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。     

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。     

CPⅢ控制网自由测站三角高程测量数据处理与精度分析

探讨CPⅢ控制网自由测站三角高程测量数据处理方法,结合上海和宁波地铁的实测数据,对其结果精度进行全面统计分析。数据分析结果表明,CPⅢ控制网自由测站三角高程测量的精度可以满足精密水准测量的要求。     

CPⅢ平面网必要点位精度的研究

研究目的:在考虑CPⅢ网的观测网形以及网中观测值的必要观测精度的前提下,对CPⅢ标准网以及改进网的必要点位精度进行仿真计算.通过误差理论分析,探讨CPⅢ点在2种网形下的合理点位精度,并进一步推算CPⅢ标准网以及改进网2次测量CPⅢ点X、Y方向坐标较差的合理允许误差.研究结论:采用边角网精度估算的方法,推算CPⅢ控制网的必要点位精度.认为改进CPⅢ网的交互强度虽比标准的CPⅢ网好,但其点位精度却比标准的CPⅢ网差,在横向精度方面差异更大.对标准CPⅢ网而言,其合理的可重复性测量精度应≤±1.5 mm,2次测量CPⅢ点X、Y方向坐标较差的允许值应≤±3.0 mm;对改进的CPⅢ网而言,其合理的可重复性测量精度应≤±2.0 mm,2次测量CPⅢ点X、Y方向坐标较差的允许值应≤±4.0 mm.     

高铁CPⅢ复测高程和相邻点高差较差限差的确定

研究目的:CPⅢ高程网对保证高速铁路无砟轨道高程方向上的静态平顺度具有至关重要的作用。为了确保其测量结果的可靠性,常需进行复测,而目前高铁CPⅢ复测高程和相邻点的高差较差限差一般是基于大量的统计数据给出的,并非经过严密的理论推导。因此,研究CPⅢ复测高程和相邻点高差较差的严密估算原理,对保证在建高铁CPⅢ高程网的建网、复测成果的可靠性具有重要的意义。研究结论:按间接平差原理推导了CPⅢ高程网复测高程和相邻点高差较差限差的严密估算模型。并依据该模型,对按德国中视法和中国矩形法施测的CPⅢ高程模拟网进行了仿真计算,其结果与现有高速铁路工程测量规范关于CPⅢ高程网复测高程和相邻点高差较差限差的规定相吻合,为高速铁路工程测量规范有关CPⅢ高程网复测高程和相邻点高差较差限差的规定提供了理论支撑。     

一种新的CPⅢ三角高程测量数据处理方法研究

针对CPⅢ三角高程数据处理方法提出高差差分选择、闭合环检验、不同站高差定权原则及具体解决方案,并编制了CPⅢ三角高程数据处理软件。通过与水准测量数据对比分析,精度满足要求。     

铁路高程控制网测量关键技术问题研究

艰险山区铁路工程高程控制网测量实践中,水准测量联测方案及精度控制、平差方案选择等都是关键环节,正常水准面不平行改正、重力异常改正等在执行中也存在歧义,结合相关规范、文献和大量山区高程控制网测量资料对上述技术问题进行分析和研究.研究表明:(1)采用往返测量可以保证水准测量精度,不构成附合路线的段落,可增加一次单程测量,确...     

CPⅢ平面网的解算方法研究及仿真计算

在详细研究CPⅢ平面网的构网方式的基础上,推导了CPⅢ平面网的严密平差数学模型并通过仿真计算得到三点有益结论:(1)方向及距离残差符合均值为0的正态分布;(2)每对CPⅢ点在x和y方向的中误差几乎相等,整网精度较为均匀;(3)相对点位中误差均小于1mm,且主要位于区间0.62~0.70mm,满足文献[1]规定的CPⅢ平面建网精度要求.仿真计算表明,采用标称精度为±5″,±(1+1×10-6D)mm的全站仪施测,能够达到相对定位精度≤±1mm的要求.     

基于激光雷达的高铁路基正常高测量方法

研究目的:在铁路测量工作中,传统水准测量费时费力,GNSS水准测量只能算是准动态测量方式,GNSS/INS水准测量需要车体经过已知控制点且只能获取载体轨迹点处正常高。以GNSS/INS和车载激光雷达为核心传感器的车载移动测量系统可以快速获取包含三维空间信息的点云数据,经过融合处理后可以得到对应的大地坐标。本文研究如何基于车载激光雷达快速、精确地获取大量未知点的正常高,介绍其中涉及的各种误差并分析其影响,除考虑趋势误差项和随机误差项外,还根据车载激光雷达测量原理建立常数项误差项。针对其中趋势项和随机项误差,建立二次项拟合模型进行处理。针对常数项误差项,利用未参与解算的CPⅢ控制点信息进行常数项误差的改正。研究结论:(1)移动测量系统能以近乎动态连续的方式快速获取大量未知点的正常高,相比于传统水准测量等测量方式,获取高程点的数量和效率都明显提升;(2)常数项误差对高程精度也有很大影响,本文试验结果与精密水准测量测得的检核点高程对比得:常数项误差改正前计算出的扫描点正常高的标准差为0.074 m,最大偏差绝对值为0.115 m;改正后扫描点正常高的标准差为0.002 m,最大偏差绝对值为0.006 m;(3)基于激光雷达的高铁路基正常高快速测量方法测量效率完全能够满足铁路建设作业的精度要求,同时也可大大提升作业效率,在铁路路基高程维护和检修方面起到重要作用。     

京沪高速铁路CPⅢ监督测量解决方案

对高速铁路及客运专线精密控制施工测量工作进行有效监督提出新的思路。详细介绍CPⅢ平面、高程控制网监督测量的精度指标、技术要求及作业方法。指出,为确保CPⅢ平面控制网和高程控制网的精确可靠,提高高速铁路及客运专线几何线形平顺性极其重要。     

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。     

长度投影变形对CPⅢ平面网精度影响的计算实验

为探讨长度投影变形对CPⅢ平面网精度的影响,选择3段不同长度的实测CPⅢ平面网,作为对照,仿真一段没有投影变形的CPⅢ平面网,然后对这4段CPⅢ平面网分别添加不同大小的边长投影变形改正,统计不同的边长投影变形改正下对应的CPⅢ平面网的精度,发现CPⅢ平面网精度最佳时的边长改正与由原始观测值自由网平差后坐标转换中的尺度比参数K一致,得出了采用K值作为边长改正可以最大程度的提高CPⅢ平面网精度的结论。这一结论能为正确进行CPⅢ平面网数据处理提供有益的参考。     

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CPⅢ控制网单边测量精度分析及应用研究

受"V"型天窗作业时间限制,某些运营铁路线或区间无法测量点对双边CPⅢ控制点,需进行单点单边测量。通过试验数据,在对CPⅢ控制网单边测量的数据精度指标与常规点对CPⅢ控制网测量成果进行比较分析的基础上,对单边测量成果进行轨道测量的应用研究。研究分析结果表明,CPⅢ控制网单边测量精度指标能满足高铁CPⅢ控制网测量精度要求,单边测量成果可用于轨道测量。     

高速铁路大跨度斜拉桥主梁CPⅢ点实时高程预测模型算法研究——以昌赣高铁赣江特大桥为例

大跨度斜拉桥梁体受到多种环境因素的影响会发生变形，进而导致桥面CPⅢ控制点的成果具有多值性，昌赣高铁赣江特大桥主跨长300 m,采用常规的技术方法在如此大跨度斜拉桥上铺设无砟轨道难度较大。通过实测桥面CPⅢ点位高程、大气温度、梁体温度和桥塔位移变形，建立以上几种参数之间的关系模型，通过模型计算各个CPⅢ点在不同温度条件和桥塔偏移量下的变化量，并验证模型计算结果和实测结果较差小于规范要求的3 mm限差，进而采用模型计算的高程数据进行自由设站，设站精度均不大于规范要求的0.7 mm限差，说明本研究模型计算的CPⅢ点高程能够在实际工程应用中使用并满足规范的精度要求。     

归化投影改正对CPⅢ控制网精度影响分析

针对CPⅢ控制网是否需要进行归化投影改正,以及归化投影改正数在多少时需进行改正的问题,采用模拟数据计算并统计了以一定梯度变化的归化投影改正数对CPⅢ网约束平差后的精度影响情况;研究结果表明:归化投影改正数对约束平差后的方向平差结果没有影响,对距离平差结果以及相邻点位相对精度影响较为显著,提出了当归化投影改正数在5 mm/km以下时,可不进行归化投影改正,反之则需进行归化投影改正。     

基于双向近景摄影测量检测轨道平顺度的计算模型

为改进高速铁路轨道几何平顺性精调的测量精度与效率,本文提出一种基于双向近景摄影测量检测轨道几何状态的方法,通过从铁路正、反向里程对轨道进行双向摄影,以轨道控制网CPⅢ作为像控点,采用严密的光束法区域网平差理论,对轨道双向摄影图像进行联合平差处理,探索出近景摄影测量检测轨道中线偏差和轨面高程的计算模型与精度评估方法。仿真试验结果双向摄影相对于单向摄影的横向与高程精度分别提高85%和42%。现场轨道试验段计算结果表明,双向近景摄影测量检测轨道的横向偏差测量精度为2.4mm,轨面高程精度为1.7mm,满足规范要求的轨道中线偏差与轨面高程测量精度指标,可为高速铁路轨道静态几何状态测量提供一种高效检测技术。     

一种三角高程测量新方法的应用研究

研究目的:针对高速铁路无砟轨道工程项目高架路段长、测量精度要求高的特点,经过充分的理论分析研究,通过采用不量取仪器高和棱镜高的三角高程测量新方法,来解决客运专线施工阶段,桥上轨道梁精调高程控制网与地面勘测高程控制网联测带来的困难.研究结论:新方法既结合了水准测量任意设站的特点,又可在测量过程中消除因量取仪器高和棱镜高引起的误差根源,方便可行、测量速度快,很好地解决了客运专线施工阶段,桥上轨道梁精调高程控制网与地面勘测高程控制网联测带来的困难.采用合适的测角和测距精度的全站仪,在一定距离(≤60 m)和一定垂直角(≤20°)的条件下,从地面高程控制网引测至高架桥上轨道梁精调高程控制网的测量精度,能够满足高架桥上轨道梁高程定位精度(±1.0 mm)要求,比传统的三角高程测量精度更高,甚至可达到二等水准测量的要求.     

起算点间距对北斗精测网精度的影响

为确定铁路项目北斗基准站建设的最佳站间距,提高北斗卫星导航系统(BDS)精测网成果精度,选取杭衢铁路、长赣铁路、滁宁城际铁路开展北斗控制测量实验,并和GPS解算结果进行比较。研究表明,单BDS基准站网定位精度略优于单GPS,二者基线较差与三维坐标较差均优于8 mm。在现行分级控制体系下,CPⅠ、CPⅡ控制网的二维坐标较差优于10 mm;采用基准站直接约束CPⅡ控制网后,x方向较差超过10 mm点的比例为16.9%,说明基准站布设间距为20～30 km存在网型缺陷,不适合用作基准站布设。随后,在长赣铁路、滁宁城际铁路进行了验证,10～15 km站间距的北斗精测网基线较差优于5 mm、坐标较差优于3.9 mm,说明10～15 km站间距较适合带状铁路工程。     

CPⅢ控制网测量技术在无砟轨道桥梁上的应用

论述CPⅢ控制网特点、测量基本原理及测量工艺流程;从测量准备、控制网建网、平面测量和高程测量方面分析操作要点;从外业观测和内业计算方面阐述施工测量注意事项。哈大客运专线鞍辽特大桥采用CPⅢ控制网进行平面测量和高程测量,测量成果得到认可。轨道板安装和钢轨铺设在测量成果指导下完成,哈大客运专线每年定期复测按CPⅢ控制网操作要点进行。