高速铁路免置平车载全站仪CPⅢ自动照准测量方法研究

在车载全站仪免置平设站中,考虑全站仪测量精度和CPⅢ控制网的相对精度,通常需要进行多余观测以提高设站精度,但其依靠人工照准和观测的方式,测量效率低,操作体验差,难以满足高速铁路无砟轨道测量在效率和适应性方面的要求。基于车载全站仪位置姿态模型,提出一种免置平车载全站仪CPⅢ自动照准测量方法。计算机仿真结果表明,通常情况下,该方法能确保全站仪在免置平设站过程中正确锁定和照准目标棱镜;当线路偏差较大时,个别目标的正确锁定存在挑战,通过程序法或补偿法进行处理,可保证设站自动化的顺利进行。线路试验表明,基于免置平自动设站CPⅢ自动照准方法,设站测量效率提高1倍,综合测量效率提高50%,用户评价和体验得到改善。     

基于车载全站仪免置平设站的轨道精测模型与算法

“相对+绝对”复合测量模式在数据处理方法上取得突破,达到了较好的效果,但在测量环节上,仍然存在一些急需解决的问题。本文提出一种基于车载全站仪免置平设站的轨道精测方法,通过全站仪免置平设站方法打破了全站仪必须置平才能设站的传统,采用轨道中线坐标“设站即测量”的方式,从根本上消除了原有小车棱镜测量环节中测角误差的存在。线路试验表明:相比于现有“相对+绝对”复合测量模式,该轨道精测方法测量结果更稳定,不但提高了测量效率,还改善了测量精度,具有较高的工程价值和现实意义。     

全站仪免置平自由设站及其测量方法

当利用全站仪对高速铁路无砟轨道进行绝对测量时需频繁换站,每次换站之后都要对全站仪重新进行人工手动置平,将显著影响测量效率。通过研究全站仪免置平自由设站及其测量方法,在每次换站之后就无需置平,可节约工程测量的人力成本、时间成本,提高自动化程度。通过充分利用全站仪在非置平状态下的测量信息,研究基于方向余弦矩阵的三维坐标转换模型,完成全站仪在非置平状态下的三维空间自由设站及其测量。实验结果表明,全站仪免置平状态下测量精度与置平状态下测量精度相当,验证了方法的可行性。     

全站仪半盘位自由设站测量的精度分析

在高速铁路工程测量过程中,经常会使用到全站仪进行半盘位的自由设站测量,之后再根据测量数据计算自由设站点的三维坐标值和定向角参数。由于全站仪半盘位的实测数据不能减弱或者消除全站仪的一些系统误差,因此该方法的精度与可靠性有待进一步研究。通过介绍自由设站三维平差的原理及其优点,使用实例进行自由设站测量的精度分析,在全站仪补偿器开和关的情况下,进行全站仪的全盘位和半盘位的自由设站测量实验,进行严密的三维平差,并研究不同类观测量的定权方法,比较各种条件下的坐标值及其精度。研究结果表明:在补偿器打开的条件下,利用全站仪半盘位自由设站测量可以达到较高的精度。     

高速铁路轨检仪绝对测量方法应用研究

根据高速铁路轨检仪的基本原理,研究提出了全站仪自由设站进行自动观测的方法和程序设计,以及自由设站三维坐标平差计算(考虑大气折光改正)和轨检仪绝对坐标的获取。     

陀螺全站仪在复杂山区特长隧道定向中的应用研究

为解决复杂艰难山区特长隧道陀螺定向测量作业时仪器搬运难度大、劳动强度高等难题,对传统陀螺定向作业和计算方法进行优化。外业采用自由设站法,在待测边一定范围内任意位置设站,分别对两个控制点进行陀螺定向测量和边角测量;内业中,计算陀螺方位角和坐标方位角并进行精度评定,依据地下陀螺边和导线边方位中误差取权,并将加权平均值融入导线网进行联合平差。研究表明,该方法消除了仪器对中误差对定向精度的影响,简化外业操作并有效降低劳动强度和搬站难度,具有设站位置灵活、外业操作简洁、检核条件多、内业计算简单等优点。研究结果表明,案例中自由设站法定向成果用于隧道贯通测量,横向贯通误差8.2 mm,优于同等条件下传统作业法横向贯通误差(14.3 mm),证明自由设站法定向方位准确、精度较好。     

非整平自由设站在轨道快速测量中的应用

为实现轨道的快速测量,基于罗德里格矩阵及轨道控制网(CPⅢ)建立智能型全站仪非整平自由设站的数学模型,给出了站心三维坐标及其精度评定的计算公式。在运营无砟轨道线路的直线、缓和曲线、左偏圆曲线、右偏圆曲线、竖曲线、上坡段、下坡段等不同测试环境下开展试验,通过对获取的124站非整平自由设站数据的解算,得到站心三维坐标和每个坐标分量的中误差以及CPⅢ控制点的坐标残差。数据分析结果表明:该方法能够适用于各种倾斜状态下非整平自由设站的测量数据解算,解算过程快速、稳定;99%以上的CPⅢ控制点坐标分量的残差小于2 mm,并可基于残差进行控制点稳定性分析;站心三维坐标分量的中误差均小于0.7 mm,能够满足高精度轨道测量的应用要求。     

一种提高全站仪搬站设站效率的新方法

轨道检测作业中使用三脚架进行搬站设站效率较低,影响轨道精调测量速度。提出利用全站仪手推小车实现全站仪快速搬站设站的方法。工程实践证明,该方法操作简便,提升了作业效率,减轻了作业强度,可以在轨道精调测量作业中推广应用。     

一种既有线偏差约束精测网建网方法

针对我国既有线铁路进行绝对位置控制,参照高速铁路CPIII自由设站边角交会网,提出一种既有线偏差约束精测网作为既有线绝对位置的控制基准。并对这种控制网的布网方案、测量方法、相邻测站间坐标转换搭接,以及测量过程中存在的问题进行详细分析论述。这种精测网采用单边控制网,建网简单、成本低,且可在V形天窗期进行测量;测量采用全站仪直接测量,测量效率高。研究结果表明,这种既有线偏差约束精测网可以作为一种新型轨道控制网在既有线铁路控制绝对位置中得到广泛应用。     

长大连续梁上CPIII控制点实时坐标计算方法研究

针对长大连续梁上CPIII控制点随梁体变形发生位移,从而导致CPIII控制点平面坐标发生变化的问题,提出一种新的解决方法。该方法通过比较2对CPIII控制点间的实时距离与原始距离,获得梁体缩放系数,然后将连续梁上CPIII控制点的原始平面坐标转换到桥轴线坐标系中并利用梁体缩放系数对其进行改正,最后将改正后的坐标转换回线路独立坐标系中,得到CPIII控制点的实时平面坐标。通过工程实践验证,新方法在梁体变形主要受温度影响的前提下适用,无需专门设备测量梁体伸缩量,能够在轨道板精调或轨道精测前实时获得梁上CPIII控制点的平面坐标,并满足精度要求。该方法可在高速铁路精密工程测量中推广使用。     

轨道静态检测轨向高低新算法及精度研究

基于自动跟踪、自动照准功能的全站仪和轨道测量仪轨道静态检测技术已广泛应用于普速铁路和高速铁路的建设运营中。目前相关规范只对轨道静态检测的自由设站精度和轨道几何参数限差进行了规定,未对轨道几何参数的测量精度进行相关说明。基于轨道静态检测自由设站的设站误差和全站仪的观测误差,提出并推导利用轨道点横向、垂向偏差,计算轨向、高低的新算法及其精度模型。研究表明,使用标称精度为0.5″的全站仪施测,可满足轨道静态检测的精度要求。     

无定向地形控制测量中点位坐标的获取方法

无定向地形控制测量是指没有与已知边(方向)联测连接角的导线或线形锁,在测量实践中,其解算一般采用近似平差计算,且均在求解完控制点的假定坐标后,经过旋转和缩放来计算控制点的坐标.基于AutoCAD软件准确的绘图、图形旋转、图形缩放、量测等功能,提出无定向地形控制测量近似平差控制点坐标的获取方法.通过无定向线形锁的实例验证了方法的准确性和可行性.     

高速铁路三维自由设站最优测量方法的仿真计算

自由设站测量在高速铁路轨道施工中应用广泛,是实现高速铁路高平顺性的重要技术保障之一,因此如何通过合理测量与平差得到正确的自由设站点坐标和进行精度的客观评定十分重要。通过仿真计算,认为当自由设站起算数据含有误差时,自由设站测量时设站点应尽量设置在所观测CPⅢ点构成的网形的几何中心,平差前应根据稳定性检验结果,确定正确的起算数据,平差计算时采用方差分量估计进行定权,这样将更合理地利用起算数据和观测值,从而得到正确的设站点坐标和精度评定,以保证轨道精调测量等工作的顺利进行。     

全站仪测量软件交互接口的设计与实现

为了完成全站仪自动采集、误差校验、线路计算等等功能，需要开发完全贴合自身测量习惯的全站仪内置测量软件。但在TOPCON全站仪内置开发环境下没有对良好的人机交互功能的支持函数。由此，我们采用面向对象的程序设计技术用C 语言开发窗口结构的全站仪内置测量软件人机接口，程序结构清晰，代码效率高，模块可再用性好。本文对全站仪测量软件交互接口设计与实现进行阐述。     

地铁车站周边建筑物倾斜监测新方法应用研究

地铁车站施工过程中,需要对周边建筑物进行高频次、高精度的重复监测。常规监测方法对通视条件、摆站位置等要求较高。提出一种基于免棱镜全站仪的建筑物倾斜监测新方法,该方法仅需一人,一台仪器,可以根据现场情况自由设站,构建独立坐标系,数据采集后经过坐标变换与处理即可得到建筑物倾斜数据,具有良好的适用性和通用性。     

高速铁路自由设站高程计算方法研究

高铁轨道施工精密测量通常采用自由设站的数据处理方式。现场施工中,一般采用基于全站仪的机载后方交会程序进行实时解算。平差计算及结果分析表明,机载测量程序的高程计算成果与后处理采用的三维严密平差方法计算成果有差异。提出一种改进的高程计算方法,即在后方交会高程计算中,以设站点至CPⅢ点的高差改正数为权重因子参数,计算设站点高程。以某一测量工程为例,验证了这一改进的高程计算方法的正确性,提高了设站点的高程精度。     

高速铁路无砟轨道绝对测量模式分析与复合测量模式探讨

全站仪在三角架上设站的绝对测量模式仍是当前高速铁路轨道测量的主要手段和方法,但在轨道检查仪被引入轨道精调后,绝对测量模式效率低、环境适应性差等问题被突显,尤其是在高速铁路运营线路天窗时间短的情况下,难以满足使用的要求。从其测量模型和计算方法出发,分析其轨道测量的定位精度和平顺性精度。分析结果表明,绝对测量定位精度和长波测量精度能够满足要求,但短波测量精度有限,是轨道精调后TQI改善不明显的主要原因。以绝对测量为基础,提出"相对+绝对"复合测量模式及数据处理方法,并进行线路试验。试验结果表明:基于"相对+绝对"的复合测量模式,TQI轨道质量改善明显,综合测量效率大幅提高。     

基于空间自由设站连续传递法的地铁隧道控制测量新方法

针对目前地铁隧道地下导线网布设形式易受旁折光影响、控制点使用困难和横向贯通误差大等问题,提出一种基于空间自由设站连续传递法的地铁隧道控制测量新方法,将稳健抗差估计理论和方差分量估计理论综合用于设站点三维坐标复合迭代高精度定权,结合IGGIII权函数推导地铁隧道Helmert空间自由设站间接平差数学模型及其线性化误差方程的严密公式。地面1︰1模拟试验表明:所提方法的数学模型可以合理确定三类观测值的权比,同时能够抵抗导线点受施工环境影响所含的数据粗差对解算结果的影响;与全导线网、交叉导线网、棱形导线网对比,新方法横向贯通精度高、网形强度强,是一种更为有效实用的地铁隧道洞内控制测量方法,已在西安地铁6号线丈八四路站至丈八一路站区间隧道工程中推广应用。     

高效率轨道精测模式研究及精度分析

针对现有轨道精测效率较低的情况,提出一种改进的精测模式。改进模式通过改变全站仪的设站位置,减少设站次数,提高轨道精测的效率。对改进前后模式的精度进行分析,对于2种测量模式,调整量的精度相同。研究结果表明：轨道水平面调整量和高程调整量的精度主要受测量距离和天顶距的影响,其中高程的精度受天顶距的影响尤为显著,而水平角对水平面调整量和高程调整量的影响均较小。通过计算分析可知,在实际测量过程中,尽量减小全站仪与轨检小车棱镜的高程差能在很大程度上减小测量误差对高程调整量的影响。     

隧道围岩收敛监测方法及其特点

为了保障隧道的安全施工,在介绍传统的收敛计(仪)隧道围岩收敛监测方法的基础上,说明了相对三维位移观测法、绝对三维位移观测法收敛监测的原理.收敛量计(仪)测量法精度可靠,但时于大断面隧道需要在平台车上工作,操作相对不便;相对三维位移观测法和绝对三维位移观测法可迅速测出相对收敛值和绝对收敛值,前者可以自由设站,后者可在控制点上设站,但不能实时连续观测;隧道收敛变形自动监测系统无论巴赛特收敛系统、全站仪动态监测系统或者断面仪动态监测系统,均可实现全天候无人值守,连续监测隧道收敛变形.