高速铁路CPIII平面控制测量误差分析及控制

高速铁路CPIII平面控制测量误差分析及控制

摘要：基于高速铁路CPIII控制网测量实践，分析CPIII控制测量的误差来源，结合CPIII测量数据平差处理，探讨其精度控制.

关键词：CPIII测量；误差分析；精度

对于采用无砟轨道设计的高速铁路而言，CPIII控制网测量精度的高低直接决定着道路运行的时效性，舒适度及平稳度，因此对CPIII控制网测量的精度要求很高，而高速铁路CPIII控制网测设牵扯到的环节较多，任何一个环节出现微小的问题，都可能导致测量成果不合格，进而影响工程进度，在这种情况下，快速的确定误差的来源，提出有针对性的解决方案，不仅可以提高测量成果的精度和可靠性，而且可以减少不必要的返工，提高工作效率与效益，保证工程的按期完成。

1.CPIII测量误差来源

一般测量精度受以下几方面误差因素影响：仪器误差，环境误差，测量误差，人为误差。

1.1仪器误差

CPIII平面控制测量本身对仪器有严格要求，规范要求采用带有目标自动搜索及照准（ATR）功能的高精度全站仪：其精度必须满足：测角误差：±1″，测距误差：±1mm+2ppm，并且平面观测前必选对仪器进行检验和校正，仪器的任何一项检测不合格都将影响CPIII的测量精度。

全站仪在进行测距时必须进行距离加常数Ｋ，乘常数Ｒ的设置，特别注意此处，加常数Ｋ，乘常数Ｒ是经过仪器检测结果得出，而非仪器出厂时的标称精度Ａ和Ｂ，决不能用仪器出厂时的标称精度Ａ和Ｂ去改正观测成果。

1.2环境误差

外界环境的影响是CPIII测量误差的主要来源：温度，气压，湿度，清晰度，大气旁折光等外界环境的变化都会引起测量误差，

在一般的气象条件下，在１ｋｍ的距离上，温度变化１度所产生的测距误差为０.９５mm。气压变化１mmHg所产生的距离误差为０.３７mm，湿度变化１mmHg所产生的测距误差为０.０５mm，湿度的影响很小，可以忽略不计，但当在高温，高湿的夏季作业时，就应该考虑湿度改正。

测量时施工环境的震动，施工灯光干扰以及测量视线的遮挡都会引起测量误差。

1.3测量方法引起的误差

选择合适的测量方式可以有效的减小测量误差：例如：在通视条件良好的情况下应采用如图1.3.1测站间距为120m的CPIII平面网购网形式，在通视情况不良的情况下，可以选择如图1.3.2测站间距为60m的CPIII平面网购网形式

图1.3.1 测站间距为120m 的CPⅢ平面网构网形式

图1.3.2 测站间距为60m 的CPⅢ平面网构网形式

1.4人为误差

由于CPIII控制网采用自动搜索，自动采集及存储的全自动全站仪观测，所以最大限度的减少了人为因素对测量的影响

2.CPIII测量误差分析及控制

CPIII的误差控制主要是通过分析外业测量的各项误差以及内业平差的各项误差超限原因，针对性的指导CPIII测量及补测得以实现

2.1 CPⅢ控制网外业数据采集的各项限差包括：半测回归零差、2C 差、指标差、2C 互差、指标互差、水平角互差、竖直角互差、距离互差等，如图2.1.1、图2.1.2；

外业数据采集过程中的各项误差超限通常有以下几种原因：

1、测量作业前未对仪器进行检校，仪器精度达不到CPIII测量要求，例如：2C误差，i角误差超限等；

2、雨雪天，大雾天等复杂天气条件下进行测量作业；

3、测量作业环境较差，测量范围内有机械施工震动，或工人走动作业，影响仪器架设的稳定性；

4、设站点位于隧道洞口附近，隧道内外温差较大，且隧道洞口有橫风，影响测量精

度；

5、高架桥面CPIII施测，桥下有车辆通行，产生震动；

6、CPIII测量目标后方有强光源，对数据采集产生干扰；

7、CPIII测量仪器架设位置离目标点距离太近。

2.2 CPIII数据内业平差（自由网）各项限差包括：CPIII第三边相对精度超限，方向改正数超限，距离改正数超限。

以下根据实际测量平差实例，分别对误差超限原因进行分析

2.2.1 CPIII第三边相对精度超限

实例1 CPⅢ网第三边较差计算结果（一）

实例1 CPⅢ网第三边较差计算结果（二）

以上平差报告显示：CPIII网第三边856305-856307、856307-856308较差均超限，且均显示在测站855C105，有共同观测点856307，分析可能因为观测点目标视线中有铁丝等遮挡，目标点位视线中有强光源或多棱镜等原因造成，所以建议补测测站855C105，注重检查观测点856307点位情况。

2.2.2 方向改正数超限：目标视线中有铁丝等遮挡，目标点位视线中有强光源或多棱镜，测站距离目标点过近，已知点不匹配都会造成方向改正数超限。

实例2 方向平差结果

以上平差报告显示：测站856C107中测点856P22点方向改正数超限，查看原始数据发现：测站856C107仪器架设位置距观测点856P22距离不足30m，距离过近导致误差超限，需要对仪器架设位置进行调整之后进行补测。

2.2.3 距离改正数超限：

实例3 距离平差结果

以上平差报告显示：有4条边距离改正数超限，且改正数大小与观测距离没有明显关系，排除因气象条件等外部环境因素影响外，分析可能是仪器本身出现问题，需要对仪器进行检修。

3 结语

CPIII测量作为高速铁路施工的核心技术之一，分析其误差来源，最大限度提高控制网精度，是高速铁路建设质量及运营安全性，平顺性，舒适性的重要保证。

参考文献：

[1] TB10601-2009/J962-2009高速铁路共层测量规范[S]

[2]小知识《温度和气压对测距的影响》