【導讀】通過對上述內(nèi)容的畢業(yè)設計，作。畢業(yè)設計中，作者進行CPⅢ平面網(wǎng)的外業(yè)觀測實驗，進。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。達到學術學位論文的要求，可以進行論文的答辯。順性是否滿足要求的測量基準。CPⅢ控制網(wǎng)是一個三維控制網(wǎng)，包括平面網(wǎng)和高程。CPⅢ控制網(wǎng)的測量標志非常特殊，必須采用專業(yè)的強制對中標志。CPⅢ控制網(wǎng)外業(yè)測量和內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理過程中還存在很多值得研究的問題。本論文的目的是希望通過這樣的畢業(yè)設計，首先學習CPⅢ控制網(wǎng)的基本知識，術的可行性與合理性。查閱與論文內(nèi)容相關的中外文獻，并翻譯不少于10000字的外文資料；的數(shù)據(jù)處理與結(jié)果分析。每天用于畢業(yè)設計的時間不得低于7小時，并按時書寫實習日志和畢業(yè)設計論文。備注閱讀相關的科技文獻不少于30篇，書寫和提交相應的心得體會。量規(guī)范的要求，將直接決定高鐵建設的成敗。約束平差以及余弦函數(shù)約束平差的精度，得到最適合CPⅢ控制網(wǎng)區(qū)段搭接的方法；

　　

【正文】 為確保搭接點再搭接時不能有太大的位移變化，搭接點在前后兩個區(qū)段中的兩套坐標的（ x,y）較差均不能大于 3mm，如果不能滿足該要求，則不能進行區(qū)段搭接；在達到以上要求后，接下來就可以進行相鄰區(qū)段的搭接，總的來說，搭接方法可分為兩種： ㈠、約束搭接：前一區(qū)段的平差結(jié)果保持不變，以重疊點中的 2 對到 3 對 CPⅢ控制點作為后一區(qū)段的約束點，聯(lián)合后一區(qū)段的 CPⅠ 、 CPⅡ 點對后一區(qū)段進行約束平 差處理，平差結(jié)果也必須滿足精度要求。平差后，未約束的搭接點作為檢查點，要求檢查點的坐標與該點在兩個區(qū)段分別平差后的坐標差值不應大于 1mm，此時檢查點的最后坐標可采用前一區(qū)段的平差結(jié)果。 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。 CPⅢ 控制測量精度要求 在 CPⅢ 平面網(wǎng)的外業(yè)測量成果滿足精度要求的前提下，其內(nèi)業(yè)平差處理結(jié)果也滿足高速鐵路工程測量的精度要求后， CPⅢ 平面網(wǎng)的平差成果才能用于高速鐵路的建設、運營、維護等各項工作中。 CPⅢ 平面網(wǎng)在外業(yè)測量過程中的主要精度指標有： 本科 畢業(yè)設計 第 12 頁 （ 1）水平方向觀測的技術要求：對于 ″級的智能全站儀來說，每個自由測站至少要進行 3 個測回的觀測；對于 1″級的儀器來說，每個自由測站至少要進行 4個測回二代觀測；無論是 ″級還是 1″級的智能全站儀，它 們共同的外業(yè)精度指標要求如下： 半測回歸零差 ≤6″； 同一測回各方向 2C 值互差 ≤9″； 同一方向不同測回歸零后方向值較差 ≤6″； 2C 誤差 ≤177。15″。 （ 2） CPⅢ 平面網(wǎng)距離測量的技術要求： 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 。 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)這三項技術指標中的任意一項超出限差要求，則該測站立即重測。 ㈡、當由相鄰測站的外業(yè)觀測成果計算出的相鄰 CPⅢ 控制點的橫向和縱向的相對閉合差分別超過 1/5200 和 1/9000 時，則該相鄰的兩測站都 應該重測。 ㈢、在 CPⅢ 平面控制網(wǎng)進行復測時，如果復測所使用的方法與建網(wǎng)時所使用的方法一致，復測時聯(lián)測的 CPⅠ 或者 CPⅡ 控制點的個數(shù)與建網(wǎng)時聯(lián)測的個數(shù)也一致時，復測所得到的 CPⅢ 控制點坐標與建網(wǎng)時的該點坐標較差不能大于 3mm，否則，復測的 CPⅢ 平面控制網(wǎng)應進行重測或者部分補測。 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。 CPⅢ 控制網(wǎng)的內(nèi)業(yè)精度指標： 圖 22 CPⅢ 平面網(wǎng)的主要精度指標 控制網(wǎng)名稱 測量方法 方向觀測中誤差 距離觀測中誤差 可重復性測量精度 相對點位精度 CPⅢ 平面網(wǎng) 自由測站邊角交會 177?！?177。 177。 177。 注：（ 1）可重復性測量精度：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。 CPⅢ 平面網(wǎng)外業(yè)采集儀器及采集軟件 全站儀是由電子測角、電子測距、計算和數(shù)據(jù)存儲等單元組成的多功能三維坐標測量系統(tǒng)，它能夠自動顯示測量成果，并且能將測量成果通過外圍設備轉(zhuǎn)移到計算中以便于對觀測數(shù)據(jù)進行進一步的平差計算分析，它是現(xiàn)代工程測量的主要儀器之一。 隨著光電子技術、計算機技術等新技術在全站儀中的應用，全站儀逐漸向智能化、自動化的方向發(fā)展，這些新技術的出現(xiàn)，提高了全站儀的觀測精度、減輕了外業(yè)測量人員的工作量并且拓寬了全 站儀的應用領域，進而形成了一種新型的測量儀器 —智能全站儀（俗稱測量機器人）。 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。 （ 2）智能全站儀擁有大腦：也就是說，智能型全站儀擁有獨立的操作系統(tǒng)和操作環(huán)境，我們可以根據(jù)需要在該系統(tǒng)下安裝數(shù)據(jù)處理及分析軟件，這大大提高了智能全站儀的實用性及應用范圍。 （ 3）智能全 站儀有手有腳：智能全站儀自帶電動馬達，可以實現(xiàn)在水平方向和豎直方向的 360176。任意旋轉(zhuǎn)；結(jié)合智能全站儀所具有的記憶功能以及數(shù)據(jù)處理功 本科 畢業(yè)設計 第 14 頁 能，在 CPⅢ 控制網(wǎng)的外業(yè)觀測過程中，我們只需要每個點照準一次，即只需要人工進行半個測回的觀測，智能型全站儀便可以在相應軟件的控制下自動完成剩余多個測回的觀測，這樣，由于節(jié)省了大量人工觀測的時間，智能全站儀的自動觀測功能大大提高了外業(yè)觀測的效率。 由于 CPⅢ 平面網(wǎng)貫穿于整條高鐵線路，這導致了 CPⅢ 控制點的數(shù)量相當龐大，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。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)測量中的應用日益廣泛。 目前，在我國高速鐵路精密工程測量中常見的智能全站儀主要有 Leica TCRA120 TCA20xx,Trimble S S8 等。 本科 畢業(yè)設計 第 15 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，而且由于技術保密性，當時我們并沒有掌握 CPⅢ 平面網(wǎng)平差處理的核心技術；隨著我國的高速鐵路進入大規(guī)模建設的高速發(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。 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)中不設定已知點坐標，測站點與 CPⅢ點均為待平差坐標。由于自由網(wǎng)中不存在坐標基準，故而如果根據(jù)觀測值所開列的誤差方程式求解待定點坐標，所得的待定點坐標值必定不唯一。為了得到待定點坐標的最優(yōu)值，可以給該自由網(wǎng)一個基準條件，該基準條件可以確保待定點坐標的估計量是最優(yōu)估計值，這樣，再通過最小二乘原理，便可以求解出唯一的最優(yōu)未知參數(shù)值。 CPⅢ 平面網(wǎng)自由網(wǎng)平差的具體過 程如下： （ 1）求解待定點坐標近似值 CPⅢ 控制點的坐標近似值可以通過觀測值來確定，在自由網(wǎng)中，以測站 C 為坐標原點，以 C 到 CPⅢ 控制點 S0 的方向為零方向，則測站 C 的坐標為（ 0,0） , CPⅢ控制點 Si 的坐標（ xi ,yi ），如下圖所示： 本科 畢業(yè)設計 第 16 頁 圖 31 求解待定點坐標估計值示意圖 由上圖可得， Si 的坐標（ xi ,yi ）可表示為： xi =Si *cos? yi =Si *sin? 用通過觀測值計算得到的 CPⅢ 點的坐標值作為各待定點的估計值。 （ 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。 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)設計 第 17 頁 設 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。 由于測站點 j 和觀測點 k 的坐標估計值以及改正數(shù)都已經(jīng)給出，由坐標反算可求得 jk? 的關系式為： )()()()(a r c t a n0000????????????jjkkjjkkikxXxXyYyY? （ 33） 將公式（ 33）按照泰勒公式展開，只取其中的一次項，將高次項省略后可得，ik?? 的表達式為： kkjkkkjkjjjkjjjkjkjkjk yYxXyYxXXXYY ????????????????????????????????????????????????????????????????????00000000a r c t a n ????? （ 34） 在公式 34 中： 202202000020000200000)()()()(1)(jkjkjkjkjkjkjkjkjkjjkSYYYXXYYXXYYXXYYX???????????????????????????? （ 35） 同理可得： 200)( jkjkjjkSYY??????????????