1、信息工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書（地方學(xué)生）課題名稱 高鐵測(cè)量的必要精度 學(xué) 生 姓 名 常會(huì)平 所在院、系（隊(duì)） 七系一隊(duì) 專 業(yè) 測(cè)繪工程 學(xué) 號(hào) 申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別 工學(xué)學(xué)士 指導(dǎo)教師單位 測(cè)量工程與裝備系 指導(dǎo)教師姓名 孫現(xiàn)申 技 術(shù) 職 務(wù) 教授 二一一年 月課題名稱其他指導(dǎo)老師姓名、單位課題主要任務(wù)與要求：備 注系（或教研室）審批意見：簽（章） 年 月 日學(xué)院訓(xùn)練部審批意見：簽（章） 年 月 日信息工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告（地方學(xué)生）課題名稱 學(xué) 生 姓 名 所在院、系（隊(duì)） 專 業(yè) 學(xué) 號(hào) 申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別 指導(dǎo)教師單位 指導(dǎo)教師姓名 技 術(shù) 職 務(wù) 二 年 月指導(dǎo)教師評(píng)語：簽（章）

2、 年 月 日答辯小組意見： 負(fù)責(zé)人簽（章） 年 月 日學(xué)院答辯委員會(huì)意見： 負(fù)責(zé)人簽（章） 年 月 日學(xué)院訓(xùn)練部審核意見： 蓋 章 年 月 日摘要高速鐵路精密工程測(cè)量技術(shù)是高速鐵路成功建設(shè)的關(guān)鍵技術(shù)之一。本文從高速鐵路勘察設(shè)計(jì)，線路施工，軌道施工，運(yùn)營(yíng)維護(hù)幾個(gè)角度論證高速鐵路工程測(cè)量的精度要求,提出高速鐵路工程測(cè)量各個(gè)階段的必要的測(cè)量精度,闡述高斯投影長(zhǎng)度變形投影轉(zhuǎn)換的新型方法，并簡(jiǎn)單介紹現(xiàn)今幾種高鐵測(cè)量精調(diào)系統(tǒng)。關(guān)鍵詞：高速鐵路，測(cè)量精度，投影轉(zhuǎn)換，測(cè)量系統(tǒng)AbstractThe high-speed railway project survey techniques are high-sp

3、eed railway construction technology of the key to success.From the high-speed railway prospecting and design,construction,construction of the track and maintain several angles of the operation is high-speed railway projects,offer the precision measurement of high-speed railway projects in the variou

4、s stages of the necessary measure the length of shape,gauss projection projection transforms new method is simple to introduce today is several high measure system.Keywords：high-speed railway，The precision measurement，Projection transforms，Measurement system目錄：摘要VIAbstractVII第一章 引言1第二章傳統(tǒng)鐵路工程測(cè)量與無砟軌道工

5、程測(cè)量的比較32.1傳統(tǒng)的鐵路工程測(cè)量的特點(diǎn)32.1.1傳統(tǒng)的鐵路工程測(cè)量的方法32.1.2傳統(tǒng)的鐵路測(cè)量方法的缺點(diǎn)42.2無砟軌道鐵路精密工程測(cè)量的特點(diǎn)5第三章 高速鐵路對(duì)測(cè)量工作的精度要求63.1線路平順度的要求63.1.1短波平順度對(duì)線路位置的影響63.1.2長(zhǎng)波平順度對(duì)線路位置的影響63.2客運(yùn)專線鐵路精密工程測(cè)量為“三網(wǎng)合一”的測(cè)量體系73.3客運(yùn)專線鐵路工程平面控制測(cè)量分三級(jí)布設(shè)的布網(wǎng)原則83.3.1 CP和CP誤差計(jì)算83.3.2 CPI、CP布測(cè)方法103.4高程控制測(cè)量123.5施工階段測(cè)量133.5.1施工平面控制網(wǎng)加密精度估算133.5.2平面控制樁間距確定133.5.3

6、基平控制樁間距確定153.6線下工程沉降變形觀測(cè)16第四章 高速鐵路測(cè)量高斯投影長(zhǎng)度變形184.1高斯投影長(zhǎng)度變形分析184.2建立獨(dú)立坐標(biāo)系184.3建立獨(dú)立坐標(biāo)系數(shù)學(xué)模型（橢球膨脹法）18第五章 國(guó)內(nèi)高鐵軌道精調(diào)系統(tǒng)的比較20結(jié)語22參考文獻(xiàn)：23第一章 引言高速鐵路是指營(yíng)運(yùn)速率達(dá)每小時(shí)200公里的鐵路系統(tǒng)。目前全世界正在運(yùn)營(yíng)的高速鐵路共有1萬公里以上.正在建設(shè)的高速鐵路1萬公里，還有2萬公里左右的高速鐵路正在規(guī)劃中。隨著高速鐵路技術(shù)的不斷發(fā)展高速列車的商業(yè)運(yùn)行模式的成熟，以及人們對(duì)賴以生存的地球環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，使得高速鐵路在世界范圍內(nèi)呈現(xiàn)出蓬勃發(fā)展的強(qiáng)勁勢(shì)頭。早在幾年前日本、法國(guó)、德國(guó)、

7、英國(guó)、意大利、西班牙、韓國(guó)、比利時(shí)、丹麥、瑞典、臺(tái)灣等發(fā)達(dá)國(guó)家（地區(qū)）已經(jīng)擁有了相當(dāng)成熟的高速鐵路建設(shè)，運(yùn)營(yíng)模式。中國(guó)也不落后，就像1978年我國(guó)改革開放“總設(shè)計(jì)師”鄧小平乘坐世界上第一條高速鐵路日本東海道新干線（1964年10月1日通車）時(shí)說的那樣：中國(guó)要造高鐵，“就像推著我們跑一樣，我們需要跑?！敝腥A民族要復(fù)興，要富強(qiáng)，需要鐵路“推著我們跑”。京滬高速鐵路，京津城際高速鐵路，鄭西高速鐵路，哈大高速鐵路，武廣高速，京石客運(yùn)專線，石武客運(yùn)專線，廣深港客運(yùn)專線，滬杭客運(yùn)專線，合蚌客運(yùn)專線，寧杭客運(yùn)專線，寧安城際鐵路，津秦客運(yùn)專線，京唐城際鐵路，貴廣客運(yùn)專線，成渝客運(yùn)專線等相繼建成通車，中國(guó)的高速

8、鐵路已經(jīng)初具規(guī)模，達(dá)到5457公里。預(yù)計(jì)2012年將有1.3萬公里客運(yùn)專線投入運(yùn)營(yíng)（其中時(shí)速300一350公里的有8000公里，時(shí)速200一250公里的有5000公里）。根據(jù)國(guó)家中長(zhǎng)期鐵路網(wǎng)規(guī)劃國(guó)內(nèi)將要在2020年打通南北東西的鐵路大通道，使其能夠連接中國(guó)的東部、中部和中西部地區(qū)大多數(shù)城市并且形成環(huán)渤海、長(zhǎng)三角、珠三角三個(gè)城市群的的“四縱四橫”軌道交通網(wǎng)。圖1-1 中國(guó)高鐵，城軌發(fā)展示意圖高速鐵路來的太迅猛他使鐵道工程勘測(cè)、設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)營(yíng)組織都發(fā)生了巨大變化；來的太快快到測(cè)量工程師們還沒來得及做好充分的技術(shù)準(zhǔn)備已經(jīng)在全國(guó)遍布高速鐵路的修建浪潮。迫于形勢(shì)需要,國(guó)內(nèi)的專家在借鑒國(guó)外已有先進(jìn)技術(shù)外

9、的同時(shí)也在討論怎樣提高測(cè)量精度，改進(jìn)測(cè)量方法和測(cè)量流程,降低測(cè)量成本,提高測(cè)量效率,促進(jìn)高鐵建設(shè)又好又快發(fā)展。中國(guó)作為鐵路大國(guó)，在國(guó)際上發(fā)揮著重要作用，建設(shè)世界一流的高速鐵路不僅對(duì)于解決國(guó)內(nèi)大規(guī)模人口流動(dòng)問題，促進(jìn)不同地區(qū)之間的經(jīng)濟(jì)聯(lián)系，在各區(qū)域經(jīng)濟(jì)帶的融合、地域交通運(yùn)輸、商貿(mào)、旅游以及資源流動(dòng)等方面的作用也將帶來翻天覆地的變化。據(jù)鐵道部總工程師、中國(guó)工程院院士何華武介紹，目前我國(guó)在建的高速鐵路有1萬公里，包括京哈、哈大、合福、京武、滬寧等多條線路?！敖衲晡覀儨?zhǔn)備投入7000億元到高速鐵路的建設(shè)中來，計(jì)劃新線投產(chǎn)4613公里?！焙稳A武說。經(jīng)過計(jì)算：7000/4613=1.517，也就是說高速鐵

10、路的建設(shè)成本為：1.5億元/公里。因此建設(shè)世界一流的高速鐵路，是每一個(gè)工程建設(shè)人員的責(zé)任與義務(wù)。德國(guó)睿鐵公司（RailOne）執(zhí)行副總裁巴哈曼先生在總結(jié)高速鐵路建設(shè)經(jīng)驗(yàn)時(shí)說：要成功地建設(shè)高鐵軌道，就必須有一套完整、高效且非常精確的測(cè)量系統(tǒng)否則必定失敗?？梢姕y(cè)量技術(shù)在高速鐵路施工建設(shè)中的重要性。本文將從工程測(cè)量的角度在高速鐵路工程勘測(cè)設(shè)計(jì)、施工、竣工驗(yàn)收及運(yùn)營(yíng)維護(hù)測(cè)量階段針對(duì)下列內(nèi)容進(jìn)行討論：高速鐵路平面高程控制測(cè)量；線下工程施工測(cè)量；軌道施工測(cè)量；運(yùn)營(yíng)維護(hù)測(cè)量。第二章傳統(tǒng)鐵路工程測(cè)量與無砟軌道工程測(cè)量的比較2.1傳統(tǒng)的鐵路工程測(cè)量的特點(diǎn)2.1.1傳統(tǒng)的鐵路工程測(cè)量的方法過去我國(guó)鐵路建設(shè)的速度目

11、標(biāo)值較低,對(duì)軌道平順性的要求不高,在勘測(cè)和施工中沒有要求建立一套適應(yīng)于勘測(cè)、施工、運(yùn)營(yíng)維護(hù)的完整的控制測(cè)量系統(tǒng)。各級(jí)控制網(wǎng)測(cè)量的精度指標(biāo)主要是根據(jù)滿足線下工程的施工控制要求而制定,其測(cè)量作業(yè)模式和流程如下:初測(cè)定測(cè)線下工程施工測(cè)量鋪軌測(cè)量。圖2-1傳統(tǒng)鐵路測(cè)量流程(1)初測(cè)平面坐標(biāo)系統(tǒng):1954北京坐標(biāo)系;測(cè)角中誤差125,導(dǎo)線全長(zhǎng)相對(duì)閉合差:光電測(cè)距1/6 000,鋼尺丈量1/2 000。高程系統(tǒng):1956年黃海高程/1985國(guó)家高程基準(zhǔn),測(cè)量精度:五等水準(zhǔn)。(2)定測(cè)以初測(cè)導(dǎo)線和初測(cè)水準(zhǔn)點(diǎn)為基準(zhǔn),按初測(cè)導(dǎo)線的精度要求放出交點(diǎn)、直線控制樁、曲線控制樁(五大樁)。(3)線下高程施工測(cè)量以定測(cè)放

12、出交點(diǎn)、直線控制樁、曲線控制樁(五大樁)作為線下工程施工測(cè)量的高程基準(zhǔn)。(4)鋪軌測(cè)量直線用經(jīng)緯儀穿線法測(cè)量;曲線用繩正法或偏角法進(jìn)行鋪軌控制。2.1.2傳統(tǒng)的鐵路測(cè)量方法的缺點(diǎn)傳統(tǒng)的作業(yè)方式和作業(yè)流程，只能滿足傳統(tǒng)的鐵路工程建設(shè)的需求，在現(xiàn)今的高速鐵路測(cè)量中逐漸顯示出他的缺點(diǎn)：(1)高斯投影變形值大1954年北京坐標(biāo)系3帶投影,高斯投影邊長(zhǎng)變形值=y2m/2R2,投影帶邊緣邊長(zhǎng)投影變形值最大可達(dá)340mm/km,不利于采用GPSRTK、全站儀等新技術(shù)進(jìn)行勘測(cè)和施工放樣。(2)高程投影邊長(zhǎng)變形高程投影每公里邊長(zhǎng)變形值=H/R,在海拔2 0m的云貴高原高程投影邊長(zhǎng)變形值最大可達(dá)3mm/km。(3

13、) 沒有采用逐級(jí)控制的方法建立完整的平面高程控制網(wǎng)僅靠定測(cè)放出交點(diǎn)、直線控制樁、曲線控制樁(五大樁)進(jìn)行控制,線路測(cè)量可重復(fù)性較差,當(dāng)出現(xiàn)中線控制樁連續(xù)丟失后就很難進(jìn)行恢復(fù)。(4)測(cè)量精度低由于導(dǎo)線方位角測(cè)量精度較低(25n),施工單位復(fù)測(cè)時(shí),經(jīng)常出現(xiàn)曲線偏角超限問題,施工單位只有以改變曲線要素的方法來進(jìn)行施工。在普通速度條件下,不會(huì)影響行車安全和舒適度,但在高速行車條件下,就有可能影響行車安全和舒適度。(5)鋪軌基準(zhǔn)的缺陷軌道的鋪設(shè)不是以控制網(wǎng)為基準(zhǔn)按照設(shè)計(jì)的坐標(biāo)定位,而是按照線下工程的施工現(xiàn)狀采用相對(duì)定位進(jìn)行鋪設(shè),這種鋪軌方法由于測(cè)量誤差的積累,往往造成軌道的幾何參數(shù)與設(shè)計(jì)參數(shù)相差甚遠(yuǎn)。2

14、.2無砟軌道鐵路精密工程測(cè)量的特點(diǎn)一是曲線半徑大，曲線長(zhǎng)，一般曲線長(zhǎng)度都在2 lan以上；二是直線長(zhǎng)，往往有幾十km超長(zhǎng)直線；三是對(duì)路基施工質(zhì)量要求高，要大量利用超長(zhǎng)高架橋通過；四是軌道施工精度要求高，要求具有高標(biāo)準(zhǔn)、高平順的軌道結(jié)構(gòu)；五是鋪軌方法有本質(zhì)區(qū)別，要求采用新型軌下基礎(chǔ)一次鋪設(shè)跨區(qū)間超長(zhǎng)無縫線路，廠焊軌條長(zhǎng)度往往超過200m。高速鐵路對(duì)軌道幾何尺寸精度要求較高。我國(guó)擬修建的京滬高速鐵路對(duì)鋪軌和維修提出的要求如表1所示。項(xiàng)目鋪軌誤差mm維修誤差mm軌距22水平25高低(每10m)35三角坑(每25m)1 53軌向(每10m)23表2-1京滬高速鐵路軌道鋪設(shè)和維修誤差要求第三章 高速鐵路

15、對(duì)測(cè)量工作的精度要求高速鐵路運(yùn)行最高時(shí)速達(dá)350公里/小時(shí)，為保證旅客列車高速運(yùn)行時(shí)的安全性和舒適度，鐵路軌道的平順度是重要指標(biāo)。軌道平順度包含線路方向和縱向方向兩個(gè)分量，線路方向的不平順是指鋼軌頭內(nèi)側(cè)與鋼軌方向垂直的凸凹不平順。高速鐵路平順度要求在線路方向每10米弦實(shí)測(cè)正矢與理論正矢之差為2毫米。線路平順度的要求和控制測(cè)量的精度有一定的關(guān)系，對(duì)于線路形狀來說，平順度只是一種局部誤差。不能依線路平順度的要求作為控制測(cè)量的精度標(biāo)準(zhǔn)。因?yàn)椋巾樁葘?duì)線路位置誤差的影響有積累性和擴(kuò)大的趨勢(shì)，當(dāng)實(shí)際線路偏離設(shè)計(jì)位置很遠(yuǎn)時(shí)，線路仍舊可以滿足平順度要求.3.1線路平順度的要求3.1.1短波平順度對(duì)線路位置的

16、影響現(xiàn)以直線線路討論，當(dāng)在10米處產(chǎn)生2不平順度時(shí)，線路將出現(xiàn)轉(zhuǎn)折角為（82.5），直線B移至B點(diǎn)。每個(gè)不平順度具有偶然性，因此，由各段不平順度產(chǎn)生的點(diǎn)位移按偶然誤差計(jì)算，設(shè)AB為150米，則。如圖3-1：圖3-1 短波平順度對(duì)線路位置的影響3.1.2長(zhǎng)波平順度對(duì)線路位置的影響長(zhǎng)波平順度要求，150米處不大于10，當(dāng)在150米處產(chǎn)生10不平順度時(shí)，線路將出現(xiàn)轉(zhuǎn)折角為（27.5）。設(shè)AB為900米，則。如圖3-2：圖3-2 長(zhǎng)波平順度對(duì)線路位置的影響對(duì)于無砟軌道鋪設(shè)150米不大于10的要求，從控制測(cè)量精度來講，要比每20米弦實(shí)測(cè)正矢與理論正矢之差為2毫米的精度要求高。雖然如此，如果僅僅控制軌道的

17、平順度，在達(dá)到要求的情況下，軌道的整體線形總是不能保證。由上可知，在客運(yùn)專線無砟軌道的施工過程當(dāng)中，僅僅控制軌道的平順度是不夠的，我們還需要建立無砟軌道施工測(cè)量控制網(wǎng)來實(shí)現(xiàn)軌道的總體線形的正確。3.2客運(yùn)專線鐵路精密工程測(cè)量為“三網(wǎng)合一”的測(cè)量體系客運(yùn)專線無砟軌道鐵路工程測(cè)量的平面、高程控制網(wǎng),按施工階段、施測(cè)目的及功能不同,分為勘測(cè)控制網(wǎng)(CP)、施工控制網(wǎng)(CP)、軌道控制網(wǎng)(CP)?？瓦\(yùn)專線無砟軌道鐵路工程測(cè)量的這三個(gè)控制網(wǎng),簡(jiǎn)稱“三網(wǎng)”。為保證控制網(wǎng)的測(cè)量成果質(zhì)量滿足客運(yùn)專線鐵路勘測(cè)、施工、運(yùn)營(yíng)維護(hù)三個(gè)階段測(cè)量的要求,適應(yīng)客運(yùn)專線鐵路工程建設(shè)和運(yùn)營(yíng)管理的要求,三階段的平面、高程控制測(cè)量

18、必須采用統(tǒng)一的基準(zhǔn),即勘測(cè)控制網(wǎng)、施工控制網(wǎng)、軌道控制網(wǎng)均采用CP為基礎(chǔ)平面控制網(wǎng),二等(無砟軌道)/三等(有砟軌道)水準(zhǔn)基點(diǎn)網(wǎng)為基準(zhǔn)高程控制網(wǎng),簡(jiǎn)稱為“三網(wǎng)合一”。1）勘測(cè)控制網(wǎng)、施工控制網(wǎng)、運(yùn)營(yíng)維護(hù)控制網(wǎng)坐標(biāo)高程系統(tǒng)的統(tǒng)一；2）勘測(cè)控制網(wǎng)、施工控制網(wǎng)、運(yùn)營(yíng)維護(hù)控制網(wǎng)起算基準(zhǔn)的統(tǒng)一；3）線下工程施工控制網(wǎng)與軌道施工控制網(wǎng)、運(yùn)營(yíng)維護(hù)控制網(wǎng)的坐標(biāo)高程系統(tǒng)和起算基準(zhǔn)的統(tǒng)一；4）勘測(cè)控制網(wǎng)、施工控制網(wǎng)、運(yùn)營(yíng)維護(hù)控制網(wǎng)測(cè)量精度的協(xié)調(diào)統(tǒng)一；圖3-2 三網(wǎng)合一3.3客運(yùn)專線鐵路工程平面控制測(cè)量分三級(jí)布設(shè)的布網(wǎng)原則客運(yùn)專線鐵路軌道必須具有非常精確的幾何線性參數(shù),精度要保持在毫米級(jí)的范圍以內(nèi),測(cè)量控制網(wǎng)的精度

19、在滿足線下工程施工控制測(cè)量要求的同時(shí)必須滿足軌道鋪設(shè)的精度要求,使軌道的幾何參數(shù)與設(shè)計(jì)的目的位置之間的偏差保持在最小。軌道的外部幾何尺寸體現(xiàn)出軌道在空間中的位置和高程,根據(jù)軌道的功能和周圍相鄰建筑物的關(guān)系來確定,由其空間坐標(biāo)進(jìn)行定位。軌道的外部幾何尺寸的測(cè)量也稱之為軌道的絕對(duì)定位,軌道的絕對(duì)定位通過各級(jí)平面高程控制網(wǎng)組成的測(cè)量系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn),從而保證軌道與線下工程路基、橋梁、隧道、站臺(tái)的空間位置相匹配協(xié)調(diào)。如果一次性建成高等級(jí)的控制網(wǎng),則控制測(cè)量的費(fèi)用巨大,也會(huì)造成不必要的浪費(fèi),由此可見,必須按分級(jí)控制的原則建立鐵路測(cè)量控制網(wǎng)。三級(jí)布網(wǎng)原則客運(yùn)專線鐵路工程測(cè)量平面控制網(wǎng)第一級(jí)為基礎(chǔ)平面控制網(wǎng)(CP

20、),第二級(jí)為線路控制網(wǎng)(CP),第三級(jí)為軌道控制網(wǎng)(CP)。各級(jí)平面控制網(wǎng)的作用和精度要求為:CP主要為為勘測(cè)、施工、運(yùn)營(yíng)維護(hù)提供坐標(biāo)基準(zhǔn),采用GPS B級(jí)網(wǎng)精度要求施測(cè)。CP主要為勘測(cè)和施工提供控制基準(zhǔn),一般采用GPS C級(jí)網(wǎng)精度要求施測(cè)。CP主要為鋪設(shè)無砟軌道和運(yùn)營(yíng)維護(hù)提供控制基準(zhǔn),一般采用自由設(shè)站后方交會(huì)的方法施測(cè)。CP主要強(qiáng)調(diào)內(nèi)符合精度,點(diǎn)位相對(duì)精度不超過1 mm。圖3-3客運(yùn)專線鐵路工程測(cè)量三級(jí)平面控制網(wǎng)示意圖3.3.1 CP和CP誤差計(jì)算通過無砟軌道施工中軌道對(duì)平順度的相關(guān)要求，我們可以反推出CP和CP控制網(wǎng)的相關(guān)精度要求。CP和CP最弱點(diǎn)的橫向中誤差計(jì)算按導(dǎo)線測(cè)量方法，計(jì)算最弱點(diǎn)

21、的橫向中誤差公式為：客運(yùn)專線無砟軌道鐵路工程測(cè)量暫行規(guī)定中要求的各級(jí)平面控制網(wǎng)布網(wǎng)要求如下表所示：控制網(wǎng)級(jí)別測(cè)量方法測(cè)量等級(jí)點(diǎn)間距備注CP IGPSB級(jí)=1000m=4Km一對(duì)點(diǎn)CP IIGPSC級(jí)800-1000m導(dǎo)線四等CP III導(dǎo)線五等150-200m后方交會(huì)50-60m10-20m一對(duì)點(diǎn)表3-1平面控制網(wǎng)布網(wǎng)要求對(duì)于CP根據(jù)常規(guī)網(wǎng)的不同等級(jí)網(wǎng)邊、角精度匹配關(guān)系：式中，-第i級(jí)網(wǎng)起始邊、最弱邊邊長(zhǎng)相對(duì)中誤差的分母；，第i級(jí)、i-1級(jí)的測(cè)角中誤將導(dǎo)線的測(cè)角中誤差、邊長(zhǎng)中誤差和三等網(wǎng)的測(cè)角中誤差代入式：=70000*3/1.8=11.7萬（取12萬）假定GPS控制點(diǎn)橫向中誤差與邊長(zhǎng)中誤差相

22、等，則相鄰點(diǎn)相對(duì)點(diǎn)位中誤差為:邊長(zhǎng)D按最短邊1Km計(jì)算：GPS網(wǎng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)為：邊長(zhǎng)最長(zhǎng)5Km，最短1km，平均3.5Km。直接觀測(cè)邊的相對(duì)中誤差1/以上，最弱相鄰點(diǎn)相對(duì)點(diǎn)位中誤差不大于12mm，按B級(jí)網(wǎng)的精度觀測(cè).對(duì)于CP，取S=800m，則可計(jì)算得=3.7；。假定導(dǎo)線縱向誤差等于橫向誤差，則可計(jì)算最弱點(diǎn)點(diǎn)位中誤差分別約為5和15。相鄰兩點(diǎn)的相對(duì)中誤差計(jì)算：客運(yùn)專線無砟軌道鐵路工程測(cè)量暫行規(guī)定中GPS測(cè)量的精度要求規(guī)定如下表所示：控制網(wǎng)級(jí)別基線邊方向中誤差最弱邊相對(duì)中誤差CP1.31/170 00CP1.71/100 000表3-2 GPS測(cè)量的精度要求CPI相鄰兩點(diǎn)的相對(duì)中誤差邊長(zhǎng)：1/=2

23、3.5方向：1.3/=25相鄰兩點(diǎn)的相對(duì)點(diǎn)位中誤差為34.3CP相鄰兩點(diǎn)的相對(duì)中誤差邊長(zhǎng)：1/=8方向：1.7/=6.6相鄰兩點(diǎn)的相對(duì)點(diǎn)位中誤差為10.4同理可計(jì)算得出CP控制點(diǎn)的定位精度要求：控制點(diǎn)可重復(fù)性測(cè)量精度相對(duì)點(diǎn)位精度方向觀測(cè)中誤差距離觀測(cè)中誤差相鄰點(diǎn)的相對(duì)點(diǎn)位中誤差CP后方交會(huì)測(cè)量511.81.0mm1.0mm表3-3 CP控制點(diǎn)的定位精度3.3.2 CPI、CP布測(cè)方法CPI沿線路走向，每4千米一個(gè)或一對(duì)點(diǎn)，按鐵路B級(jí)GPS測(cè)量要求施測(cè)?；€邊方向中誤差不大于1.3，最弱邊相對(duì)中誤差1/。CP在CPI的基礎(chǔ)上采用GPS測(cè)量或?qū)Ь€測(cè)量方法施測(cè)。點(diǎn)間距離8001000米。GPS測(cè)量按

24、鐵路C級(jí)要求施測(cè)。基線邊方向中誤差不大于1.7，最弱邊相對(duì)中誤差1/；導(dǎo)線測(cè)量等級(jí)為四等，測(cè)角中誤差2.5，相對(duì)閉合差1/40000。圖3-4 CPII聯(lián)測(cè)網(wǎng)圖CP平面控制網(wǎng)：利用全站儀采用自由設(shè)站邊角聯(lián)合的觀測(cè)方法，即：采用全站儀自由設(shè)站，對(duì)相鄰的多個(gè)CP點(diǎn)進(jìn)行觀測(cè)。圖3-5 CPIII平面測(cè)量網(wǎng)3.4高程控制測(cè)量客運(yùn)專線無砟軌道鐵路工程測(cè)量暫行規(guī)定中規(guī)定：高程控制測(cè)量分為勘測(cè)高程控制測(cè)量、水準(zhǔn)基點(diǎn)高程控制測(cè)量和CP控制點(diǎn)高程控制測(cè)量?？刂凭W(wǎng)級(jí)別測(cè)量等級(jí)點(diǎn)間距勘測(cè)高程控制測(cè)量二等水準(zhǔn)測(cè)量2000m四等水準(zhǔn)測(cè)量水準(zhǔn)基點(diǎn)高程控制測(cè)量二等水準(zhǔn)測(cè)量2000mCP控制點(diǎn)高程控制測(cè)量精密水準(zhǔn)測(cè)量800m

25、表3-3高程測(cè)量要求根據(jù)公式:式中測(cè)段往返高差不符值（mm）；L測(cè)段長(zhǎng)或環(huán)線長(zhǎng)（km）；n測(cè)段數(shù)；W附合或環(huán)線閉合差（mm）；N水準(zhǔn)路線環(huán)數(shù)。注：L為往返測(cè)段、附和或環(huán)線的水準(zhǔn)路線長(zhǎng)度，單位為由此計(jì)算得高程控制測(cè)量限差：水準(zhǔn)測(cè)量等級(jí)每千米高差偶然中誤差M（mm）每千米高差全中誤差MW（mm）附合路線或環(huán)線周長(zhǎng)的長(zhǎng)度（km）附合路線長(zhǎng)環(huán)線周長(zhǎng)二等12400750精密水準(zhǔn)243表3-4高程控制測(cè)量限差因此精密水準(zhǔn)測(cè)量應(yīng)符合下列要求：CP控制點(diǎn)高程測(cè)量工作應(yīng)在CP平面測(cè)量完成后進(jìn)行，并起閉于二等水準(zhǔn)基點(diǎn)，且一個(gè)測(cè)段聯(lián)測(cè)不應(yīng)少于三個(gè)水準(zhǔn)點(diǎn)并采用滿足精度要求的水準(zhǔn)儀，配套因瓦尺。精密水準(zhǔn)測(cè)量的主要技術(shù)標(biāo)

26、準(zhǔn)要求等級(jí)每千米高差全中誤差（）路線長(zhǎng)度（km）水準(zhǔn)儀等級(jí)往返較差或閉合差（精密水準(zhǔn)42DS1表3-5精密水準(zhǔn)測(cè)量的主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求注結(jié)點(diǎn)之間或結(jié)點(diǎn)與高級(jí)點(diǎn)之間，其路線的長(zhǎng)度，不應(yīng)大于表中規(guī)定的0.7倍。L為往返測(cè)段、附合或環(huán)線的水準(zhǔn)路線長(zhǎng)度，單位km。測(cè)站觀測(cè)限差等級(jí)上下絲讀數(shù)平均值與中絲讀數(shù)的差基輔分劃讀數(shù)的差基輔分劃所測(cè)高差的差檢測(cè)間歇點(diǎn)高差的差精密1.50.50.71.0表3-6測(cè)站觀測(cè)限差3.5施工階段測(cè)量3.5.1施工平面控制網(wǎng)加密精度估算(1)按導(dǎo)線測(cè)量方法，計(jì)算最弱點(diǎn)的橫向中誤差公式為：對(duì)于五等導(dǎo)線進(jìn)行加密，測(cè)角中誤差4導(dǎo)線平均邊長(zhǎng)200m，導(dǎo)線長(zhǎng)S=800m，則mk=3.7m

27、m。)按D級(jí)GPS測(cè)量方法加密，邊長(zhǎng)以300m計(jì)算施工加密網(wǎng)相鄰兩點(diǎn)的相對(duì)中誤差：縱向中誤差：1/60000=5mm橫向中誤差：2/=3mm相鄰兩點(diǎn)的相對(duì)點(diǎn)位中誤差為5.9mm3.5.2平面控制樁間距確定如圖2-7，安裝軌下基礎(chǔ)時(shí)，一般利用線路控制樁M,N設(shè)置方向線，然后利用準(zhǔn)直法或正倒鏡分中法測(cè)定基礎(chǔ)安裝位置。在一條方向線之間，線路控制樁的絕對(duì)誤差只影響方向線的位置和指向，對(duì)細(xì)部放樣點(diǎn)的影響具有系統(tǒng)性，不影響細(xì)部點(diǎn)的相對(duì)精度。假定在安裝軌道結(jié)構(gòu)時(shí)，沿線路間隔5 m連續(xù)測(cè)設(shè)了a1，a2，a3三點(diǎn)，且這3點(diǎn)相對(duì)線路中線的橫向坐標(biāo)分別為y1、y2、y3，則中點(diǎn)a2相對(duì)al與a3連線的矢度可表示為：

28、圖3-7 由于a1、a2、a3三點(diǎn)單獨(dú)測(cè)設(shè)互不相關(guān)，設(shè)3點(diǎn)橫向坐標(biāo)偶然中誤差m1=m2=m3=m。根據(jù)測(cè)量誤差傳播律可知，矢度f的精度：即：設(shè)線路控制樁間距為L(zhǎng)，儀器到放樣點(diǎn)的距離為d。影響點(diǎn)位橫向坐標(biāo)精度的因素有如下幾個(gè)方面：1.儀器對(duì)中誤差的影響：2.目標(biāo)偏心誤差mp的影響：3.瞄準(zhǔn)誤差人眼最小分辨角為60，要瞄準(zhǔn)后視點(diǎn)和放樣各1次,瞄準(zhǔn)誤差可表示為：，式中u為望遠(yuǎn)鏡放大倍率，p=206 265，為角差系數(shù)。4.點(diǎn)位標(biāo)定誤差r綜合上述各項(xiàng)誤差，得點(diǎn)位橫向坐標(biāo)精度為：考慮正倒鏡分中時(shí)要分中2次再取平均位置，所以有：普通經(jīng)緯儀光學(xué)對(duì)中器對(duì)中精度可達(dá)1mm，因此儀器對(duì)中和目標(biāo)偏心誤差可取1mm；

29、設(shè)點(diǎn)精度為1mm；經(jīng)緯儀放大倍率u一一般取30；mf=2mm。在最不利的情況下，即d=05L時(shí)，可求得d=147 m。因此L=303m。實(shí)際應(yīng)用中，建議L取為300m，即平面控制樁間距不要大于3O0m。當(dāng)a2點(diǎn)位于線路控制樁位置時(shí)，a2相對(duì)a與a3連線的矢度精度除與ml、m2、m3有關(guān)外，還與平面控制點(diǎn)測(cè)角精度ma有關(guān)。ma的影響可表示為：由于d5m，cosa1，所以的影響十分微小，可以忽略不計(jì)。3.5.3基平控制樁間距確定高速鐵路對(duì)軌道高低的要求為每10 m誤差3mm。如圖，施工測(cè)量時(shí)，一般根據(jù)基平控制點(diǎn)B1或B2，利用水準(zhǔn)儀進(jìn)行單站放樣。如果放樣點(diǎn)P2，P3是根據(jù)同一個(gè)基平點(diǎn)測(cè)設(shè)的，則P2

30、，P3點(diǎn)間高差精度不受基平點(diǎn)間高差誤差的影響，精度指標(biāo)容易實(shí)現(xiàn)。實(shí)際工作中，2個(gè)基平點(diǎn)間的放樣點(diǎn)，往往要根據(jù)不同的基平點(diǎn)測(cè)設(shè)(如P1，P2)，這時(shí)Pl，P2點(diǎn)間高差精度要受基平點(diǎn)間高差誤差的影響，精度指標(biāo)不容易實(shí)現(xiàn)，由此推求基平控制樁間距。圖3-8在圖3-8中，P2相對(duì)Pl，P3連線的高差矢度可表示為：=式中：hp123為p2相對(duì)Pl，P3連線的高差；hBp2為B2與p2點(diǎn)間的高差；hB12為B1與B2點(diǎn)問的高差；hBPl為B1與Pl點(diǎn)間的高差；hBP3為B2與P3點(diǎn)間的高差；Hp1，Hp2，Hp3，Hb1,Hb2為相應(yīng)點(diǎn)的高程。假設(shè)放樣測(cè)量和基平測(cè)量同精度，雖然基平點(diǎn)間有2個(gè)測(cè)站，但是進(jìn)行基

31、平測(cè)量時(shí)要進(jìn)行往返測(cè)，因此基平點(diǎn)間的高差精度與單站測(cè)量精度相同。設(shè)單站測(cè)量精度為m，則P2相對(duì)Pl，P3點(diǎn)間高差精度可表示為:即：影響單站測(cè)量精度的主要因素如下：1，儀器置平誤差管水準(zhǔn)器置平精度代表性取值為015T，T=20，為水準(zhǔn)管分化值。設(shè)最大視距為S，則儀器置平精度可表示為：2，瞄準(zhǔn)誤差要瞄準(zhǔn)前、后尺各1次，瞄準(zhǔn)誤差可表示為：3，讀數(shù)誤差讀數(shù)中誤差為：1.4mm當(dāng)采用紅、黑2面讀數(shù)時(shí)，讀數(shù)中誤差為：1mm在一個(gè)測(cè)站上，前、后尺讀數(shù)各1次，因此有：水準(zhǔn)儀放大倍率一般為25當(dāng)采用單面或紅、黑2面讀數(shù)時(shí)，可求得s的最大取值分別為615m和985 m。所以基平控制樁最大間距不應(yīng)超過400m。當(dāng)視

32、線大于60m時(shí)，單面讀數(shù)已無法滿足精度要求，應(yīng)采用紅、黑2面讀數(shù)。可求得基平控制樁間高差中誤差m=2.27mm，因此基平測(cè)量每Km高差中誤差為：高速鐵路基平控制應(yīng)采用三等水準(zhǔn)測(cè)量。3.6線下工程沉降變形觀測(cè)無砟軌道建成后不可調(diào)整的特點(diǎn),要求線下工程沉降基本穩(wěn)定或達(dá)到無砟軌道鋪設(shè)條件后才能開始進(jìn)行無砟軌道的鋪設(shè)工作,這就要求在客運(yùn)專線建設(shè)中必須對(duì)線下工程進(jìn)行沉降變形觀測(cè)工作。沉降觀測(cè)應(yīng)在墩臺(tái)建成后立即埋設(shè)沉降觀測(cè)標(biāo)志進(jìn)行不間斷的觀測(cè),以得到墩臺(tái)的沉降曲線,并預(yù)測(cè)墩臺(tái)最終的沉降量,滿足設(shè)計(jì)要求后進(jìn)行無砟軌道的鋪設(shè)工作。線下工程沉降變形觀測(cè)成為控制工程進(jìn)度的關(guān)鍵工序。沉降變形觀測(cè)時(shí)精密測(cè)量，為了滿足

33、沉降觀測(cè)精度及觀測(cè)數(shù)據(jù)處理的要求,沉降觀測(cè)所使用的測(cè)量?jī)x器應(yīng)為精度不低于1 mm/km的電子水準(zhǔn)儀。根據(jù)公式計(jì)算出垂直位移監(jiān)測(cè)網(wǎng)觀測(cè)要求:式中測(cè)段往返高差不符值（mm）；L測(cè)段長(zhǎng)或環(huán)線長(zhǎng)（km）；n測(cè)段數(shù)；W附合或環(huán)線閉合差（mm）；N水準(zhǔn)路線環(huán)數(shù)。注：L為往返測(cè)段、附和或環(huán)線的水準(zhǔn)路線長(zhǎng)度，單位為等級(jí)相鄰基準(zhǔn)點(diǎn)高差中誤差/mm每站高差中誤差/mm往返較差、附合或環(huán)線閉合差/mm檢測(cè)已測(cè)高差較差/mm使用儀器、觀測(cè)方法及要求二等1.00.30.60.8DS05或DS1型儀器,按客運(yùn)專線鐵路無砟軌道測(cè)量技術(shù)暫行規(guī)定二等水準(zhǔn)測(cè)量的技術(shù)要求施測(cè)表3-7 垂直位移監(jiān)測(cè)網(wǎng)主要技術(shù)要求第四章 高速鐵路測(cè)量

34、高斯投影長(zhǎng)度變形鐵路是典型的線性工程，穿行于狹長(zhǎng)的帶狀區(qū)域，沿途地形、地貌千變?nèi)f化，特別是在海拔高的山嶺地區(qū)或線路橫跨多個(gè)國(guó)家統(tǒng)一帶而處于帶邊緣的情況下，由于在坐標(biāo)投影的過程中，長(zhǎng)度發(fā)生了很大變形，使得測(cè)距邊長(zhǎng)投影變形常達(dá)幾千分之一，采用國(guó)家坐標(biāo)系很難滿足高速鐵路測(cè)量25 cmkm的精度要求，為保證控制點(diǎn)間按坐標(biāo)反算的長(zhǎng)度和實(shí)地測(cè)量的長(zhǎng)度之比接近于1，投影變形不大于140 000的要求，就必須建立適合本工程的坐標(biāo)系，以滿足工程的精度要求。本章將研究消除或減小邊長(zhǎng)投影變形值的其他投影轉(zhuǎn)換方法。4.1高斯投影長(zhǎng)度變形分析將地面觀測(cè)距離歸化到參考橢球面上，其長(zhǎng)度變形由下式計(jì)算：為負(fù)值，表明將地面實(shí)測(cè)

35、長(zhǎng)度歸算到我國(guó)參考橢球面總是變短的，而且變形值與歸算邊高出參考橢球面的平均高程Hm成正比。距離觀測(cè)值從地面投影到高斯平面總的長(zhǎng)度變形為：式中S地面測(cè)量長(zhǎng)度；Hm高出參考橢球面的平均高程；Ra-地面邊方向參考橢球面法截弧曲率半徑，取近似值；Ym地面邊兩端點(diǎn)近似橫坐標(biāo)平均值；Rm參考橢球面在地面邊中點(diǎn)的平均曲率半徑。可以看出，高程歸化改正值始終為負(fù)值，而高斯投影改正值恒為正值，這就可以通過選擇合適的中央子午線來改變測(cè)區(qū)離開中央子午線的遠(yuǎn)近(橫坐標(biāo)Ym)和改變高程歸化面的方式來減小長(zhǎng)度變形。4.2建立獨(dú)立坐標(biāo)系相對(duì)獨(dú)立于國(guó)家坐標(biāo)系外進(jìn)行定義的局部平面直角坐標(biāo)系為獨(dú)立坐標(biāo)系。采用高斯投影方法，投影中央

36、子午線和投影面根據(jù)具體工程情況進(jìn)行計(jì)算確定。4.3建立獨(dú)立坐標(biāo)系數(shù)學(xué)模型（橢球膨脹法）原理：首先進(jìn)行GPS網(wǎng)的無約束平差和約束平差，得到國(guó)家大地基準(zhǔn)下的坐標(biāo)，再通過橢球膨脹，將該坐標(biāo)轉(zhuǎn)換投影到指定高程面的參考橢球面上，最后通過中央子午線變換進(jìn)行投影變換，得出獨(dú)立坐標(biāo)系的坐標(biāo)。該橢球處于平均高程面上，該橢球的中心、軸向、和扁率與國(guó)家參考橢球相同，僅其長(zhǎng)半徑有一變值n。橢球膨脹法如圖所示。(1)確定項(xiàng)目中心區(qū)域的緯度B和經(jīng)度。(2)通過地球重力場(chǎng)模型獲取項(xiàng)目中心區(qū)域的高程異常。(3)將指定投影高程面的正常高h(yuǎn)與上面所得到的高程異常相加，得出投影高程面的大地高。(4)計(jì)算新橢球的長(zhǎng)半軸變化量。將微分

37、得：有所以：式中a國(guó)家參考橢球長(zhǎng)半徑；N相應(yīng)的地方獨(dú)立控制網(wǎng)遠(yuǎn)點(diǎn)的卯酉圈曲率半徑；B項(xiàng)目中心區(qū)域緯度。(5)計(jì)算新橢球的長(zhǎng)半軸(6)將原來基準(zhǔn)下的所有坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為三維直角坐標(biāo)，將三維直角坐標(biāo)在新橢球?yàn)榛鶞?zhǔn)進(jìn)行投影，得到新橢球坐標(biāo)系指定高程面下的平面坐標(biāo)。這種方法經(jīng)過投影后所得到的平面坐標(biāo)在數(shù)值上與國(guó)家參考橢球的橢球面上的平面坐標(biāo)接，只是進(jìn)行了相應(yīng)的比列縮放。這種模型是基于GPS測(cè)量在沒有外部約束的條件下建立的獨(dú)立坐標(biāo)系，所得到指定高程面上的平面坐標(biāo)，在坐標(biāo)間的相對(duì)關(guān)系上是一致的；在不進(jìn)行兩化改正的情況下能夠很好的解決投影變形對(duì)工程建設(shè)的影響，很容易達(dá)到高速鐵路測(cè)量25 cmkm的精度要求，方便了

38、工程施工測(cè)量，對(duì)高速鐵路的建設(shè)有很好的實(shí)用性。第五章 國(guó)內(nèi)高鐵軌道精調(diào)系統(tǒng)的比較目前國(guó)內(nèi)II型板精調(diào)系統(tǒng)主要有四種，南方高速鐵路測(cè)量技術(shù)公司提供的II型板精調(diào)系統(tǒng)，天拓科技提供的II型板精調(diào)系統(tǒng)，普羅米新科技有限公司提供的II型板精調(diào)系統(tǒng)和武漢天寶耐特科技有限公司提供的II型板精調(diào)系統(tǒng)。四種精調(diào)系統(tǒng)主要區(qū)別及特點(diǎn)廠家精調(diào)系統(tǒng)優(yōu)、缺點(diǎn)南方高鐵CF-19筆記本，標(biāo)架帶國(guó)產(chǎn)傾斜傳感器，固定端有觸點(diǎn)開關(guān)筆記本操作方便，功能強(qiáng)大，但續(xù)航時(shí)間較手簿短，傾斜傳感器僅提供多余觀測(cè)條件作為檢核,自主中文操作軟件天拓科技天寶TSC2手簿，標(biāo)架采用有源棱鏡，配傾德國(guó)進(jìn)口斜傳感器手簿輕便，續(xù)航時(shí)間長(zhǎng)，標(biāo)架系統(tǒng)全部為進(jìn)

39、口，設(shè)備價(jià)格較高，高精度傳感器可實(shí)現(xiàn)測(cè)三點(diǎn)計(jì)算對(duì)邊。目前不兼容萊卡全站儀普羅米新天寶Recon100手簿，標(biāo)架無傳感器，采用球型棱鏡，活動(dòng)端為彈性支撐標(biāo)架結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，無傾斜傳感器檢核，手簿功能較弱，同時(shí)兼容徠卡和天寶全站儀天寶耐特天寶TSC2手簿，標(biāo)架配置德國(guó)進(jìn)口傳感器，采用Sinning棱鏡標(biāo)架結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，傾斜傳感器可協(xié)同全站儀工作，能達(dá)到3棱鏡法定位軌道板，同時(shí)支持I、II型板式軌道精調(diào)，不兼容徠卡全站儀表5-1 四種精調(diào)系統(tǒng)主要區(qū)別及特點(diǎn)圖5-1 南方高鐵精調(diào)系統(tǒng)圖5-2天拓科技精調(diào)系統(tǒng)圖5-3 普羅米新精調(diào)系統(tǒng)圖5-4 天寶奈特精調(diào)系統(tǒng)結(jié)語目前，我們通過引用、消化吸收、再創(chuàng)造，已掌握了高速鐵路工程建設(shè)測(cè)量技術(shù)。