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浅谈高速铁路控制网CPIII布设、测量、数据处理邵公伟中交城际轨道板厂【摘要】CPIII点布设及如何达到CPIII点的相对高精度【关键词】CPIII点布设、CPIII测量、数据处理、CPIII的特点随着高速铁路不断提速，也把测量方法、测量仪器设备提高一个档次。如我们在沪宁城际铁路上使用的测量控制网为CPIII控制网，测量仪器为带自动搜索的现代化全站仪TrimbleS8（用于平面测量）、高精度的电子水准仪DINI03(用于高程测量)，火车要在铁路上高速行驶，就对轨道的高平顺性有很高要求。1.CPIII网的建立及注意事项1.1CPIII网的建立是起闭于基础框架平面控制网CP0、基础面控制网CPⅠ或线路控制网CPⅡ之上，所以先对CP0、CPI和CPII加以简述：1.1.1面控制网CP0：为满足线路平面控制测量起闭联测的要求，沿线路每50km左右建立的卫星定位测量控制网。1.1.2平面控制网CPⅠ：在基础框架平面控制网（CP0）或国家高等级平面控制网的基础上，沿线路走向布设，为线路平面控制网起闭的基准。点间距为4km左右。1.1.3平面控制网CPⅡ：在基础平面控制网（CPⅠ）上沿线路附近布设，为勘测、施工阶段的线路平面控制和轨道控制网起闭的基准。点间距为400~800m左右。1.2控制网CPⅢ：沿线路布设的三维控制网，为轨道施工和运营维护的基准。点间距为纵向60m左右、横向为线路结构物宽度，如沪宁城际铁路线上我们所在的段落为桥梁段，CPIII点就布设于防撞上，并要布设于桥梁固定端，保证CPIII点的位置稳固不变。1.3CPⅢ点位选择及注意事项首先：一定要埋设在桥梁固定端，因为我们所在段落是32米梁和24米简支梁为主，如果是连续的32米梁，CPⅢ点间距为纵向64米左右，如果连续的24米梁，，CPⅢ点间距为纵向72米左右.最好是不要48米布设一对点，除非是有特殊地段，CPIII点位布设易大不宜小，现浇梁不能太大，最大到80米左右。最小不能小于46米。拿现浇梁举个例子，一个现浇梁为40+72+40的，因为CPIII点一定要布设于桥梁固定端，所以CPⅢ点纵向间距为40米左右，72米左右和40米左右，我们在测量CPIII时，CPⅢ点纵向间距为40米左右的CPIII会一直超限，一般情况是测量一站所用时间为25分钟左右，但在测量点纵向间距为40米左右的CPIII点时经常超限，竟然花掉两个多小时才勉强测过。还有在测量48米间距的CPIII点位时都是很难测过。以后要是再布设CPIII点位时，最好是从连续梁向两边布设，确保点位纵向间距大于60米。2.平面控制网及高程控制网测量网形2.1.平面控制网测量网形平面控制网一般分为两个网型，一种是测站间距120米，一种是测站间距60米，测站间距120米看似可以提高测量速度，其实不然，因为120米的站间距只要一点超限重测是点就太多，最主要的原因是每对点的横向间距只有8.5左右，如果距离太远棱镜与仪器之间的夹角太小，远处的CPIII点仪器经常找错目标，导致测量结果错误，必须要人为先挡住远处的棱镜，但在自动测量时还是会找错目标，尤其是在曲线段。所以我们在测量时选取的60米的测站间距。网型如下：2.2.高程控制网测量网形CPⅢ高程网测量方法形成的四边形闭合环（图中空心箭头组成的图形）为规则的矩形，因此简称此方法为矩形法。矩形法CPⅢ高程网测量可只进行单程观测。网型如下：矩形法水准测量闭合环的情况如上图所示。其中，箭头方向为高差传递方向。由图可知，每相邻两对CPⅢ点均构成独立的矩形闭合环，方便形成闭合差检核，可靠性高。具体测量步骤如下：2.2.1．在图中的黑色实心圆点处架设电子水准仪，电子水准仪距每个CPIII的距离要大致相等，以消除仪器本身的i角误差。2.2.2.仪器选择后前前后与前后后前相互交替的测量模式测量每一个矩形环，测量第一个环时，必须将四个边都测一遍，就是说我们可以测三个边就已经构成了四个点的高差关系，测量第四个边只是为了对高差关系的一种检查，注意在测量第四个边时一定要将仪器的位置变动一下。2.2.3.在测完第一个环后，对下面的环我们只需要测三条边，因为上一个环已经对第四边测量过了，就是我们只需要测量一个U性环。直到将所有环测完。2.3.中间设站三角高程测量法当桥面与地面间高差大于3m，线路水准基点高程直接传递到桥面CPⅢ控制点上困难时，宜采用不量仪器高和棱镜高的中间设站三角高程测量法传递不量仪器高和棱镜高的三角高程测量技术要求垂直角测量距离测量60mCPⅠCPⅡCPⅡ60m60m11m测回数两次读数差（″）测回间指标差互差（″）测回间竖直角互差（″）测回数每测回读数次数四次读数互差mm测回间距离互差mm4≤±4.0≤±5.0≤±5.044≤±3.0≤±5.0中间设站三角高程测量方法，就是在没有仪器高和棱镜高量取误差的情况下，求出点A和点B的高差。其测量原理，见下图所示。vBASaabSbhahbIvhab不量仪器高、棱镜高的中间设站三角高程测量原理示意图也可在同一侧设置观测点，如图：ΔH13约250米23.CPIII测量环境、测量过程中遇到的问题及处理方法CPIII平面测量对测量环境要求比较严格，只能是晚上或者阴天测量，最好是在晚上测量，白天有太阳的天气是不可能测过的，就是在晚上测量也不能有强光源，而且要安静不能有震动存在。温差要小，测量CPIII的黄金时段是晚上8点到第二天早上5点左右，因为太阳落山和刚要升起时的温差是最大的。CPIII测量分为学习测量和自动测量两大步骤，所谓学习测量就是手动照准棱镜进行测量，学习测量只是测出全站仪与各个点的边角关系，让仪器记住各个点的位置，所测得的结果不会参与平差也不会记录此次测量结果，学习的次序是由最远处的CPIII开始，顺时针学习完所有点，在学习完后首先要做的是检查仪器气泡是否居中，温度和气压是否也变化，如果气泡不居中了就必须先调整气泡，再输入此时的温度与气压。然后进入自动测量，直到完成所有测回。在测量CPIII时经常会遇到测量结果超限，可能的原因有以下几点：棱镜安装不到位，我们需要再次检查每个棱镜安装情况，以确保每个棱镜安装没有问题。还有棱镜面一定要正对全站仪。在测量过程中仪器气泡偏掉了，这就得重新将仪器置平，再重新测量。仪器不能锁定某个棱镜，而且棱镜并没有被其他物体遮挡，这种情况存在但不常见，我们就必须将仪器与那个棱镜的距离做一定的变动，变动1米左右就可以了，再重新测量这种情况就不再产生。4.CPIII数据处理CPIII平面和高程是单独测量与单独处理的，然后将平面和高程的处理结果整理到一起形成三维坐标。CPIII测量是要联测上一段最少300米的CPIII点。在处理数据时要以搭接的这300多米点作为已知点对后测得CPIII进行约束平差，以保证全线的高平顺性。5.CPⅢ控制网的特点：5.1控制点数量众多。沿线路方向通常每公里有16对即32个控制点；5.2精度要求高。每个控制点与相邻5个控制点的相对点位中误差均要求小于1mm；5.3控制的范围长。线路有多长，控制网的长度就有多长5.4是一个平面位置和高程位置共点的三维控制网。目前CPⅢ三维网平面和高程是分开测量后合并形成共点的三维网，但其使用时却是平面和高程同时使用的；5.5控制点的位置、CPⅢ测量标志较传统控制测量有很大不同。控制点通常设置在接触网杆上（路基部分）、防撞墙上（桥梁部分）和围岩上（隧道部分）。CPⅢ测量标志通常由永久性的预埋件、平面测量杆、高程测量杆和精密棱镜组成；5.6CPⅢ平面网是一个边角控制网，但其测量方法较传统边角网测量有很大差异。传统的边角网测量仪器都是架设在控制点上进行观测，但CPⅢ平面网却采用自由设站进行边角交会测量；5.7CPⅢ控制网测量的仪器均采用高精度和自动化程度高的电子测量仪器。其平面网测量要求全站仪具有电子驱动、目标自动搜索和操作系统功能的测量机器人（如LeicaTCA2003和TCRA1201、TrimbleS6和S8系列全站仪等）；高程测量一律采用电子水准仪（如TrimbleDiNi12、LeicaDNA03等）；5.8测点均强制对中，测点标志要求具有互换性和重复安装性，X、Y、Z三维互换性和重复安装性误差要求小于0.3mm；5.9图形规则对称，多余观测数多，可靠性强；5.10是一个标准的带状控制网，其纵向精度高、横向精度略差；5.11控制网的使用较传统方法有很大不同。首先是采用自由测站后方边角交会测量的方式确定测站点的三维坐标.5.12.CPIII的三维坐标点，是一个虚拟的控制点，其对应的位置是CPIII目标组件中棱镜的几何中心。水准尺无法立在CPIII高程所对应的点上进行水准测量参考文献：《客运专线无砟轨道铁路工程测量暂行规定》（铁建设[2006]189号）姓名:邵公伟：性别：男：出生于1981年3月：学历：大专：职称：测量工程师