硕士研究生学位论文开题报告书 - 图文

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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计算以及精度分析，得到相应的结果） （3） 用全新的方法对外业数据进行处理（用自己编好的程序对采集好的数据进行平差计算以及精度分析，得到相应的结果） （4）把运用两种数据处理方法得到的结果进行比较分析，得出运用全新的方法得到的数据精度更高，更简便，更实用。 3、必备的实验条件、设备、存在的主要问题 实验条件：实验数据已有，条件具备。 实验设备：电脑一台，相关的数据处理软件，条件具备。 存在的问题：本论文需要一些编程，本人编程能力有限，现在处于学习阶段。 4、进度安排，完成论文工作的时间 2013年1-2月：文献调研，编写论文大纲。 2013年3-4月：理论分析研究。 2013年5-7月：实验设计，实验操作，实验数据分析，有可能到实地去实习。 2013年8-10月：撰写论文，修改定稿。 5、预期结果 1） 完成研究内容中提出的两项任务，基本实现在运用新的数据处理方法的情况下较常规 数据处理方法上有很大的优势，最大的优势就是不需要计算近似值，不需要迭代计算。 2） 最终的数据处理结果能够为高铁的线上工作提供可靠的依据，解决实际问题。 6、参考文献 1） 中华人民共和国铁道部．客运专线无碴轨道铁路工程测量暂行规定[S]．北京：中国铁道出版社，2006； 2） 广义测量平差 作者：崔希璋 出版社：武汉大学出版社 出版时间：2009年9月； 3） 误差理论与测量平差基础 作/译者：武汉大学测绘学院测量平差学科组 出版社：

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武汉大学出版社 日期：2003年03月； 4） 高速铁路CPⅢ控制网测量培训教材 西南交通大学 2009年4月； 5） 京沪高速铁路CPⅢ网测量作业指导书（试行） 京沪高速铁路股份有限公司 2009； 6） 一种新的CPⅢ平面控制网数据处理方法 李建章1， 武生荣2 (1．兰州交通大学土木工程学院，甘肃兰州730070，2．甘肃省中医学院，甘肃兰州730070)； 7） 无碴轨道CPⅢ自由设站边角交会网平差概略坐标计算方法研究 王 鹏 刘成龙 杨 希 (西南交通大学土木工程学院, 四川成都 610031；) 8） CPⅢ控制网测量数据处理方法的比较 岑敏仪1，张同刚1，李劲2，谭俊2 (1．西南交通大学地球科学与环境工程学院，四川成都 610031；2，中铁八局集团有限公司，四川成都610036；) 9） 高速铁路CP Ⅲ控制网测量误差来源及外业操作注意事项 司炳新 王帅 伊春市国土资源局，黑龙江 伊春 153000 10） 高速铁路CPⅢ平面控制网测量数据处理方法研究 王建民，葛永慧，陈波 (太原理工大学测绘科学与技术系，山西太原030024) 11） 高速铁路CPⅢ控制网置平处理结果分析 李劲 (中铁八局集团有限公司，成都610036； 12） 高速铁路CPⅢ平面网控制测量浅析 水利水电第四工程局勘测设计研究院 王慧鹏 13） 高速铁路CP m网区段搭接数据处理研究 石德斌 张 彪 王元昌 李新增 (铁道第三勘察设计院集团有限公司， 天津300251) 14） 高速铁路轨道控制网CPⅢ建网与精度控制 王国祥 赖鸿斌 (中铁二院工程集团有限责任公司， 成都610031) 15） 高速铁路轨道控制网CPⅢ精密测量若干问题探讨 周东卫 (中铁第一勘察设计院集团有限公司，陕西西安710043) 16） 高速铁路无渣轨道控制网测量和数据处理探讨〃 石德斌1 王长进1 李博峰2 (1．铁道第三勘察设计院集团有限公司， 天津30025；2．同济大学， 上海200092) 17） 高速铁路平面控制网测量数据处理方法研究 王建民1 ，王发祥2 ( 太原理工大学测绘科学与技术系，太原030024; 中铁十二局集团三公司，太原030024) 18） 客运专线CPⅢ测量有关技术分析 李志俊1 彭仪普2 (1．广深港客运专线有限责任公司，广东广州510623；2．中南大学土木建筑学院，湖南长沙410075) 19） 宁杭客运专线轨道控制网CPⅢ测量技术 姚得玉 杨芳云 张慧(中国水利水电第四工程局有限公司 西宁 810000) 20） 无砟轨道精密控制测量及数据处理方法 蔡士毅 同济大学土木工程学院 硕士学位论文 21） 无砟轨道控制网网形和精度设计 付仁俊 西南交通大学 硕士学位论文 22） 高速铁路轨道控制网和轨道基准网测量若干技术问题的研究 郑建 西南交通大学 研究生学位论文

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指导教师意见 签 名 年 月 日 开题报告评审小组意见 评审小组成员签名 学位评定分委员会审核意见 学位评定分委员会主任签名 年 月 日 *硕士研究生应于第三学期末以前完成论文开题报告答辩，并在一周内将论文开题报告书交到所在的学院。

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