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数字测图原理及方法. Principle and Methods of Digital Mapping. 武汉大学测绘学院. 第十四章 线路测量. 14.1 线路测量概述 14.2 线路纵横断面测绘 14.3 高速铁路概述. 14.1 线路测量概述.
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数字测图原理及方法 Principle and Methods of Digital Mapping 武汉大学测绘学院
第十四章 线路测量 14.1 线路测量概述 14.2 线路纵横断面测绘 14.3 高速铁路概述
14.1 线路测量概述 线路工程是指长宽比很大的工程，包括铁路、公路、供水明渠、输电线路、各种用途的管道工程等。这些工程的主体一般是在地表，但也有在地下的，还有的在空中，如地铁、地下管道、架空索道和架空输电线路等。用发展的眼光看，地下工程会越来越多。在线路工程遇到障碍物时，要采取不同的工程手段来解决，如遇山打隧道，过江河峡谷架桥梁等。 线路测量：是指铁路、公路、管道、输电线路、水渠、河道等线状工程在勘测设计、施工建造和运营管理三个阶段中所进行的测量工作的总称。
14.1 线路测量概述 线路测量的目的是确定线路的空间位置。 线路测量的任务:在勘测设计阶段：为线路工程的各设计阶段提供充分、详细的地形资料。(地形图和断面图) 在施工建造阶段：是在施工开始之前和整个施工过程中，配合施工的进度，将线路中线及其构筑物按设计文件要求的位置、形状和规格，正确地放样于地面。在运营管理阶段：检查、监测线路的运营状态，并为线路上各种构筑物维修、养护、改建、扩建提供资料。
14.1 线路测量概述 ①收集规划设计区域各种比例尺地形图、平面图和断面图资料，收集沿线水文、地质以及控制点等有关资料。 ②根据工程要求，利用已有地形图，结合现场勘察，在中小比例尺图上确定规划路线走向，编制比较方案等初步设计。 ③根据设计方案在实地标出线路的基本定向，沿着基本走向进行控制测量，包括平面控制测量和高程控制测量。 ④结合线路工程的需要，沿着基本定向测绘带状地形图或平面图，在指定地点测绘工点地形图。测图比例尺根据不同工程的实际要求选定。
14.1 线路测量概述 ⑤根据定线设计把线路中心线上的各类点位测设到实地，称为中线测量。中线测量包括线路起止点、转折点、曲线主点和线路中心里程桩、加桩等。 ⑥根据工程需要测绘线路断面图和横断面图。比例尺则依据工程的实际要求确定。 ⑦根据线路工程的详细设计进行施工测量。工程竣工后，对照工程实体测绘竣工平面图和断面图。
14.1 线路测量概述 线路测量的基本特点 (1)全线性测量工作贯穿于整个线路工程建设的各个阶段。以公路工程为例，测量工作开始于工程之初，深入于施工的具体点位，公路工程建设过程中时时处处离不开测量技术工作。(2)阶段性这种阶段性既是测量技术本身的特点，也是线路设计过程的需要。体现了阶段性，反映了实地勘察、平面设计、竖向设计与初测、定测、放样各阶段的对应关系。阶段性有测量工作反复进行的含义。
14.1 线路测量概述 (3)渐近性线路工程从规划设计到施工、竣工经历了一个从粗到精的过程。线路工程的完美设计是逐步实现的。完美设计需要勘测与设计的完美结合，设计技术人员懂测量，测量技术人员懂设计，完美结合在线路工程建设的过程中实现。
（4）属于国家基本建设，投资可观，规模宏大，内容复杂。 各阶段工作内容不同 不同工程物施工过程中，测量精度的要求不同。 勘测设计阶段——建立测图控制网 施工建造阶段——建立施工控制网 运营管理阶段——建立变形监测网 14.1 线路测量概述
14.1 线路测量概述 勘测设计阶段 ——方案研究阶段 收集相关地区的中、小比例尺地形图 收集各种航摄相片、气象、水文、经济资料 供设计人员找出线路主要的可能方案，初步确定一些重要的技术标准，如线路等级、限制坡度、牵引种类、运输能力等，并提出线路初步方案和可行性研究报告。
14.1 线路测量概述 ——初测和初步设计阶段 初测是为初步设计而做的测绘工作。测量任务： １.布设控制网（初测导线，初测水准点） ２.测绘大比例尺地形图 ３.测绘断面图 初步设计：根据带状地形图和各种初测资料，确定各种方案的线路中线位置（称为纸上定线），确定线路、桥涵、隧道等工程物的走向、位置和形式等，并作出工程概算。 初步设计要对一切有价值的方案进行研究比选，通过经济、技术等方面的比较，提出一个推荐方案。做到基本稳定线路方案，为下一阶段的工作打好基础。
14.1 线路测量概述 ——定测和施工设计阶段 定测是为施工设计而做的测量工作。任务： １.将初步设计确定的线路中线测设到地面上。 ２.详细测绘线路纵横断面。 ３.重点工程工点地形图测绘等。 施工设计主要任务是根据定测资料进行线路纵断面设计和路基设计，以及对线路上所有桥涵、隧道、车站、挡土墙等构筑物进行单独设计，并提供工程数量和工程预算，形成施工设计文件。
14.1 线路测量概述 施工建造阶段 1.交桩—设计单位和施工单位交接控制桩点。 2.施工复测—施工单位检查控制桩点的正确性。 3.建立施工控制网—对重要工程建立控制。 4.施工放样—按设计要求在地面上测设工程物位置。 5.竣工测量—检查工程物的位置、形状、尺寸。
14.1 线路测量概述 施工建造阶段 为使车辆平顺的转变方向，需在两相邻直线间测设所设计的曲线。其中有平曲线和竖曲线。平曲线分为圆曲线和缓和曲线两种。圆曲线又有单曲线、复曲线、反向曲线和回头曲线等多种。 圆曲线:一定半径R的圆弧构成的曲线。控制圆曲线形状的3个主要点称为圆曲线主点，即直圆点(ZY)、曲中点(QZ)和圆直点(YZ)。测设圆曲线的基本数据称为圆曲线要素,即切线长T、曲线长L和外矢距E。测设曲线时，先测设曲线主点，再测设曲线细部点。
14.1 线路测量概述 缓和曲线 连接直线和圆曲线的过渡曲线。缓和曲线的曲率半径是由无穷大逐渐变化为圆曲线的半径。在缓和曲线上任一点的曲率半径与该点至起点的曲线长度成反比。在圆曲线的两端加设等长的缓和曲线后，曲线主点则为：直缓点(ZH)、缓圆点(HY)、曲中点(OZ)、圆缓点(YH)和缓直点(HZ)。当圆曲线半径R、缓和曲线长l0及转向角α已知时，曲线要素切线长T、外矢矩E、曲线长L和切曲差q等数值即可算得，据以测设曲线主点。
14.1 线路测量概述 • 中线桩（中桩）：表示线路中心位置的木桩（方桩） 。 • 控制桩 • 曲线：直圆点（ZY）、圆直点（YZ）； • 直缓点（ZH）、缓圆点（HY）、 • 圆缓点（YH）、缓直点（HZ）、 • 曲中点（QZ）、交点（JD） • 直线： 转点（ZD） 、交点（JD） • 控制桩需要设置标志桩予以说明。
14.1 线路测量概述 • 公里桩 • 里程桩（板桩） 百米桩 • 里程是指从线路起点起到该点的距离。如：某中线桩的里程为K326+750.89，表示从线路起点起沿中线到该点的距离为326km又750.89m 。 • 加桩（板桩）地形变化和设计需要的位置 • 直线 不远于50米 • 曲线 不远于20米
14.2 线路纵横断面测绘 1 线路纵断面的测绘 线路纵断面测绘的任务是沿着地面上已经定出的线路测出所有中线桩的高程，并根据测得的高程和各桩的里程绘制线路的纵断面图，为线路纵断面设计服务，以确定线路的坡度、路基的标高和填挖高度以及沿线桥梁隧道的位置等。 线路纵断面测量又称线路水准测量。它的任务是测定中线上各里程桩的地面高程，绘制中线纵断面图，作为设计线路坡度、计算中桩填挖尺寸的依据。
14.2 线路纵横断面测绘 1 线路纵断面图的测绘 方法： 水准测量 光电三角高程测量 线路水准测量分两步进行：首先在线路方向上设置水准点，建立高程控制，称为基平测量；其次是根据各水准点高程，分段进行中桩水准测量，称为中平测量。基平测量的精度要求比中平高，一般按四等水准测量的精度；中平测量只作单程观测，按普通水准测量精度。
14.2 线路纵横断面测绘 1 线路纵断面图的测绘 线路纵断面图表示线路中线上地面起伏变化情况的断面图，一般绘制在透明方格纸上。 地面线按中线桩里程和高程绘制 横坐标为里程 比例尺为1：10000 纵坐标为高程 比例尺为1：1000 高程比例尺比水平比例尺大10倍，以突出地面的起伏变化。纵断面图应按线路里程增加方向从左向右绘制。
14.2 线路纵横断面测绘 2 线路横断面图的测绘 任务：测定线路中线桩两侧一定范围的地面起伏形状，并绘制横断面图供路基断面设计、路基土石方量计算或路基边坡放样使用。 横断面测量是测定各中心桩两侧垂直于线路中线的地面高程，可供路基设计、计算土石方量及施工放边桩之用。 横断面方向在直线地段与线路方向垂直；在曲线地段与各点的切线方向垂直。
14.2 线路纵横断面测绘 2 线路横断面图的测绘 ——横断面测量的密度和宽度 （1）密度：所有中线桩均应施测。工程集中地段和地质不良地段应加测。 （2）宽度：主要以填挖高度为主,能满足横断面设计的需要。 ——横断面的方向 （1）直线段:与中线垂直 （2）曲线段：曲线的法线方向，即半径方向。 常用仪器：经纬仪
14.2 线路纵横断面测绘 2 线路横断面图的测绘 ——横断面测量的方法 (1) 经纬仪测量横断面。将仪器置于中线上，读取中线桩两侧地形变化点的视距和竖直角，计算出各点相对于中线桩的水平距离和高差。
14.2 线路纵横断面测绘 2 线路横断面图的测绘 (2) 水准仪测量横断面。先用方向架定出横断面方向，用皮尺丈量横断面上的各特征点至中线桩的距离，再测出其高差。 水准仪法 地势平坦、通视良好的地段。 安置一次仪器可测绘多个横断面。 横断面方向： 方向架 水平距离： 皮尺丈量 高差： 水准仪测定
14.2 线路纵横断面测绘 （3）任意点光电测距法 仪器：光电测距仪/全站仪（安置在任意点） 优点：精度高 速度快 安置一次仪器可测量多个断面如有袖珍计算机配合计算，将能充分发挥光电测距的优势。
——横断面测量的精度要求 铁路和一级公路检测时的限差： 高程 ± （m） 距离 ± （m） 二级～四级公路的检测限差： 高程 ± （m） 距离 ± （m） h：检测点相对于中桩的高差 l：检测点至中桩的水平距离。
14.2 线路纵横断面测绘 ——横断面图绘制 横断面图一般是绘制在毫米方格纸上。为了便于计算面积和设计路基断面，其水平距离和高程采用同一比例尺，通常是1∶200。 作用：路基横断面设计 面积计算 比例尺：水平和高程 均为1：200 绘制顺序：在方格纸上自下而上从左到右
“十一五”期间，交通运输量快速增长 国民经济发展；人民生活水平提高； 城镇化进程提速；工业化、机动化趋势明显 14.3 高速铁路概述 • 运力不足成为制约国民经济发展的瓶颈
运输工具高效化成为重要解决途径 公路 水路 铁路 航空 高 速 公 路 网 特 种 重 型 卡 车 大 中 型 客 车 大 型 船 舶 远 洋 船 舶 智 能 港 口 系 统 高 速 铁 路 网 城 市 轨 道 交 通 重 载 列 车 通 用 飞 行 器 智 能 航 运 系 统 14.3 高速铁路概述 创新交通系统
铁路成为“十一五”建设的重点 14.3 高速铁路概述
轨道交通：快速、高效环保的运输方式 14.3 高速铁路概述 人均占地面积(m2) 6~10 10~20 1~2 0~0.5 单位能耗(kcar/p*km) 0 721~831 180~216 70~100 人均CO2排放(g/p*km) 0 44.6 19.4 0 死亡率(每亿人*km) - 1.17 0.082 0.005 运量(p/h) 2k 3k 6k~9k 10k~30k 运输速度(km/h) 10~15 20~50 20~40 40~60 适用范围 短途 较广 中距离 长距离
14.3 高速铁路概述 上海市轨道交通规划：到2010年，建成11条轨道线，通车里程达到400公里(到2012年，建成13条轨道线，通车里程达到500公里)，形成“四纵三横”的城市轨道交通网。远景目标：至2050年，上海市建设4条市域快速线(Ｒ线)，8条市区地铁线(Ｍ线)， 5条市区轻轨线(L线)，共17条轨道交通线，总长约810公里。
14.3 高速铁路概述 北京市轨道交通规划：轨道建设在建规模已达到113公里。到2010年，轨道交通线路网通车里程将达到250公里至300公里；2015年将达350公里；至2050年共由16条地铁线路简称M以及6条城铁线路简称L组成。市区轨道交通规划线网长度为685.5公里.
14.3 高速铁路概述 盾构机工作原理
轨道交通施工中测量工作 施工测量放样\检测-保证工程质量 第三方监测(几何\物理)-保证安全 14.3 高速铁路概述
拟建中的中国高速铁路网 京沪高铁 1300亿投资 沪杭高铁 350亿投资 “四横四纵” 1.2万公里 14.3 高速铁路概述
京沪高速铁路全长1318公里，沿途经过北京、天津、济南、南京、上海等21座车站。设计时速350公里，初期运行时速300公里。与既有京沪铁路大体平行，正线全长约1318km，较既有京沪线缩短约140km。 桥梁长度约1140km，占正线长度86.5%；隧道长度约16km，占正线长度1.2%；路基长度162km，占正线长度12.3%；全线铺设无碴约1268正线公里，占线路长度的96.2%。有碴轨道约50正线公里，占线路长度的3.8%。全线用地总计5000hm2（不包括北京南站、北京动车段、大胜关桥及闲逛工程）。 14.3 高速铁路概述
京沪高速铁路将全线铺设减振效果很好的无缝线路和无碴轨道，全线实行防灾安全实时监控，并运用具有世界先进水平的动力分散型电动车组，由集行车控制、调度指挥、信息管理和设备监测于一体的综合自动化系统统一指挥。此外，京沪高速铁路全线将封闭运行，并在道口实现全立交。京沪高速铁路将全线铺设减振效果很好的无缝线路和无碴轨道，全线实行防灾安全实时监控，并运用具有世界先进水平的动力分散型电动车组，由集行车控制、调度指挥、信息管理和设备监测于一体的综合自动化系统统一指挥。此外，京沪高速铁路全线将封闭运行，并在道口实现全立交。 14.3 高速铁路概述
武广客运专线 武汉段在我国首次采用德国技术，系无碴轨道，列车运行时速达300公里。试验段按一次铺设、跨区间无缝线路设计，通常理解为铺设的钢轨，焊接为一根超长无缝线路，看不到现在钢轨的接头。在武广客运专线上，将选用最先进的动车组上线营运，目前只能从国外进口，每辆车造价达500万元以上，动车组每节车都自带动力。编组时不像现在一趟车18-20节车厢，动车组6-8辆为一趟车，十分灵活，外观呈流线型，十分美观。 无碴轨道的路基基床基层和表层要求工后沉降小。 14.3 高速铁路概述
保证列车速度目标值，同时确保列车运营安全、舒适，铁道部明确要求时速200 km以上的客运专线铁路必须建立精测网。 《客运专线无碴轨道铁路工程测量暂行规定》 《时速200～250公里有碴轨道铁路工程测量指南(试行)》。 14.3 高速铁路概述
14.3 高速铁路概述 无砟轨道客运专线铁路工程测量平面控制网按分级布网的原则分三级布设，第一级为基础平面控制网（CPⅠ），第二级为线路控制网（CPⅡ），第三级为基桩控制网（CPⅢ），主要为铺设无砟轨道和运营维护提供控制基准。CPⅢ：中文为基桩控制网。沿线路布设的三维控制网，平面控制起闭于基础平面控制网（CPⅠ）或线路控制网（CPⅡ），高程控制起闭于沿线路布设的二等水准网,一般在线下工程施工完成后施测，为无碴轨道铺设和运营维护的基准。由中华人民共和国铁道部提出。 一、无碴轨道施工测量的标志点布置 在无碴轨道的施工和验收测量中需要用到在线路的两侧每隔 60 米所布置的测量标志点（CPⅢ点）， 这些测量标志点的作用是： 1) 作为测量标志 2) 安放供全站仪自动扫描的反射棱镜 在国家测量网基础上建立 CPⅢ控制点网络 CPⅠ 参照控制点 CPⅡ 线下施工测量控制点 CPⅢ 无碴轨道施工特殊控制点
