【正文】 5 頁(yè) 第三章 CPⅢ 平面網(wǎng)的平差處理 CPⅢ 平面網(wǎng)平差原理 我國(guó)最早使用的 CPⅢ 平面網(wǎng)的平差方法是從德國(guó)直接引進(jìn)的，而且由于技術(shù)保密性，當(dāng)時(shí)我們并沒(méi)有掌握 CPⅢ 平面網(wǎng)平差處理的核心技術(shù)；隨著我國(guó)的高速鐵路進(jìn)入大規(guī)模建設(shè)的高速發(fā)展階段，我國(guó)對(duì)由自己自主研究的整套 CPⅢ 平面網(wǎng)的外業(yè)測(cè)量軟件及內(nèi)業(yè)平差處理軟件的需求日益迫切，為了滿(mǎn)足我國(guó)高速鐵路發(fā)展的需要，高速鐵路的相關(guān)研究人員探索出適用于我國(guó)現(xiàn)有 CPⅢ 平面控制網(wǎng)的平差方法：先對(duì) CPⅢ 平面控制網(wǎng)進(jìn)行自由網(wǎng)平差，得到 CPⅢ 平面控制網(wǎng)的整體模型；然后通過(guò)該區(qū)段已知的 CPⅠ 、 CPⅡ 控制點(diǎn)對(duì)自由網(wǎng)平差所得成果進(jìn)行約束平差。 定向角的近似值 Z0j 可以在計(jì)算待定點(diǎn)坐標(biāo)近似值中求得，定向角 的改正數(shù) jz? 可以 圖 32 CPⅢ 平面觀測(cè)示意圖 在平差計(jì)算中求得，由此可得，定向角的平差值 jZ? 為： jZ? = Z0j + jz? （ 31） Nj0hkjZjkL 本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 17 頁(yè) 設(shè) vjk 為從測(cè)站 j 到 CPⅢ 控制點(diǎn) k 的方向值改正數(shù)， ? jk 為從測(cè)站 j 到 CPⅢ 控制點(diǎn) k 的方位角，由圖 32 可得 jk 方向觀測(cè)值與其坐標(biāo)方位角之間的關(guān)系為： jkjkjik vLZ ??? ??? （ 32） 式中 Ljk 表示測(cè)站 j 到點(diǎn) k 的方向觀測(cè)值； ik?? 為測(cè)站到觀測(cè)點(diǎn) k 的坐標(biāo)方位角的平差值。為了提高工作效率，盡可能的減少在 CPⅢ 平面網(wǎng)外業(yè)觀測(cè)可能出現(xiàn)的錯(cuò)誤，智能全站儀由于其自身的特點(diǎn)逐漸取代了傳統(tǒng)的全站儀，在 CPⅢ 平面網(wǎng)測(cè)量中的應(yīng)用日益廣泛。 注：（ 1）可重復(fù)性測(cè)量精度：控制點(diǎn)兩次測(cè)量，其 X,Y方向坐標(biāo)的中誤差 （ 2）相 對(duì)點(diǎn)位精度：相鄰兩個(gè) CPⅢ 點(diǎn)之間的相對(duì)誤差橢圓長(zhǎng)短軸平方和的開(kāi)根號(hào)值。 由于 CPⅢ 平面網(wǎng)的精度要求比較高，在某些情況下， CPⅢ 平面網(wǎng)的外業(yè)觀測(cè)成果需要部分或者全部重測(cè)： ㈠、在外業(yè)觀測(cè)過(guò)程中，單個(gè)自由測(cè)站的觀測(cè)完成后，需要檢查其半測(cè)回歸零差、同一測(cè)回不同方向的 2C 互差、不同測(cè)回同一方向歸零后方向值較差，如果發(fā)現(xiàn)這三項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)中的任意一項(xiàng)超出限差要求，則該測(cè)站立即重測(cè)。 （ 3）對(duì) CPⅢ 高程網(wǎng)來(lái)說(shuō)，每個(gè)區(qū)段的 CPⅢ 高程網(wǎng)應(yīng)至少與 3 個(gè)上一級(jí)的水準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行聯(lián)測(cè)而且還要保證各區(qū)段的 CPⅢ 高程網(wǎng)的兩端均起閉于上一級(jí)的水準(zhǔn)點(diǎn)。 為保證與 CPⅢ 控制點(diǎn)的一致性，各個(gè)測(cè)站點(diǎn)的點(diǎn)號(hào)同樣也是由 7 位數(shù)組成： 本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 10 頁(yè) 按照從左向右的方向，在 CPⅢ 控制網(wǎng)中，所有測(cè)站點(diǎn)的第一位編號(hào)均為大寫(xiě)字母“C”，用來(lái)表示該點(diǎn)為自由測(cè)站點(diǎn)；自由測(cè)站點(diǎn)的第 25 位的編號(hào)表示該測(cè)站點(diǎn)所在 的 CPⅢ 控制點(diǎn)的整公里數(shù)，其具體的處理方法與 CPⅢ 控制點(diǎn)的編號(hào)方法一致；最后兩位則用來(lái)表示測(cè)站的序號(hào)。 （ 3）由于測(cè)量機(jī)器人的觀測(cè)受光線的影響比較嚴(yán)重，因此， CPⅢ 控制網(wǎng)的外業(yè)測(cè)量宜在晚上或者陰天進(jìn)行且盡量避免強(qiáng)光直射；觀測(cè)前，還應(yīng)確保測(cè)站附近沒(méi)有強(qiáng)烈震動(dòng)源干擾。 （ 3）智能全站儀搬站至距離 B點(diǎn)約為 120m 的 C 點(diǎn)處，以此點(diǎn)作為 CPⅢ 平面控制網(wǎng)平面控制測(cè)量的第三測(cè)站，第 3 個(gè)測(cè)站所需要觀測(cè)的 CPⅢ 控制點(diǎn)前后各 3對(duì)，總計(jì)有 6 對(duì) CPⅢ 控制點(diǎn)需要觀測(cè)。 （ 3）控制點(diǎn)的位置、標(biāo)志與傳統(tǒng)測(cè)量有很大的不同， CPⅢ 控制點(diǎn)為空間中的某一 點(diǎn)，而且具有強(qiáng)制對(duì)中標(biāo)志。為了保證整條線路的連續(xù)性，相鄰區(qū)段必須有部分重疊點(diǎn)，而這些重疊點(diǎn)因?yàn)樵诓煌膮^(qū)段內(nèi)均參與了所在區(qū)段的平差處理，因此會(huì)得到至少兩套重疊點(diǎn)坐標(biāo)，為了將各區(qū)段連接為一條完整的線路，必須進(jìn)行區(qū)段搭接。 （ 2）在 CPⅠ 、 CPⅡ 控制點(diǎn)上置鏡觀測(cè) CPⅢ 控制點(diǎn)；當(dāng)采用該方法時(shí)，在 CPⅠ 、CPⅡ 控制點(diǎn)上置鏡觀測(cè)的 CPⅢ 控制點(diǎn)的個(gè)數(shù)至少為 3 個(gè)。 CPⅢ 控制網(wǎng)是高速鐵路實(shí)際施工控制網(wǎng)，在整個(gè)高速鐵路控制網(wǎng)體系中占有重要地位。 CPⅠ 應(yīng)采用邊聯(lián)結(jié)方式構(gòu)網(wǎng)，形成由三角形或者四邊形組成的帶狀網(wǎng)。 data processing。可是說(shuō)，高速鐵路精密工程測(cè)量的精度是否能夠達(dá)到高速鐵路精密工程測(cè)量規(guī)范的要求， 將直接決定高鐵建設(shè)的成敗。 （ 4） 學(xué)會(huì)使用專(zhuān)業(yè)的 CPⅢ 控制網(wǎng)數(shù)據(jù)處理軟件，使用軟件進(jìn)行實(shí)際 CPⅢ 網(wǎng)的數(shù)據(jù)處理與結(jié)果分析。論文在內(nèi)容 創(chuàng)新方面不足，寫(xiě)作技巧還尚待提高，還存在一些小的錯(cuò)誤。通過(guò)畢 業(yè)設(shè)計(jì)，作者還基本了解了論文的寫(xiě)作方法及其格式規(guī)范。 學(xué)生應(yīng)完成的任務(wù) （ 1） 查 閱與論文內(nèi)容相關(guān)的中外文獻(xiàn)，并翻譯不少于 10000 字的外文資料； （ 2） 學(xué)習(xí)高速鐵路精密工程測(cè)量的相關(guān)內(nèi)容，學(xué)習(xí)和掌握 CPⅢ 控制網(wǎng)外業(yè)測(cè)量與內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理的基本知識(shí)； （ 3） 熟悉智能型全站儀，能夠使用智能型全站儀和自動(dòng)控制軟件進(jìn)行 CPⅢ 平面網(wǎng)的外業(yè)測(cè)量；熟悉電子水準(zhǔn)儀，能夠使用電子水準(zhǔn)儀進(jìn)行 CPⅢ 高程網(wǎng)的外業(yè)測(cè)量。 指導(dǎo)教師： 審 批 人： 年 月 日 本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 VII 頁(yè) 摘 要 目前，我國(guó)的高速鐵路建設(shè)事業(yè)已經(jīng)進(jìn)入了大規(guī)模建設(shè)的高速發(fā)展階段，在高速鐵路的建設(shè)過(guò)程中，精密工程測(cè)量作為重要的技術(shù)保障，是高鐵建設(shè)中不可或缺的環(huán)節(jié)。 field measurement。 基礎(chǔ)平面控制網(wǎng)（ CPⅠ ）： CPⅠ 控制網(wǎng)宜在初測(cè)階段建立，困難時(shí)應(yīng)在定測(cè)前完成，全線應(yīng)一次布網(wǎng)，統(tǒng)一測(cè)量，整體平差； CPⅠ 控制點(diǎn)宜設(shè)在距線路中心線50—1000m范圍內(nèi)不易被施工破壞、穩(wěn)定可靠、便于測(cè)量的地方；同時(shí)， CPⅠ 控制點(diǎn)的布設(shè)也必須兼顧橋梁、隧道以及其他大型建筑結(jié)構(gòu)物布設(shè)施工控制網(wǎng)的要求，并且要按照高速鐵路精密工程測(cè)量規(guī)范的要求進(jìn)行埋石。 CPⅢ 控制網(wǎng)測(cè)量前應(yīng)對(duì)全線的 CPⅠ 、 CPⅡ 控制網(wǎng)進(jìn)行復(fù)測(cè)，確認(rèn)復(fù)測(cè)結(jié)果合格后，然后再用合格的 CPⅠ 、 CPⅡ 控制網(wǎng)成果進(jìn)行 CPⅢ 控制網(wǎng)的測(cè)設(shè)。 CPⅢ 控制網(wǎng)與 CPⅠ 、 CPⅡ 控制點(diǎn)進(jìn)行聯(lián)測(cè)時(shí)，可以采用兩種方法進(jìn)行聯(lián)測(cè)： （ 1）自由測(cè)站觀測(cè) CPⅠ 、 CPⅡ 控制點(diǎn)：即采用自由測(cè)站邊角交會(huì)法觀測(cè) CPⅢ控制點(diǎn)的同時(shí)也觀測(cè) CPⅠ 、 CPⅡ 控制點(diǎn)；采用該方法時(shí)，至少應(yīng)在連續(xù)兩個(gè)自由測(cè)站上觀測(cè)同一 CPⅠ 、 CPⅡ 控制點(diǎn)。 由于高鐵建設(shè)線路里程一般比較長(zhǎng)，不可能一次性完成整條線路 CPⅢ 網(wǎng)的觀測(cè)，因此，必須把高鐵 CPⅢ 網(wǎng)劃分為若干個(gè)區(qū)段。 （ 2） CPⅢ 控制網(wǎng)是一個(gè)三維控制網(wǎng)，且平面網(wǎng)和高程網(wǎng)彼此獨(dú)立。 （ 2）將智能全站儀搬站至距離 A 點(diǎn)大概 120m 的 B 點(diǎn)處，以此處作為第二測(cè)站的測(cè)站點(diǎn)，第二測(cè)站需要觀測(cè)后面 1 對(duì) CPⅢ 控制點(diǎn)和前面 3 對(duì)控制點(diǎn)，共需要觀測(cè) 4 對(duì) CPⅢ 控制點(diǎn)。 （ 2）自由測(cè)站觀測(cè) CPⅢ 控制點(diǎn) 時(shí)，如果測(cè)站能看到 CPⅠ 或者 CPⅡ 點(diǎn)，則還要聯(lián)測(cè) CPⅠ 和 CPⅡ 控制點(diǎn)，對(duì)于每個(gè)參與聯(lián)測(cè)的 CPⅠ 和 CPⅡ 控制點(diǎn)來(lái)說(shuō)，每個(gè)聯(lián)測(cè)點(diǎn)至少被觀測(cè) 2 次，最好能聯(lián)測(cè) 3 次。 （ 4）為了便于測(cè)量機(jī)器人自動(dòng)采集數(shù)據(jù)以及后續(xù)的平差處理工作， CPⅢ 控制點(diǎn)的點(diǎn)號(hào)應(yīng)進(jìn)行統(tǒng)一標(biāo)示： 每個(gè) CPⅢ 控制點(diǎn)均由 7 位數(shù)組成，從左到右依次編號(hào)，前四位為該 CPⅢ 控制點(diǎn)當(dāng)前的里程數(shù)，若里程數(shù)不滿(mǎn)千、百、十公里數(shù)，為了保證編號(hào)的統(tǒng)一性，不滿(mǎn)的 CPⅢ 控 制點(diǎn)點(diǎn)號(hào)公里數(shù)均加零補(bǔ)滿(mǎn) 4 位公里數(shù)；在 CPⅢ 控制網(wǎng)中，各 CPⅢ 控制點(diǎn)的第五位編號(hào)均為 3，表示該點(diǎn)為 CPⅢ 控制點(diǎn)；最后兩位數(shù)則表示 CPⅢ 控制點(diǎn)的順序，順序號(hào)沿里程增加方向依次增大，若順序號(hào)為單數(shù)，表示該 CPⅢ 控制點(diǎn)在里程前進(jìn)方向的左側(cè)，反之，如果順序號(hào)為雙數(shù)，則表示該點(diǎn)再沿里程前進(jìn)方向的右側(cè)。 （ 2）每個(gè) CPⅢ 控制網(wǎng)的區(qū)段的兩端應(yīng)起止于 CPⅠ 或者 CPⅡ 控制點(diǎn)而且還要保證每一個(gè) CPⅠ 或者 CPⅡ 控制點(diǎn)都至少與 3 個(gè)自由測(cè)站進(jìn)行聯(lián)測(cè)。 （ 2） CPⅢ 平面網(wǎng)距離測(cè)量的技術(shù)要求： ㈠、 CPⅢ 平面控制測(cè)量中方向測(cè)量與距離測(cè)量可同步測(cè)量，即在進(jìn)行 CPⅢ 平面網(wǎng)的方向測(cè)量的同時(shí)，也進(jìn)行 CPⅢ 平面網(wǎng)的距離測(cè)量； ㈡、距離測(cè)量的觀測(cè)值采用多測(cè)回距離觀測(cè)值，在盤(pán)左盤(pán)右分別進(jìn)行方向觀測(cè)時(shí)，同時(shí)觀測(cè)同一 CPⅢ 點(diǎn)的距離值，采用盤(pán)左盤(pán)右所觀測(cè)的距離值的平均值作為該測(cè)回所測(cè)得的距離值； ㈢、 CPⅢ 點(diǎn)距離測(cè)量所得的距離值 的個(gè)數(shù)應(yīng)與方向觀測(cè)的測(cè)回?cái)?shù)相同，且各測(cè)回所得的距離值較差不得大于 。 177。 由于 CPⅢ 平面網(wǎng)貫穿于整條高鐵線路，這導(dǎo)致了 CPⅢ 控制點(diǎn)的數(shù)量相當(dāng)龐大，因此， CPⅢ 平面網(wǎng)外業(yè)測(cè)量所要采集的數(shù)據(jù)量也必定相當(dāng)龐大；若是用 傳統(tǒng)的全站儀進(jìn)行 CPⅢ 控制網(wǎng)的外業(yè)數(shù)據(jù)采集，不僅工作量大，而且工程進(jìn)度也必定十分緩慢，無(wú)法滿(mǎn)足工程需要，同時(shí)，由于數(shù)據(jù)量過(guò)于龐大，外業(yè)采集過(guò)程的繁瑣，很可能會(huì)造成工程人員在數(shù)據(jù)采集過(guò)程中出現(xiàn)錯(cuò)誤，不可避免得會(huì)嚴(yán)重影響到高速鐵路的施工進(jìn)度。 （ 2）開(kāi)列誤差方程 方向觀測(cè)值誤差方程的開(kāi)列： 在圖 32中，測(cè)站點(diǎn) j 與 CPⅢ 控制點(diǎn) k均為待定點(diǎn)，測(cè)站點(diǎn) j 與待定點(diǎn) k 的坐標(biāo)估計(jì)值分別為（ X0j ， Y0j ）、（ X0k ， Y0k ），設(shè)其改正數(shù)分 別為（ ?x j , jy? ）、（ kx? , ky? ） ,Zj 表示該測(cè)站的零刻度的坐標(biāo)方位角，即 h 方向的坐標(biāo)方位角，稱(chēng)為定向角。 CPⅢ 平面網(wǎng)自由網(wǎng)平差原理 CPⅢ 平面控制網(wǎng)進(jìn)行自由網(wǎng)平差時(shí)，網(wǎng)中不設(shè)定已知點(diǎn)坐標(biāo)，測(cè)站點(diǎn)與 CPⅢ點(diǎn)均為待平差坐標(biāo)。 相比于傳統(tǒng)的全站儀，智能全站儀具有以下特點(diǎn)： （ 1）智能全站儀擁有自己的眼睛：智能型全站儀擁有激光照準(zhǔn)裝置以及記憶功能，具有自動(dòng)照準(zhǔn)的功能，大大減少了人工照準(zhǔn)的工作量，并且提高了作業(yè)效率，同時(shí)，可以避免人工照準(zhǔn)可能出現(xiàn)的偏差，提高了外業(yè)觀測(cè)的精度。 ㈣、在所有的外業(yè)精度指標(biāo)均達(dá)到高速鐵路工程測(cè)量規(guī)范的要求后，對(duì)外業(yè)觀測(cè)成果進(jìn)行自由網(wǎng)平差，如果平差后的各 CPⅢ 點(diǎn)的方向值改正數(shù)大于 ″，則該 本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 13 頁(yè) 測(cè)站進(jìn)行重測(cè)；自由網(wǎng)平差后各 CPⅢ 點(diǎn)的距離改正數(shù)不得超過(guò) 2mm，否則也要對(duì)該測(cè)站進(jìn)行重測(cè) ；在自由網(wǎng)平差后，如果驗(yàn)后單位權(quán)中誤差大于 ″，則優(yōu)先重測(cè)該區(qū)段內(nèi)方向改正數(shù)和距離改正數(shù)較大的測(cè)站，直到驗(yàn)后單位權(quán)中誤差也達(dá)到高速鐵路工程測(cè)量的要求。 ㈡、余弦函數(shù)平滑搭接：前一區(qū)段的平差結(jié)果不變，取出搭接點(diǎn)在相鄰兩個(gè)區(qū)段中的兩套坐標(biāo)，以余弦函數(shù)作為定權(quán)模型對(duì)相鄰區(qū)段的兩套坐標(biāo)進(jìn)行加權(quán)重新計(jì)算，得到一套新的搭接點(diǎn)坐標(biāo)；以后一區(qū)段的 CPⅠ 、 CPⅡ 點(diǎn)以及平滑后的搭接點(diǎn)坐標(biāo)作為約束點(diǎn)對(duì)該區(qū)段重新進(jìn)行平差計(jì)算，可得到后一區(qū)段的第二套坐標(biāo)，以余弦函數(shù)平滑后的約束平差坐標(biāo)作為后一區(qū)段的 最后坐標(biāo)，與約束搭接相比，余弦函數(shù)搭接更合理。 （ 6）用于 CPⅢ 控制網(wǎng)測(cè)量的儀器的配置應(yīng)滿(mǎn)足高速鐵路工程測(cè)量的要求，架設(shè)測(cè)量機(jī)器人所用的腳架宜采用木質(zhì)腳架，用于水準(zhǔn)測(cè)量的水準(zhǔn)尺重量不應(yīng)低于3kg，此外，為保證測(cè)量過(guò)程及平差處理過(guò)程的嚴(yán)謹(jǐn)性，用于控制測(cè)量機(jī)器人進(jìn)行自動(dòng)觀測(cè)的輔助軟件以及參與