CPIII测量理论1.doc

CPⅢ控制测量理论
一、概念或术语
1.工程独立坐标系：
为满足铁路工程建设要求采用的以任意中央子午线和高程投影面进行投影而建立的平面直角坐标系。边长投影在对应的线路轨道设计高程面上，投影长度的变形值不大于100mm/km。
2.轨道控制网CPⅢ：
沿线路布设的三维控制网，起闭于基础平面控制网（CPⅠ)或线路控制网（CPⅡ)，一般在线下工程施工完成后进行施测，为轨道施工和运营维护的基准。CPⅢ网控自由设站边角交会方法测量。点间距为纵向60m左右、横行为线路结构物宽度，测量精度为相邻点位的相对点位中误差小于1mm。
3.CPⅢ控制网区段：
CPⅢ控制网独立平差计算的控制网长度。一条高速铁路的CPⅢ控制网可分区段进行平差计算，并且每一CPⅢ控制网的区段长度不应短于4km。
4.CPⅢ平面网的纵横向闭合差：
CPⅢ点间沿线路方向和垂直线路方向的长度闭合差，可用于评定CPⅢ平面网的外业观测精度、探测CPⅢ网中观测值的粗差等。
5.自由测站边角交会：
在线路中线附近架设全站仪，测量线路两端多对轨道控制网CPⅢ点的方向和距离，并联测就近的CPⅠ或CPⅡ，以获得轨道控制网CPⅢ平面坐标的测量方法。
6.自由设站：在线路中线附近架设全站仪，测量线路两端多对轨道控制网CPⅢ点的方向和距离，以确定仪器中心点的平面和高程位置。
7.三网合一：
高速铁路工程测量的平面、高程控制网，按施测阶段、施测目的功能可分勘测控制网、施工控制网、运营维护控制网。为了保证勘测、施工、运营维护各阶段平面测量成果的一致性，应该做到三网合一。也就是各阶段平面控制测量应以基础框架平面控制网（CP0）为起算基准，高程控制测量应以线路水准基点控制网为起算基准。
8.线路平顺性指标：
线路平顺性指标主要包括轨距、高低、轨向、水平和扭曲等轨道静态参数。
二、CPⅢ控制网的特点
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。
2）精度要求高。每个控制点与相邻5个控制袋内的相对点位中误差均要求小于1mm。
3）控制的范围长。线路有多长，控制网的长度就有多长。
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）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）。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。
6）CPⅢ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假设在控制点上进行观测，距离必须进行往返观测，但CPⅢ平面网却采用自由设站进行边角交会测量，而其距离只能进行单程观测。
7）测站和测点均强制对中，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。
8）图形规则对称，多余观测数多，可靠性强。
9）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高程所对应点上进行水准测量。
三、CPⅢ控制网测量的一般规定
1）CPⅢ平面控制网测量前，应确保线路两侧50m范围内CPⅡ控制点的密度达到500m-700m。否则应同精度用GPS测量的方法加密CPⅡ控制点；CPⅢ高程控制网测量前，应确保线路两侧50m范围内水准点的密度达到2000m左右，否则应同精密用水准测量的方法加密水准点。
2）CPⅢ平面控制网的主要技术指标应满足表1的规定。
表1CPⅢ平面网的主要技术指标
控制网名称测量方法方向观测
中误差距离测量的中误差可重复性测量精度相对点位精度CPⅢ平面网自由测站边角交会±1.8″±1.0mm±1.5mm±1.0mm注：1可重复性测量精度指：控制点两次测量，其X、Y方向坐标差的中误差。
2相对点位精度指的是相邻两点间相对点位误差椭圆长短轴平方和的开根号值。
3）CPⅢ高程控制网的主要技术指标应满足表2的规定。
表2CPⅢ高程网的主要技术指标
控制网名称测量方法测量精度等级MΔMW可重复性测量精度CPⅢ高程网水准测量精密水准±2mm±4mm±1.5mm注：1MΔ为根据水准测段往返测高差较差计算的每千米水准测量的高差偶然中误差。
2MW为根据闭合环闭合差计算的每千米水准测量的高差全中误差。
3可重复性测量精度指的是控制点两次测量，其高程差的中误差。
4）CPⅢ测量标志的加工和安装精度应满足表3的规定。
表3CPⅢ测量标志的加工和安装精度要求（单位mm）
CPⅢ测量标志几何尺寸的加工误差重复性安装误差互换性安装误差精度指标±0.01～±0.05±0.3±0.3注：1CPⅢ测量标志应满足“铁建设[2008]80号”文的相关要求。
2CPⅢ测量标志重