客运专线标段轨道基准网GRP测量毕业设计.docx
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客运专线标段轨道基准网GRP测量毕业设计
毕业设计
津秦客运专线中铁二十一局标段
轨道基准网（GRP）测量
石家庄铁路职业技术学院
毕业设计（论文）评定表
姓名
学号
存档号
系别
测绘工程系
专业
工程测量技术
班级
毕业设计（论文）题目
津秦客运专线中铁二十一局标段轨道基准网（GRP）测量
轨道基准网（GRP）测量
指导教师评语：
签名：
年月日
答辩委员会意见：
签名：
年月日
备注：
石家庄铁路职业技术学院
毕业设计（论文）任务书
学生生姓名
李才琦
学号
201008014040
班级
81011
指导教师
姓名
李笑娜
宋买君
职称
讲师
技术总监
系部
测绘工程系
毕业设计（论文）题目
津秦客运专线中铁二十一局标段轨道基准网（GRP）测量
毕业设计（论文）要求：
1、完成津秦高铁中铁二十一局五分部标段段轨道基准网的测量；
2、使用轨道基准网平差软件完成轨道基准网的数据处理；
3、数据入库。
完成期限和主要措施：
完成期限：
2013.0304至2013.06.07
主要措施：
2013.03.04至04.20：
津秦高铁抚宁段轨道基准网测量；
2013.04.20至05.16：
对数据进行处理；
2013.05.18至05.21：
完成毕业设计初稿；
2013.05.22至06.07：
完成毕业设计终稿及答辩。
主要参考文献：
1、《高速铁路工程测量规范》（TB10601-2009）
2、《高速铁路无砟轨道工程施工精调作业指南》（铁建设函【2009】674号）
3、《客运专线铁路无砟轨道测量技术暂行规定》（铁建设[2006]189号）
4、《客运专线无砟轨道铁路施工技术指南》（TZ216-2007）
5、《客运专线无砟轨道铁路设计指南》（铁建设函[2005]754号）
指导教师签名：
年月日
摘要
近年来，我国高速铁路得到了快速发展，继京津城际客运专线2008年北京奥运会开幕前建成通车后，武广、郑西等高速铁路客运专线相继投入运营。
伴随着我国高速铁路建设所取得的举世属目的成就的同时，也带动了高速铁路精密工程测量理论和测绘新技术的蓬勃发展。
列车以350km/h的高速度运行，对轨道结构平顺性提出了更高要求。
为满足轨道的平顺性，铁路工程测量从传统的相对测量模式转变成绝对测量模式，测量体系和标准发生了翻天覆地的变化，测量精度已从厘米级提高到毫米级，甚至是亚毫米级。
大量高科技测绘新技术和新方法，如长距GPS、无砟轨道版精调框、轨道静态几何状态测量等新技术开始在高速铁路勘测设计、施工和运营维护中应用。
高速铁路工程测量大量使用现代测量数据处理技术，研发了一批专业应用软件。
本人参加了津秦高速铁路客运专线唐山滦县段的轨道基准网的测设工作，严格按照最新测量规范，采用了先进的测量方法和测量设备进行测设。
例如：
在进行平面测量时对于CPIII和的测量次数以及测量应该保持的最远最近距离和站与站之间的搭接要求都进行了详细的要求和说明，而且我们采用了目前世界领先的高精度莱卡TPS1201+、DNA03以及配套的因瓦合金尺，并且采用了非常先进的内业处理软件“轨道基准网平差软件”。
下面是自己针对轨道基准网测量工作的一些见解，在论文中对该项目的实施过程进行了详细的介绍，并对部分重点环节进行了深入的分析，希望老师给予指导。
关键词：
平顺性；轨道基准网；平差；
第一章工程概况
1.1任务来源
根据津秦铁路客运专线有限公司要求及无砟轨道施工需要，进行津秦客运专线二十一局标段轨道基准网（GRP点）放样和测设。
本任务由成都交大麦格高铁测量科技有限公司津秦铁路客运专线项目部承担。
开始时间：
2012年3月1日，结束时间：
2012年5月1日。
本施工测量位于唐山市滦县境内路段左右线，全线长21公里，其中包括桥梁4座（共长约8公里），隧道5条（共长约2.7公里），路基（长约10公里）。
本里程段线下工程已经全部完成，并已通过线下工程沉降监测评估。
1.2任务内容
本段轨道基准网（GRP）主要工作内容如下：
1、GRP点和定位锥点放样。
2、轨道基准网（GRP）平面测量。
3、轨道基准网（GRP）高程测量。
4、按照《津秦铁路客运专线GRP点测量技术方案》要求，开展GRP测量工作，测量完成后，进行资料整理，形成成果报告。
1.3仪器设备
本段轨道基准网测量共投入徕卡1201全站仪2台，徕卡DNA03水准仪2台以及与仪器配套设备。
所有仪器经测绘仪器计量定点单位检定合格，并在有效期内。
1.4技术依据
1、《高速铁路工程测量规范》（TB10601-2009）；
2、《客运专线铁路无碴轨道铺设条件评估技术指南》（铁建设[2006]158号）；
3、《精密工程测量规范》（GB/T15314-94）；
4、《国家一、二等水准测量规范》（GB12897-2006）；
5、《关于进一步规范铁路工程测量控制网管理工作的通知》（铁建设[2009]20号）；
6、《关于进一步加强客运专线建设质量管理的指导意见》（铁建设[2008]246号）；
7、《津秦铁路客运专线四标段CPⅢ、CPⅣ控制网复测》。
1.5坐标与高程系统
1.该测区坐标系统采用WGS-84椭球，高斯投影工程独立坐标系统，其相关参数如下：
椭球参数（WGS-84）：
长半轴a=6378137.0扁率1/f=298.257223563；
投影面的中央子午线为118.87°；
投影面大地高为60m，高程异常为0m。
2.采用1985国家高程基准。
平面和高程系统与线下工程施工采用系统一致。
第二章作业准备
2.1仪器要求
全站仪应具有自动目标搜索、自动照准、自动观测、自动记录功能，其精度应满足：
方向测量中误差不大于1″，测距中误差不大于1mm+2ppm。
电子水准仪的精度不应低于0.5mm/km，配套使用因瓦水准尺。
温度计读数精确至0.5℃，气压计读数精确至0.5hPa。
全站仪、水准仪、水准尺须经过专业检定机构的检定，并处于检定有效期内，在进行距离或坐标测量时，应进行气象改正。
水准尺适配器参数应由厂家准确测定，具有相应的书面文件，施测前应进行检验。
2.2轨道基准点与定位锥点位置
根据轨道专业提供的轨道板分布文件计算每个板接缝处的轨道基准点（CPⅣ）和定位锥的坐标，采用高程较低的点作为CPⅣ点，另外一点为定位锥，计算完成经校核无误后传输至全站仪内存卡中备用。
图2-1轨道基准点（CPⅣ）与定位锥位置
2.3测量现场清理
基准点放样和测量前施工现场底座板（或支承层）表面应清理干净，并且尽量不要再进行其它作业，以避免因干扰影响测量结果的可靠性。
2.4CPⅣ点命名规则
为了适应相应平差处理软件的需要，规定左线基准点点号为“8+板号（五位数字）”的格式，右线基准点点号为“9+板号（五位数字）”的格式，其中板号为大里程方向的轨道板编号。
第三章轨道基准点及轨道板定位点放样
轨道基准点放样应在CPⅢ网复测完成并通过评估验收后进行。
3.1一般要求
底座板或支承层施工完成后，依据轨道控制网（CPⅢ），采用全站仪自由设站极坐标法测设轨道基准点和轨道板定位点。
3.2测设要求
（1）轨道基准点和轨道板定位点应埋设于混凝土底座板或支承层上，每块轨道板接缝处设置一个轨道基准点和一个轨道板定位点。
轨道基准点和轨道板定位点连线应垂直于轨道中线并分别位于距轨道中线左右两侧，距离0.10m。
在曲线地段轨道基准点应设于轨道中线的内侧，轨道板定位点设于轨道中线的外侧。
当直线段前后的轨道基准点不在同一侧时，应在直线段予以变换调整，不得在曲线段上。
（2）轨道基准点和轨道板定位点的放样要求
1）轨道板定位点的放样距离不应大于100m；
2）轨道板定位点的放样平面允许偏差不应大于5mm；
3）轨道基准点的放样平面允许偏差不应大于5mm；
3.3自由设站精度要求
（1）自由设站观测的CPⅢ控制点不宜少于3对。
更换测站后，相邻测站重叠观测的CPⅢ控制点不宜少于2对，并且建站后要最少检查一个CPⅢ点，以保证设站的正确。
（2）自由设站点的精度应符合表3-1的规定。
表3-1自由设站点精度要求
项目
精度要求
X
≤2mm
Y
≤2mm
H
≤2mm
定向精度
≤3″
3.4人员设备
3.4.1人员
每小组4人，操作仪器1人，跑棱镜1人，轨道基准点及定位点标记1人，假设CPⅢ棱镜1人。
3.4.2设备
莱卡1201+全站仪一套、记号笔若干（需毛笔和油漆）、盒尺一把、CPⅢ棱镜一套。
3.5CPⅣ元器件埋设
CPⅣ元器件埋设后，当其充分与支撑层粘固后方可进行轨道基准网平面、高程的测量工作。
图3-1埋设好的基准点与定位点
第四章轨道基准网平面测量
4.1一般要求
轨道板粗铺之前应完成轨道基准点的平面测量
（1）为了提高测量精度，保证基准点的横向误差最小，尽量利用全站仪测角精度高的特性，测量左线基准点时仪器应架设在左线中心上，测量右线基准点时仪器应架设在右线中心上，且保证仪器离最近测量的CPⅣ点的距离不能短于5米。
架设部位应稳定无干扰，视线畅通，桥梁段尽量将仪器架设在桥梁固定支座端，并将仪器精确整平。
（2）在仪器中输入温度、气压等气象改正数和棱镜常数，数据输出格式选择“gsi-16”格式（适用于徕卡仪器）。
（3）自由设站的基本要求
自由设站观测的CPⅢ控制点不应少于4对（一般为5-6对），全站仪宜设在线路中线附近，位于所观测的CPⅢ控制点的中间。
更换测站后，相邻测站重叠观测的CPⅢ控制点不宜少于2对。
自由设站精度一般要求应符合表3-2要求。
表4-1自由设站点精度要求
X
Y
H
定向精度
≤0.7mm
≤0.7mm
≤0.7mm
≤2”
完成自由设站后，CPⅢ点的坐标不符值应满足表2的要求。
当CPⅢ点坐标不符值X、Y大于表2的规定时，该CPⅢ点不应参与平差计算。
每一测站参与平差计算的CPⅢ点不应少于6个。
表4-2CPⅢ点坐标不符值限差要求
X
Y
H
≤2.0mm
≤2.0mm
≤2.0mm
（4）在需观测的不少于4对CPⅢ点上设置棱镜，该CPⅢ点构成的图形需将该站所观测的基准点全部包含在内，保持棱镜准确照准测站方向，在测站远端的第一个基准点上设置三角基座和棱镜，并精密整平和对中。
观测时全站仪始终用正镜观测，不得使用倒镜观测或旋转仪器观测另外一侧的基准点。
如图4-1所示：
图4-1基准网平面测量
（5）观测前打开仪器的自动照准功能（ATR），观测时注意点号必须输入正确。
观测基准点时应从远端基准点依次观测至测站近端，最近点距离仪器不宜短于5米，观测基准点时可打开仪器的目标锁定功能（ATR），有利于观测员快速瞄准目标，移动基准点棱镜时应注意保持棱镜始终对准仪器方向。
（6）每一测站观测距离约为70米，观测11-13（一般为11个）个轨道基准点。
（7）换站测量时，应重复观测上一测站中的CPⅢ点不应少于2对和3～5（一般为4个）个GRP点作为测站搭接。
在粗铺轨道板时，应考虑底座板的压力对CPⅣ点位的影响，为了保证搭接精度，铺板时应最少预留4-5个已测的CPⅣ点不进行铺板。
4.2人员设备
根据任务的划分和现场的情况，我项目部计划在21km左右配置两个GRP平面测量小组，每个小组配徕卡TCRA1201+全站仪一台，配置原装铁3院特质棱镜一套（12个），GRP强制对中三脚架一套；每小组主测1人，辅助测量人员2人。
预计我项目部将安排两组人员进行GRP平面测量。
图4-2
徕卡1201+全站仪GRP棱镜CPⅢ棱镜
4.3测量方法
4.3.1导入已知CPⅢ数据
●格式为dpu格式，如下所示：
160319;523938.6833;4412717.0856;77.21580
160320;523939.2886;4412708.0786;77.11280
160321;524004.0186;4412721.0911;78.46830
160322;524004.5090;4412712.1060;78.42090
160323;524069.3781;4412724.7679;79.79965
160324;524069.8387;4412715.7872;79.75411
160325;524134.7262;4412728.2232;81.05914
●文本格式的数据需要放入CF卡的DATA文件夹中,在传输时才可以被查看到,CF卡目录如下:
图4-3CF卡目录
●数据传入CF卡的指定位置后,即可将CF卡安放到仪器内,进行数据上传,进入仪器菜单主界面,选择转换,继续。
图4-4主菜单
●接下来分别选择把数据导入作业,导入ASCII/GSI,如图4-5所示
图4-5
●此处各项选择如上图,注意需要上传的文件名称及上传到的目标作业名称,点击配置进入下一步。
图4-6
●分隔符选择为制表符,按实际情况选择坐标信息的排列顺序,继续。
图4-7
至此,数据上传工作就完成了。
4.3.2测量步骤
第一站：
●仪器使用徕卡原装木制三角架，尽量架低。
●目标点（GRP点）使用矮棱镜支架。
●正确输入（CPⅢ，GRP）棱镜常数、气压、温度。
●全站仪（TCRP1201+）：
采用平均模式，数据格式为gsi16，小数点采用4位。
打开自动照准功能（ATR）。
●架站，CPⅢ后方交会自由设站。
检查设站信息，如符合要求，输点号，直接测量。
●先测8-10个cpⅢ（前后靠近测站的）。
●再测10~16个（根据视线条件而定）GRP点。
一般11个。
测点顺序应按单一方向，从远及近。
●测cpⅢ、GRP、cpⅢ、GRP、cpⅢ。
●GRP三次、CPⅢ四次（均采用全站仪盘左进行测量）。
第二站：
●测量过程与上相同，但须搭接3-5点（一般为4个）。
4.4技术要求
轨道基准网测量应满足表4-3的限差要求：
表4-3测量精度要求
序号
限差
单位
说明
1
2.0
mm
CPⅢX坐标允许偏差（dx）
2
2.0
mm
CPⅢY坐标允许偏差（dy）
3
0.4
mm
CPⅣ相对多次测量坐标均值的x坐标允许偏差（dx）
4
0.4
mm
CPⅣ相对多次测量坐标均值的y坐标允许偏差（dy）
5
0.3
mm
重叠区内CPⅣ的横向允许偏差（dq）
6
0.4
mm
重叠区内CPⅣ的纵向允许偏差（dl）
7
6
个
平面测量每测站参与平差的最少CPⅢ点数
8
3
个
CPⅣ平面测量最少重合点数
4.5轨道基准网平面数据处理
数据处理采用中国铁三院轨道基准网平差软件。
4.5.1平面原始观测数据（GSI格式）
如图4-9所示为Leica全站仪测量的CP4平面原始数据文件（GSI格式）。
其中“11”打头的字符段为点名标识符，“84”打头的字符段为测站点Y坐标标识符，“85”打头的字符段为测站点X坐标标识符，“81”打头的字符段为观测点Y坐标标识符，“82”打头的字符段为观测点X坐标标识符（Leica全站仪一般出厂默认均是这种配置，建议不要轻易更改全站仪的字符段标识符，具体可参阅仪器说明书）。
图4-9Leica全站仪测量的CP4原始数据文件
4.5.2平面固定基准文件
平面固定基准文件类型为*.txt。
具体格式如下：
已知点名1，平面坐标X1，平面坐标Y1
已知点名2，平面坐标Y2，平面坐标Y2
…….……..…….
参考实力：
如图4-10所示
图4-10固定基准文件格式
注意事项：
①固定基准输入要注意准确性，否则会导致严重计算错误；
②文本保存采用ANSI编码格式。
4.5.3数据平差处理
①本软件主要包括平面平差计算、高程平差计算以及坐标成果管理三大功能。
图4-11软件主界面
②软件平差
●创建工程
通过点击菜单工程管理->新建工程，打开如图4-12所示的“新建工程”对话框，通过操作这个对话框，输入相关信息，选择好工程保存路径，从而完成工程项目的创建。
图4-12新建工程
●打开工程
通过点击菜单工程管理->打开工程，打开如图4-13所示“打开工程”对话框。
图4-13打开工程
●然后点击按钮新建测段，打开如图4-14所示“新建测段”对话框。
图4-14新建测段
●通过操作这个对话框，输入相关信息，从而完成测段的创建。
完成测段创建后，如图4-15中即会显示所创建的测段，选中测段，点击确定即可进行下一步的操作。
图4-15所创建的测段
●平面平差计算功能
1）读入平面观测文件
在进行平差之前，首先应读入原始观测值文件。
通过点击菜单平面数据处理->导入观测文件，打开如图4-16所示的观测文件读取对话框（可一次导入多个观测文件）,导入观测文件之后，可点击菜单查看原始数据,查看导入的数据。
图4-16读入平面观测文件
注意事项：
所有文件必须一次性导入，数据每导入一次都会将以前的数据删除！
2）整理原始数据
通过点击菜单平面平差计算->整理原始数据，数据整理完之后，软件主界面会显示整理出的平均坐标，如图4-17所示,可以通过点击查看测回数据、查看平均数据，查看各测回、以及平均数据。
图4-17整理数据
3）数据质量检查
通过点击菜单平面数据处理->限差设置进行设置或跳过此步（选择默认设置），完成设置之后，点击检查数据，数据检查完之后，软件主界面会显示所剔除的观测值，如图4-18所示，可以通过点击查看检查结果查看详细信息。
图4-18数据质量检查
4）导入平面控制文件
导入控制文件的方法与导入平面观测文件的方法一样。
注意事项：
数据每导入一次都会将以前的数据删除！
5）平差计算
通过点击菜单平面平差计算->平差设置，或跳过此步（选择默认设置），设置好各参数之后，点击平差计算软件主界面即会显示平差报告，如图4-19所示,平差成功之后，数据会自动写入数据库。
图4-19平面平差计算
注意事项：
1．如果某一站有一个CPIII点或者CP4点每个测回均超限，则该站不会进行平差计算；
2.如果重叠区有一个点横向或者纵向超限，则该站的数据拒绝写入数据库；
6）坐标成果管理
用户可通过点击菜单坐标成果管理->查看，查看整个工程的坐标，点击输出即可将坐标成果以EXCEL表的形式输出。
第五章轨道基准网高程测量
5.1一般要求
轨道基准点高程测量必须在左右线轨道板粗铺后，采用几何水准方法，按照附合水准方法和中视水准测量方法相结合进行施测，按线路测量方式测量，起始和终止于CPⅢ点。
GRP或CPⅢ均可作为转点，其它GRP和CPⅢ作为散点。
参与平差的点仅为起始和最后CPⅢ点。
间视点不参加线路平差。
采用电子水准仪进行往返观测，起闭于CPⅢ点，附合水准路线长度不少于300m为宜，视线长度宜控制在30m以内。
5.2人员设备
根据任务的划分和现场的情况，我项目部计划在21km左右配置两个GRP高程测量小组，每个小组配徕卡DNA03水准仪一台，配置原装铟钢尺一把，每小组主测1人，扶尺2人，清理GRP点1人。
预计我项目部共需投入CPⅣ高程测量人员8人，徕卡DNA03水准仪2台，原装铟钢尺2把
图5-1
5.3测量方法
（1）测量时水准仪架设于两个CPⅢ点中间位置，仪器使用之前要适应温度，设置仪器测量模式为“线路测量”模式，测量方式为“3次测量取平均”。
（2）首先后视第一个CPⅢ点；进入碎部测量；间视GRP点退出碎部测量；回到线路测量；前视第二个CPⅢ点；完成第一测站。
（3）搬移仪器架设到第二、三个CPⅢ点之间，后视上一测站结束时的CPⅢ点，依次间视中间的GRP点，再前视第三个CPⅢ点，以此类推。
以上为一个测段的往测部分。
返测时从结束点开始，依照相反的方向进行。
（4）第二测段开始时应从上一测段结束时的CPⅢ点开始，并重复测量3～5个基准点作为测站搭接。
图5-2轨道基准网高程测量
5.4技术要求
表5-1测量精度要求
序号
限差
单位
说明
1
mm
单程水准测量CPⅢ闭合差（L为距离，单位：
km）
2
0.3
mm
CPⅣ多次高程测量与高程均值差（dz）
3
0.3
mm
重叠区内CPⅣ高程允许偏差（dz）
4
3
个
CPⅣ高程测量最小重叠点数
5.5轨道基准网高程数据处理
数据处理同样采用中国铁三院轨道基准网平差软件
5.5.1Leica数字水准仪观测数据
图5-3Leica数字水准仪测量的CP4原始数据文件
如图5-3所示为Leica数字水准仪测量的CP4水准原始数据文件（na2格式）。
其中“11”打头的字符段为点名标识符，“32”打头的字符段为视距标识符，“331”打头的字符段为后视读数标识符，“332”打头的字符段为前视读数标识符，“333”打头的字符段为中视（或间视）读数标识符。
5.5.2水准测量设置
通过点击菜单高程数据处理->水准基本设置，或跳过此步（选择默认设置），打开如图5-4所示的对话框进行水准设置。
图5-4
5.5.3导入水准观测文件
导入水准观测文件的方法与导入平面观测文件的方法一样。
水准数据的导入时，不会将以前的数据删除，只是原有数据后面追加，如果要删除某一测段的数据点击高程数据处理->查看原始数据，会弹出如图5-5所示对话框
图5-5查看原始数据
5.5.4整理原始数据
用户可通过点击菜单高程数据处理->整理原始数据，进行数据整理，数据整理完之后会弹出如图5-6所示的对话框。
图5-6查看水准数据
5.5.5检查水准数据
用户可通过点击菜单高程数据处理->检查水准数据，进行水准数据检查，数据检查完之后软件主界面会显示检查细节，如图5-7所示：
图5-7水准数据检查
注意事项：
如果任何一个值超限，则后续操作无法进行！
5.5.6导入高程控制文件
导入高程控制文件与导入平面控制文件一样。
注意事项：
1．数据每导入一次都会将以前的数据删除！
5.5.7高程平差计算
通过点击菜单高程平差计算->平差设置，进行相关设置或跳过此步（选择默认设置），然后点击平差计算，平差完之后，软件主界面会显示平差报告，如图5-8所示，如果所有数据均合格，则数据会自动写入数据库。
图5-8水准平差
注意事项：
1．水准闭合差超限或者中视点每次测量值都超限，则整个测段数据不能写入数据库；
2.如果重叠区有一个点高程偏差超限，则整个测段数据不能写入数据库；
5.5.8坐标成果管理
通过点击菜单坐标成果管理->查看，查看整个工程的坐标，点击输出即可将坐标成果以EXCEL表的形式输出。
第六章全文总结
通过参与津秦高速铁路客运专线中铁二十一局五分部轨道基准网测量完成此文章。
无砟轨道基准网测量成果是Ⅱ型板式轨道精调的基准点（国内也应用于Ⅰ型板式轨道板和轨道精调），要求有严格的绝对精
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