浅谈CPⅢ精密测量控制与应用

摘要：以哈大客运专线TJ-3标DK784+805.42～ DK834+518.9段CRTS I型板式无砟轨道道床施工为实例，阐述CPⅢ精密控制测量的控制和应用，为今后类似高速铁路工程提供借鉴。

关键字：CPⅢ、控制测量、高速铁路、控制与应用

一、前言

CPⅢ精密控制测量主要应用于高速铁路轨道的铺设及后期的运营及维护提供依据。由于CPⅢ控制网测量精度高，对于后期的施工测量带来了诸多方便。本文就CPⅢ测量在高速铁路建设工程中的控制与应用进行阐述。

二、CPⅢ精密控制测量的用途与准备工作

CPⅢ精密控制测量现今主要应用于高速铁路无砟轨道施工。CPⅢ精密控制测量是旨在提高整个施工过程的进度和精度，其控制点数量多，每公里大约有16对32个点；精度要求高，每个平面控制点间相对精度均小于1mm，高程控制点高差中误差小于0.5mm。是一个平面与高程同步的三维控制网。

CPⅢ控制网测量应在线下工程竣工以后，通过沉降变形评估后进行实测，进行CPⅢ控制点的埋设及编号，测量仪器的配置必须满足规范要求。测量人员的组织与分工，CPⅢ外业软件及内业数据处理软件的准备与培训等。

对于CPⅢ控制网测量仪器要求如下：

1、CPⅢ网测量的全站仪，应具有自动目标照准和程序控制自动测量的功能，其标称精度应满足：方向测量中误差不大于±1″，距离测量中误差不大于±（1mm+2ppm）。

2、与全站仪配套的棱镜，重复性安装误差和各标志点之间的互换性安装误差，在X、Y、H三方向的误差均应小于±0.3mm。用于进行气象改正的温度计，其测量精度应不低于±0.5℃。用于进行气象改正的气压计，其测量精度应不低于±50Pa。

3、用于CPⅢ网测量的水准仪，标称精度应满足每公里水准测量往返测高差中数测量的中误差不低于±1.0mm/km。

4、水准尺应采用整体因瓦水准标尺，与水准仪配套的尺垫，其重量应不低于2.5kg。

5、用于控制全站仪进行CPⅢ平面网自动观测的测量软件和CPⅢ网内业平差计算的数据处理软件，必须经过铁道部建设组织的鉴定与审批。

CPⅢ平面控制网测量前，应保证线路两侧50m范围内CPⅡ控制点的密度达到500m-700m。否则应用同精度GPS测量的方法对CPⅡ控制点进行加密；CPⅢ高程控制网测量前，应保证线路两侧50m范围内水准点的密度达到1km左右，否则应用同精密水准测量的方法对水准点进行加密。

三、CPⅢ精密控制测量的实测与平差要点

其平面网应起闭于上一级控制点（CPⅠ点或CPⅡ点（CPⅡ加密）上，并且要保证在600m左右（400～800m）与上一级控制网点进行联测，还需要CPⅢ平面控制点被3个以上的自由测站观测；其高程网也应起闭于上一级水准点上，利用三角高程上桥进行两组独立观测，两组高差较差小于1mm，仪器与棱镜距离小于100m，前后视距差小于5m。

CPⅢ平面控制网测量可分区段进行测量，区段长度不宜小于4km。CPⅢ平面控制网区段与区段之间，要有6对CPⅢ点作为公共点；点在各自区段中的观测和平差计算，应满足CPⅢ平面控制网的精度要求；另外，还要满足各自区段平差后的公共点X、Y、H坐标较差应小于±2mm的要求；在达到上述要求后，前一区段CPⅢ平面控制网的平差结果不变，后一区段的CPⅢ平面控制网要再次平差，再次平差时除要约束本区段的上一级控制网点外，还要约束前一区段公共点中至少一个公共点的坐标；其他未约束的公共点在两个区段分别平差后的坐标差值应≤1mm，以确保CPⅢ平面控制网的整体精度；最后公共点的坐标，应采用前一区段CPⅢ平面控制网的平差结果。

CPⅢ控制网平面测量采用后方交会方法施测。即CPⅢ控制网与CPⅠ或CPⅡ控制网通过最小二乘方法获得最合理的联系，其控制网形状见下

自由站点宜设在两个CPⅢ控制点连线的中间位置，从每个自由测站，将以2 X 3对CPⅢ点为测量目标，每次测量应保证每个CPIII网点的重叠观测次数不少于3次，。

当自由站点与CPⅠ点或 CPⅡ点通视的情况下，必须与CPⅠ点或 CPⅡ点进行连接测量，每个CPⅠ或CPⅡ点至少有3个自由站点与其连接测量。

在外业作业时，如果本段CPⅢ点在通视条件不好的情况下，可由12个点改为8个点进行测量。

CPⅢ平面网水平方向观测，应采用多测回的全圆方向观测法进行观测。也可以采用将CPⅢ点分成两组观测的分组全圆方向观测法。

CPⅢ高程控制点与平面控制点共桩。每一测段应至少与3个二等水准点进行联测，形成检核。CPⅢ点与CPⅢ点之间的水准路线 ，采用下图所示的矩形法水准路线形式进行。

对于较长的线路要考虑到中央子午线的换带情况。如需换带，要把换带前后单独进行一个区段测量，并且在搭接时要进行换带坐标转换，可以用相关软件。应多次校核，减少误差。高程测量超过十公里要考虑地球曲率的改正。

四、CPⅢ精密控制测量需注意的细节与问题

1.桥梁上CPⅢ预埋件一般布置在桥梁固定支座端防护墙上，间距60米成对布置，编号统一。

2.仪器在使用前必须经过校正，对当时的温度及气压也应及时改正，棱镜常数设置要正确。测量前应将温度、气压输入仪器进行改正。温度量测的误差不能大于0.5℃，气压量测的误差不能大于50Pa。

3.CPⅢ控制网平面测量中，每次测量应保证每个CPⅢ点的重叠观测次数不少于3次。每个CPⅠ点或CPⅡ点（CPⅡ加密）在与自由站点通视的情况下，必须与CPI点或 CPⅡ点进行连接测量，每个CPI或CPⅡ点至少有3个自由站点与其连接测量。

4.在温差较大的春夏及秋冬换季时应避免观测时间间隔过长，以免由温差造成其精度误差较大。

5.对于连续梁的测量不应在本区段开始和结尾处，主要因为连续梁的变形较大，最好一次通过连续梁段，避免造成区段间搭接超限。

6.现场测量时必须准确记录各测站的实际情况按相应表格记录填写，它是发现内业处理出现错误时检查出错原因的重要数据。

7. CPⅢ控制网中平面测量一般应在晚上或阴天进行，这样能避免阳光直射和大气折射，反射棱镜要尽量对准仪器而且附近不能有震动或高压线、磁场信号等干扰。CPⅢ控制网中高程测量必须在线下工程竣工，通过沉降变形评估后施测。

8.每次测量前必须检查CPIII预埋套筒埋设是否牢固，弧面是否粘有砂浆，避免造成测量误差。

9. CPⅢ控制网中平面测量中由于湿度的影响，仪器物镜和反射棱镜表面凝结水珠影响测量精度，目前还没有好的解决办法。

10. CPⅢ控制网中高程测量时，观测前将仪器置于露天阴影处，使仪器与外界气温趋于一致。测量中避免望远镜直接对着太阳；观测时用测伞遮蔽阳光，仪器需装遮光罩。

11.为了将观测中的系统误差减到最小，达到提高精度的目的，各次观测应使用同一台仪器和设备，必须按照固定的观测路线和观测方法进行，观测路线必须形成附合或闭合路线。

五、结束语

CPⅢ控制网是以CPⅠ或CPⅡ控制网为基础，形成覆盖全线路且集中于桥梁本身的一种控制网，能更有利于测量的精度和速度。CPⅢ控制网的应用会越来越广泛的，在线性工程如铁路、公路、桥梁等很多工程测量中可以应用。在施工需要的前提下，因地制宜地规划、组织和进行CPⅢ控制网测量是对测量工作提出的新概念。

参考文献

⑴ 《高速铁路工程测量规范》（TB10601-2009）；

⑵ 《国家一、二等水准测量规范》（GB/T 12897-2006）；

⑶ 《工程测量规范》（GB50026-93）；

⑷ 《精密工程测量规范》（GB/T 15314-1994）；