无砟轨道施工测量控制网处理系统WZTCS

1、.：.；无砟轨道施工丈量控制网处置系统WZTCS中国中铁八局集团西南交通大学二OO九年三月目 录一、前言1二、研发的软件1三、适用范围1四、WZTCS外业数据采集及质量控制软件的主要功能3五、WZTCS数据平差计算软件的主要功能6六、WZTCS系统的主要功能特点 15七、WZTCS数据平差计算软件的创新点18八、WZTCS系统推行运用前景及运用情况19九、WZTCS系统评审意见21软件称号：无砟轨道施工丈量控制网处置系统简称：WZTCS包括： 外业数据采集及质量控制软件 控制网数据平差计算软件研发单位：中国中铁八局集团 西南交通大学：四川省成都市金牛区金科东路68号中铁八局集团 ：610036

2、 四川省成都市二环路北一段111号西南交通大学土木学院 ：610031 联络人及： 中铁八局 李劲79058389 西南交通大学 岑敏仪 50006089无砟轨道施工丈量控制网处置系统WZTCSPAGE 23中铁八局集团 西南交通大学前言根据“客运专线无碴轨道技术再创新任务的指点意见铁工管函20061006号及2007年2月12日部科技司组织召开的无碴轨道技术再创新研发大纲审查会的会议精神，中铁八局和西南交通大学开展无碴轨道施工丈量技术研讨再创新任务，工程编号621。目的是在消化吸收国外的技术阅历上，开发我国自主的无碴轨道施工丈量软硬件技术。研发的无砟轨道施工丈量控

3、制网处置系统WZTCS软件，可以处理无砟轨道施工丈量控制网的数据采集任务，并进展现场质量检查；可以处理无砟轨道施工丈量控制网的数据处置问题，满足对无砟轨道施工丈量控制网CPIII网的数据处置要求。研发的软件研发的软件名为：无砟轨道施工丈量控制网处置系统WZTCS包括：外业数据采集及质量控制软件控制网数据平差计算软件适用范围1、主副导线网参考德国海德坎普公司无砟轨道施工丈量阅历，在无砟轨道预备铺设前，先沿线路中线3050米布设200250米间距的主副导线点，标芯采用平高共用标芯，以附合导线加测副点的方式进展丈量，简称主副导线网，每个测站观测5个方向和间隔 ，如图1所示：图1主副导线网2)边角后方

4、交会网在无砟轨道正式铺设前，沿线路两侧在接触网支杆上或暂时支杆上离线路中线1020米布设5070米间距的CP点，以边角后方交会网的方式进展丈量，简称边角后方交会网。测站以26个CP基桩点和2个自在测站点为丈量目的，每个CP点保证被丈量3次，观测表示图如图2所示。图2边角后方交会网3)高程控制网边角后方交会网的CP基桩点建立后，同时也建立起了高程控制网。水准丈量采用往返测，往返测时均观测轨道2侧的CP基桩点，每一测站应设站在观测目的的重心附近，采用顺时针的观测顺序，如图3所示。图3测站水准丈量表示图高程丈量按中的精细水准丈量的要求施测，在CP平面丈量完成后进展，并起闭于二等水准基点。WZTCS外

5、业数据采集及质量控制软件的主要功能支持安装有 Mircosoft Windows Mobile Version 5.0以上和 Mircosoft Windows CE 5.0以上操作系统的电子手薄、PDA，可以充分利用用户现有的设备，而不用单独购买。运用蓝牙或有线传输的方式和智能性全站仪衔接，目前支持Trimble S6/8系列智能全站仪和Leica1201/1800/2003智能型全站仪,预留拓普康智能全站仪接口。自动采集野外丈量原始数据，并对数据进展质量控制。主要功能有：限差设置、测站设置、目的学习、自动观测、质量控制、追加测回、分组观测等。 图 4 软件运转主界面 图 5 新建工程 图

6、6 工程相关信息图7 限差设置 图8 测站设置图9目的点学习图10目的点输入图11自动丈量图12丈量数据检查外业丈量数据采集及质量控制系统的主要功能框图如下：图13 主要功能框图外业丈量数据采集及质量控制质量控制参数设置丈量数据采集测站参数设置观测目的学习仪器自动观测检查补测数据平差数据输出WZTCS数据平差计算软件的主要功能具有工程管理、外业数据质量检查、测站数据处置、输出Excel格式的观测手簿、控制网图形CAD输出功能；具有近似坐标推算、粗差探测、自在网平差、约束网平差、控制网置平、高程控制网平差等功能。可以处置无砟轨道施工丈量平面控制网的主副导线网、边角后方交会CPIII网2种网形和C

7、PIII精细高程控制网。平面控制网支持Trimble HVSD自定义、PDA观测手簿格式自定义、Leica GSI格式，高程控制网支持Trimble M5、Leica GSI8格式。支持MS Windows 2000，XP，Vista等桌面电脑操作系统。丈量数据处置模块平面数据质量控制丈量数据输入测站平差控制图形输出控制网置平自在网平差约束网平差分段推算近似坐标近似坐标推算观测手簿输出数据平差处置系统主要功能框图如下：图14 主要功能框图丈量数据处置模块高程数据质量控制丈量数据输入测站平差高程网平差报表生成成果提交近似高程推算观测手簿输出图15 主要功能框图WZTCS软件主要界面如下：图16主

8、界面图17工程工程管理图18原始测站观测信息图19原始测点信息图20平面控制点数据导入图21高程控制点数据导入图22限差参数设置图23自在网平差参数设置图24约束网平差参数设置图25控制网置平参数设置图26高程平差界面图27限差参数设置图28 高程网闭合差检验图29 高程网平差结果软件整体流程图如下：图30 软件整体流程图软件的功能层次图如下：图31 软件功能层次图WZTCS系统的主要功能特点1、系统的数据采集及质量控制软件能自动按测站、测回提取观测数据，按设置的限差进展质量检查、删除超限数据、追加新测回数据、测站平差。可实现Trimble S6/S8机载及电子手簿的数据采集，能协同Leica

9、智能型全站仪进展自动观测。完全遵照国内的丈量规范要求，输出的文件、外业成果完好、正确；2、系统的数据采集及质量控制软件支持安装有 Mircosoft Windows Mobile Version 5.0以上和 Mircosoft Windows CE 5.0以上操作系统的电子手薄、PDA，可以充分利用用户现有的设备，而不用单独购买；3、系统的数据采集及质量控制软件支持分组观测原始数据的采集。在观测方向较多目的点间的夹角很小的情况下，以及在狭长地段如隧道内的CPIII网观测时，能处理全站仪不任务的情况，工程运用非常适用；4、系统的数据采集及质量控制软件，实现了外业观测的自动丈量、自动记录和人机交

10、互式的质量控制，输出的文件包括含超限数据的最原始数据文件和曾经质量检查后合格的成果文件，利于用户存档和分析比较。5、系统的数据采集及质量控制软件和数据平差计算软件实现了数据的无缝衔接，使得CPIII网丈量实现了内外业一体化的目的；6、系统的数据平差计算软件采用C+ Builder, Visual Fortran进展编程，采用面向对象和构造化程序编程技术。实现了友好的人机对话操作界面，易于学习和运用。7、系统的数据平差计算软件采用了优化设计，不存在死机和CPU、内存占满的情况，用户在进展CPIII网平差计算时，还可以进展其他任务，比如上网、文字处置等，当平差计算完成时，软件采用提示音提示计算终了

11、，非常人性化。8、系统的数据平差计算软件，还可以对外业数据进展第二道质量把关，对进入软件计算的数据再次进展检查和统计，软件还支持Trimble HVSD、Leica GSI16数据格式，可以直接读取全站仪的原始数据，实现对国外丈量的数据进展分析处置的才干。9、系统的数据平差计算软件采用了先进的观测点近似坐标推算方法，不存在推算不出近似坐标的问题，并且软件还具有分段推算近似坐标的功能，这对大型的CPIII控制网非常有用，减少计算时间，在一致平差时，减少迭代次数，提高平差计算速度，提高平差计算精度。10、系统的数据平差计算软件具有高程投影面矫正功能，能较好地顺应地形起伏大和长大纵坡线路的无砟轨道C

12、PIII控制网丈量。11、系统的数据平差计算软件运用粗差判别方程技术，提供三级阈值报警功能，软件运用判别矩阵和可靠性实际进展误差分析和质量控制，从而使得粗差探测功能更适用可靠。12、系统的数据平差计算软件具有以下三种平差计算方法：1自在网平差free net adjustment2约束网平差adjustment with fixed points3控制网置平adjustment with soft fixed points with analysis 三种平差计算方法适用于不同的情况，用户可以根据本人的需求选择平差计算的方法。13、系统的数据平差计算软件具有真正意义上的控制网置平功能，可以判别

13、CPIII控制网丈量质量和CPI、CPII的稳定性，其平差计算结果更能保证轨道的高平顺性要求；14、系统的数据平差计算软件已一次性处置过约30km长的CPIII控制网，不用分段计算。15、系统的输出成果内容丰富，结果文件有以下主要内容：自在网平差、约束网平差可输出：1CP验后观丈量矫正数及判别参数；2点位误差椭圆、观测边的相对点位误差椭圆参数；3平差后点位坐标、观丈量平差结果、观测点的相对点位误差椭圆；4单位权中误差、自在网平差参数、约束网平差参数；控制网置平可输出：1独立网平差观丈量矫正数及判别参数；2独立网平差点位坐标、点位误差椭圆、每条边的相对点位误差椭圆参数；3控制网刚性转换点位坐标、

14、平差后加密点位坐标、观丈量平差结果；4单位权中误差、控制网尺度系数；5控制网置平点位和测站坐标；6控制网置平后知点坐标矫正数、控制网置平知点矫正数及判别参数； 7丈量点的相对点位误差椭圆、控制网置平参数系统还可输出CPIII网的原始观测数据手薄文件、CPIII网控制网图。16、系统的数据采集及质量控制软件不但可以丈量CPIII网，也可以丈量平面恣意网形的控制网；系统的数据平差计算软件不但可以计算CPIII网、主副导线网，也可以计算恣意的边角网，同时也可以计算恣意水准网。17、WZTCS无砟轨道施工丈量控制网处置系统，完全遵照现行的客运专线丈量规范进展设计和开发，具有独立的自主知识产权。七、WZ

15、TCS数据平差计算软件的创新点1、采用赫尔默特方差分量估计的单位权中误差；多余观测分量的可靠性；控制网规范改善等目的来分析处置外业观测数据。与德国海特坎普公司运用软件对比测试，X、Y坐标和相邻点坐标差的较差统计中误差分别为0.4mm、0.2mm、0.4mm、0.3mm，其最大较差值1.6mm。系统具有处置国外原始丈量数据的才干，国内其它软件还不具有。2、可以计算恣意方向的CPIII点位或相对点位中误差，国内其它软件还不具有。 图32 中误差投影方向、高程投影面参数输入界面3、具有高程投影面矫正功能，能较好地顺应地形起伏大和长大纵坡线路的无砟轨道CPIII控制网丈量。配合自在投影软件，可以从根本

16、上处理高斯投影和高程投影变形的问题，国内国外其它软件还不具有。4、用判别矩阵和可靠性实际进展丈量原始数据误差分析和质量控制，使得丈量原始数据的粗差探测功能更适用可靠。系统提供三级阈值报警功能，国内其它软件还不具有。图33 阈值报警功能5、具有真正意义上的控制网置平功能，能判别CPIII控制网的丈量质量；能判别高级点CPI、CPII的可靠性和稳定性，计算结果更能保证无砟轨道的高平顺性要求，国内其它软件还不具有。 图34 置平结果与约束平差结果对比图从图34中可以看出，当上一级控制点有误差时，置平的结果是一条光滑的曲线，阐明线路的平顺性坚持得很好；而约束平差的结果是一条突变的折线，线路的平顺性遭到

17、很大的影响。八、软件推行运用前景及运用情况1、软件推行运用前景分析为保证高速行车对线路平顺性的要求，线路必需具备准确的几何线性参数。无轨道铺设工艺复杂，一旦建成后将很难进展调整，假设出现问题，将为整个工程的运用留下隐患，期间假想象改善轨道几何参数将变得非常困难，必需破费高昂的代价进展弥补，因此无碴轨道的施工质量是客运专线建立能否胜利的关键。CP控制网既是无砟轨道铺设的控制点，又是轨道运营维护的基准点，如何保证它的准确性、可靠性和可反复性是无砟轨道施工丈量的关键技术。软件，从根本上改动了传统的铁路工程丈量软件的设计理念和单纯平差计算及精度评定的功能，运用误差和可靠性实际的最新成果，经过粗差探测技术确保丈量数据处置的可靠性。软件