图4.4 多个测测站观测测形成的的三角高高差观测值误差差方程的的建立：假定i点和和j点的高高程为 QUOTE 和和 QUOTE ，近似似高程为为 QUOTE 和 QUOTE 了，改改正数为为 QUOTE 和 QUOTE ；高差差观测值值为 QUOTE ，高高差改正正数为 QUOTE ，则则高差误误差方程程式如下下： QUOTE (4.66)考虑球气差差的影响响，则三三角高差差误差方方程为： QUOTE (4.77) QUOTE (4.8)式中：K为为大气折

51、折光系数数，R为地球球曲率半半径， QUOTE 为为测站i到测站j的斜距距， QUOTE 为测测站i到测站j的竖直直角。定权：以每公里高高差观测测值的中中误差为为单位权权方差，那那么各点点的单向向高差观观测值的的权为： QUOTE (4.9)4.2.22 网型2:用中间法三三角高程程原理对对图1.1的图形形进行改改造，改改造的思思路是利利用测站站到CPIIII点的单单向高差差，计算算相邻CPIIII点之间间的间接接高差，如如图1.2所示，可可以用A2到C1的高差差 QUOTE ，A2到C3的高差差 QUOTE ，构造造差分观观测值 QUOTE ，改改造后的的单个观观测站形形成的网网型如图图2.

52、1所示。图4.5单单测站形形成的改改造后CCPIIII三角角高程网网改造后多个个测站形形成的三三角观测测值如图图2.2所示：图4.6多多测站形形成改造造后CPPIIII高程网网由图2.22可以看看出，每每个测段段都含有有不同测测站测得得的3-4个差分分观测值值，这种种情况应应当考虑虑在平差差处理的的过程中中。差分观测值值误差方方程的建建立：假定两相邻邻CPIIII点i和j的高程程平差值值分别为为 QUOTE 和 QUOTE ，近似似高程分分别为 QUOTE 和和 QUOTE ，高程程改正数数分别为为 QUOTE 和 QUOTE ，通通过自由由测站测测出CPIIII点i和j的直接接高差 QUOT

53、E 和和 QUOTE ，计算算出i与j之间的的间接三三角高差差为 QUOTE ，其其改正数数为 QUOTE ，则则观测值值误差方方程为： QUOTE (4.100) QUOTE (4.111)整理公式(2)，得误误差方程程为 QUOTE (4.122)考虑球气差差的影响响，得到到误差方方程为： QUOTE (4.133) QUOTE (4.144)式中：K为为大气折折光系数数，R为地球球曲率半半径， QUOTE 为为测站到到i的斜距距， QUOTE 为测测站到i的竖直直角。定权方法：在CPIIII三角高高程网中中，高差差的测量量误差与与自由测测站到两两CPIIII点的斜斜距和竖竖直角测测量误差

54、差有关根据斜斜距与竖竖直角的的测量中中误差，按按照误差差传播规规律求出出CPIIII三角高高程网中中高差的的中误差差，进而而确定CP三角高高程网中中各高差差的权值值4。上述差分高高差观测测值是使使用测站站A对CPIIII点I，j之间的的直接高高差进行行求差得得到的，因因此两相相邻CPIIII点间的的高差为为： QUOTE (4.155)全微分得： QUOTE (4.166)对上式应用用误差传传播率，得得到高差差中误差差与测角角中误差差与测距距中误差差的关系系为： QUOTE (4.177)式中： QUOTE 两相邻CPIIII点i和j高差的的中误差差； QUOTE 、 QUOTE 测站站到i和

55、j两点斜斜距测量量的中误误差； QUOTE 、 QUOTE 测站站到两点点i和j竖直角角测量的的中误差差。 QUOTE 、 QUOTE 和 QUOTE 、 QUOTE 可根根据全站站仪的标标称精度度确定。以全站仪竖竖直角测测量的标标称精度度 QUOTE 作为单单位权中中误差，则CPIII点i和j之间高差观测值的权为： QUOTE (4.188)对于多测站站CPIIII观测值值，每条条测段都都含有3-4个多余余观测值值，在合合并同名名观测值值时，由由于每个个观测值值的权不不同，我我们可以以使用加加权平均均值来得得到最终终的观测测值为4： QUOTE (4.119)使用权倒数数传播率率得合并并观测

56、值值的权为为： QUOTE (4.200)4.2.33 改进后后的网型型2：三角高程测测量的精精度受竖竖角观测测误差，边边长误差差，大气气折光误误差，仪仪器高和和目标高高的量测测误差和和垂线偏偏差等诸诸多因素素的影响响。其中中竖角观观测误差差，边长长误差在在采用高高精度全全站仪的的情况下下，误差差是比较较小的，仪仪器高和和目标高高因为采采取了差差分观测测值，也也可以抵抵消。因因此，网网型2中的主主要误差差来源为为大气折折光误差差。对于球气差差系数 QUOTE 来来说，大大气折光光系数K与观测测条件密密切相关关，是随随地区，气气候，季季节，地地面覆盖盖物等条条件不同同而变化化的，在在实际测测量中

57、往往往难以以确定。在网型2中中，因为为我们由由单向观观测值组组合而成成了差分分观测值值，如式式1.22.3所示。因因为在三三角高程程测量中中折光影影响与距距离的平平方成正正比，因因此，在在两个单单向观测测值的距距离相等等或相近近的情况况下，网网型2中组合合而成的的差分观观测值可可以很大大程度上上抵消大大气折光光误差的的影响。现对原网型型2的观测测值进行行分析，将将网型2中的差差分观测测值分为为两类：纵向观测值值，如图图4.77所示图4.7 纵向观观测值示示意图 QUOTE 为纵向观测测值，其其特点是是每一测测段含有有3-4个不同同测站形形成的差差分高差差，如图图4.77中， QUOTE 包含含

58、有A1，A2，A3三个测测站的差差分观测测值。A1，A3组成差差分观测测值的过过程中，两两段高差差（如 QUOTE ）距距离并不不相等，A2测站的的两端高高差距离离相等。横向观测值值，如图图4.88所示图4.8 横向观观测值示示意图 QUOTE 为横向观测测值，其其特点是是每一测测段含有有3-4个不同同测站形形成的差差分高差差，如图图4.88， QUOTE 包含有A1，A2，A3三个测测站的差差分观测测值。每每个测站站组成差差分观测测值的过过程中，两两端高差差（如 QUOTE ）的的距离都都相等。下面对三个个数据网网型2的观测测值中，同同一测段段不同测测站测得得的高差差不符值值进行分分析，结结

59、果如附附录A-C所示。对横纵向观观测值的的超限情情况进行行统计如如表5.3所示。表4.1 横纵向向观测值值不符值值超限情情况统计计观测值类型型数量超限数量超限占观测测值总数数百分比比超限占超限限总数百百分比纵向观测值值824251.222%98%横向观测值值4412%2%由统计结果果可以看看出，纵纵向观测测值较横横向观测测值超限限的比率率大。对横纵向观观测值的的不符值值区间做做一个统统计如表表5.4所示表4.2横横纵向观观测值不不符值分分布区间间观测值类型型分布区间(mm)0,0.5(0.5,1(1,2(2,3(3,6纵向观测值值7.32%14.633%31.711%26.833%19.511

60、%横向观测值值38.644%45.455%13.644%0.00%2.27%有分布区间间统计结结果可以以看出，纵纵向观测测值不符符值大部部分分布布在1,3区间，可可见，纵纵向观测测值更容容易超限限。纵向观测值值较容易易超限的的原因是是因为纵纵向观测测值的多多个测站站差分观观测值中中，含有有因为两两个单向向观测值值距离不不相等，不不能抵消消球气差差的部分分。如图图5.1中，测测站A1和测站A3，A1，A3组成差差分观测测值的过过程中，两两段高差差（如 QUOTE ）距距离并不不相等，导导致球气气差不能能够抵消消，甚至至可能增增大。这这样误差差较大的的观测值值的引入入，会污污染能够够抵消球球气差的