無砟軌道施工測量控制網(wǎng)處理系統(tǒng)WZTCS

1、無砟軌道施工測測量控制網(wǎng)處處理系統(tǒng)WZTCS中國中鐵八局集集團(tuán)有限公司司西南交通大學(xué)二OO九年三月月目 錄一、前言1二、研發(fā)的軟件件11三、適用范圍1四、WZTCSS外業(yè)數(shù)據(jù)采采集及質(zhì)量控控制軟件的主主要功能3五、WZTCSS數(shù)據(jù)平差計(jì)計(jì)算軟件的主主要功能6六、WZTCSS系統(tǒng)的主要要功能特點(diǎn) 15七、WZTCSS數(shù)據(jù)平差計(jì)計(jì)算軟件的創(chuàng)創(chuàng)新點(diǎn)18八、WZTCSS系統(tǒng)推廣應(yīng)用用前景及使用用情況19九、WZTCSS系統(tǒng)評(píng)審意意見21軟件名稱：無砟砟軌道施工測測量控制網(wǎng)處處理系統(tǒng)簡稱：WZTCCS包括： 外業(yè)數(shù)數(shù)據(jù)采集及質(zhì)質(zhì)量控制軟件件 控制網(wǎng)數(shù)據(jù)平平差計(jì)算軟件件研發(fā)單位：中國國中鐵八局集集團(tuán)有限公

2、司司 西南南交通大學(xué)聯(lián)系地址：四川川省成都市金金牛區(qū)金科東東路68號(hào)中中鐵八局集團(tuán)團(tuán) 郵編編：6100036 四川省成都市市二環(huán)路北一一段111號(hào)號(hào)西南交通大大學(xué)土木學(xué)院院 郵編：6100331 聯(lián)系人及電話： 中鐵鐵八局 李勁 0028-8775171770 1366790588389 西南南交通大學(xué) 岑敏儀 1355500060089無砟軌道施工測量控制網(wǎng)處理系統(tǒng)（WZTCS）PAGE 24中鐵八局集團(tuán)有限公司 西南交通大學(xué)前言根據(jù)“客運(yùn)專線線無碴軌道技技術(shù)再創(chuàng)新工工作的指導(dǎo)意意見”（鐵工管函函2006610066號(hào)）及20007年2月12日部科技司組組織召開的無無碴軌道技術(shù)術(shù)再創(chuàng)新研發(fā)發(fā)

3、大綱審查會(huì)會(huì)的會(huì)議精神神，中鐵八局局和西南交通通大學(xué)開展無無碴軌道施工工測量技術(shù)研研究再創(chuàng)新工工作，項(xiàng)目編編號(hào)6211。目的是在在消化吸收國國外的技術(shù)經(jīng)經(jīng)驗(yàn)上，開發(fā)發(fā)我國自主的的無碴軌道施施工測量軟硬硬件技術(shù)。研發(fā)的無砟軌道道施工測量控控制網(wǎng)處理系系統(tǒng)（WZTTCS）軟件件，能夠解決決無砟軌道施施工測量控制制網(wǎng)的數(shù)據(jù)采采集工作，并并進(jìn)行現(xiàn)場質(zhì)質(zhì)量檢查；能能夠解決無砟砟軌道施工測測量控制網(wǎng)的的數(shù)據(jù)處理問問題，滿足客客運(yùn)專線無砟砟軌道鐵路工工程測量暫行行規(guī)定對(duì)無砟軌道施施工測量控制制網(wǎng)CPIIII網(wǎng)的數(shù)據(jù)據(jù)處理要求。研發(fā)的軟件研發(fā)的軟件名為為：無砟軌道道施工測量控控制網(wǎng)處理系系統(tǒng)（WZTTCS）包

4、括：外業(yè)數(shù)據(jù)采集及及質(zhì)量控制軟軟件控制網(wǎng)數(shù)據(jù)平差差計(jì)算軟件適用范圍1、主副導(dǎo)線網(wǎng)網(wǎng)參考德國海德坎坎普公司無砟砟軌道施工測測量經(jīng)驗(yàn)，在在無砟軌道準(zhǔn)準(zhǔn)備鋪設(shè)前，先先沿線路中線線30500米布設(shè)20002500米間距的主副導(dǎo)線點(diǎn)，標(biāo)標(biāo)芯采用平高高共用標(biāo)芯，以以附合導(dǎo)線加加測副點(diǎn)的形形式進(jìn)行測量量，簡稱主副副導(dǎo)線網(wǎng)，每每個(gè)測站觀測測5個(gè)方向和和距離，如圖圖1所示：圖1主副導(dǎo)線線網(wǎng)2)邊角后方交交會(huì)網(wǎng)在無砟軌道正式式鋪設(shè)前，沿沿線路兩側(cè)在在接觸網(wǎng)支桿桿上或臨時(shí)支支桿上離線路路中線1020米布設(shè)55070米米間距的CPP點(diǎn)，以邊邊角后方交會(huì)會(huì)網(wǎng)的形式進(jìn)進(jìn)行測量，簡簡稱邊角后方方交會(huì)網(wǎng)。測測站以266個(gè)CP

5、基基樁點(diǎn)和2個(gè)個(gè)自由測站點(diǎn)點(diǎn)為測量目標(biāo)標(biāo)，每個(gè)CPP點(diǎn)保證被被測量3次，觀觀測示意圖如如圖2所示。圖2邊角后方方交會(huì)網(wǎng)3)高程控制網(wǎng)網(wǎng)邊角后方交會(huì)網(wǎng)網(wǎng)的CP基基樁點(diǎn)建立后后，同時(shí)也建建立起了高程程控制網(wǎng)。水水準(zhǔn)測量采用用往返測，往往返測時(shí)均觀觀測軌道2側(cè)側(cè)的CP基基樁點(diǎn)，每一一測站應(yīng)設(shè)站站在觀測目標(biāo)標(biāo)的重心附近近，采用順時(shí)時(shí)針的觀測順順序，如圖33所示。圖3測站水水準(zhǔn)測量示意意圖高程測量按客客運(yùn)專線無碴碴軌道鐵路工工程測量暫行行規(guī)定中的的精密水準(zhǔn)測測量的要求施施測，在CPP平面測量完完成后進(jìn)行，并并起閉于二等等水準(zhǔn)基點(diǎn)。WZTCS外業(yè)業(yè)數(shù)據(jù)采集及及質(zhì)量控制軟軟件的主要功功能支持安裝有 MMir

6、cossoft Windoows Moobile Verssion 55.0以上和和 Mirccosoftt Winndows CE 5.0以上操作作系統(tǒng)的電子子手薄、PDDA，可以充充分利用用戶戶現(xiàn)有的設(shè)備備，而不用單單獨(dú)購買。應(yīng)應(yīng)用藍(lán)牙或有有線傳輸?shù)哪ＤＪ胶椭悄苄孕匀緝x連接接，目前支持持Trimbble S66/8系列智智能全站儀和和Leicaa1201/1800/22003智能能型全站儀,預(yù)留拓普康康智能全站儀儀接口。自動(dòng)采采集野外測量量原始數(shù)據(jù)，并并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行行質(zhì)量控制。主要功能有：限限差設(shè)置、測測站設(shè)置、目目標(biāo)學(xué)習(xí)、自自動(dòng)觀測、質(zhì)質(zhì)量控制、追追加測回、分分組觀測等。 圖 4 軟件件

7、運(yùn)行主界面面 圖 5 新建建工程 圖 6 工程相關(guān)信信息圖7 限差設(shè)設(shè)置 圖8 測測站設(shè)置圖9目標(biāo)點(diǎn)學(xué)學(xué)習(xí)圖10目標(biāo)點(diǎn)點(diǎn)輸入圖11自動(dòng)測測量圖12測量數(shù)數(shù)據(jù)檢查外業(yè)測量數(shù)據(jù)采采集及質(zhì)量控控制系統(tǒng)的主主要功能框圖圖如下：圖13 主要功功能框圖外業(yè)測量數(shù)據(jù)采集及質(zhì)量控制外業(yè)測量數(shù)據(jù)采集及質(zhì)量控制質(zhì)量控制參數(shù)設(shè)置測量數(shù)據(jù)采集測站參數(shù)設(shè)置觀測目標(biāo)學(xué)習(xí)儀器自動(dòng)觀測檢查補(bǔ)測數(shù)據(jù)平差數(shù)據(jù)輸出WZTCS數(shù)據(jù)據(jù)平差計(jì)算軟軟件的主要功功能具有項(xiàng)目管理、外外業(yè)數(shù)據(jù)質(zhì)量量檢查、測站站數(shù)據(jù)處理、輸輸出Exceel格式的觀觀測手簿、控控制網(wǎng)圖形CCAD輸出功功能；具有近近似坐標(biāo)推算算、粗差探測測、自由網(wǎng)平平差、約束網(wǎng)網(wǎng)平

8、差、控制制網(wǎng)置平、高高程控制網(wǎng)平平差等功能?？煽梢蕴幚頍o砟砟軌道施工測測量平面控制制網(wǎng)的主副導(dǎo)導(dǎo)線網(wǎng)、邊角角后方交會(huì)CCPIII網(wǎng)網(wǎng)2種網(wǎng)形和CPPIII精密密高程控制網(wǎng)網(wǎng)。平面控制制網(wǎng)支持Trrimblee HVSDD（自定義）、PDA觀測手簿格式（自定義）、Leica GSI格式，高程控制網(wǎng)支持Trimble M5、Leica GSI8格式。支持MS Windows 2000，XP，Vista等桌面電腦操作系統(tǒng)。測量數(shù)據(jù)處理模塊（平面）數(shù)據(jù)質(zhì)量控制測量數(shù)據(jù)輸入測站平差控制圖形輸出控制網(wǎng)置平自由網(wǎng)平差約束網(wǎng)平差分段測量數(shù)據(jù)處理模塊（平面）數(shù)據(jù)質(zhì)量控制測量數(shù)據(jù)輸入測站平差控制圖形輸出控制網(wǎng)置平

9、自由網(wǎng)平差約束網(wǎng)平差分段推算近似坐標(biāo)近似坐標(biāo)推算觀測手簿輸出圖14 主要功功能框圖測量數(shù)據(jù)處理模塊測量數(shù)據(jù)處理模塊（高程）數(shù)據(jù)質(zhì)量控制測量數(shù)據(jù)輸入測站平差高程網(wǎng)平差報(bào)表生成成果提交近似高程推算觀測手簿輸出圖15 主要功功能框圖WZTCS軟件件主要界面如下：圖16主界面面圖17工程項(xiàng)項(xiàng)目管理圖18原始測測站觀測信息圖19原始測測點(diǎn)信息圖20平面控控制點(diǎn)數(shù)據(jù)導(dǎo)導(dǎo)入圖21高程控控制點(diǎn)數(shù)據(jù)導(dǎo)導(dǎo)入圖22限差參參數(shù)設(shè)置圖23自由網(wǎng)網(wǎng)平差參數(shù)設(shè)設(shè)置圖24約束網(wǎng)網(wǎng)平差參數(shù)設(shè)設(shè)置圖25控制網(wǎng)網(wǎng)置平參數(shù)設(shè)設(shè)置圖26高程平平差界面圖27限差參參數(shù)設(shè)置圖28 高程程網(wǎng)閉合差檢檢驗(yàn)圖29 高程程網(wǎng)平差結(jié)果果軟件整體流程

10、圖圖如下：圖30 軟件整整體流程圖軟件的功能層次次圖如下：圖31 軟件功功能層次圖WZTCS系統(tǒng)統(tǒng)的主要功能特點(diǎn)1、系統(tǒng)的數(shù)據(jù)據(jù)采集及質(zhì)量量控制軟件能自動(dòng)按測站站、測回提取取觀測數(shù)據(jù)，按按設(shè)置的限差差進(jìn)行質(zhì)量檢檢查、刪除超超限數(shù)據(jù)、追追加新測回?cái)?shù)數(shù)據(jù)、測站平平差。可實(shí)現(xiàn)Triimble S6/S88機(jī)載及電子子手簿的數(shù)據(jù)據(jù)采集，能協(xié)協(xié)同Leicca智能型全全站儀進(jìn)行自自動(dòng)觀測。完完全遵循國內(nèi)內(nèi)的測量規(guī)范范要求，輸出出的文件、外業(yè)成成果完整、正正確；2、系統(tǒng)的數(shù)據(jù)據(jù)采集及質(zhì)量量控制軟件支持安裝裝有 Mirrcosofft Wiindowss Mobiile VVersioon 5.00以上和 M

11、iircosooft WWindowws CE 5.0以上上操作系統(tǒng)的的電子手薄、PPDA，可以以充分利用用用戶現(xiàn)有的設(shè)設(shè)備，而不用用單獨(dú)購買；3、系統(tǒng)的數(shù)據(jù)據(jù)采集及質(zhì)量量控制軟件支支持分組觀測測原始數(shù)據(jù)的的采集。在觀觀測方向較多多目標(biāo)點(diǎn)間的的夾角很小的的情況下，以以及在狹長地地段如隧道內(nèi)內(nèi)的CPIIII網(wǎng)觀測時(shí)時(shí)，能解決全全站儀不工作作的情況，工工程使用非常常實(shí)用；4、系統(tǒng)的數(shù)據(jù)據(jù)采集及質(zhì)量量控制軟件，實(shí)現(xiàn)了了外業(yè)觀測的的自動(dòng)測量、自自動(dòng)記錄和人人機(jī)交互式的的質(zhì)量控制，輸輸出的文件包包括含超限數(shù)數(shù)據(jù)的最原始始數(shù)據(jù)文件和和已經(jīng)質(zhì)量檢檢查后合格的的成果文件，利利于用戶存檔檔和分析比較較。5、系統(tǒng)

12、的數(shù)據(jù)據(jù)采集及質(zhì)量量控制軟件和數(shù)據(jù)平差計(jì)算算軟件實(shí)現(xiàn)了了數(shù)據(jù)的無縫縫連接，使得得CPIIII網(wǎng)測量實(shí)現(xiàn)現(xiàn)了內(nèi)外業(yè)一一體化的目標(biāo)標(biāo)；6、系統(tǒng)的數(shù)據(jù)據(jù)平差計(jì)算軟軟件采用C+ Buiilder, Visuual Foortrann進(jìn)行編程，采采用面向?qū)ο笙蠛徒Y(jié)構(gòu)化程程序編程技術(shù)術(shù)。實(shí)現(xiàn)了友友好的人機(jī)對(duì)對(duì)話操作界面面，易于學(xué)習(xí)習(xí)和使用。7、系統(tǒng)的數(shù)據(jù)據(jù)平差計(jì)算軟軟件采用了優(yōu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，不不存在死機(jī)和和CPU、內(nèi)內(nèi)存占滿的情情況，用戶在在進(jìn)行CPIIII網(wǎng)平差差計(jì)算時(shí)，還還可以進(jìn)行其其他工作，比比如上網(wǎng)、文文字處理等，當(dāng)當(dāng)平差計(jì)算完完成時(shí)，軟件件采用提示音音提示計(jì)算完完畢，非常人人性化。8、系統(tǒng)的數(shù)據(jù)據(jù)平

13、差計(jì)算軟軟件，還可以以對(duì)外業(yè)數(shù)據(jù)據(jù)進(jìn)行第二道道質(zhì)量把關(guān)，對(duì)對(duì)進(jìn)入軟件計(jì)計(jì)算的數(shù)據(jù)再再次進(jìn)行檢查查和統(tǒng)計(jì)，軟軟件還支持Trimmble HVSD、LLeica GSI16數(shù)數(shù)據(jù)格式，可以直直接讀取全站站儀的原始數(shù)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)對(duì)國外測量的的數(shù)據(jù)進(jìn)行分分析處理的能能力。9、系統(tǒng)的數(shù)據(jù)據(jù)平差計(jì)算軟軟件采用了先先進(jìn)的觀測點(diǎn)點(diǎn)近似坐標(biāo)推推算方法，不不存在推算不不出近似坐標(biāo)標(biāo)的問題，并并且軟件還具具有分段推算算近似坐標(biāo)的的功能，這對(duì)對(duì)大型的CPPIII控制制網(wǎng)非常有用用，減少計(jì)算算時(shí)間，在統(tǒng)統(tǒng)一平差時(shí)，減減少迭代次數(shù)數(shù)，提高平差差計(jì)算速度，提提高平差計(jì)算算精度。10、系統(tǒng)的數(shù)數(shù)據(jù)平差計(jì)算算軟件具有高高程投影

14、面改改正功能，能能較好地適應(yīng)應(yīng)地形起伏大大和長大縱坡坡線路的無砟砟軌道CPIIII控制網(wǎng)網(wǎng)測量。11、系統(tǒng)的數(shù)數(shù)據(jù)平差計(jì)算算軟件使用粗粗差判斷方程程技術(shù)，提供供三級(jí)閾值報(bào)報(bào)警功能，軟軟件運(yùn)用判斷斷矩陣和可靠靠性理論進(jìn)行行誤差分析和和質(zhì)量控制，從從而使得粗差差探測功能更更實(shí)用可靠。12、系統(tǒng)的數(shù)數(shù)據(jù)平差計(jì)算算軟件具有以以下三種平差差計(jì)算方法：（1）自由網(wǎng)平平差（freee nett adjuustmennt）（2）約束網(wǎng)平平差（adjjustmeent wiith fiixed ppointss）（3）控制網(wǎng)置置平（adjjustmeent wiith sooft fiixed ppointss

15、 （with analyysis） ）三種平差計(jì)算方方法適用于不不同的情況，用用戶可以根據(jù)據(jù)自己的需求求選擇平差計(jì)計(jì)算的方法。13、系統(tǒng)的數(shù)數(shù)據(jù)平差計(jì)算算軟件具有真真正意義上的的控制網(wǎng)置平平功能，可以以判斷CPIIII控制網(wǎng)網(wǎng)測量質(zhì)量和和CPI、CCPII的穩(wěn)穩(wěn)定性，其平平差計(jì)算結(jié)果果更能保證軌軌道的高平順順性要求；14、系統(tǒng)的數(shù)數(shù)據(jù)平差計(jì)算算軟件已一次次性處理過約約30km長的的CPIIII控制網(wǎng)，不不用分段計(jì)算算。15、系統(tǒng)的輸輸出成果內(nèi)容容豐富，結(jié)果果文件有以下下主要內(nèi)容：自由網(wǎng)平差、約約束網(wǎng)平差可可輸出：（1）CP驗(yàn)驗(yàn)后觀測量改改正數(shù)及判斷斷參數(shù)；（2）點(diǎn)位誤差差橢圓、觀測邊的相相對(duì)點(diǎn)

16、位誤差差橢圓參數(shù)；（3）平差后點(diǎn)點(diǎn)位坐標(biāo)、觀測量平差差結(jié)果、觀測點(diǎn)的相相對(duì)點(diǎn)位誤差差橢圓；（4）單位權(quán)中中誤差、自由由網(wǎng)平差參數(shù)數(shù)、約束網(wǎng)平差參數(shù)；控制網(wǎng)置平可輸輸出：（1）獨(dú)立網(wǎng)平平差觀測量改改正數(shù)及判斷斷參數(shù)；（2）獨(dú)立網(wǎng)平平差點(diǎn)位坐標(biāo)標(biāo)、點(diǎn)位誤差橢橢圓、每條邊的相相對(duì)點(diǎn)位誤差差橢圓參數(shù)；（3）控制網(wǎng)剛剛性轉(zhuǎn)換點(diǎn)位位坐標(biāo)、平差后加密密點(diǎn)位坐標(biāo)、觀測量平差差結(jié)果；（4）單位權(quán)中中誤差、控制網(wǎng)尺度度系數(shù)；（5）控制網(wǎng)置置平點(diǎn)位和測測站坐標(biāo)；（6）控制網(wǎng)置置平后已知點(diǎn)點(diǎn)坐標(biāo)改正數(shù)數(shù)、控制網(wǎng)置平平已知點(diǎn)改正正數(shù)及判斷參參數(shù)； （7）測量點(diǎn)的的相對(duì)點(diǎn)位誤誤差橢圓、控制網(wǎng)置平平參數(shù)系統(tǒng)還可輸出CCPI

17、II網(wǎng)網(wǎng)的原始觀測測數(shù)據(jù)手薄文文件、CPIIII網(wǎng)控制制網(wǎng)圖。16、系統(tǒng)的數(shù)數(shù)據(jù)采集及質(zhì)質(zhì)量控制軟件件不但可以測測量CPIIII網(wǎng)，也可可以測量平面面任意網(wǎng)形的的控制網(wǎng)；系系統(tǒng)的數(shù)據(jù)平差計(jì)算算軟件不但可可以計(jì)算CPPIII網(wǎng)、主主副導(dǎo)線網(wǎng)，也也可以計(jì)算任任意的邊角網(wǎng)網(wǎng)，同時(shí)也可可以計(jì)算任意意水準(zhǔn)網(wǎng)。17、WZTCCS無砟軌道道施工測量控控制網(wǎng)處理系系統(tǒng)，完全遵遵照現(xiàn)行的客客運(yùn)專線測量量規(guī)范進(jìn)行設(shè)設(shè)計(jì)和開發(fā)，具具有獨(dú)立的自自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)權(quán)。七、WZTCSS數(shù)據(jù)平差計(jì)計(jì)算軟件的創(chuàng)創(chuàng)新點(diǎn)1、采用赫爾爾默特方差分分量估計(jì)的單單位權(quán)中誤差差；多余觀測測分量的可靠靠性；控制網(wǎng)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)改善等等指標(biāo)來分析析處理外

18、業(yè)觀觀測數(shù)據(jù)。與與德國海特坎坎普公司使用用軟件對(duì)比測測試，X、Y坐標(biāo)和相鄰鄰點(diǎn)坐標(biāo)差的的較差統(tǒng)計(jì)中中誤差分別為為0.4mmm、0.2mmm、0.4mmm、0.3mmm，其最大較較差值1.6mmm）。系統(tǒng)具有有處理國外原原始測量數(shù)據(jù)據(jù)的能力，國國內(nèi)其它軟件件還不具有。2、可以計(jì)算算任意方向的的CPIIII點(diǎn)位或相對(duì)對(duì)點(diǎn)位中誤差差，國內(nèi)其它它軟件還不具具有。 圖32 中誤差差投影方向、高程投影面面參數(shù)輸入界面面3、具有高程投投影面改正功功能，能較好好地適應(yīng)地形形起伏大和長長大縱坡線路路的無砟軌道道CPIIII控制網(wǎng)測量量。配合自由由投影軟件，可以從根本上解決高斯投影和高程投影變形的問題，國內(nèi)國外其

19、它軟件還不具有。4、用判斷矩陣陣和可靠性理理論進(jìn)行測量量原始數(shù)據(jù)誤誤差分析和質(zhì)質(zhì)量控制，使使得測量原始始數(shù)據(jù)的粗差差探測功能更更實(shí)用可靠。系系統(tǒng)提供三級(jí)級(jí)閾值報(bào)警功功能，國內(nèi)其其它軟件還不不具有。圖33 閾值報(bào)報(bào)警功能5、具有真正意意義上的控制制網(wǎng)置平功能能，能判斷CPIIII控制網(wǎng)的的測量質(zhì)量；能能判斷高級(jí)點(diǎn)CPII、CPII的可可靠性和穩(wěn)定定性，計(jì)算結(jié)果更更能保證無砟砟軌道的高平平順性要求，國國內(nèi)其它軟件件還不具有。 圖34 置平結(jié)結(jié)果與約束平平差結(jié)果對(duì)比比圖從圖34中可以以看出，當(dāng)上上一級(jí)控制點(diǎn)點(diǎn)有誤差時(shí)，置置平的結(jié)果是是一條光滑的的曲線，說明明線路的平順順性保持得很很好；而約束束平差的結(jié)果果是一條突變變的折線，線線路的平順性性受到很大的的影響。八、軟件推廣應(yīng)應(yīng)用前景及使使用情況1、軟件推廣應(yīng)應(yīng)用前景分析析為保證高速行車車對(duì)線路平順順性的要求，線線路必須具備備準(zhǔn)