精密工程测量在高速铁路工程中的应用1概述1.1精密工程测量的含义和目的工程测量中一个重要的分支是精密工程测量，精密工程测量是指绝对测量精度达到毫米或亚毫米级、相对精度达到10−6，以先进的测量方法、仪器和设备，在特殊条件下进行的测量工作。

它在大型工程、特种工程和高新技术规程等精密工程建设中应用广泛。

高速铁路建设过程中精密工程测量要根据工程的实际情况，合理设计各级平面高程控制网，从而在根本上提高高速铁路建设的工程质量，保证铁路安全和快捷地行驶。

由于高速铁路建设要求较为严格，因此，在进行精密工程测量时，首先根据工程的实际情况，严格按照设计要求对线路进行施工；其次，测量精度要控制在毫米级范围内，以此来确保高铁在行进过程中的安全性和舒适性。

1.2精密工程测量的种类精密工程测量分为很多种，例如按照工程对测量精度需求的不同可以分为：普通精密工程测量和特种精密工程测量。

精密工程测量包括各种大型特种工程测量，变形观测、三维工业测量，大型设备的安装、监测和质量控制测量、在军事领域的应用等。

1.3精密工程测量在高速铁路中测量的内容就我国目前高速铁路建设的现状来看，无论是铁路勘测的设计、施工，还是最后的验收和维护，都离不开精密工程的测量。

可以说，该项工作贯穿于高速铁路建设的整个过程中，对工程的建设具有重要意义。

其测量的内容也包括了多个方面，比如说对高速铁路平面高程控制的测量、对轨道施工的测量以及对铁路运行维护的测量等。

其中施工阶段的测量工作责任主体均在施工单位，监理单位负责监督检查，对一些与线路密切相关的施工控制测量工作，如线下工程结构变形监测和CPⅢ轨道控制网测量工作，一般均由建设单位委托第三方专业测量单位进行咨询评估及第三方检测，确保高铁建设工程中的重要环节和重点部位满足合同和验收要求。

从设计单位和施工单位方面具体来讲，设计单位：负责全线CP0、CPⅠ、CPⅡ平面控制网及线路水准基点高程控制网的首次建网测量(含隧道贯通后的洞内CPⅡ导线网) 、CPⅢ建网前的全线精测网全面复测以及竣工验收前的精测网全面复测。

另外，设计单位还可根据建设单位的委托对施工阶段精密测量各环节进行技术指导、咨询评估及第三方检测。

施工单位：负责精测网的定期及不定期复测，施工单位进场接桩后的首次复测、施工过程中精测网(含隧道贯通后的洞内CPⅡ导线网) 及施工加密导线点的半年期复测和不定期复测；线上、线下加密测量控制网的建网与定期复测; 隧道工程洞外独立控制网建网与复测以及洞内施工导线测量；结构变形监测网建网、复测及构筑物结构变形监测；CPⅢ轨道控制网建网与复测；无砟轨道精调测量及其平顺性检测；钢轨铺设后的长轨精调测量及其平顺性检测；轨道竣工测量。

1.4精密工程测量特点精密工程测量的特点主要表现在三个方面:一是在工程精度的选择上，一定要根据工程的需求来进行。

而且由于作业环境的特殊性，对测量的精度有了更高的要求；二是精密工程测量对仪器以及设备也有很高的要求，甚至在一些特殊的情况下，还需要对数据进行处理；三是在布设控制网的整个过程中，同普通工程测量相比，精密工程测量很是不同，它只选择一个控制点以及一个参考方向，这样可以最大程度的保障精密工程测量工作的测量精度。

1.5精密工程测量在高速铁路中的特点（1）高速铁路各级平面高程控制网精度能够满足多方面的勘测要求。

我国高速铁路精密工程测量技术是随着我国社会经济发展不断完善起来的，在过去的时间里，国家相关部门对于铁路建设并没有提出较高的要求，无论是对轨道的线型还是轨道的平顺度。

此外，由于当时科学技术和管理水平较落后，对于工程测量的勘测和施工等工作，相关部门并没有建立一套科学完善体系，工作中所采取的测量方法也不科学，从而导致轨道的几何参数与设计参数往往相差较远，对于轨道的整体质量造成了巨大影响。

当前高速铁路精密工程测量，主要是根据轨道设计的线型采取科学合理的技术进行施工放样，在对轨道进行运行维护的时候，也应该根据上级单位下发的轨道线型采取合理的措施。

由此可见，高速铁路精密工程测量如果想要将其作用在铁路建设中充分发挥出来，不但要满足线下工程施工、轨道施工定位，而且还要满足轨道的运行维护要求。

（2）高速铁路精密测量控制网按分级布网的原则布设。

就我国目前高速铁路精密测量控制网的整体布设来看，主要可以分为三个层次，即基础平面控制网、线路平面控制网和轨道控制网，每一层次都有其各自的功能。

其中，基础平面控制网主要负责为轨道施工的勘测、施工以及运营维护等提供坐标基准。

线路平面控制网主要为勘测和施工提供控制基准，而轨道控制网则主要是为轨道铺设和后期的运营提供控制基准。

对于这三个层次的布设，工作人员必须要按照分级布网的原则来进行设置，以此来确保其功能能够充分发挥出来。

（3）高速铁路工程测量平面坐标系统应采用边长投影变形值≤10mm/km的工程独立坐标系。

近几年来，国家相关部门对于高速铁路工程施工质量的要求越来越高，对工程勘测数值与实际数值之间存在的偏差要求也越来越高。

从理论上来说，边长投影变形的数值越小，对轨道平顺度的提升就越有利。

目前，我国京津城际高速铁路工程测量中，平面坐标系统投影变形值按1/100000控制，并且取得了良好的效果，可见，高速铁路工程测量平面坐标系统应采用边长投影变形值≤10mm/km的工程独立坐标系也是高速铁路工程测量的一个主要特点。

（4）高速铁路精密工程测量“三网合一”的测量体系高速铁路工程测量的平面、高程控制网，按施测阶段、施测目的及功能不同分为了勘测控制网、施工控制网、运营维护控制网。

我们把高速铁路工程测量这三个阶段的控制网，简称“三网”。

其中，勘测控制网包括：CPI 控制网、CPII控制网、二等水准基点控制网。

施工控制网包括：CPI 控制网、CPⅡ控制网、水准基点控制网、CPII控制网。

运营维护控制网包括：CPⅡ控制网、水准基点控制网、CPⅢ控制网、加密维护基标。

高速铁路精密工程测量所采用的体系就是将以上三个阶段的控制网合为一体，从而更好得实现铁路的精密工程测量工作。

2精密工程测量精度指标高速铁路精密工程测量技术标准核心是研究确定平面和高程控制网的精度要求,以满足高速铁路施工控制要求，进而保证高速铁路的安全平稳运行。

根据高速铁路轨道平顺性精度高的要求，结合我国高速铁路工程建设实际,研究确定平面及高程控制的相关精度指标，成为解决高速铁路建设的关键问题之一。

2.1平面控制测量基准基准的选择,即平差的参考系选择，就是给控制网的平差提供一组必要的起始数据，以便求得平差问题的唯一解。

基准包括平面坐标系统和平面起算数据的确定，如何选择起始数据才能满足高速铁路控制测量的要求，是平面控制测量基准研究所要解决的问题。

考虑到高速铁路对工程测量精度指标的严格要求，因此需要保障实际施工中基本尺度的统一性（主要是指现场测定数据与坐标反算边长数值的一致性）。

当中，需要注意以下两个方面的问题：（1）高斯投影边长变形指标高斯投影边长变形指标以地球曲面的椭圆形态为依据，在曲面几何图形投影至平面的过程当中，产生变形是在所难免的。

在测量学研究视角下，高斯投影边长变形指标的计算方式为：［测量边中点与中央子午线间隔距离(单位: km) /2*地球曲率半径(单位: km )］*测量边长( m)（2）高程投影边长变形指标在将高程投影面作为参考椭圆体面的状态下，参考椭圆体面所接收到的地面测量边长投影也同样会产生一定的变形，这即所谓的高程投影边长变形。

该指标的计算方式为：［测量边平均高程(单位: m) －投影面高程(单位: m)］/地球曲率半径(单位: km)由于过大的边长投影变形数值会对高速铁路施工及后期运行产生不良的影响，因此在工程测量中，必须针对边长投影变形构建独立的坐标系统。

结合上述指标的计算方式，为充分保障高速铁路工程建设的相关要求，就需要按照如下指标加以控制：边长投影变形值≤10mm/km。

2.2高程控制测量基准现阶段，全国性统一采纳的高程基准为1985 国家高程基准。

考虑到高速铁路在线路长度、线路跨越管线等方面的特殊性，也为了保障高速铁路自身与周边相关交叉建筑物在高程关系上测量的准确与可靠，高程控制测量基准指标同样需要以1985 年国家高程基准为准。

对于个别无1985 国家高程基准水准点的施工区域，可采取独立高程进行计算。

但需要注意的是：在高速铁路全线高程测量贯通后，需要及时进行消除断高处理，并对独立高程进行计算与转换。

3高速铁路建设中精密工程测量管理关键控制环节及对策在高速铁路建设过程中，作为铁路建设基础性工作的精测网测量中的CP0、CPⅠ、CPⅡ平面控制网及线路水准基点高程控制网测量由铁路设计单位完成，铁路设计单位均具有测绘甲级资质，具有良好的质量控制体系，测量成果质量有保证；相比勘察设计阶段的测量工作，施工阶段的测量和监测工作内容多，工作繁杂，持续的时间长，而施工单位一般测量资质等级较低，加之部分施工单位为路外单位，人员及技术能力不足，很多测量和监测工作均低价委外，过程监控不严格或难以监控，从而使得测量及监测质量难以保证，其后果小则造成工期拖延或者埋下隐患，大则直接造成工程浪费或返工，最终对建设工期、质量和投资等造成影响。

因此，加强建设阶段测量和监测工作管理，特别是重点测量工序的质量管控是保证工程顺利建设的基础。

高速铁路建设中精密工程测量管理关键控制环节有精测网复测与加密测量、隧道工程洞外洞内测量、线下工程结构变形测量、CPⅢ轨道控制网测量、无砟轨道施工测量、长轨精调测量。

3.1精测网复测与加密测量(1) 抓好组织结构建设，对全线精测网复测与加密测量工作按照组织统一、标准统一、措施统一的原则进行集中管理和控制，并跟踪至全线建成通车；委托专业测量单位对精测网复测与加密测量工作进行咨询评估，编制全线精测网复测与加密测量管理办法、评估细则及技术方案；对测量全过程进行咨询指导，解决测量过程中的疑难问题，独立对测量成果进行验算评估，编制评估验收报告作为下一工序开展的依据文件。

(2) 咨询评估单位应加强施工单位人员技术能力的培训、技术交底和指导，并做好精密测量实施方案、控制点布网埋石、外业测量数据质量、平差计算数据处理、测量成果精度及可靠性、资料完整性等关键环节的咨询评估验收工作，保证全过程的咨询质量和评估验收结论的正确可靠。

(3) 委托专业的精测网复测与加密测量单位：精测网复测与加密测量主体责任在施工单位，如施工单位不具备测量资质及能力，应选择有资质有经验的测量单位来保证工期和质量。

建设单位可要求施工单位委托专业测量单位完成本标段的精测网复测与加密测量工作，或通过要求各标段委托一部分给专业测量单位，其余部分由专业测量单位对各标段进行技术指导和数据处理，来加强精测网复测与加密测量工作，确保精测网复测与加密测量质量达到规范的要求。