基于对称差分法精密三角高程建立CPⅢ高程控制网研究

CPⅢ control net is the position reference of the high speed railway in construction and operation stages. It will greatly improve the efficiency using precise triangulated height method to establish the CPⅢ elevation control network, but there still exist the following problems: No more rigorous weighting method is used on precision triangle elevation weights-making but only through the nominal precision measurements; Middle method is used to reduce the influence of gas ball but it is still significant due to large distance deviation between both CPⅢ point to station; It’s overall precision have large gap in entirely replace precise leveling to build CPⅢ elevation control network.In order to improve the precision of triangulated height accuracy, this project intends to carry out the following research: symmetric difference precision triangle elevation method; Weight method of precision triangle elevation based on symmetry difference method; The method eliminating the residual error in the symmetry difference method; The development of the data processing system based on symmetry difference method and field data simulation system. The purpose of this study is to implement synchronous data acquisition of CPⅢ plane control network and elevation control network, improve the efficiency of field survey, help to reduce the cycle of the high-speed railway construction.

CPⅢ控制网是高速铁路施工、运营阶段的位置基准。利用精密三角高程方法建立CPⅢ高程控制网将大大提高CPⅢ控制网建网的效率，但目前还存在如下诸多问题：仅通过仪器标称精度对精密三角高程观测值定权，定权方法欠严密；采用中间法对观测值求差以降低球气差的影响，但由于求差的两CPⅢ点与测站距离相差较大，导致球气差影响依然比较显著；总体精度距离完全替代精密水准建立CPⅢ高程控制网还有一定的差距。为了提高精密三角高程的精度，本项目拟开展如下研究：(1)对称差分精密三角高程法；(2)对称差分精密三角高程观测值定权方法；(3)利用参数法消除对称差分法中球气差残余误差的方法；(4)外业数据仿真系统和对称差分法数据处理系统的研发。本研究的目的是实现CPⅢ平面控制网和高程控制网的同步数据采集，提高外业施测效率，助力于缩短高速铁路建设周期。

高速铁路有多长，CPⅢ控制网就有多长。作为高速铁路施工、运营维护的位置基准，CPⅢ控制网需要定期进行复测。然而在高速铁路运营阶段，测量人员每天能在线路上滞留的时间仅有凌晨的4个小时，这就要求CPⅢ控制网的复测要以最短的时间完成。. CPⅢ控制网包括平面控制网和高程控制网（两网共点），两网分别采用测量机器人和精密电子水准仪进行外业数据采集。利用水准测量模式构建CPⅢ高程控制网效率低下、工作强度非常大。利用CPⅢ平面控制测量数据中的竖直角和斜距可获得三角高程观测值，从而代替水准测量数据构建CPⅢ高程控制网，但三角高程测量受到大气折光和地球曲率等系统性误差的影响比较严重。. 为了提高CPⅢ精密三角高程控制网的精度，本项目开展了如下研究：(1)参数法与传统差分法及对称差分法构建CPⅢ精密三角高程控制网的对比研究；(2)参数法CPⅢ精密三角高程控制网球气差参数矩阵的优化研究；(3)参数法精密三角高程控制网观测值严密定权方法；(4)外业数据仿真系统和CPⅢ精密三角高程控制网数据处理系统的研发。除此之外还研究了垂线偏差对于CPⅢ精密三角高程控制网的影响、CPⅢ精密三角高程控制网联合平差及CPⅢ三维控制网平差。. 本项目研究提出了参数法CPⅢ精密三角高程控制网数据处理方法，并解决了球气差参数矩阵的优化以及观测值的严密定权问题。通过大量实测数据和仿真数据的解算试验发现：利用参数法构建CPⅢ精密三角高程控制网，比传统差分法能更彻底的消除大气折光和地球曲率的影响，其解算精度高于差分法解算精度。在严格按照现有规范进行外业数据采集的情况下，利用差分法构建的CPⅢ精密三角高程控制网完全能够满足规范的要求。. 本项目的研究实现了CPⅢ平面控制网和高程控制网的同步数据采集，提高了CPⅢ控制网外业施测的效率，降低了CPⅢ控制网外业测量的强度，对于缩短高速铁路建设和运营维护的周期具有重要的意义。