高速铁路CPⅢ平面网的闭合差研究及其应用

CPⅢ平面网精度要求高、外业观测的数据量大.如何评定CPⅢ平面网外业观测数据的精度,以及如何进行CPⅢ平面网外业观测数据的粗差探测,是CPⅢ网理论研究和测量实践的重要内容之一.本文在充分研究CPⅢ平面网网形特点的基础上,提出CPⅢ网纵横向闭合差的概念,并推导CPⅢ网纵横向闭合差限差的计算模型.通过模拟计算,确定了CPⅢ网纵横向闭合差极限误差的建议值,并据此进行CPⅢ网外业观测数据中是否含有粗差的检核.剔除并重测含有粗差的外业观测数据,可以有效提高CPⅢ网的可靠性和精度.本文的研究成果,对CPⅢ平面网测量及相关测量规范的制定和完善有参考价值.     

高速铁路CPⅢ水准网平差通用模型研究

CPⅢ水准网为高速铁路的施工、运营提供高精度的高程基准。现有的CPⅢ水准网数据采集方式主要有中视法、矩形法两大类,为提高现场实测效率,在矩形法基础上又衍生出X形法、Z形法等。目前,以高差为观测值的传统CPⅢ水准网平差模型主要适用于矩形法及其衍生型,而中视法由于高差为非独立观测值,使得传统模型使用理论上受到限制。为此,提出一种CPⅢ水准网平差通用模型,该模型以水准尺读数为观测值。平差时每测站引入一个参数合并一系列未知量和固定的系统误差,最后由高程平差值计算高差。通过现场实测数据的验证表明,该模型具有算法简单,数据利用率高等特点,且精度不低于传统CPⅢ水准网平差模型。由于该模型观测值不存在相关性,故可适用于现有各种CPⅢ水准网形。     

2C互差对CPⅢ平面网精度影响的仿真计算与分析

研究目的:在满足CPⅢ网点间相对点位精度要求的前提下,在CPⅢ网实测数据添加符合正态分布的随机误差,以此来模拟2C互差值,同时采用边角网间接平差的严密精度估算方法,探究2C互差对CPⅢ平面网主要精度的影响。研究结论:根据无碴轨道CPⅢ平面网外业观测的方法和特点以及测量现状,通过添加符合正态分布随机误差的方法,模拟2C互差值,并采用某客专的部分数据进行了仿真计算。通过对结果的分析,证明了2C互差对CPⅢ平面网的主要精度有一定的影响,然而,在起算数据精度较好和投影变形较小的前提下,通过本文的研究认为可以适度放宽2C互差的限差至15″,这时CPⅢ平面网的主要精度指标仍能满足规范的要求,这样的话放宽2C互差的限差指标可提高CPⅢ平面网的测量效率,也为高速铁路工程测量规范的修订与完善提供基础资料。     

高速铁路自由测站三角高程测量代替CPⅢ精密水准测量的适用性分析

为分析CPⅢ自由测站三角高程测量代替精密水准测量的适用性,对比某高速铁路建设期水准测量成果及运营期CPⅢ自由测站三角高程测量和水准测量等三组数据的高程成果,结果表明,该项目中除有明显位移的CPⅢ点以外,相同CPⅢ点运营期与建设期精密水准成果之间的差值不超过10 mm;而运营期的三角高程成果与精密水准成果的差值为0~3 cm,由此判断自由测站三角高程测量成果在该试验项目中存在较大的误差。使用CPⅢ自由测站三角高程测量成果代替精密水准测量成果还需增加复核检测,不能完全代替精密水准测量作为高速铁路线上工程施工测量的高程基准。     

无砟轨道CPⅢ控制网测量技术探讨

CPⅢ网是控制高速铁路上无砟轨道铺设和运营维护的一种高精度控制网。它采用自由设站进行多方向后方交会测量来获取角度、距离等测量数据,并采用分区无定向概略坐标算法对测量数据进行间接平差,得出CPⅢ点的坐标和CPⅢ网的精度。其网形结构、观测方法、观测时段及平差计算与传统的施工测量有着本质不同。     

CPⅢ平面网半盘位观测的可行性研究与分析

研究目的:将实测于某高速铁路客运专线的CPⅢ平面网数据分全盘位和半盘位分别进行平差处理,通过对CPⅢ平面网半盘位观测方式进行的可行性研究与分析,以期望能够用半盘位的观测方式来代替现在CPⅢ平面网全盘位观测的外业数据采集方式。研究结论:通过理论分析和采用大量CPⅢ平面网半盘位观测数据进行平差计算,并且与用全盘位观测数据进行平差计算的各项精度指标进行对比分析,证明能够用半盘位的外业观测方式代替现在CPⅢ平面网的全盘位的外业观测方式,这一研究结论可为《高速铁路工程测量规范》的修订与完善提供依据。     

高速铁路CPⅢ平面控制网长度投影变形处理方法研究

在建立CPⅢ平面控制网时,由于设计和现场客观因素将造成测量数据发生长度投影变形,对CPⅢ平面控制网的整网精度产生影响。为了尽量消除长度投影变形,令在地面上观测的长度能与设计值相匹配,提高CPⅢ平面控制网的精度,提出了两化改正及尺度改化两种方法对CPⅢ平面控制网的观测数据进行处理,并将改化前后数据的约束平差结果进行对比,证明长度投影变形改化方法的处理结果与原成果基本一致,并且可消除长度投影变形,提高CPⅢ平面控制网的精度。     

高速铁路轨道控制网CPⅢ精密测量若干问题探讨

轨道控制网CPⅢ测量是高速铁路无砟轨道施工测量的关键。结合参与国内多条高速铁路CPⅢ测量的实践,探讨了CPⅢ外业观测中提高测量精度的一系列方法与措施,以及数据处理中涉及到的方法、理论和算法;针对CPⅠ、CPⅡ控制点与CPⅢ观测值存在系统性尺度差异的问题,探讨了将CPⅢ观测值改化到CPⅠ、CPⅡ控制点坐标所在高斯平面内的数据处理方法,并分析了CPⅢ观测值经两化改正后对后续施工测量的影响。最后,针对CPⅢ测量中的大跨连续梁问题,提出了测定大梁缝长度,对CPⅢ点位坐标进行改化的方法,以达到消除或减弱桥梁伸缩变形对CPⅢ点位影响的目的。     

基于自由测站的高速铁路CPⅢ高程控制网建网方法研究

研究目的:针对高速铁路轨道控制网CPⅢ高程网的建网测量,本文分析了CPⅢ高程网的技术要求及其德国建网方法和中国已有建网方法的技术特点,并根据CPⅢ平面网自由测站测量的原理,探讨利用CPⅢ平面网自由测站观测值构建CPⅢ三角高程网的可行性。研究结论:通过引进中间法三角高程测量技术构建CPⅢ三角高程网,并比对高精度三角高程网测量的前提条件,认为CPⅢ三角高程网是可行的;通过对其实际精度指标的大量比较和统计分析,认为可以达到二等水准测量和CPⅢ高程网的精度要求,因此是CPⅢ高程网建网测量的一种全新方法。     

轨道控制网平面偏移误差对高速铁路轨向平顺性影响的研究

对实测的高速铁路CPⅢ点位数据进行偏移假设试验,分析测站内多个CPⅢ点位发生偏移时对轨道精调数据及轨向平顺性的影响。研究表明,CPⅢ点坐标变化会直接影响调轨设站坐标,进而对轨向的精调偏差产生影响,CPⅢ点位变化越大,距离设站点越近,其对轨向的影响也越大。对于单个测站范围内的CPⅢ点位坐标,其在规定的限差范围内变化时,对测站范围内轨道10 m弦和30 m弦的轨向平顺性变化影响非常小。对于多个测站,当测站所观测的CPⅢ点在规范限差范围内变化时,300 m弦内每150 m轨向偏差与变化前的轨向偏差最大值为4. 54 mm。     

铁路CPⅡ和CPⅢ控制网同步测量与联合平差方法研究

为解决在多联、多跨连续纵向连接特殊梁体结构及特殊铁路轨道控制网测量时,快速准确获取CPⅢ控制点平面坐标的难题.传统CPⅡ和CPⅢ网采用不同的测量方式,由于观测的时间不同步,必然存在两次对中整平误差.研究采用CPⅡ与CPⅢ同步测量的方法,在满足GNSS观测和全站仪联测的任意位置摆设脚架的情况下,可节省CPⅡ埋桩费用;在安...     

高速铁路CPⅢ平面网复测稳定性判定标准的探讨

基于CPⅢ平面网独有的构网特点,利用参数平差法和协方差传播律,给出CPⅢ平面网复测稳定性判定标准及其严密的计算式,并在此基础上模拟CPⅢ平面网观测数据予以分析,据此确定CPⅢ平面网复测与原测成果的X、Y坐标较差≤±4 mm,且相邻点的复测与原测坐标增量ΔX、ΔY较差≤±2.5 mm。从理论上严密给出高速铁路CPⅢ平面网复测稳定性判定标准,希望能为正在修订的高速铁路工程测量规范所采纳。     

基于GNSS的铁路通信铁塔变形监测方法

在铁路通信铁塔顶部布设2台全球导航卫星系统(GNSS)监测设备,并采用实时动态载波相位差分技术(RTK)测量以实时获得其坐标观测值,从而计算出铁塔的倾斜度及水平偏角。在塔基布设1台GNSS监测设备,采用静态后处理技术计算得到铁塔整体位移及沉降,进而得到通信铁塔整体的变形量。考虑到RTK测量结果可能存在测量粗差,采用抗差卡尔曼滤波对坐标观测数据进行处理,削弱粗差和偶然误差影响。通过仿真数据分析,证实在GNSS观测结果中包含粗差的情况下坐标滤波值能有效抵抗粗差影响,且与真值之间的差值小于预设的测量噪声误差。     

附加系统参数平差在高速铁路CPⅢ控制网数据处理中的应用

高速铁路CPⅢ控制网测量中距离观测值可能存在系统性的固定误差或比例误差。针对该问题,探讨了采用附加系统参数的平差方法进行CPⅢ控制网数据处理,并以一个实际高速铁路CPⅢ控制网为例,对附加系统参数的平差方法和经典约束平差方法进行了比较与分析。通过研究,得出了有益结论：对于存在系统误差的CPⅢ控制网,可预先估计可能存在的系统误差,通过引入附加参数进行自动补偿,平差结果更为可靠。     

基于椭球基准的高速铁路CPⅢ网三维平差技术

研究目的:针对既有CPⅢ网建网及数据处理技术的缺陷,结合CPⅢ网的特点,提出基于椭球基准的三维平差函数模型,以充分发挥精密全站仪测量成果的作用,提高测量成果数据处理的可靠性。研究结论:该模型以椭球坐标系为基准,平差中无须考虑投影变形,可以直接对全站仪同步采集的、独立的原始观测数据进行三维平差处理,适用于任何尺度的控制网。不仅如此,利用该函数模型更有利于GPS和地面观测值的联合处理,且平差时可以直接对原始观测值进行统计检验。     

广西沿海铁路轨道控制网(CPⅢ)静态验收技术方案设计

重点论述了广西沿海铁路轨道控制网(CPⅢ)技术方案设计,从CPⅢ坐标系统和起算数据入手,阐述了CPⅢ点的布设、外业观测方法、平差计算以及精度要求等,在静态验收时对数据进行抽样检查及分析。     

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。     

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。     

高速铁路运营期间CPⅢ平面网复测方法优化探讨

为满足高速铁路线路运营维护的需要,提高CPⅢ网复测作业效率,结合运营期间CPⅢ平面网复测特点,提出了平面网复测的优化方法—"固定2C半盘位测量法",并对该方法的测量精度进行了初步分析。结合某高速铁路运营期CPⅢ平面网复测数据,采用"固定2C半盘位测量法"进行平差文件计算和CPⅢ网平差处理,并与常规全盘位测量数据计算结果进行对比分析,进一步验证了该方法在运营期间CPⅢ平面网复测中的可行性。     

CPⅢ区段搭接严密平差法研究

基于统计检验理论,对CPⅢ区段搭接严密平差法进行了进一步的研究分析,提出了新的搭接点对选择方法-坐标差异性检验法,并阐述了该方法的数学模型。通过理论分析和实例验证表明:在CPⅢ相邻区段搭接处理时,对搭接区段同名参数在前后两区段的测量平差值进行差异性检验,以此为基础选取搭接点对更为科学合理;在置信区间内的t(f)值越小,就越有理由认为坐标差异性不显著,当桩点的X、Y坐标差异性检验参数t(f)值均小于临界值时,可认为该点坐标没有明显差异,该点可作为搭接点,反之则不能;选取t(f)值较小的点作为搭接点,可以很好地实现相邻区段的平顺搭接。