沪杭铁路客运专线CPⅢ控制网
测
量
方
案
普罗米新上海服务中心
上海天腾测绘科技有限公司
目录
1、工程概述 (2)
2、编制依据 (2)
3、主要工作内容 (2)
4、CPⅢ控制网测量的前期准备工作 (3)
4.1线下工程沉降变形观测评估 (3)
4.2CPI、CPⅡ控制网加密测量 (3)
4.3线下工程贯通测量 (4)
4.4CPⅢ测量标志的埋设 (5)
5、CPⅢ控制网测量的组织实施 (6)
5.1CPⅢ控制网测量的区段划分 (6)
5.2CPⅢ控制点的编号 (6)
5.3自由设站点编号 (7)
5.4CPⅢ控制网平面测量 (8)
5.4.1 CPⅢ布网形式 (8)
5.4.2仪器精度要求 (9)
5.4.3 CPⅢ控制网平面测量方法 (9)
5.4.4外业观测注意事项 (11)
5.4.5水平角和距离的测量精度要求 (11)
5.4.6 现场记录 (12)
5.4.7 CPⅢ控制网平面观测数据平差 (12)
5.5CPⅢ控制网高程测量 (13)
5.5.1 仪器精度要求 (13)
5.5.2 测量方法 (13)
5.5.3 CPⅢ高程控制点精度要求 (15)
5.5.4 CPⅢ控制网高程测量数据处理 (17)
5.5.5 桥面高程传递 (17)
5.5.6 内业数据处理 (19)
6、CPⅢ网的维护 (20)
7、提交的成果资料 (20)
8、附件 (20)
附件一沪杭客专CPIII目标组件特性和埋设方案 (21)
附件二CPⅢ自由测站记录表 (26)
附件三沪杭客专CPⅢ标志组件及观测系统采购说明 (27)
沪杭铁路客运专线CPⅢ控制网测设方案
1、工程概述
新建上海至杭州铁路客运专线（以下简称沪杭客运专线）位于长江三角洲西南缘及杭嘉湖平原地区，东连我国经济中心城市上海，西接国际知名旅游城市杭州，途经松江、金山、嘉兴、桐乡、海宁、余杭等市（区），新建线路长度约153.54km，全线运营长度约158.82km。同时在上海枢纽修建春申至上海南站联接线11km，在杭州枢纽修建笕桥至杭州站联络线
3.5km。
全线路基土石方434.16万断面方；正线特大桥9座,总长139km，桥梁占线路总长约90%；正线铺轨339.53铺轨公里，其中铺设无碴道床303.68单线公里；站线铺轨47.88铺轨公里；新设车站7个，改建车站1个；房屋建筑面积约8万m2。
2、编制依据
1)《客运专线无砟轨道铁路工程测量暂行规定》铁建设[2006]189号；
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]1５
８号）；
3)《时速200公里及以上铁路工程控制网（CPⅢ）测量管理办法》铁建
设[2008]80号；
4)《精密工程测量规范》(GB/T15314-94)；
5)《国家一、二等水准测量规范》GB12897-2006；
6)《全球定位系统（GPS）铁路测量规程》（TB10054-1997）；
7)《全球定位系统（GPS）测量规范》（GB/T18314-2001）；
8)铁道部相关规定。
3、主要工作内容
1)CPI、CPⅡ控制网加密测量。
2)CPⅢ测量标志埋设。
3)CPⅢ平面控制网测量。
4)CPⅢ高程控制网测量。
4、CPⅢ控制网测量的前期准备工作
4.1线下工程沉降变形观测评估
由于无砟轨道对线下基础工程的工后沉降要求非常严格，在无砟轨道铺设前必须进行沉降观测评估，确保线下工程的工后沉降满足《客运专线铁路无碴轨道铺设条件评估技术指南》中的相关要求。CPⅢ控制网的测量应在线下工程沉降变形观测满足要求，无砟轨道铺设条件评估通过后进行。
4.2 CPI、CPⅡ控制网加密测量
按照逐级控制、分级布网、三网合一的原则，控制网沿线布设了三级控制网，分别为CP0框架基准网、CPⅠ基础平面控制网和CPⅡ线路控制网。
由于CPⅢ控制网的精度直接影响到无砟轨道铺设的平顺性，而CPⅢ控制网的精度则决定于在进行控制网测量时联测的CPI点或CPⅡ点的精度，因此在CPⅢ控制网建网前须对精测网进行全面复测，并进行整体平差计算，确保基础平面控制网的准确性。在进行CPⅢ控制网的测量时采用由沪杭公司下发的复测成果作为起算数据进行CPⅢ控制网的平差计算。
各级平面控制网布网情况
为了高效、准确地建立CPⅢ控制网，方便CPⅢ控制网的联测，需要对CP Ⅱ线路控制网进行加密。加密点位臵的选择可以采用与CPⅢ点共点的方式将加密点布设在梁的固定端防撞墙上或者将加密点布设于距线路中心线200m左
右的地方，点间距500～800m。
观测时使用6-8台GPS接收机。在加密地段的CPI点上和加密的CPⅡ点上以及可以利用进行CPⅢ网观测的原CPⅡ点（或CPI点）上分别架设GPS接收机，按C级网的要求进行静态观测，每个测段应有3个CPI点。完成本段观测后，在下一段的GPS观测中，搭接两个本段的CPI点，采用边连接的方式形成边联网。将一个CPI上的GPS接收机沿观测方向搬至下一对CPI点，再按上面同样的步骤观测。外业观测技术要求参照《客运专线无碴轨道铁路工程测量暂行规定》的相关条款执行。
C级GPS网测量作业的基本要求见下表
C级GPS网测量基本作业要求
高程控制网沿线布设基岩点、深埋水准点和一般水准点三种类型的高程控制点，组成统一的高程控制网。各类高程控制点沿高速铁路线路布设，水准点位设在线路施工的影响范围外。普通二等水准点大多与CPⅠ和CPⅡ共点。
4.3线下工程贯通测量
对竣工的线下工程在铺设无砟轨道前应进行平面和高程的贯通测量，在
贯通测量中对已竣工的线下工程的线路中线偏位、桥梁工作线的位臵和梁面高程、轴线偏位等项目进行检查、复核，并以提前处理施工放样引起的误差超限，为铺设无砟轨道奠定良好的基础。
线下工程的贯通测量由各作业工区完成，在进行贯通测量时，应首先采用总指下发的精测网复测成果作为起算数据进行测量，采用角度测量精度不低于2″，距离测量精度不低于2+2ppm的全站仪进行测量。允许偏差见下表
4.4 CPⅢ测量标志的埋设
CPⅢ控制点应沿线路布臵在路基两侧的接触网杆或基础、桥梁防撞墙、隧道侧壁上，当CPⅢ控制点布臵在桥梁防撞墙上时，点位应设臵在桥墩固定支座端上方的防撞墙上。
CPⅢ控制点沿线路布臵时纵向间距宜为60m左右，横向间距不超过结构宽度。其高度应在设计轨道外轨顶面标高以上30cm的地方。
CPIII预埋件和反射棱镜
具体埋设方式见附件一所示。
5、CPⅢ控制网测量的组织实施
5.1 CPⅢ控制网测量的区段划分
为了保证CPⅢ控制网的精度，同时考虑到现场的实际条件和施工的进度要求，CPⅢ控制网测量段落的划分不宜小于4km，长度宜保持在4～10km之间。根据各工区的实际情况来划分区段。
CPⅢ控制网的段落之间由于各种因素的影响必然存在偏差，为了消除这种偏差或者将这种偏差降到最小，在进行CPⅢ控制网的测量时必须在段落搭接的地方进行重复观测，一般重复观测的测站数不应少于1个测站（搭接范围内公共点平面不少于6对，高程不少于1对），也就是说搭接测量的距离不应小于360m。区段搭接头不应位于道岔区范围内。
标段间的搭接测量应首先使用两标段的共用桩（至少为两个CPⅡ点）进行搭接段落CPⅢ控制网的测量，搭接长度不应少于800m。并将双方经评审后合格的观测数据和成果提交建设单位和评估单位进行协调处理。
5.2 CPⅢ控制点的编号
CPⅢ控制点编号的标注应全线统一采用大小为4cm的正楷字体刻绘，并用白色油漆抹底，绿色油漆填写编号字体。
采用7 位编号形式（0000300），具体要求如下：
CPⅢ的点号由七位数组成，从左到右前四位数表示CPⅢ点所在里程的整公里数，第五位是“3”表示是CPⅢ网点，后两位数字表示点的顺序号，点的顺序号为单数表示该点在里程增加方向的左侧，点的顺序号为双数表示该点在里程增加方向的右侧，当里程不足千、百、拾公里时，加“0”填充以保证CPⅢ的点号都是七位数齐全；CPⅢ网测量的自由设站点号也由七位数组成，从左到右第一位为大写英文字母“Z”表示测站，第二、三、四、五位数为CP Ⅲ点所在里程的整公里数，第六、七位数字表示测站的序号。当里程不足千、百、拾公里时，加“0”填充以保证CPⅢ的自由设站号都是七位数齐全。
举例如下：
5.3 自由设站点编号
CPⅢ测量过程中的自由设站点编号根据日期和测量组号等相关信息来进行编制，如090102A01。前6 位为日期，第7 位为CPⅢ测量组编号（各
标段自行分配，标段连接处相邻标段的CPⅢ测量组编号不应相同），第8、9 位为流水号。
5.4 CPⅢ控制网平面测量
CPⅢ平面控制网的主要技术指标见下表规定：
5.4.1 CPⅢ布网形式
根据有关规范文件要求，CPⅢ平面控制测量应当采用交会方法施测，不得使用导线法进行测量。其测量布网形式如下图所示，点间距60m左右，线路左右对称布设，采用自由设站边角交会法进行观测。
5.4.2仪器精度要求
根据CPⅢ测量的精度要求，CPⅢ控制网测量必须使用高精度全站仪，全站仪的测角精度不得大于± 1″；测距精度不得低于±1mm +2ppm；应带目标自动搜索及照准目标（ATR）的功能。每台仪器配臵14个棱镜。观测时采用专用软件自动记录CPⅢ控制网测量过程中的各类原始数据，并分类进行保存和管理。
在观测时应符合以下要求：
①采用全站仪机载软件进行CPⅢ控制点自动观测数据采集；
②采用自由设站、边角联合、多测回正倒镜的全圆观测的方法采集数据；
③采集过程中建立严格的实时质量控制体系，实时检核各项限差，对不合格超限的数据要求重测；
④按照CPⅢ控制网外业数据采集限差的要求，对采集数据进行筛选，最终将符合规范要求的质量合格的CPⅢ控制网观测数据保存在规定的数据文件中；
⑤同时自动保存观测过程中的所有原始观测数据，供事后溯源分析；
观测数据文件导入无砟轨道CPⅢ网数据处理系统软件时， CPⅢ网数据处理系统软件还要按照相关的限差规定，对原始观测数据进行再次的检查和筛选，保证最终参与CPⅢ平面控制网的平差计算的观测数据是满足各项限差规定的合格的数据。
5.4.3 CPⅢ控制网平面测量方法
目前常用的CPⅢ控制网测量方法有两种，其区别主要是每测站观测点数、观测距离和搬站的距离不一样。
①根据德国的无砟轨道技术，CPⅢ控制网测量方法采用自由测站进行测量，每测站观测6对 CPⅢ点，测量时应保证每个CPⅢ点至少在不同的测站上被测量3次，见下图。每测站重复观测4对CPⅢ点，保证每测站观测距离不大于150米，相邻两测站距离不大于120m。我国的京津城际、武广、郑西等无砟轨道都采用这种方法进行CPⅢ控制网的测量。这种方法的优点是每次搬站距离较远，观测速度比较快。缺点是由于观测距离比较长容易造成观测数据超限或者因观测数据质量不好而造成精度不够而无法通过评估。
②如果考虑每个测站观测2×4个CPIII点，观测距离可以控制在90米左右，因而搬站距离应限制在60米。这种方法的缺点是测站数增加，工作量相应增加。但虽然测站数增加了一倍，工作量增加了近三分之一，但每个CPIII 点在不同测站被观测了4次，网强度增加，观测距离缩短，观测数据质量更有保证，返工量大大减少，可能更有利于CPIII建网的质量和速度。
各工区计划在试验段施工时进行两种方法的精度和功效的对比，以确定最可行高效的方法。
在每次测量开始前在全站仪初始行中输入起始点信息并填写自由测站记录表。
5.4.4外业观测注意事项
①每一站测量时应对距离进行气象改正。温度读至0.5度，气压读至50帕；
②平面观测宜安排在晚上或阴天进行。晚间观测时应注意视线方向不能有强光直射，且测站附件不能有震动干扰；
③自由测站附近有CPI或CPII时应进行联测，每个CPI或CPII被联测的测站数不应少于2个，宜为3个。
5.4.5水平角和距离的测量精度要求
①测量水平方向：3～4测回。
②测量测站至CPⅢ标记点间的距离：3～4测回。
③全站仪应配套自动气象改正设备，如没有自动气象改正设备，必须观测时在全站仪上实时正确输入气温、气压。
④方向观测各项限差不应超过下表的规定，观测最后结果按等权进行测站平差。
CPⅢ平面网水平方向观测技术（要求）
⑤对同一测站的同一边长测距互差不大于1mm。
CPⅢ平面网水平方向观测技术要求
⑥距离的观测应和水平角观测同步进行，并由全站仪自动进行。
5.4.6 现场记录
在现场测量时必须记录各测站的实际情况，它是CPⅢ测量中的重要原始数据，在进行外业测量时，应按下表记录认真填写（如是手工输入气象参数，应记录开始和结束时刻的气温、气压值，然后取平均值进行计算），在每段CP Ⅲ测量结束后装订存档。
现场测量时，必须按附件二“自由测站记录表”记录各测站的实际情况，它是测量中的重要数据。
5.4.7 CPⅢ控制网平面观测数据平差
CPⅢ平面控制网数据处理可采用专业软件进行处理，采用的软件必须通过铁道部相关部门正式鉴定。CPⅢ控制网精度指标如下，处理结果不能满足所要求的精度指标时，应进行返工测量。
①CPⅢ控制网平差精度控制指标主要为：方向观测值的改正数≤±4″，距离观测值的改正数≤±2mm；约束网平差的点位中误差≤±2mm，距离观测值的中误差≤±1mm，相对点位中误差≤±1mm。若不满足要求，必须重测，以保证数据质量。
②测段分段平差时，前后段独立平差重合点坐标差值应满足≤±3mm。满足该条件后，后一测段CPⅢ网平差，应采用后测段的CPⅠ、CPⅡ控制点及重叠前测段CPⅢ点进行约束平差。
③坐标换带处CPⅢ控制网进行平差计算时应分别采用相邻两个投影带的CPⅠ、CPⅡ坐标进行约束平差，并分别提交相邻投影带两套CPⅢ平面网的坐标成果，两投影带的CPⅢ测段重合长度应不小于800m。
对于测量数据的整理和保存，须保证数据信息从开始测量一直到评估验收和存档都完整一致。
CPⅢ控制网在平差后的各项精度指标应复核下表要求
CPⅢ控制网平差计算取位应符合下表要求
5.5 CPⅢ控制网高程测量
5.5.1 仪器精度要求
用于CPⅢ高程控制网测量的水准仪，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。
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3kg。与水准仪配套的脚架，应采用木质脚架。
5.5.2 测量方法
方法一：CPⅢ高程控制网观测采用单程精密水准测量的方法进行。CPⅢ
点与上一级水准点的高程联测，应采用独立往返精密水准测量的方法进行。
往测时以线路一侧的CPⅢ水准点为主线贯通水准测量，另一侧的CPⅢ水准点采用中视法进行观测。返测时以另一侧的CPⅢ水准点为主线贯通水准测量，对侧的水准点读取中视进行观测。，对侧的水准点作为间视点在摆站时就近
观测，计算时不参与平差计算，只是把测量结果和平差结果进行对比。(1)往测水准路线如下图所示：
(2)返测水准路线如下图所示：
方法二：
外业测量时，左边第一个闭合环的四个高差应该由两个测站完成，其他闭合环的三个高差可由一个测站按照后-前-前-后或前-后-后-前的顺序测量。
CP3-1
CP3-3
CP3-5
CP3-7
CP3-9
CP3-11
CP3-13
CP3-29
CP3-31
CP3-2
CP3-4
CP3-6
CP3-8
CP3-10
CP3-12
CP3-14
CP3-30
CP3-32
CP3-33
CP3-34
CP Ⅲ点与CP Ⅲ点之间的水准路线示意图
5.5.3 CP Ⅲ高程控制点精度要求
CP Ⅲ控制点水准测量应按精密水准测量的要求施测。CP Ⅲ控制点高程测量工作应在CP Ⅲ平面测量完成后进行，并起闭于二等水准基点，每一个测段至少与2个二等水准点进行联测，形成检核。
精密水准测量采用满足精度要求的电子水准仪，配套因瓦尺。使用仪器设备应在有效检定期内，每年必须对测量仪器精确度进行一次校准，每天使用该仪器之前，根据自带的软件对仪器进行检验和校准。 （1）精密水准测量精度要求
精密水准测量精度要求表（mm ）
注：①结点之间或结点与高级点之间，其路线的长度，不应大于表中规定的0.7倍。
②L 为往返测段、附合或环线的水准路线长度，单位km 。
（2）精密水准测量的主要技术标准要求
精密水准测量的主要技术标准
（3）精密水准观测应符合以下要求。
精密水准测量测站的主要技术标准
（4）在下列情况下，CPⅢ高程网的外业观测值应该部分或全部重测：
①当CPⅢ高程网水准测量的测站数据质量超过表精密水准测量测站的主要技术标准的要求时，该测站的数据应该重测。
②当CPⅢ高程网水准路线的限差超过表精密水准测量精度要求时，该水准路线的数据应该重测。
③当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超限时，首先应对闭合差较大的闭合路线进行重测，重测后仍超限，则整个CPⅢ高程网水准测量的数据都应该重测。
④ CPⅢ高程网复测时，若建网测量和复测联测上一级水准点的方法和数量相同，则约束平差后两次测量CPⅢ点高程的较差，应不大于±3mm，否则复测的CPⅢ高程网数据应补测或重测。
CPⅢ高程网外业观测成果的质量评定与检核的内容，应该包括：测站数据检核、水准路线数据检核，当CPⅢ水准网的环数超过20 个时还要进行每千米水准测量的高差全中误差的计算。
5.5.4 CPⅢ控制网高程测量数据处理
CPⅢ控制点高程测量应严密平差，平差时计算取位按下表中精密水准测量的规定执行。
精密水准测量计算取位
5.5.5 桥面高程传递
当桥面与地面间高差大于3m，线路水准基点高程直接传递到桥面CPⅢ控制点上困难时，可采用不量仪器高和棱镜高的中间设站三角高程测量法传递。我工区施工区段全部为桥梁，桥面与地面的高差均超过3米，适合用三角高程测量进行高程传递。
中间设站三角高程测量的主要技术要求，应满足下表的要求。测量中，前后视必须是同一个棱镜。观测时，棱镜高不变；仪器与棱镜的距离不宜大于100m，最大不应超过150m。前、后视距应尽量相等，一般距离差差值不宜超过5m。观测时，要准确测量温度、气压值，以便进行边长改正。
中间设站三角高程测量的垂直角测量技术要求
中间设站三角高程测量的距离测量技术要求
按《客运专线无砟轨道铁路工程测量暂行规定》要求，精密水准路线一般2km 左右应附合二等水准控制点上。因此，为满足精密水准闭合要求，在2km 以上连续桥应采用三角高程传递法将二等水准点高程传递至桥上。具体作业过程为：二等水准高程传递采用不量仪器高、棱镜高的三角高程中视测量方法，即在高程控制点附近的桥墩底部埋设CPⅢ专用标志作为高程传递点。用电子水准仪按二等水准作业要求将高程准确引测至桥墩底高程传递点上，然后再用全站仪进行CPⅢ控制点和墩底高程传递点之间的高差传递。CPⅢ平面及高程标志杆均为标准件，高程传递点A、B 使用CPIII 平面、高程标志间高差相同。因此，A、B 两CPIII 高程标志间高差为全站仪观测的三角高程高差，不需量测全站仪和棱镜高。观测形式如下图所示。
①垂直角测量：
CPⅢ控制点
防撞墙
墩底高程传递点
不量仪高、镜高二等水准上桥示意图
②距离测量：
③高差较差要求
不同测站测得的相同两点的高差的较差应≤±1. 5 mm，合格后取平均值。
④仪器要求
采用标称精度分不低于1″/1+2ppm的全站仪进行测量。
⑤计算方法
两边分别采用盘左和盘右观测六次，取平均距离s1、s2和垂直角a1、a2，分别计算高差h1和h2，水准点高差H=h1-h2，然后取两次平均值即为A、B两点高差。
5.5.6 内业数据处理
CPⅢ高程网内业平差计算软件必须通过铁道部相关部门正式鉴定，同时基础控制资料的选用，应满足下列原则：