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。     

提高全站仪自由设站精度方法的研究

研究目的:铁路大提速对轨道施工和维护测量提出了更高的要求,如何达到规定标准,其关键技术就是提高测量精度.采用全站仪设站是进行客运专线轨道测量必须开展的先期工作,也是提高客运专线轨道测量精度的关键步骤,通过研究提出提高全站仪自由设站精度的方法.研究结论:通过采用全站仪对轨道测量中边角平差法和程序补偿法的研究和实验,证明这2种方法对设站精度都有一定的提高.当环境理想时,边角平差法效果较好,当环境较恶劣时,程序补偿法效果更佳.同时,也可以将2种方法结合使用,进一步提高全站仪自由设站的精度.     

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。     

轨道精测与精调自由设站测量算法研究

自由设站测量是铁路工程测量中一项非常重要的工作，目前轨道施工测量及其平顺性检测几乎都使用Leica智能型全站仪的自由设站测量功能完成，但其具体算法还不得而知。鉴于这种情况，提出并推导基于平面坐标转换的自由设站测量平差算法及其相应的精度评定方法，然后通过3次自由设站测量实验验证了智能型全站仪内置自由设站测量平差算法为本文推导的基于三参数坐标转换的自由设站测量平差算法。基于上述算法开发自由设站测量及其数据处理软件，经验证具有较好的数据交互性，能够提高自由设站测量工作的效率，对指导轨道施工测量及其平顺性检测具有一定实际意义。     

全站仪中自由设站坐标解求和精度分析

对全站仪中自由设站方法进行了详细剖析,指出了现今全站仪中自由设站解求待定点坐标和精度评定的缺陷,首次给出了以待定点坐标为虚拟观测值的严密平差解求思路,通过实验比较得出了一些有益的结论.     

全站仪中自由设站坐标解求和精度分析

对全站仪中自由设站方法进行了详细剖析，指出了现今全站仪中自由设站解求待定点坐标和精度评定的缺陷，首次给出了以待定点坐标为虚拟观测值的严密平差解求思路，通过实验比较得出了一些有益的结论。     

全站仪自由设站法精度探讨

在工程测量中经常采用全站仪自由设站法，但该方法究竟能达到什么精度是困扰使用者的一个问题。在介绍了全站仪自由设站方法的基础上，推导了该方法能达到的精度。通过实测数据分析在不同交会图形和仪器精度下，设站点位精度的变化规律，以及精度随控制点数目增加而变化的情况，得出了该方法最合适的交会角范围和控制点数目等结论。     

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。     

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。     

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。     

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。     

UKF地铁短时客流预测研究

为获得较为可靠的地铁车站实时客流,提出基于神经网络与无迹变换卡尔曼滤波(UKF)结合的信息融合预测方法。首先利用各站点间进出客流时空相关性,在运行时间约束下组织预测向量,以BP神经网络为函数表达给出目标站点客流的初步预测值。在此基础上,利用无迹变换卡尔曼滤波解决神经网络过学习造成的误差,以提高预测结果精度。最后选取实例验证算法的准确性,结果表明,该改进算法可有效提高预测精度,满足运营需求。     

基于惯导的移动三维测量技术在地铁保护区变形监测中的应用研究

在地铁保护区变形监测中,水平位移和沉降作为重要的监测内容,通常用全站仪和水准仪测量,其测量精度高,应用比较广泛,但是该手段仅能对布设有监测点的区域进行监测,无法掌握隧道整体的变形情况。本文提出基于惯导系统的移动三维测量技术,通过在隧道内布设基准网,配合Lidar控制点绝对坐标传递,对惯导系统的累积误差进行修正,最终得到隧道结构三维点云模型。依托杭州市某地铁区间三维扫描项目,采用不同间距的控制点对惯导系统的累积误差进行修正,经与全站仪测量值对比,结果表明:移动三维测量技术的水平位移和沉降监测精度与隧道线型有关,当隧道为直线有坡度环境时,其水平位移监测精度比较稳定,基本保持在0.76 mm左右,沉降监测精度随控制点间距增大而降低,最优可达0.72 mm。     

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。     

高精度陀螺全站仪在长大铁路隧道CPⅡ平面控制网分段建网测量中的应用

为了确保隧道贯通前CPⅡ分段建网的精度,保障隧道的顺利施工,以格库铁路阿尔金山隧道为工程背景,采用高精度陀螺全站仪对洞内CPⅡ平面控制网加测多条陀螺边,并提出了陀螺定向精度观测精度内检核、多条陀螺边定向复核的方法,对陀螺定向边位置的选择、陀螺方位角观测中误差、陀螺方位角观测值的应用区间进行探讨。应用高精度陀螺定向成果对比分析洞内CPⅡ分段控制网成果,从理论上探讨了加测陀螺边对CPⅡ控制网贯通预计精度的影响,解决了隧道贯通前CPⅡ平面控制网精度无法验证的问题,确保了CPⅡ分段建网的精度,总结出一套高精度陀螺全站仪在长大铁路隧道CPⅡ平面控制网分段建网测量中的应用方法,其中包括陀螺定向边间距约2 km、陀螺定向边采用对向观测、每测站数不小于4测回且观测方向平均测角中误差应小于仪器精度(3.6″)、依据陀螺观测计算方位角与导线推算方位角较差值并将成果应用划为三个应用区间、依据陀螺定向观测精度变换权重降低贯通预计值、优化约束平差计算方案等。     

北斗导航卫星系统在铁路控制测量中的应用研究

为探讨北斗导航卫星系统静态测量模式在铁路控制测量中的适用性,利用基线重复性指标以及最小二乘法拟合得到固定误差和比例误差指标,基于连盐铁路控制网24 h连续观测数据,研究分析了基线向量实测精度。结果表明,单独使用北斗导航卫星系统进行静态测量,可以满足铁路五等测量精度要求;若结合GPS观测数据,能够有效提高静态测量精度和可靠性;增加观测时段长度,可以降低固定误差,但对比例误差的影响不明显。建议使用商用软件基于北斗导航卫星系统观测数据进行铁路控制测量时,将基线长度控制在15 km以内。     

跨坐式单轨交通轨道梁定位测量及线形检测方法探讨

为了提高跨坐式单轨交通轨道梁安装定位精度,提升轨道梁线形平顺性,提出一种基于轨道梁基础控制网的轨道梁定位测量及线形检测的新方法。介绍了该方法下的轨道梁基础控制网点位设置、测量方法和精度指标分析,以及轨道梁线形检测断面设置、检测点测量、检测数据处理及线形分析的方法。给出了轨道梁定位测量时全站仪的定向方法及精度指标;研发了精密测量基座。实际案例表明,轨道梁基础控制网相对点位精度为±1.5 mm,轨道梁平面定位精度为±3 mm,高程定位精度为±2 mm,验证了该作业方法的可行性,定位安装后的轨道梁符合相关规范的验收要求。     

自由设站放样测量在轨道交通连续刚构PC梁架设中的应用

芜湖轨道交通二号线是国内外首次采用跨坐式连续刚构PC梁的轨道交通项目,相较于国内外现有轨道交通项目的跨坐式简支PC梁,在梁体安装精度、线路平顺性控制、施工技术难度等方面均优于跨坐式简支PC梁。介绍了跨坐式连续刚构PC梁架设中自由设站放样测量控制网的测设原理、布点方法及布点形式,利用自由设站放样测量方法设站灵活、放样精度高等特点,结合自主研发的专用放样工装设备,解决了轻轨跨坐式连续刚构PC梁架设中测量精度不稳定、高程上桥困难、作业时遮挡严重、测量人员安全风险大、多榀梁连接平顺性差等测量难题,可将轨道梁中线偏差控制在3 mm以内,轨道梁中心变化率控制在1.5 mm/1.5 m以内,线路超高情况下的角度公差控制在±1/8°以内。实践证明:自由设站放样测量能够满足轨道PC梁精调施工定位的精度要求,且效率高、精度高、安全性高,在同类项目中具有推广和应用价值。     

基于CPⅣ轨道基准网轨道三维检测系统的研究

针对CPⅢ轨道控制网的轨道三维检测系统对计算轨道被检测点坐标与轨道中线坐标较为复杂,检测精度不够高的问题,建立一种基于高精度CPⅣ轨道基准网的轨道三维检测系统的数学模型,该检测系统采用双全站仪的轨道检测小车直接捕捉CPⅣ基准网棱镜,消除CPⅢ轨道三维检测系统对全站仪进行设站所带来的繁琐与误差,并通过欧拉角与刚体运动规律的原理简化检测系统的数学模型,可以快速计算出轨道被检测点坐标与轨道中线坐标,CPⅣ轨道三维检测系统显著提升了轨道的检测精度与效率。     

基于列车运动约束的惯导误差抑制研究

为提高基于GNSS/SINS的列车定位精度,在隧道、路堑等卫星定位不可用区域实现列车的无缝定位,在研究SINS误差模型的基础上,通过引入车辆运动约束条件,在列车低动态运行的情况下,对MIMU输出进行机动判别,推导了捷联惯导的误差模型,进而对水平姿态进行修正,抑制MEMS系统的误差发散,从而保证在单纯依靠惯导定位情况下的稳定可用。通过仿真和实测结果表明,该方法能够有效抑制SINS误差,为列车提供姿态参考。