CPⅢ三角高程测量粗差探测及系统误差改正

摘要

CPⅢ控制网是高速铁路轨道铺设及运营维护的平面及高程基准。CPⅢ平面和高程均可以通过全站仪自由设站观测边长和角度获取，但在实际应用中CPⅢ高程仍是通过水准测量方法进行施测。因此，全站仪的观测数据不能完全得到有效地利用。这不仅造成数据浪费，也降低了工作效率。为了提高CPⅢ控制网的工作效率，需对CPⅢ三角高程测量进行实际精度统计分析。另外，由于数据采集量大，CPⅢ三角高程测量过程中出现粗差是不可避免的。在最小二乘平差前若不能将粗差剔除，势必会使平差结果不准确，也会使统计精度发生偏差。因此，统计分析前也需对观测数据中的粗差进行探测。
　　针对上述情况为确保测量数据的可靠性，本论文首先采用L-1范数的单纯形算法进行光电三角高程测量的数据粗差探测。通过某段高速铁路线的1千多公里CPⅢ控制网自由设站三角高程测量的实测数据实验，并和最小二乘法的处理结果进行对比。实测数据结果表明单纯形法能够对存在粗差的观测值进行准确定位和定值，且优于最小二乘法。分析实测数据发现同时显示:天顶距观测值存在误差，它对CPⅢ三角高程测量的影响非常大，且呈系统性影响。为此，本文提出了两种天顶距改正方法，即单侧水准测量法和天顶距改正法。方法一是通过水准测量CPⅢ控制网单侧控制点进行三角高程测站的天顶距改正;方法二则是根据天顶距误差的特点直接计算测站的天顶距改正值。统计分析天顶距改正前以及单侧水准测量法和天顶距改正法改正后的CPⅢ三角高程测量实测精度。
　　统计结果表明，单侧水准测量法和天顶距改正法改正后CPⅢ点高程较差落在区间[-3mm，3mm]之内的分别占99.29％和98.57％，与改正前相比分别提高了3.58％和2.86％;改正后CPⅢ三角高程中误差全部落在区间[-2mm，2mm]之内;改正后相邻CPⅢ点间纵横向高差较差基本符合相关限差要求。两种改正方法均可提高CPⅢ三角高程测量的精度，但单侧水准测量法要高于天顶距改正法。
　　两种改正方法均在一定程度上提高了CPⅢ控制网的工作效率，天顶距改正法由于避免了水准观测工作，更加利于CPⅢ三角高程测量技术在实际工作中的应用。
　　上述研究成果对CPⅢ三角高程测量数据处理有一定的参考价值。

目录

声明

摘要

第1章 引言

1．1 概述

1．2 国内外现状

1．3 研究目标及内容

1．4 论文结构

第2章 CPⅢ高程控制网数据处理方法

2．1 CPⅢ三角高程测量方法

2．1．1 CPⅢ三角高程测量构网特点及技术要求

2．1．2 CPⅢ三角高程测量的基本原理和精度分析

2．1．3 CPⅢ三角高程测量平差方法及精度评定

2．2 粗差处理方法

2．2．1 数据探测法

2．2．2 稳健估计法

2．2．3 几何图形法

2．3 基于L1-范数的粗差探测

2．3．1 线性规划数学模型及基本概念

2．3．2 单纯形法的基本思路和计算步骤

2．3．3 单纯形法在测量平差中的应用模型

第3章 CPⅢ三角高程测量的改进新方法

3．1 CPⅢ三角高程测量数据分析

3．2 单侧水准测量的CPⅢ三角高程测量方法

3．2．1 单侧水准测量法的基本原理

3．2．2 单侧水准测量法的精度分析

3．3 天顶距改正的CPⅢ三角高程测量方法

3．3．1 天顶距改正法的基本原理

3．3．2 天顶距改正法的精度分析

第4章 CPⅢ三角高程测量的实例验算

4．1 粗差可探测性分析

4．2 两种改进方法的数据分析

4．2．1 天顶距改正值

4．2．2 CPⅢ水准高程与三角高程的高程较差

4．2．3 CPⅢ三角高程的中误差

4．2．4 相邻CPⅢ点间三角高差与水准高差的较差

结论与展望

致谢

参考文献