【正文】 5 頁 第三章 CPⅢ 平面網(wǎng)的平差處理 CPⅢ 平面網(wǎng)平差原理 我國最早使用的 CPⅢ 平面網(wǎng)的平差方法是從德國直接引進的，而且由于技術(shù)保密性，當(dāng)時我們并沒有掌握 CPⅢ 平面網(wǎng)平差處理的核心技術(shù)；隨著我國的高速鐵路進入大規(guī)模建設(shè)的高速發(fā)展階段，我國對由自己自主研究的整套 CPⅢ 平面網(wǎng)的外業(yè)測量軟件及內(nèi)業(yè)平差處理軟件的需求日益迫切，為了滿足我國高速鐵路發(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現(xiàn)有 CPⅢ 平面控制網(wǎng)的平差方法：先對 CPⅢ 平面控制網(wǎng)進行自由網(wǎng)平差，得到 CPⅢ 平面控制網(wǎng)的整體模型；然后通過該區(qū)段已知的 CPⅠ 、 CPⅡ 控制點對自由網(wǎng)平差所得成果進行約束平差。 定向角的近似值 Z0j 可以在計算待定點坐標近似值中求得，定向角 的改正數(shù) jz? 可以 圖 32 CPⅢ 平面觀測示意圖 在平差計算中求得，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 第 17 頁 設(shè) vjk 為從測站 j 到 CPⅢ 控制點 k 的方向值改正數(shù)， ? jk 為從測站 j 到 CPⅢ 控制點 k 的方位角，由圖 32 可得 jk 方向觀測值與其坐標方位角之間的關(guān)系為： jkjkjik vLZ ??? ??? （ 32） 式中 Ljk 表示測站 j 到點 k 的方向觀測值； ik?? 為測站到觀測點 k 的坐標方位角的平差值。為了提高工作效率，盡可能的減少在 CPⅢ 平面網(wǎng)外業(yè)觀測可能出現(xiàn)的錯誤，智能全站儀由于其自身的特點逐漸取代了傳統(tǒng)的全站儀，在 CPⅢ 平面網(wǎng)測量中的應(yīng)用日益廣泛。 注：（ 1）可重復(fù)性測量精度：控制點兩次測量，其 X,Y方向坐標的中誤差 （ 2）相 對點位精度：相鄰兩個 CPⅢ 點之間的相對誤差橢圓長短軸平方和的開根號值。 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)觀測成果需要部分或者全部重測： ㈠、在外業(yè)觀測過程中，單個自由測站的觀測完成后，需要檢查其半測回歸零差、同一測回不同方向的 2C 互差、不同測回同一方向歸零后方向值較差，如果發(fā)現(xiàn)這三項技術(shù)指標中的任意一項超出限差要求，則該測站立即重測。 （ 3）對 CPⅢ 高程網(wǎng)來說，每個區(qū)段的 CPⅢ 高程網(wǎng)應(yīng)至少與 3 個上一級的水準點進行聯(lián)測而且還要保證各區(qū)段的 CPⅢ 高程網(wǎng)的兩端均起閉于上一級的水準點。 為保證與 CPⅢ 控制點的一致性，各個測站點的點號同樣也是由 7 位數(shù)組成： 本科 畢業(yè)設(shè)計 第 10 頁 按照從左向右的方向，在 CPⅢ 控制網(wǎng)中，所有測站點的第一位編號均為大寫字母“C”，用來表示該點為自由測站點；自由測站點的第 25 位的編號表示該測站點所在 的 CPⅢ 控制點的整公里數(shù)，其具體的處理方法與 CPⅢ 控制點的編號方法一致；最后兩位則用來表示測站的序號。 （ 3）由于測量機器人的觀測受光線的影響比較嚴重，因此， CPⅢ 控制網(wǎng)的外業(yè)測量宜在晚上或者陰天進行且盡量避免強光直射；觀測前，還應(yīng)確保測站附近沒有強烈震動源干擾。 （ 3）智能全站儀搬站至距離 B點約為 120m 的 C 點處，以此點作為 CPⅢ 平面控制網(wǎng)平面控制測量的第三測站，第 3 個測站所需要觀測的 CPⅢ 控制點前后各 3對，總計有 6 對 CPⅢ 控制點需要觀測。 （ 3）控制點的位置、標志與傳統(tǒng)測量有很大的不同， CPⅢ 控制點為空間中的某一 點，而且具有強制對中標志。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，而這些重疊點因為在不同的區(qū)段內(nèi)均參與了所在區(qū)段的平差處理，因此會得到至少兩套重疊點坐標，為了將各區(qū)段連接為一條完整的線路，必須進行區(qū)段搭接。 （ 2）在 CPⅠ 、 CPⅡ 控制點上置鏡觀測 CPⅢ 控制點；當(dāng)采用該方法時，在 CPⅠ 、CPⅡ 控制點上置鏡觀測的 CPⅢ 控制點的個數(shù)至少為 3 個。 CPⅢ 控制網(wǎng)是高速鐵路實際施工控制網(wǎng)，在整個高速鐵路控制網(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?？墒钦f，高速鐵路精密工程測量的精度是否能夠達到高速鐵路精密工程測量規(guī)范的要求， 將直接決定高鐵建設(shè)的成敗。 （ 4） 學(xué)會使用專業(yè)的 CPⅢ 控制網(wǎng)數(shù)據(jù)處理軟件，使用軟件進行實際 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，寫作技巧還尚待提高，還存在一些小的錯誤。通過畢 業(yè)設(shè)計，作者還基本了解了論文的寫作方法及其格式規(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，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量的相關(guān)內(nèi)容，學(xué)習(xí)和掌握 CPⅢ 控制網(wǎng)外業(yè)測量與內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理的基本知識； （ 3） 熟悉智能型全站儀，能夠使用智能型全站儀和自動控制軟件進行 CPⅢ 平面網(wǎng)的外業(yè)測量；熟悉電子水準儀，能夠使用電子水準儀進行 CPⅢ 高程網(wǎng)的外業(yè)測量。 指導(dǎo)教師： 審 批 人： 年 月 日 本科 畢業(yè)設(shè)計 第 VII 頁 摘 要 目前，我國的高速鐵路建設(shè)事業(yè)已經(jīng)進入了大規(guī)模建設(shè)的高速發(fā)展階段，在高速鐵路的建設(shè)過程中，精密工程測量作為重要的技術(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)宜在初測階段建立，困難時應(yīng)在定測前完成，全線應(yīng)一次布網(wǎng)，統(tǒng)一測量，整體平差； CPⅠ 控制點宜設(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、便于測量的地方；同時， CPⅠ 控制點的布設(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量規(guī)范的要求進行埋石。 CPⅢ 控制網(wǎng)測量前應(yīng)對全線的 CPⅠ 、 CPⅡ 控制網(wǎng)進行復(fù)測，確認復(fù)測結(jié)果合格后，然后再用合格的 CPⅠ 、 CPⅡ 控制網(wǎng)成果進行 CPⅢ 控制網(wǎng)的測設(shè)。 CPⅢ 控制網(wǎng)與 CPⅠ 、 CPⅡ 控制點進行聯(lián)測時，可以采用兩種方法進行聯(lián)測： （ 1）自由測站觀測 CPⅠ 、 CPⅡ 控制點：即采用自由測站邊角交會法觀測 CPⅢ控制點的同時也觀測 CPⅠ 、 CPⅡ 控制點；采用該方法時，至少應(yīng)在連續(xù)兩個自由測站上觀測同一 CPⅠ 、 CPⅡ 控制點。 由于高鐵建設(shè)線路里程一般比較長，不可能一次性完成整條線路 CPⅢ 網(wǎng)的觀測，因此，必須把高鐵 CPⅢ 網(wǎng)劃分為若干個區(qū)段。 （ 2） CPⅢ 控制網(wǎng)是一個三維控制網(wǎng)，且平面網(wǎng)和高程網(wǎng)彼此獨立。 （ 2）將智能全站儀搬站至距離 A 點大概 120m 的 B 點處，以此處作為第二測站的測站點，第二測站需要觀測后面 1 對 CPⅢ 控制點和前面 3 對控制點，共需要觀測 4 對 CPⅢ 控制點。 （ 2）自由測站觀測 CPⅢ 控制點 時，如果測站能看到 CPⅠ 或者 CPⅡ 點，則還要聯(lián)測 CPⅠ 和 CPⅡ 控制點，對于每個參與聯(lián)測的 CPⅠ 和 CPⅡ 控制點來說，每個聯(lián)測點至少被觀測 2 次，最好能聯(lián)測 3 次。 （ 4）為了便于測量機器人自動采集數(shù)據(jù)以及后續(xù)的平差處理工作， CPⅢ 控制點的點號應(yīng)進行統(tǒng)一標示： 每個 CPⅢ 控制點均由 7 位數(shù)組成，從左到右依次編號，前四位為該 CPⅢ 控制點當(dāng)前的里程數(shù)，若里程數(shù)不滿千、百、十公里數(shù)，為了保證編號的統(tǒng)一性，不滿的 CPⅢ 控 制點點號公里數(shù)均加零補滿 4 位公里數(shù)；在 CPⅢ 控制網(wǎng)中，各 CPⅢ 控制點的第五位編號均為 3，表示該點為 CPⅢ 控制點；最后兩位數(shù)則表示 CPⅢ 控制點的順序，順序號沿里程增加方向依次增大，若順序號為單數(shù)，表示該 CPⅢ 控制點在里程前進方向的左側(cè)，反之，如果順序號為雙數(shù)，則表示該點再沿里程前進方向的右側(cè)。 （ 2）每個 CPⅢ 控制網(wǎng)的區(qū)段的兩端應(yīng)起止于 CPⅠ 或者 CPⅡ 控制點而且還要保證每一個 CPⅠ 或者 CPⅡ 控制點都至少與 3 個自由測站進行聯(lián)測。 （ 2） CPⅢ 平面網(wǎng)距離測量的技術(shù)要求： ㈠、 CPⅢ 平面控制測量中方向測量與距離測量可同步測量，即在進行 CPⅢ 平面網(wǎng)的方向測量的同時，也進行 CPⅢ 平面網(wǎng)的距離測量； ㈡、距離測量的觀測值采用多測回距離觀測值，在盤左盤右分別進行方向觀測時，同時觀測同一 CPⅢ 點的距離值，采用盤左盤右所觀測的距離值的平均值作為該測回所測得的距離值； ㈢、 CPⅢ 點距離測量所得的距離值 的個數(shù)應(yīng)與方向觀測的測回數(shù)相同，且各測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 控制點的數(shù)量相當(dāng)龐大，因此， CPⅢ 平面網(wǎng)外業(yè)測量所要采集的數(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，而且工程進度也必定十分緩慢，無法滿足工程需要，同時，由于數(shù)據(jù)量過于龐大，外業(yè)采集過程的繁瑣，很可能會造成工程人員在數(shù)據(jù)采集過程中出現(xiàn)錯誤，不可避免得會嚴重影響到高速鐵路的施工進度。 （ 2）開列誤差方程 方向觀測值誤差方程的開列： 在圖 32中，測站點 j 與 CPⅢ 控制點 k均為待定點，測站點 j 與待定點 k 的坐標估計值分別為（ X0j ， Y0j ）、（ X0k ， Y0k ），設(shè)其改正數(shù)分 別為（ ?x j , jy? ）、（ kx? , ky? ） ,Zj 表示該測站的零刻度的坐標方位角，即 h 方向的坐標方位角，稱為定向角。 CPⅢ 平面網(wǎng)自由網(wǎng)平差原理 CPⅢ 平面控制網(wǎng)進行自由網(wǎng)平差時，網(wǎng)中不設(shè)定已知點坐標，測站點與 CPⅢ點均為待平差坐標。 相比于傳統(tǒng)的全站儀，智能全站儀具有以下特點： （ 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裝置以及記憶功能，具有自動照準的功能，大大減少了人工照準的工作量，并且提高了作業(yè)效率，同時，可以避免人工照準可能出現(xiàn)的偏差，提高了外業(yè)觀測的精度。 ㈣、在所有的外業(yè)精度指標均達到高速鐵路工程測量規(guī)范的要求后，對外業(yè)觀測成果進行自由網(wǎng)平差，如果平差后的各 CPⅢ 點的方向值改正數(shù)大于 ″，則該 本科 畢業(yè)設(shè)計 第 13 頁 測站進行重測；自由網(wǎng)平差后各 CPⅢ 點的距離改正數(shù)不得超過 2mm，否則也要對該測站進行重測 ；在自由網(wǎng)平差后，如果驗后單位權(quán)中誤差大于 ″，則優(yōu)先重測該區(qū)段內(nèi)方向改正數(shù)和距離改正數(shù)較大的測站，直到驗后單位權(quán)中誤差也達到高速鐵路工程測量的要求。 ㈡、余弦函數(shù)平滑搭接：前一區(qū)段的平差結(jié)果不變，取出搭接點在相鄰兩個區(qū)段中的兩套坐標，以余弦函數(shù)作為定權(quán)模型對相鄰區(qū)段的兩套坐標進行加權(quán)重新計算，得到一套新的搭接點坐標；以后一區(qū)段的 CPⅠ 、 CPⅡ 點以及平滑后的搭接點坐標作為約束點對該區(qū)段重新進行平差計算，可得到后一區(qū)段的第二套坐標，以余弦函數(shù)平滑后的約束平差坐標作為后一區(qū)段的 最后坐標，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)測量的儀器的配置應(yīng)滿足高速鐵路工程測量的要求，架設(shè)測量機器人所用的腳架宜采用木質(zhì)腳架，用于水準測量的水準尺重量不應(yīng)低于3kg，此外，為保證測量過程及平差處理過程的嚴謹性，用于控制測量機器人進行自動觀測的輔助軟件以及參與