学号 2011701011
昆明理工大学硕士研究生学位论文
开题报告书
专 业 测绘工程
姓 名 刘小军
入 学 时 间 2011年9月
导 师 朱兰艳（副教授）
拟定的论文题目 高速铁路平面控制网
测量数据处理方法的研究
报 告 日 期 2012年12月14日
研究生部
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1、论文选题的国内外研究动态及现状 德国高速铁路平面控制网的布设： 参考德国高速铁路RIL883规程，德国高速‘铁路平面控制网分为四级，分别是PS0、PS1、PS2和PS4网形如图1-1、1-2和图1-3所示。 图1-1为PS0控制网，黑色控制点为国家控制网点，间隔30km．50km，红色为PS0点，间隔4km左右且远离施工区，由静态GPS来测定，PS0作为整个控制网的基准。 图1-2为PS1控制网，黑色为PS0点，红色为PS 1点，PS 1点相距800-1 000m，位于施工区内，与线路的距离≤1 5m，主要作为线下施工的控制点。 图1-3为PS2与PS4控制网，黑色点表示PS 1，红色三角点表示PS2，采用导线测量，相距150-250m，沿线路单侧布设。红色圆点表示PS4，间距为60m，沿线路两侧布设，为轨道铺设网。
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下表是德国高速铁路各级平面控制网的网形，点位相对精度和绝对精度参数以及其他属性。部分精度指标未能给出，主要原因是国外对于该项技术的保密。 表1．3德国高速铁路各级平面控制网的基本属性 德国平面控制网测量数据处理的方法及过程： (1)自由网平差 采用无约束自由网平差模型，平差基准为1个已知点和1个已知方向，在WZTCS软件中可输出：CPⅢ验后观测量改正数及判断参数、点位误差椭圆、每条边的相对点位误差椭圆、平差后点位坐标、观测量平差结果、单位权中误差以及平差参数。 采用1个已知点和1个已知方向是自由网中最少的必要起算数据，与经典的2个已知点的固定数据平差模型(最少约束条件)不一样，由于没有加入边长的约束．平差后的自由网相当于是引入了起算坐标和方向，它不会对整个控制网产生缩放变形。这是精密工程测量控制网中经常使用的方法，但它又不同于秩亏自由网平差模型。为区别于经典的2个已知点的固定数据平差模型，在此把WZTCS软件设计的1个已知点和1个已知方向的平差基准称为无约束自由网平差模型。 (2)约束网平差 采用2个已知点及以上的固定数据平差模型，平差基准为已知控制点的坐标，在WZTCS软件中可输出：CPⅢ验后观测量改正数及判断参数、点位误差椭圆、每条边的相对点位误差椭圆、平差后点位坐标、观测量平差结果、单位权中误差以及平差参数。 (3)CPⅢ网置平 采用最小二乘平差法，平差基准为已知控制点的几何中心，在WZTCS软件中可输出：置平后CPⅢ观测量改正数及判断参数、CPⅢ独立网点位坐标、置平后CPⅢ点位坐标、平差后加密点位坐标、观测量平差结果、单位权中误差、控制网尺度系数、置平后控制点点位坐标、置平后控制点坐标改正数、置平后已知点改正数及判断参数、控制点的相对点位误差椭圆、控制网置平参数。 由于施工阶段CPⅢ网都是分段建设和测量的，根据平顺连接相邻CPⅢ网段落的需要，在?CPⅢ网置平?下拉菜单中，设有CPⅢ网连接功能，可使前后阶段建立的CPⅢ控制网平顺对接。 连接功能的原理是根据连接控制点的要求，使用最小二乘平差和稳健估计的方法实现控制网的平顺对接。先后建立两个CPⅢ网，利用控制网置平计算出重叠段的横向偏差和转折角，然后决定重叠段重叠长度。在重叠段里，后建的CPⅢ网以先建的为准，并使后建的CPⅢ网转动一个转折角。《客运专线无碴轨道铁路工程测量暂行规定》规定1km的重叠长度，主要是偏于安全考虑。基本原则是：横向偏差lmm，最少用20m线路长来调整。 我国无渣轨道的平面控制网布设： 按《客运专线无砟轨道工程测量暂行规定》，我国无砟轨道平面控制网分三级布设，见下图所示。首级GPS基础平面控制网(CPI)，二级GPS线路控制网(CPII)，三级基桩控制网(CPIII)。 3
(1)?基础平面控制网CPI在初测阶段布设，沿线路每4km布设1对GPS点。CPI控制点应 选在离线路中线100～200m，不易被破坏的范围内，每对GPS点的间距约lkm；整个控制网沿线路走向布设，可采用边联接方式，形成三角形或大地四边形组成的带状网，通过B级静态GPS测量。在线路勘测设计起点、终点或与其它铁路平面控制网衔接地段，必须有2个以上的CPI控制点相重合，并在测量成果中反映出相互关系。为了检核控制网的绝对精度，CPI应在不远于50km处与国家二等三角点联测，全线(段)联测国家三角点的总数不得少于3个，特殊情况下不得少于2个，如联测点数为2个时，应尽量分布在网的两端；当联测点数为3个及其以上时，宜在网中均匀分布。CPI作为整个无砟轨道勘测设计、施工和运营维护阶段的平面控制基准。 (2)线路控制网CPII主要在定测阶段布设，CPII的测量应在CPI的基础上进行。可按C级GPS网或四等导线精度要求测量，无论采用哪种方法，控制点均应选在离线路中线50\处，且不易破坏的范围内。如果具有良好的对空通视条件，可采用C级GPS测量，在800\左右布设一对GPS点，相邻点之间应通视，特别困难地区至少有一个通视点，以满足定测放线或施工测量的需要。CPII网采用边联接方式构网，形成由三角形或大地四边形组成的带状网，分段起闭于CPI控制点，并与CPI联测构成附合网。CPII主要为勘测和施工提供控制基准。 (3)基桩控制网CPIII主要在无砟轨道铺设阶段布设，可采用附合导线或后方交会方式施测，按五等导线或三角网要求测量。在无砟轨道施工中，铺轨控制基桩不仅是加密基桩的基准点，也是无砟轨道铺设的控制点，它的精确测设是保证轨道施工质量的关键。布设CPⅢ的目的就在于准确的测设铺轨控制基桩，确保无砟轨道施工满足线路平顺性要求。CPIII主要为铺设无砟轨道和运营维护提供控制基准’。
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国内CPⅢ平面控制网测量数据的处理方法及过程： 自由设站边角交会控制网的多余观测分量平均值r远大于0.25，但并没有同一观测量的闭合条件。CPIII自由设站边角交会控制网的点位误差分布很均匀，从单位权中误差和点位误差很难判定观测值是否存在粗差。因此，对于观测值的检验是保证CPIII自由设站边角交会控制网精度的关键。CPIII自由设站边角交会控制网按间接观测平差计算，由已知点、观测方向和边长解算设站点和CPIII点的近似坐标，列出观测方向和边长的误差方程式，组成法方程式，解算坐标改正数。 数据处理过程见图7。 2、研究内容、试验设计方案 研究内容： （1） 高速铁路平面控制网的布网原则。 （2） 在分析传统数据处理方法特点的基础上提出一种全新的CPⅢ平面控制网测量数据处理方法，并证明它的可行性。 实验设计方案： （1） 外业数据采集（用徕卡全站仪2003采集） （2） 用传统的方法对外业数据进行处理（用一些常规的平差软件对采集好的数据进行平差
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