CPIII网测量方案

目 录

1、概述 .................................................. 3 1.1、任务名称 ......................................... 3 1.2、任务范围 ......................................... 3 2．技术依据及内容 ........................................ 3 2.1、技术依据 ......................................... 3 2.2、主要内容 ......................................... 3 3、线下精密控制网复测与加密 .............................. 4 3.1、平面复测 ......................................... 4 3.2、高程复测 ......................................... 6 4、CPⅢ控制网测量 ........................................ 8 4.1、CPⅢ控制网点位布设 ............................... 8 4.2、CPⅢ控制网平面测量 ............................... 8 4.2.1、CPⅢ点编制原则 .............................. 9 4.2.2、测量方法及精度要求 .......................... 9 4.2.3、CPIII网与 CPI/CPII 平面控制网的衔接测量 .... 12 4.2.4、CPⅢ控制网平面数据处理 ..................... 13 4.3、CPⅢ控制网高程测量 .............................. 14 4.3.1、测设方法 .................................. 14 4.3.2、CPⅢ高程控制点精度要求 ..................... 15 4.3.3、CPⅢ控制点高程测量数据处理 ................. 16 4.3.4、二等水准引测至高架桥上 ..................... 17 4.4、测量软件数据库建立 ............................. 17 4.5、测量注意事项 ................................... 17 5、CPIII控制网的维护 .................................... 18

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6、设备、人员组织及安排 ................................. 18 6.1、CPⅢ测量组织机构 ................................ 18 6.2、测量人员及仪器配备 ............................. 19 6.2.1、测量设备、人员配备计划 ..................... 19 6.3、近期计划及安排 .................................. 21

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CPⅢ控制网测量方案

1、概述

1.1、任务名称

新建铁路哈尔滨至大连客运专线伊通河特大桥CPⅢ控制网测量。 1.2、任务范围

新建铁路哈尔滨至大连客运专线伊通河特大桥，起止里程D3K692+955.～DK736+719.76，线路全长43.16km，即伊通河特大桥桥台至1334号墩。

2．技术依据及内容

2.1、技术依据

1)《客运专线无砟轨道铁路工程测量暂行规定》铁建设[2006]1 号

2）《客运专线铁路无碴轨道铺设条件评估技术指南》(铁建设【2006】158 号)

3)《全球定位系统(GPS)铁路规范》（GB/T18314-2001） 4)《国家一、二等水准测量规范》（GB127—1991） 5)《精密工程测量规范》（GB/T15314—1994） 6) 铁道部有关规定、标准及有关设计资料 2.2、主要内容

1）线下精密控制网（CPⅠ控制点、CPⅡ控制点、水准基点、加密控制点）复测与CPII点加密； 2）CPⅢ控制网平面测量；

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3) CPⅢ控制网高程测量。

3、线下精密控制网复测与加密

CPⅢ的控制网施测前，首先对线下精密控制网（CPⅠ控制点、CPⅡ控制点、水准基点、加密点）进行复测，以确保CPⅢ控制网测量基准的可靠性。由于本标段内位于农作物生产区，通视条件差，在CPIII测量时与原有CPI/CPII联测造成困难，故需对CPII控制点进行加密。加密点选在梁的固定端，防撞墙上，与CPIII 点共点。在埋设CPIII标志位置处埋设一个特制的强制对中盘，强制对中盘为一圆形不锈钢盘，中心有螺孔，在作GPS 加密点观测时可以凭借中心螺丝与对中基座相连，在作CPIII 点观测时也可以凭借中心螺丝与球棱镜立式套管相联；安装强制对中盘时需要保证该盘水平安装即可。加密点的平面分布图如下：

3.1、平面复测

本标段地势较为平坦，地面高杆农作物长势良好，通视条件较差。线下精密控制网平面复测与加密均采用GPS测量。

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1、各级平面控制网技术要求

控制网级别 CPⅠ CPⅡ、加密点 测量方法 GPS GPS 测量等级 B级 C级

2、GPS测量的精度指标

控制网级别 CPⅠ CPⅡ、加密点 基线边方向中误差 ≤1.3″ ≤1.7″ 最弱边相对中误差 1/170 000 1/100 000

3、GPS接收机的精度指标

级别 B ≤8 ≤1 C ≤10 ≤5 a（mm） b（mm/km） 注：a——固定误差（mm）；b——比例误差系数。 各级GPS网相邻点间弦长精度用下式表示：

a2(bd)2式中 σ——中误差（mm）；

d——相邻点间距离（km）。

4、GPS测量作业的基本技术要求

级别 项目 卫星高度角(°) 有效卫星总数 静 态 测 量 时段中任一卫星有效观测时间(min) 时段长度(min) 观测时段数 数据采样间隔(S) PDOP或GDOP B ≥15 ≥5 ≥30 ≥90 ≥2 15～60 ≤6 C ≥15 ≥4 ≥20 ≥60 1～2 15～60 ≤8 - 5 -

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天线的对中精度为1mm，每时段观测前后分别量取天线高，误差不大于2mm，取两次平均值作为最终结果。

5、复测限差要求

CPⅠ控制点、CPⅡ控制点、加密点的复测应满足X、Y坐标差值不大于±2cm。 3.2、高程复测

高程复测按二等水准测量的方法进行测量，复测相邻水准点间的高差。

1、水准测量精度要求

每千米水每千米水准水准测量 准测量偶测量全中误检测已测等 级 然中误差段高差之差MW M△ 差 二等水准 ≤1.0 注：单位（mm）。

≤2.0 6L 限 差 往返测 附合路线或 左右路线 不符值 环线闭合差 高差不符值 4L 4L —— 2、水准测量的技术标准 等级 二等 每千米观 测 次 数 往返较差 高差全路线长水准仪水准尺 与已知点 附合或环线 或闭合差 中误差度（km） 等级 （mm） 联测 （mm） 2 ≤400 DS1 因瓦 往返 往返 4L 注：表中L为往返测段、附合或环线的水准路线长度，单位km。

3、水准观测主要技术要求

等级 水准尺 水准仪 视距 前后视距差测段的前后视距累积差类型 等级 （m） （m） （m） 因瓦 DS1 ≤50 ≤1.0 ≤3.0 视线高度（m） 下丝读数 ≥0.3 二等 注：观测读数和记录的数字取位：使用DS05 或DS1级仪器，应读记至0.05mm或0.1mm；使用数字水准仪应读记至0.01mm；使用区格式木

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尺应读记至1mm。

4、水准测量计算取位应符合下表的规定：

等级 二等、 精密水准 往（返）测往（返）测各测站高往（返）往（返）测距离总和距离中数差（mm） 测高差总高差中数（km） （km） 和（mm） （mm） 0.01 0.1 0.01 0.01 0.1 高程 （mm） 0.1 水准测量作业结束后，每条水准路线应按测段往返测高差不符值计算偶然中误差MΔ；当水准网的环数超过20个时，还应按环线闭合差计算Mw。MΔ和Mw应符合规定，否则应对较大闭合差的路线进行重测。

MΔ和Mw应按下列公式计算：

MMW1 []

4nL

1WW[] NL式中： △ —— 测段往返高差不符值（mm）；

L —— 测段长（km）； n —— 测段数；

W —— 经过各项修正后的水准环线闭合差（mm）； N —— 水准环数。

5、保证水准测量精度的操作要点

（1）二等水准测量应进行往返观测，观测顺序如下：

往测：奇数站为后—前—前—后，偶数站为前—后—后—前 返测：奇数站为前—后—后—前，偶数站为后—前—前—后

（2）测量时应保证前后视距尽可能相等，前后视距差满足规范要求。 （3）用竹竿辅助安置水准尺，确保水准尺在观测时处于竖直状态。 （4）水准测量时，将尺垫安放在坚实的地方，防止尺垫下沉。 6、高程复测限差要求

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高程复测限差要求应满足6L，L为侧段长度，单位为km。

4、CPⅢ控制网测量

4.1、CPⅢ控制网点位布设

CPⅢ控制网分布于线路的两侧，并设置在桥梁变形量最小的部位（即垂直于桥梁基座固定端的防撞墙上），CPIII控制点设置在线路两侧防撞墙的内侧，低于上表面10cm处；其位置见下图：

PS1PS4railtrackPS460mCPIII控制点沿线路分布图

CPⅢ控制点布置要求：

1 基础稳定、安全不易破坏； 2 易于维护，方便架设棱镜； 3 控制点便于均匀分布；

4 线路两侧CPⅢ点布设相对应。

PS1

4.2、CPⅢ控制网平面测量

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4.2.1、CPⅢ点编制原则

按公里数递增进行编号，为便于测设与无砟轨道测量施工配套并便于输入操作的方法，即所有位于线路左侧的点，使用01，03，05…．等单号，位于线路右侧的点，使用02，04，…等双号，如603306，603表示里程DK603+…，3表示CPⅢ， 06表示在DK603＋000～DK603＋999.99里程范围的第6个CPⅢ点，6表示在CPⅢ点在线路右侧。 4.2.2、测量方法及精度要求 4.2.2.1、仪器精度要求

外业数据采集使用带目标自动搜索及照准(ATR)功能并附带野外数据采集软件的全站仪，全站仪的标称精度： 角度测量精确度：±1\"

距离测量精确度：±1mm+1ppm

每台仪器配球棱镜8-12个，使用前应根据厂家提供的棱镜检定表对每个棱镜进行复测检验，以确保球棱镜的各向异性差别≤±0.3mm 和加常数的一致性。

4.2.2.2、CPIII控制网平面测设 （1）CPIII控制网测量方法

CPIII控制网测量使用全站仪自由设站，采用后方交会法进行施测。首先对所使用的仪器进行观测前的横轴与竖轴校验（输入校差后仪器内部自动进行修正），同时需输入观测时环境温度和气压值。同一测站不得少于2×4个CPⅢ控制点并进行不少于两测回（度盘换置）观测，后视方向联系观测数量不少于2×3个CPⅢ控制点，并做到在不同设站时每个CPⅢ 控制点重叠观测

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数量不少于3次，同时观测视距不得大于150m。(自由设站如下图示)：

测站（自由站点） CPIII 基标控制点 CPIII 基标纵向间距

向CPIII点进行方向、角度和距离测

CPIII精密控制网平面布置及设站示意图

（2）水平角测量的精度

1)测量水平方向：2测回；

2)测量测站至CPⅢ标记点间的距离：2测回；

3)方向观测各项限差根据《精密工程测量规范》(GB／T15314—1994)的要求不应超过下表的规定，观测最后结果按等权进行测站平差；

方向测量法水平角测量精度表(″)

经纬仪光学测微器两次类 型 重合读数差 电子经纬仪两次读数差 半测回归零差 一测回内2C互差 同一方向值各 测回互差 DJ05 DJ07 DJ1 1 1 0.5 1 1 4 5 6 8 9 9 4 5 6 注：DJ1为一测回水平方向中误差不超过±1″的经纬仪 （3) 每个点应正倒镜观测2次，各点的允许横向偏差不超过5mm； （4) 距离的观测应于水平角观测同步进行，并由全站仪自动进行； （5）与相邻标段的衔接测量

为了使能够满足CPⅢ网络的高均质性和高精确度，测到相邻标段

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3～4对CPⅢ点（约为 180 米的重合），并且考虑平差。 （6）CPⅢ网观测要点及注意事项：

1）每次设站均应选择密实稳定的线路中部，最好在在两对CPⅢ点的中间，按图示的位置附近架设仪器，并保证可以顺利地观测预计的目标；

2）仔细整平仪器，并作纵向横向安平自动检校；

3）在仪器的相应菜单中输入测量时的气温、气压、湿度，必须认真仔细据实输入。如果测量过程中天气条件有较大变化，必须及时更新所输入的气象元素；

4）观测时段选择在阴天无风的天气条件下进行，如果是晴天，则最好选择日落二小时后，日出前进行观测，以保证CPⅢ网的观测数据的可靠性；

5）测量人员操作过程中要严格按照规范要求，避免不必要的人为误差；

6）棱镜常数的设置要正确；

7）外业观测时，每个测站观测的CPⅢ点为8或12个，每次搬站只向前移动1对或2对棱镜；

8）现场记录

在现场测量时必须记录各测站的实际情况，它是测量中的重要数据，在进行外业测量时，应按下表记录填写。

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自由测站记录表

———线———段 第——页共——页

测量单位： 天气： 自由测站编 仪器高 温度 气压 号 测量点编号 棱镜高 备注 测量点编号 棱镜高 备注 线路里程方向 说明：将自由测站编号、CPⅢ轨道标点编号、联测点(CPⅠ/CPⅡ、加密点、辅助点)的标号应在该示意图上标记出来 司镜： 记录： 年 月 日 4.2.3、CPIII网与 CPI/CPII 平面控制网的衔接测量

CPIII 基桩控制网测观测完成后，采用专业软件进行内业数据严密平差，并与基础平面控制网（CPI）或线路控制网（CPII）进行衔接。利用线路附近的CPI 网或CPII网控制点，在线路内引出3个标准点（如下图示），标准点设在两个基桩之间，并且在两个方向上能观测到2×3个基桩。

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测站 （自由站点） CPI/CPII 网控制点

与 CPI/CPII 控制网(直接)衔接测量示意图

由于本标段通视条件差，当与 CPI、CPII 控制点不能通视或观测距离太远时，根据施工现场具体情况的需要，在适当位置设置辅助点，通过辅助点与CPI或 CPII控制网进行衔接测量；下图所示的辅助控制点位置是为了表示直观，实际现场布设时辅助控制点是与CPIII共点，布设在桥梁固定端的防撞墙上。

测站（自由点）辅助控制点CPI/CPⅡ网控制点与 CPI/CPII 控制网（间接）衔接测量示意图

4.2.4、CPⅢ控制网平面数据处理

在自由设站CPⅢ测量中，测量时使用与全站仪能自动记录及计

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算的专用数据处理软件。平差软件拟采用GL-Survey后处理精密平差软件，主要通过CPIII特有的网络结构和边角关系计算处理得到CPIII点位的三

维坐标；或采用西南交大测量工程系与铁二院合作开发的CPⅢ DAS平

差系统。

4.3、CPⅢ控制网高程测量 4.3.1、测设方法

CPIII水准基标高程控制测量工作应在CPIII平面测量完成后进行。测量方法：使用高精度数字水准仪，采用精密水准测量精度将二等水准点高程引测至CPIII控制点上。

在往测时，观测路线如下图所示（即后－前 前－后或前－后-后－前）。

往返水准测量的往测原理示意图Ⅲ后视方向

测 站前视方向中 视在返测时，观测路线如下图所示，所有在往测上作为中视的

CPIII观测点，现在作为交替测点。即原CPIII中视观测点变为前 后视观测点。

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往返水准测量的返测原理示意图Ⅲ后视方向

测 站前视方向中 视4.3.2、CPⅢ高程控制点精度要求

（1）仪器精度

水准仪应使用高精密水准仪，仪器等级不低于DS1级水准仪。即仪器标称精度：每千米水准测量高差中误差不大于1mm。本标定拟采用徕卡DNA03(DS03)电子水准仪。

（2）CPⅢ高程控制点测量精度

CPⅢ控制点水准测量应按精密水准测量的要求施测。CPⅢ控制点高程测量工作应在CPⅢ平面测量完成后进行，并起闭于二等水准基点，且一个测段不应少于三个水准点。

精密水准测量采用满足精度要求的电子水准仪(电子水准仪每千米水准测量高差中误差为±O.3mm)，配套因瓦尺。使用仪器设备应在鉴定期内，有效期最多为一年，每年必须对测量仪器精确度进行一次校准，每天使用该仪器之前，根据自带的软件对仪器进行检验和校准。

1）精密水准测量精度要求

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精密水准测量精度要求表(m)

每千米水每千米水准水准测量 准测量偶测量全中误检测已测等 级 然中误差段高差之差MW M△ 差 精密水准 ≤2.0 ≤4.0 12L 限 差 往返测 附合路线或 左右路线 不符值 环线闭合差 高差不符值 8L 8L 4L 注：表中L为往返测段、附合或环线的水准路线长度，单位km。 2）精密水准测量的主要技术标准要求

精密水准测量的主要技术标准

每千米观 测 次 数 往返较差 高差全路线长等级（ 中误差度（km）或闭合差 水准尺 与已知点 附合或环线 （mm） 联测 （mm） 精密水4 2 因瓦 往返 往返 8L 准 注：①结点之间或结点与高级点之间，其路线的长度，不应大于表中规定的0.7倍。

②L为往返测段、附合或环线的水准路线长度，单位km。

3）精密水准观测应符合以下要求。

精密水准观测主要技术要求

等级 精密水准

水准尺 类型 因瓦 视距 （m） ≤60 前后视距差测段的前后视视线高度（m） （m） 距累积差（m） ≤2.0 ≤4.0 下丝读数 ≥0.3 4.3.3、CPⅢ控制点高程测量数据处理

CPⅢ控制点高程测量应严密平差，平差时计算取位按下表中精密水准测量的规定执行。

精密水准测量计算取位

等级 精密水准 往（返）测往（返）测各测站高往（返）往（返）测距离总和距离中数差（mm） 测高差总高差中数（km） （km） 和（mm） （mm） 0.01 0.1 0.01 0.01 0.1 高程 （mm） 0.1 - 16 -

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4.3.4、二等水准引测至高架桥上

本标段43.16km全是高架桥，CPIII高程与原有CPI/CPII联测，如何保证其精度是整个CPIII网高程测量的关键和前提。分别从桥上、桥下设站用全站仪实施对向光电三角高程观测来获得高程差。

4.4、测量软件数据库建立

（1）建立《客运专线无碴轨道铁路工程测量暂行规定》要求的平面坐标系统、高程控制系统；

（2）输入联测的CPI和CPII点坐标以及二等水准高程控制点标高；

（3）建立平面曲线、线路轴线数据库，输入各曲线ZH、HY、YH、HZ点里程以及各曲线长度。计算出曲线第一方位角及JD点坐标；

（4）建立线路坡度数据库，输入各变坡点的里程及高程； （5）建立线路超高数据库，输入曲线 ZH、HY、YH、HZ 点的里程并输入各超高段的超高值； 4.5、测量注意事项

①、控制基标点位布设时考虑其稳定性，网形建立具有合理性；

②、使用的仪器精度及性能指标及鉴定情况是否满足测规要求，使用高精度全站仪进行自动搜索，以及数显水准仪，减少人为观测误差；

③、测量方法是否得当，外业数据采集是否准确，记录是否完整齐全；

④、计算数据处理方法的正确性和可靠性；

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⑤、观测环境变化的不定性，如空气、温度、大气折光等，地球曲率也是产生误差的原因之一；外业观测数据的质量检验，如观测值超限，则剔除相关数据，通过分析评估程序，对测量数据进行处理；

⑥、对平差计算数据处理计算基准及对起始数据进行检验； ⑦、对平差计算数据处理所采用的数学模型和计算软件进行验证；

⑧、对外业观测数据检验和测段往返测高差不符值检验： ⑨、用合格的起算数据和相同的数学模型对平差计算成果进行验算；

5、CPIII控制网的维护

由于本标段CPⅢ网布设于桥梁上，线下工程的稳定性等原因的影响，为确保CPⅢ点的准确、可靠，在使用CPⅢ点进行后续底座混凝土施工、轨道板安装测量时，如若间隔时间长，要与周围其它点进行校核，特别是要与地面上布设的稳定的CPⅠ、CPⅡ点进行校核，以便及时发现和处理问题；同时应加强对永久CPⅢ点在施工期间的维护，为客运专线建成后的养护维修提供控制基准。

6、设备、人员组织及安排

6.1、CPⅢ测量组织机构

铁路客运专线基桩控制网（CPⅢ）主要为铺设无砟轨道和运营维护提供控制基准。CPⅢ测量工艺新、精度高、测量工序繁杂，为了保证按时进行无砟轨道铺设，中交三航哈大铁路客运专线工程指挥

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部专门成立了轨道板施工测量组织机构（见以下框图）

中交三航项目经理部

项目分部（铺板单位） 项目总工 项目副经理 精密测量队

无无 砟砟轨轨

道道测测 铺铺

6.2、测量人员及仪器配备

本标段工期紧、任务重、作业面多，每个施工环节紧紧相扣，制架梁、桥面系施工、CPⅢ测量、轨道板铺设等交叉施工；同时考虑到CPⅢ测量对精度地要求（气象条件要求严格）高，必须选择合适的时机观测，甚至选择夜间进行观测。故项目经理部分部（即2个梁场）成立精密测量队，精密测量队分CPⅢ测量组、轨道板铺设测量组，便于提高效率和减少交叉作业。 6.2.1、测量设备、人员配备计划

CPⅢ控制网测量、轨道板铺设采用专门的测量设备及数据后处理软件，每个轨道板铺设作业面配备一套设备；且根据后续工作面展

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量小组CPIII 设作业面设作业面量小组CPIII 新建哈大客运专线TJ-3标伊通河特大桥 CPIII网测量方案

开增加设备、人员投入（按作业面来确定，每一作业面一套设备，确保各个工作面不发生施工冲突）。根据本标段铺板工作量，初步暂定3个作业面，以下是每个作业面配备的仪器和人员计划。 1）仪器设备配置计划

单元作业面设备配置计划表

设备名称 GPS 型号 Trimble S8 标称精度 数量 4台 1台 1台 12个 1对 1套 备注 用于用于CPⅠ/CPⅡ控制网复核及加密 双频/±5+1ppm ±1″ 徕卡全站仪 TCA2003 ±1+1ppm 电子水准仪 徕卡DNA03 ±0.3/km 棱镜 每台全站仪配12个棱镜 铟瓦标尺 轨道板精调系统 注：1、GPS接收机暂定4台，后期根据施工进度，适当调整；

2、每台全站仪所配棱镜（12个）为CPⅢ测量专用棱镜； 3、CPⅢ测量配置一套专用数据处理软件；

4、全站仪、水准仪配备都包括其附属配件（如脚架、手薄、预埋件等）； 2）人员配备计划

单元作业面人员配置计划表（CPIII测量）

负责人 测量工程师 测量员 测量员 数量 1 2 1 备 注 负责全站仪的熟练操作,要求有很强的专业测量知识. 负责棱镜的安装和一个测量站结束后棱镜的移动位置 负责现场的一些相关特殊情况的记录 备注：此作业队人员包括CPIII平面、二等水准测量

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单元作业面人员配置计划表（调板）

负责人 测量工程师 测量员 调整板的上下,左右活动需要人员(一块板为例) 数量 1 2 4(可配置为民工人员) 备 注 负责全站仪的熟练操作,要求有很强的专业测量知识. 负责高强度铝合金框架的安放和现场观看数据和工人进行调整时的沟通 负责调节各自位置的调板工具(一块板由四个人同时左右,上下同时调整) 备注：1、CPIII测量组与轨道板精调组人员并无严格区分，因CPIII布设在前期进行，对于施工时间不发生冲突的各组人员可调配作业； 2、CPIII测量时，如时间紧迫，可调配一组（3个）人单独进行二等水准测量；

3、CPⅢ测量组在对CPⅢ网测设前，必须对CPⅠ、CPⅡ控制网进行复核及加密。 6.3、近期计划及安排

无碴轨道对施工精度要求高，特别是CPIII基桩控制网、轨道板精调、钢轨精调对测量要求严格（包括测量使用的仪器、人员素质等方面）。故在无碴轨道板铺设前，联系国内具有无碴轨道铁路测量资质、施工经验的仪器生产商对铺轨单位测量人员进行现场培训，从现场CPⅢ的埋设、仪器使用、数据处理软件使用进行培训，做到理论与实践相结合，让现场测量人员扎扎实实的掌握CPⅢ测量、轨道板安装测量的基本功；同时对多家仪器厂商提供仪器（包括平差软件，轨道板精调系统）进行考察，尽快落实CPIII基桩控制网、轨道板精调系统等测量仪器采购，预定，保证CPIII控制网的测设及轨道板安装工作的顺利进行。

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