作者：张宪丽 王天成 郭亚琴编著
出版社：中国铁道出版社
格式: AZW3, DOCX, EPUB, MOBI, PDF, TXT
高速铁路施工测量试读：
版权信息书名：高速铁路施工测量
作者：张宪丽,王天成,郭亚琴
排版：中国铁道出版社
出版社：中国铁道出版社
出版时间：2015.03
ISBN：978-7-113-19981-4
本书由中国铁道出版社授权北京当当科文电子商务有限公司制作与发行。
— · 版权所有 侵权必究 · —内容简介
本书为国家骨干高职院校重点建设专业配套教材之一，针对高职院校教学特点和专业需求，以高速铁路测量规范、标准为依据，将高速铁路施工测量案例融入书中，详细阐述了高速铁路施工测量认知、工程控制测量、桥梁施工测量、隧道施工测量、工程变形监测、GPS测量、轨道施工测量。
本书既可作为高职院校相关专业的教材和参考书，还可作为高速铁路施工测量技术人员的工具书。前 言
高速铁路是当今世界竞相发展的高速运输模式之一，中国目前高速铁路已占据六项世界第一。高速铁路施工测量使高速铁路轨道具有高平顺性、高可靠性和高稳定性，确保了高速行车的安全、平稳和舒适。高速铁路施工测量打造毫米级的测量精度是高速铁路工程建设过程中至关重要的一项工作，是高速铁路建设是否成功的关键，是高速铁路轨道施工质量的重要保证。
高速铁路施工测量精度高、技术新，测量方法和理念与普通铁路测量完全不同。因此，作为高职院校学生和现场测量技术人员，必须充分明确高速铁路施工测量的具体内容，根据高速铁路不同施工阶段测量控制网精度的要求，采取相应的测量方法、测量仪器及精度等级进行相应的施工测量，并适应我国高速铁路快速发展的需要。
本书分高速铁路施工测量认知、工程控制测量、桥梁施工测量、隧道施工测量、工程变形监测、GPS测量、轨道施工测量七个单元进行阐述。书中以《高速铁路工程测量规范》等标准为依据，将京沪高铁、遂渝高铁、兰新高铁等施工测量案例融入书中，力求知识面宽、实用性强，注重理论联系实际，突出实践应用知识。
本书由哈尔滨铁道职业技术学院张宪丽、郭亚琴和哈尔滨职业技术学院王天成共同编写，中铁三局集团郭志广主审。具体编写分工如下：单元一、单元四、单元五由张宪丽编写；单元二、单元三由王天成编写；单元六、单元七由郭亚琴编写。全书由张宪丽统稿。
本书在编写过程中，得到了中铁三局、中铁二局等有关单位专家的大力支持和帮助，并提出了许多宝贵建议，在此表示衷心的感谢。
本书既可作为相关专业的教材、参考书，还可作为铁路施工技术人员的工具书。
由于编者水平有限，书中难免存在不妥之处，恳请广大读者批评指正，以便日后对本书进行修改，使之不断完善。
编 者2014年4月单元一高速铁路施工测量认知【学习导读】 高速铁路是随着世界科学技术的发展和客观条件的变化而变化的。在世界上首先以法律条文明确高速铁路定义的是日本，1970年5月，日本在第71号法律《全国新干线铁路整备法》中规定：“列车在主要区间以200km/h以上速度运行的干线铁道称为高速铁路”。也有一些其他区分，将最高时速160km划归为高速铁路。目前，高速铁路一般是指列车在主要行车区间上能以200km/h以上速度运行的干线铁路。列车高速运行的安全性和舒适性是以高质量的轨道几何线形为基础的，因此，高速铁路的施工测量是高速铁路工程建设过程中的一项至关重要的基础工作。【知识目标】 1.了解高速铁路施工测量技术； 2.了解高速铁路工程建设情况； 3.掌握高速铁路施工测量工作流程。【能力目标】 1.具备高速铁路施工测量工作能力； 2.能够理解高速铁路精密工程测量体系。项目一施工测量技术
一、项目描述
高速铁路轨道工程的高平顺性、高可靠性和高稳定性，对高速铁路的施工测量提出了更高的要求。打造毫米级的测量精度是高速铁路建设能否成功的关键，是高速铁路轨道施工质量的重要保证。为给高速铁路工程建设及运营维护提供可靠的测量保障，现场测量技术人员应充分明确高速铁路工程测量的具体内容，根据不同阶段对控制网精度的要求，采用相应的测量仪器、测量方法和精度等级进行施工测量。
二、相关知识（一）高速铁路施工测量发展
我国传统的铁路测量方法是按照切线上的转点和曲线上的交点、副交点来控制线路中线，设计单位提供的测量桩点主要有直线上的转点、曲线上的副交点。这种采用定测中线控制桩作为施工单位的线路平面测量控制基准，存在极大弊端。一是实际工作中，由于设计单位线路定测的测量精度很低，施工单位要对误差的调整、曲线的调整等做大量工作。二是工程开工后，这些中线控制桩均不复存在，铁路的平面测量控制基准也就不复存在，这为后续的测量工作及线路竣工和运营阶段的线路复测造成极大麻烦。
随着测绘技术的进步和发展以及测量设备的不断更新，我国铁路测量技术、装备和理念都有了很大的发展。现在铁路设计不再采用传统的铁路测量方法，设计和施工单位普遍采用全站仪或GPS测量技术进行线路的定测和施工复测。勘测、施工放线均使用CPⅠ、CPⅡ平面控制点或加密控制点来测设理论中线，中线控制桩已不再作为勘测、施工放线的控制基准。采用全站仪极坐标法或GPSRTK进行放线，中线桩是从CPⅠ或CPⅡ控制点上用极坐标法放线，现场放出交点或副交点对施工测量已经没有作用。
目前我国铁路的工程测量要求铁路的勘测控制网、施工控制网、运营维护控制网必须统一坐标系统和起算基准，即“三网合一”。这样不但大大地提高了勘测精度，也为施工单位的施工复测、施工控制网测设、桩点加密、施工放线及运营单位的维护提供了极大的方便。保证了铁路在勘测、施工、竣工和运营各阶段测量数据的基准统一。
高速铁路施工控制网是为高速铁路工程施工提供控制基准的各级平面高程控制网。包括基础平面控制网CPⅠ、线路平面控制网CPⅡ、线路水准基点控制网，以及在此基础上加密的施工平面、高程控制点和为轨道铺设而建立的轨道控制网CPⅢ。
高速铁路施工测量目的就是对设计单位平面高程控制网进行施工复测，对重点工程地段建立独立平面、高程控制网，根据需要加密施工控制网，对结构物的平面位置及高程放样，观测沉降，建立CPⅢ轨道控制网，进行无砟轨道铺设定位测量，轨道精调，工程竣工后进行的竣工测量等。（二）高速铁路工程建设现状
随着高速铁路在全球的不断延伸，高速铁路技术也不断发展，逐渐形成以日本（新干线）、法国（TGV）、德国（ICE）3个高铁技术原创国为代表的铁路技术。中国、西班牙也形成了自己的高铁系统，成为全球高铁运营里程数排名前二的国家。目前，拥有高铁建设能力的国家包括日本、法国、德国、西班牙、中国。
伴随全球经济发展和复苏浪潮，高铁将进入新一轮基建潮。高速铁路对于地区经济的拉动作用已被认同，并能促进地区之间的交往和平衡发展。同时，金融危机过后，全球经济增速下滑，基础建设瓶颈严重影响短期和长期经济增长。发达国家面临基础设施升级需求；新兴经济体的基础建设瓶颈开始严重影响其短期和长期经济增长；低收入国家的基建不足也已严重制约其长期发展。在这样的大背景下，新一轮的基建潮可能就此开启。有高铁规划的国家已遍布六大洲，全球正在编织一张联系紧密的高铁网。
1.国外高速铁路发展
高速铁路简称“高铁”，是指通过改造原有线路（直线化、轨距标准化），使最高营运速率达到不小于每小时200km，或者专门修建新的“高速新线”，使营运速率达到每小时至少250km的铁路系统。高速铁路除了列车在营运达到一定速度标准外，车辆、路轨、操作都需要配合提升。高速铁路及头车如图1-1和图1-2所示。
图1-1 高速铁路
图1-2 高铁头车
提高列车速度是铁路赖以生存和适应社会发展的唯一出路。为此，从20世纪初至50年代，德、法、日等国都开展了大量的有关高速列车的理论研究和试验工作。1903年1月27日，德国用电动车首创了试验速度达21km/h的历史纪录；1955年3月28日法国用两台电力机车牵引三辆客车试验速度达到了331km/h，刷新了世界高速铁路的纪录。铁路高速技术至20世纪60年代已进入实用阶段，80年代至90年代又取得了一系列新成就、新突破，使铁路进入了“第二个新时代”。（1）世界高铁的发展模式
日本新干线。1964年10月1日，世界上第一条高速铁路——日本的东海道新干线，正式投入运营，时速达到210km，突破了保持多年的铁路运行速度的世界纪录，从东京至大阪只需运行3小时10分钟（后来又缩短到2小时56分）。由于其旅行速度比原有铁路提高一倍，票价较飞机便宜，从而吸引了大量旅客，使东京至名古屋间的飞机航班不得不因此而停运。这是世界上铁路与航空竞争中首次取胜的实例。继东海道新干线之后，又陆续建成山阳、东北、上越等新干线，如图1-3所示。目前日本高速铁路的营业里程已达1831.5km，并计划再修建5000km高速铁路，成为日本陆地交通运输网的支柱。
图1-3 行驶在山阳新干线上的高速铁路
图1-4 法国TGV
法国TGV。法国在1981年建成第一条高速铁路（TGV东南线），列车时速达到270km；后来又建成TGV大西洋线，时速达到300km；1990年5月13日试验的最高速度已达515.3km/h，可使运营速度达到400km/h，如图1-4所示。1993年TGV北线（也称北欧线）开通运营，全长333km。它可由巴黎经里尔，穿过英吉利海峡隧道通往伦敦，并经欧洲北部比利时的布鲁塞尔，东连德国的科隆，北通荷兰的阿姆斯特丹，成为一条重要的国际通道，被称为“欧洲之星”的高速列车于1994年11月在法、英、比三国首都间正式投入运营，如图1-5所示。1997年12月以巴黎、布鲁塞尔、科隆、阿姆斯特丹四个城市字首命名的TGV-PBKA高速列车开始运行。1994年5月大巴黎区外环线建成后，北线、东南线和大西洋线可绕过巴黎相对连接成为一个高速铁路网系统。法国的高速铁路后来居上，在一些技术、经济指标上超过日本而居世界领先地位，现在已有高速铁路1200多公里，而且由于TGV列车可以延伸到既有线上运行，因此TGV的总通车里程已达5921km，覆盖了大半的法国国土。
德国ICE。德国ICE在高速行车理论方面居世界领先地位，早在20世纪初就已论证了采用轮轨系统可将列车速度提高到300km/h的可行性，ICE列车也是世界有名，如图1-6所示。1979年试制成第一辆ICE机车。1982年德国高速铁路计划开始实施。1985年ICE的前身首次试车，以317km的时速打破德国铁路150年来的纪录，1988年创造了时速406.9km的纪录。1990年一台机车加13辆车厢的ICE列车开始在高速铁路试运行，时速为310km。德国ICE城际高速列车行驶时速250km，在既有线上行驶速度与ICE城际快速列车相同，最高时速200km。1993年以来，ICE高速列车已进入柏林，把德国首都纳入ICE高速运输系统。ICE也穿过瑞士边界，实现了苏黎世至法兰克福等线路的国际直通运输，率先成为拥有高铁为数不多的国家之一。
图1-5 欧洲之星
图1-6 德国ICE
在日本、法国、德国修建高速铁路取得成效的基础上，世界上许多国家掀起了建设高速铁路的热潮，意大利、英国、原苏联、西班牙等国也先后新建或改建了高速铁路，就连过去曾因铁路不景气拆掉一部分线路而被称为“汽车王国”的美国，也在重视并着手高速铁路的建设。目前，高速铁路技术在世界上已经成熟，高速化已经成为当今世界铁路发展的共同趋势。
归纳起来，当今世界上建设高速铁路有下列几种模式：
1）日本新干线模式：全部修建新线，旅客列车专用；
2）法国TGV模式：部分修建新线，部分旧线改造，旅客列车专用；
3）德国ICE模式：全部修建新线，旅客列车及货物列车混用；
4）英国APT模式：既不修建新线，也不对旧有线进行大量改造，主要靠采用由摆式车体的车辆组成的动车组旅客列车及货物列车混用。（2）世界高速铁路发展展望
高速铁路的发展趋势是联线成网。目前欧洲各国已经建成和正在修建的高速铁路，原来都是各自独立的，今后将发展成国内、国际的高速铁路网，并与既有线相衔接；欧洲各国提出了“速度比小汽车快一倍，票价比飞机便宜一半”的目标，以充分发挥其优势。由于这将涉及欧洲共同体的十几个国家，因此在轨距、信号、供电、机车车辆等技术设备方面都制定了统一的标准，使欧洲的高速铁路网不仅是各国高速铁路的总和，而且能形成一个综合型整体。届时欧洲将出现世界上最方便、最经济的地面高速运输系统，欧洲各大陆城市间都可通过高速铁路连接起来，并还将向亚洲延伸，形成洲际的高速铁路网。
在高速铁路的新技术方面，日本、德国、法国等正在研制磁悬浮铁路，其试验时速已达517km。这种列车基本上无噪声、无污染，能源消耗低。
真空管道磁悬浮列车（图1-7）可将北京与华盛顿纳入两小时交通圈，用数小时完成环球旅行已经成为科学家近期努力的目标。中国正在研发真空管道磁悬浮技术。该技术时速可达4000km，能耗不到航空客机1/10，噪声和废气污染及事故率接近于零，这是真空管道磁悬浮列车的惊人优势所在。一场交通运输革命已经迫在眉睫。真空管道磁悬浮列车的运行速度理论上可直逼第一宇宙速度，达到2万km。可见，随着科技的进步，高速铁路将日新月异，不断创新。
图1-7 真空管道磁悬浮构想图
图1-8 中国高铁世界第一
2.国内高速铁路发展
中国高速客运铁路，常被简称为“中国高铁”。高速铁路作为现代社会的一种新的运输方式，中国的高铁速度代表了世界的高铁速度。中国是世界上高速铁路发展最快、系统技术最全、集成能力最强、运营里程最长、运营速度最高、在建规模最大的国家。其优势：
1）在运行速度上，目前最高设计时速可达350km，已于2011年6月30日正式开通运营的京沪高速铁路最高时速达到380km；
2）在运输能力上，一个长编组的列车可以运送1000多人，每隔5min就可以开出一趟列车，运力强大；
3）在适应自然环境上，高速列车可以全天候运行，基本不受雨雪雾的影响；
4）在列车开行上，采取“公交化”的模式，旅客可以随到随走；
5）在节能环保上，高速铁路是绿色交通工具，非常适应节能减排的要求。
随着京津城际铁路、武广高速铁路、郑西高速铁路、沪宁城际铁路、沪杭高铁、京沪高铁等相继开通运营，中国高铁正在引领世界高铁发展，如图1-8所示。高铁让中国铁路站在了世界铁路发展前列。
高速铁路相对具有运载能力大、运行速度快、运输效率高等特点，而中国铁路此时面临的主要问题是客运速度慢、运输能力严重不足，因此高速铁路越来越受到重视。为了迅速扭转铁路的落后局面，满足经济社会发展的需要，原铁道部提出了高速铁路发展战略，提出在运输能力、技术装备、管理体制、运输服务、运输经营等方面实现快速发展，核心是到2020年铁路网规模有一个较大发展，路网结构更加合理，运输能力适应国民经济和社会发展需要。
2004年1月，国务院常务会议讨论并通过历史上第一个《中长期铁路网规划》，以大气魄绘就了超过1.2万公里“四纵四横”铁路快速客运通道以及三个城际快速客运专线系统网，拉开中国高铁建设的序幕。
通过建设客运专线、发展城际客运轨道交通和既有线提速改造，初步形成以客运专线为骨干，连接全国省会城市及大中城市间的快速客运通道。（1）“四纵”客运专线
1）京沪客运专线（京沪高铁）：北京—天津—济南—徐州—蚌埠—南京—无锡—上海，全长约1318km，设计时速为350km。纵贯京津沪和冀鲁皖苏四省，连接环渤海和长江三角洲两大经济区。
2）京广客运专线（京广高铁）：北京—石家庄—郑州—信阳—武汉—长沙—广州—深圳，全长2260km，连接华北、华中和华南地区，设计时速为350km。
3）京哈客运专线：北京—承德—朝阳—阜新—沈阳—（大连）—长春—哈尔滨，全长约1700km，连接东北和关内地区，设计时速为350km。
4）杭福深客运专线（东南沿海客运专线）：杭州—宁波—温州—福州—厦门—深圳，全长约1600km，连接长江三角洲、珠江三角洲和东南沿海地区。（2）“四横”客运专线
1）徐兰客运专线：徐州—郑州—洛阳—西安—兰州，全长约1400km，连接西北和华东地区，全线时速350km。
2）沪昆客运专线：全线设计时速为350km。全长2080km，连接华中、华东和西南地区。
3）青太客运专线：青岛—济南—石家庄—太原，全长约770km，连接华东和华北地区。全线设计时速为250km。
4）沪汉蓉客运专线：上海—南京—合肥—武汉—重庆—成都，全长约1600km，连接西南、华东地区。（3）城际轨道交通
高铁对中国工业化和城镇化的发展起到了非常重要的促进作用，促使高铁沿线中心城市与卫星城镇选择重新“布局”——以高铁中心城市辐射和带动周边城市同步发展。
区域城际轨道交通主要有：长江三角洲、珠江三角洲、环渤海地区城际轨道交通，覆盖区域内主要城镇有：
1）长三角：以上海、南京、杭州为中心，形成“Z”字形主骨架，连接沪宁杭周边重要城镇的城际铁路客运网络。
2）珠三角：以广深广珠两条客运专线为主轴，形成“A”字形线网，辐射广州、深圳、珠海等9个大中城市，构建包括港澳在内的城市1h经济圈。
3）环渤海：以北京、天津为中心，北京—天津为主轴进行建设，形成对外辐射通路。（4）开通建成和建设中的客运专线
通过建设客运专线、发展城际客运轨道交通和既有线提速改造，初步形成以客运专线为骨干，连接全国省会城市及大中城市间的快速客运通道。
目前已开工、已建成或以开通的客运专线有：京秦沈客运专线、京津城际客运专线、石太客运专线、郑西客运专线、武广客运专线、京石客运专线、合武客运专线、合宁铁路、广珠铁路、沪宁高铁、甬台温铁路、温福客运专线、福厦客运专线、胶济客运专线东段、京沪客运专线、哈大客运专线、广深港客运专线、京秦客运专线、宁杭客运专线、杭甬客运专线、长吉客运专线、九昌客运专线、海南东环、大西客运专线、兰新客运专线、哈齐客运专线、牡绥客运专线等。如图1-9～图1-13所示。
图1-9 京秦客运专线
图1-10 郑西客运专线
图1-11 武广客运专线
图1-12 京沪客运专线
图1-13 哈大客运专线
京沪客运专线：连接北京和上海两大直辖市，环渤海和长三角两大经济区，全长1318km，和既有京沪线大体平行，时速350km，线路起自北京南站，终至上海虹桥站。
京津城际：连接北京和天津两大直辖市，全长116.55km，线路起自北京南站，终至天津站，时速300km。
武广客运专线：全长995km，工程投资930亿元人民币，2009年12月9日试运行成功，于2009年12月26日正式运营。
哈大客运专线：全长902km，最高时速达300km以上。北起哈尔滨市，南经长春、四平、铁岭、沈阳、辽阳、鞍山、营口，直抵大连。
京石客运专线：长281km，项目投资估算总额438.7亿元，将列车运行时间缩短一半，形成北京至石家庄1小时交通圈。京石铁路客运专线是北京—广州—深圳—香港客运专线的一部分，时速350km。
郑西客运专线：是我国中长期铁路网规划中“四纵四横”客运专线的重要组成部分，也是我国铁路有史以来投资最大的项目之一。客运专线起自郑州枢纽郑州站，途经洛阳、三门峡、渭南，从西安市绕城高速北侧贯穿西安铁路枢纽，沿咸阳市南侧向西延伸至兴平。全长505km，时速350km。
石武客运专线：是一条连接河北省石家庄市与湖北省武汉市的高速铁路，是中国“四纵四横”客运专线网络中京港客运专线的组成部分。该线全长840.7km，设计时速350km。
合武客运专线：合肥至武汉，时速为250km，已于2009年4月1日开通运营。
汉宜铁路：武汉至宜昌，时速200km，连接合武和宜万。
合宁客运专线：合肥至南京。全长166km，设计时速200km，预留时速250km的条件，是沪汉蓉快速通道的组成部分，也是国家规划的“四纵四横”快速铁路客运网中的一条重要干线。
甬台温客运专线：起自宁波，经台州至温州，全长282.42km，全线设14个车站，总投资约163亿元。
温福客运专线：全长320.97km，位于浙江和福建两省交界的浙南和闽东沿海地区。北起温州南站，南至福州站。速度目标值时速200km，预留时速250km提速条件。
福厦客运专线：全长273km，北起福州，终至厦门，属国家Ⅰ级双线电气化铁路干线。
广深港客运专线：起于新广州站，南至新深圳站（龙华），全长105km，并预留位置向南延伸至香港，及在虎门站预留了位置通往惠州方向。广深港高速铁路列车时速可达350km。
广珠城际：北起广州南火车站，南至珠海市拱北，经由广州市番禺区、佛山市顺德区、中山市，主线设14个车站，线路总长约141km。
长吉客运专线：长春至吉林城际铁路项目，为原铁道部和吉林省合资建设项目。设计技术速度按时速300km考虑，全线100km，这条铁路建成将使长春到吉林的最快时间缩短至半小时左右。
九昌客运专线：该项目是国家重点建设项目，由原铁道部和江西省委联合投资兴建。该铁路线自庐山站（含）引入，在南昌北与京九线接轨，经京九线引入南昌，全线均按照客运专线标准进行施工建设。
胶济客运专线：东起胶东半岛的龙头城市青岛，西到山东省省会济南，全线总长362.5km，设计时速为200～250km。
海南东环客运专线：线路自既有海口站起，由北向南依次经过海口市、文昌市、琼海市、万宁市、陵水县、南至三亚市境内的既有三亚站，正线全长308.11km。
宁杭城际铁路：北起南京，南至杭州，共设11站，全长248.963km。该项目为国铁Ⅰ级双线，设计速度为350km/h。
大西客运专线：由山西省大同市向南跨黄河后经渭南抵达西安。线路正线全长859km，线路设计行车时速250km，并预留进一步发展条件。
截止2013年底，随着宁杭、杭甬、盘营高铁以及向莆铁路的相继开通，中国高铁运营总里程突破一万公里，“四纵”干线基本成形。（三）高速铁路测量工作
1.测量工作的基本原则
高程测量、水平角测量、水平距离测量是测量的三项基本工作。由于任何一种测量工作都会产生不可避免的误差，所以每次测量时都必须按照一定的程序和方法，以防止误差的积累。若从一点开始逐点进行测量，前一点测量的误差会传递到下一点，依次积累，随着范围扩大，最后可能使点位误差超出所要求的限度。
为了限制误差传递和误差积累，提高测量精度，测量工作必须遵循“先整体后局部，先控制后碎部，由高级到低级”的原则来组织实施。
测量工作必须小心谨慎地进行，一切测量工作都必须随时检查，杜绝错误。没有对前阶段工作的检查，就不能进行下一阶段的工作，这是测量工作中所必须坚持的原则之一。为了不使误差积累，必须遵循“先整体后局部”和“先控制后碎部”的原则；为了保证成果的质量，必须坚持随时检查的原则，这样才能保证测量成果的质量和较高的工作效率。
2.从事测量工作的要求
测量成果质量的优劣，直接影响到工程质量，无论是测量误差超限或产生错误，都会使工程质量降低或造成经济损失。因此从事测量的工作人员，应具备扎实的测量技能、高度的责任心，对工作精益求精，严格按照设计和规范要求的精度与方法进行测量工作。
严格检核制度，无论是内业或外业，对测量成果都必须进行必要的检核，防止错误的发生。
测量记录要清楚，注意保持原始记录和计算结果的原始性，实事求是，尊重事实。不合格时，应分析原因，进行重测。
测量工作者要爱护测量仪器和工具，轻拿轻放，避免振动，要掌握正确的操作方法。
3.测量人员具备的专业技术水平
测绘是一门应用科学，是技术密集型行业。测量人员仅具有一定理论知识水平是不够的，仅靠理论知识是无法产生测绘成果的，必须具备一定的测绘专业技能，必须能够掌握和熟练操作测绘仪器设备，必须具备一定的生产实践经验，这就是专业技术水平，包括以下三方面：（1）必须对所应当完成的测绘成果十分熟悉，了解怎样完成这些测绘成果。测绘人员承担一项测绘任务，必须非常清楚应当完成哪些测绘成果，要完成的测绘成果是什么样的，需要通过哪些程序和方法完成这些测绘成果等。如果一名测绘人员对这些起码的常识都不清楚，是无法完成测绘项目的。了解和熟悉这些常识，不是仅靠理论知识就能解决的，只有经过实践，才能全面地掌握。（2）必须具备仪器设备操作技能。测绘人员熟练掌握和使用测绘仪器设备是一项基本技能，是保证工作效率和保证测绘成果质量的基础，是完成测绘项目的基本条件。例如，高铁CPⅠ、CPⅡ测量需要操作GPS接收机，CPⅢ测量需要操作智能型全站仪，沉降观测需要操作数字水准仪，放样需要操作GPSRTK等。（3）必须熟悉和掌握所要进行测绘项目的标准、规范，并能正确地应用，熟悉测绘成果质量的要求，这也是一项基本技能。
4.测量人员具备的能力
从事测绘活动，特别是优质高效地组织完成测绘项目，需具备多方面的能力，主要体现在以下几方面：（1）测绘项目的技术设计能力。接受测绘项目以后，首先要进行踏勘和技术设计，踏勘是到测区了解现场的实际情况，例如测区的位置、地形情况、已有测绘成果情况、测量首级控制网点情况、交通情况等。踏勘后需要对测绘项目进行技术设计，写出技术设计书。技术设计书是保证测绘项目保质、保量、保工期完成的技术性文件，对完成测绘项目具有决定性的指导作用，是非常重要的基础性工作。没有好的技术设计，测绘项目就很难高质量、高效率地完成。（2）测绘生产的组织能力。测绘是一个工序多、过程比较复杂的工作，是需要一定数量的人参与才能完成的。接受了一个测绘项目，能不能组织人员将其完成，需要具有一定的生产组织能力，必须熟悉测绘项目的工序，必须掌握测绘生产组织过程和方法，必须了解怎样安排人员等。这些能力也是需要经过实践锻炼才能提高。（3）对测绘成果质量的检查、验收能力。测绘成果完成后，对测绘成果质量的把关也是非常重要的。对成果的检查验收能力要靠实践积累，测绘成果是通过多道工序完成的，大量测绘成果出自野外测量，除了依靠标准以外，必须借助于丰富的实践经验，才能准确地判断和发现测绘成果质量问题。
测绘人员的能力是通过其从事测绘工作的资历、业绩、完成测绘成果的数量和质量状况来体现的。只有通过长时间的从事测绘工作、参与或主持测绘项目、参加技术设计、承担具体测绘技术操作、直接完成的测绘成果等实践才能不断提高。项目二精密工程测量
一、项目描述
轨道的高平顺性是高速铁路最突出的特点，同时也是高速铁路建设成败的关键之一。为了保证轨道的高平顺性，线路必须具备非常准确的几何参数，测量误差必须保持在毫米级范围内，对测量精度提出了很高的要求。其测量方法、测量精度要高度重视，均要求进行高精度的控制测量，目的是将设计的高速铁路轨道位置、形状及高程，在地面准确地标定出来，确保高速铁路轨道线路平顺性。我们把适合高速铁路工程测量的技术体系称为高速铁路精密工程测量。
精密网：CPⅠ、CPⅡ、CPⅢ、二等水准和精密水准。
二、相关理论知识（一）高速铁路精密工程测量体系的必要性
为了达到高速行驶条件下旅客列车的安全和舒适，高速铁路应满足：（1）严格按照设计的线形施工，即保持精确的几何线性参数。（2）必须具有非常高的平顺性，精度要保持在毫米级的范围以内。
根据《高速铁路轨道工程施工质量验收标准》及《高速铁路轨道工程施工技术指南》，无砟轨道和有砟轨道铺设精度标准见表1-1～表1-4。
表1-1 高速铁路无砟轨道静态平顺度允许偏差值（mm）
表1-2 高速铁路有砟轨道静态平顺度允许偏差值（mm）
表1-3 高速铁路有砟轨道高程、轨道中心、线间距允许偏差值（mm）
表1-4 高速铁路无砟轨道高程、轨道中心、线间距允许偏差值（mm）
从表1-1～表1-4可知，要实现客运专线铁路轨道的高平顺性、舒适性的要求，除了对高速铁路线下工程和轨道工程的设计施工等有特殊的要求外，必须建立一套与之相适应的精密工程测量体系，必须具有较高的铺设精度。为此，德国和中国对于时速200km及以上铁路的轨道平顺度均制定了较高的精度标准。
对于无砟轨道，轨道施工完成后基本不再具备调整的可能性，由于施工误差、线路运营以及线下基础沉降所引起的轨道变形只能依靠扣件进行微量的调整。高速铁路扣件技术条件中规定扣件的轨距调整量为±10mm，高低调整量为+26mm～-4mm，因此用于施工误差的调整量非常小，这就要求对无砟轨道有着较有砟轨道更严格的施工精度控制标准。（二）国外高速铁路无砟轨道工程测量技术（以德国为例）
工程测量控制网包括平面控制和高程控制两部分，一般采用逐级控制的方式形成完善的工程测量控制网。分级控制的级数根据国家控制点的精度和密度来确定。对于大型桥梁和长大隧道等构筑物工程还应给予特殊考虑，建立局部专门工程控制网来保证精度。
1.大地测量基准
德国铁路针对所有铁路线路技术而采用的大地测量基准数据是以德国土地测量管理部门的ETRF89为基础的DB-REF，采用七参数转换，可以实现由ETRF89转换到局部参考椭圆体，使用3°带高斯——克吕格投影将球面坐标投影到平面上。
2.控制网基准
永久标志的控制基准点用大地测量方法来测定，并作为固定标志导入德国铁路的信息系统中，由于它们具有较高的测量精度、可靠性和稳定性，因此这些控制基准点构成了德国铁路的基准控制网。据资料介绍，德国高速铁路采用MKS定义的特殊技术坐标网。MKS可根据需要把地球表面正形投影到设计或计算平面上，发生的不可避免的长度变形限定在10mm/km的数量级上。
基准控制网与坐标框架建立了固定的关系（如在地理信息系统中），对铁路线路的测量、评价和分析均以坐标为基础。与此对应，所有以坐标为基础的测量、评价和分析方法也必须以DB-REF的基准控制网为基础。新控制基准点只能在DB-REF系统中加密。对于特殊的测量网，可以在与DB-REF不一致的系统中测定坐标。既有基准控制网的加密和扩展必须在所规划的施工措施范围内（新建、扩建、改建和维修作业）进行。在建立和计算新的控制基准点时，必须遵守铁路工程测量的有关规范。
3.控制网体系
控制基准点分为三维控制基准点、水平控制基准点和高程控制基准点。对于非三维控制基准点，需要以分米级的精度针对新控制基准点给出所缺少的维数。所有新控制基准点必须以三维方式设置和测定，取决于精度、测定方法、使用目的及与相邻控制基准点的距离，控制点的状态可以表明控制基准点的质量（表1-5）。
表1-5 控制基准点的质量
4.控制点密度
控制基准点之间的距离必须要确保能够经济地进行测量作业，具体见表1-6。
表1-6 控制点的密度
控制基准点的建立以最小费用为原则，应便于使用，点位稳定可靠、经济实用，且尽可能靠近线路。设立在国家铁路地域的控制基准点，必须满足下列要求：稳固、持久；位于铁路交通和个人交通的范围之外；满足事故预防的规定；能够安置仪器；允许搁置3m的水准尺；容易发现和使用；不因以后的房屋建造、施工和维护作业而遭破坏；优先测设在建筑物和大楼旁或其上。
在设置控制点时，应当针对测定和今后的利用来考虑所采用的测量和评价方法。对于PS1～PS4的控制基准点，可以绘制点之记，以便在今后寻找。
5.平面控制网网形
德国铁路的平面控制网分为PS0、PS1、PS2和PS4四级，网形如图1-14～图1-16所示。
德国国家控制网点的间隔为30～50km，加密的PS0点间隔为4km左右，且远离施工区，由静态GPS来测定。PS0控制网精度相当于我国高速铁路无砟轨道控制网CPⅠ（图1-14）。
图1-14 PS0控制网
PS1控制网是在PS0控制网的基础上进行加密测量得到。PS1控制点沿线路单侧布设，点间距800～1000m，位于施工区内，与线路的距离不大于15m。PS1控制网精度相当于我国高速铁路无砟轨道控制网CPⅡ（图1-15）。
PS4控制网测量为两种不同方法建立。一种是在PS1和PS2控制网的基础上采用导线测量的方法进行加密测量，相距150～250m，如图1-16（a）所示；另一种是通过自由设站或后方交会对PS4控制网进行测量，如图1-16（b）所示。PS4控制点沿铁路线路两侧对称布设，为轨道铺设控制网，相邻两点间距为60m。PS4控制网相当于我国无砟轨道铺设时的CPⅢ和加密控制基桩。
图1-15 PS1控制网
图1-16 PS4控制网
6.控制网测量技术标准
建立高精度高速铁路工程控制网的目的，是为了保证施工时轨道的绝对和相对定位达到设计标准。德国高铁控制标准分别是博格公司控制网精度标准（表1-7）和德铁DS833的控制网精度标准（表1-8）。
表1-7 博格公司控制网精度标准
博格公司在京津城际施工期间，曾作出调整：线路导线网和建筑物特殊网合并建设，精度要求：每180～200m，水平位置3mm，高程1mm。
表1-8 德铁DS833的控制网精度标准项目三施工测量工作流程
一、项目描述
高速铁路施工测量包括线下工程测量和无砟轨道测量两大部分。
二、相关理论知识
高速铁路施工测量流程如图1-17所示。
图1-17 高速铁路施工测量工作流程【思考与练习题】
1.高速铁路施工控制网内容有哪些？
2.简述高速铁路施工测量工作流程。
3.旅客列车在高速行驶下，达到安全性和舒适性，高速铁路应满足哪些条件？
4.设立在国家铁路地域的控制基准点，必须满足哪些要求？单元二高速铁路工程控制测量【学习导读】 列车运行安全性和舒适性要求以高质量的轨道几何线形为基础，以高速铁路建设中的施工测量技术为立足点，为保证高速铁路轨道具有高的平顺性，需要应用精密控制测量技术。【知识目标】 1.了解三网合一的概念及三网之间的关系； 2.掌握平面控制网的布网原则及要求； 3.了解CPⅠ、CPⅡ控制网的主要技术要求； 4.掌握高程控制网形及精度要求； 5.了解施工复测内容； 6.掌握控制网复测技术要求。【能力目标】 1.具备高程控制网形布设能力； 2.具备CPⅠ、CPⅡ控制网复测能力； 3.具备二等水准网复测能力。项目一工程测量控制网
一、项目描述
就测量控制网来说，在布设控制网时，希望在现有的人力、物力和财力的条件下，使控制网具有较高的精度和可靠性；或是在旧有控制网改造时，希望在满足一定要求的前提下，使改造的费用最低；在测量数据处理时，则希望测量误差对最终的结果影响最小。
高速铁路无砟轨道工程测量的平面、高程控制网，按施测阶段、施测目的及功能的不同可分为勘测控制网、施工控制网、运营维护控制网，这就是高速铁路无砟轨道工程测量的三个控制网，简称“三网”。
二、相关理论知识（一）“三网合一”的概念
与有砟轨道相比，无砟轨道的最大特点是工程施工工艺和精度要求高，运营维护技术特殊，周期长（按60年设计标准）。为保证控制网的测量成果质量满足勘测、施工、运营维护三个阶段测量的要求，适应高速铁路无砟轨道铁路工程建设和运营管理的需要，三阶段的平面、高程控制测量必须采用统一的基准，即勘测控制网、施工控制网、运营维护控制网均采用CPⅠ为基础平面控制网，二等水准基点网为基础高程控制网，简称为“三网合一”。
1.“三网合一”的内容（1）勘测控制网、施工控制网、运营维护控制网坐标高程系统的统一。在高速铁路无砟轨道的勘测设计、线下施工、轨道施工及运营维护的各阶段均采用坐标测量定位，因此必须保证三网的坐标和高程系统的统一，以使无砟轨道的勘测设计、线下施工、轨道施工及运营维护工作顺利进行。（2）勘测控制网、施工控制网、运营维护控制网起算基准的统一。高速铁路勘测控制网、施工控制网、运营维护控制网平面测量应以基础平面控制网CPⅠ为平面控制基准，高程测量应以二等水准基点为高程控制测量基准。（3）线下工程施工控制网与轨道施工控制网、运营维护控制网的坐标高程系统和起算基准的统一。（4）勘测控制网、施工控制网、运营维护控制网测量精度的协调统一。
2.“三网合一”重要性和意义“三网合一”的重要性在于从控制网的统一开始着手建立铁路无砟轨道的测量系统，其意义可以说是划时代的。德国睿铁公司（Rail One）执行副总裁巴哈曼先生曾说过：“要成功地建设无砟轨道，就必须有一套完整、高效且非常精确的测量系统，否则必定失败”。由此可见，建立无砟轨道工程测量系统的重要作用。
过去有砟轨道铁路工程测量规范的各级控制网测量的精度指标，主要根据满足线下工程施工控制的要求而制定，没有考虑轨道施工对测量控制网的精度要求，轨道的铺设是按照线下工程的施工现状进行铺设。而高速铁路无砟轨道必须具有非常精确的几何参数，精度要保持在毫米级范围以内，测量控制网的精度必须满足轨道铺设的精度要求，使轨道的几何参数与设计的目标位置之间的偏差保持在最小。
我国高速铁路对无砟轨道铺设精度要求规定了两项检验标准：（1）10m弦长，轨向偏差为2mm，高低偏差为2mm，即2mm/10m，见表2-1。
表2-1 无砟轨道铺设精度（静态）标准（2）300m弦长，正矢偏差为10mm，即10mm/300m。在高速铁路无砟轨道施工铺设阶段，三网合一最重要的内容就是线下工程施工控制网与轨道施工控制网的坐标高程系统、起算基准的统一和测量精度的协调统一。
3.“三网合一”的原则
为控制测量误差，高速铁路精密工程体系需要从相对定位模式转向绝对定位模式。按照高速铁路建设的管理程序，测量控制网根据实测阶段、目的和功能，可以分为勘测控制网、施工控制网和运营维护网，简称“三网”。为使高速铁路平面控制和高程控制网的精度满足勘测、施工和运营维护的测量要求，必须统一高速铁路三个阶段的平面和高程控制测量基准，这就是“三网合一”的原则。这也为今后的控制网复测提供了统一的坐标系统。（二）控制网的优化设计及质量标准
人们在做任何一项工作时，总是希望在所有可行的方案中选择一种在某种意义下最优的方案，这就是最优化设计。优化设计中涉及的质量标准通常有精度、可靠性和费用。
1.优化设计分类
按照德国慕尼黑国防军事学院天文、物理大地测量教授格伦法伦德（E.Grafarend）博士所建议的分类方法，控制网的优化设计问题通常可分为四类，即零类设计、一类设计、二类设计和三类设计。（1）零类设计
零类设计也就是基准的选择问题，即平差的参考系选择问题。基准可以认为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。因此，基准的选择可以认为是必要的起始数据的选择，而如何选择这组必要的起始数据才能达到某种目的则是零阶段设计所要解决的问题。
在控制网平差中，控制点的坐标不是直接观测值，它们也不可估量。就是说，如果没有一定的起算数据（基准），控制点坐标的最佳估值是不能直接由观测值得到的。这里的起算数据（基准）包括对网的定位、定向和尺度等。
测量控制网的点位坐标是待估参数。对于测角网，观测量是方向或角度。仅根据方向或角度的观测值不可能确定点的坐标值，亦即不能确定网的位置、方位和大小。因此，需要有一个点的位置（纵、横）、一个方位和一个尺度基准，也可以两个点的纵、横坐标作为基准。对于测边网、边角网或导线网，观测量是边长和方向（或角度）。为了确定点的坐标，需要有一个点的位置（纵横坐标）和一个方位基准。如果再将尺度作为待定参数，则还需要一个尺度基准。一般说来，测角网、测边网、边角网都是二维平面控制网，其基准数为4个，而各种三维控制网的基数是7个。
为了在平差时求得非可估量（即作为待定参数的坐标值）的最佳估值，常常以不同的方式给出控制网的基准。对于测图控制网、施工控制网等，通常给出固定形式的基准，称为强基准。强基准是固定的原始数据，平差后要求保持基准的形式不变。以自由网（秩亏）平差和拟稳平差的监测网也属于强基准。而滤波和配置中的待估参数（信号）全部或部分是随机量，其基准一般由待估参数的随机信息——先验期望和先验方差确定，称为弱基准。弱基准在平差后会得到一定的修正。测量控制网优化设计问题，一般属于强基准问题，但有经典平差和自由网平差之分。前者有足够的起算数据，误差方程式的系数矩阵为列满秩，法方程式的系数矩阵为满秩对称矩阵，有唯一解；后者为秩亏平差，法方程式没有唯一解。
控制网的基准设计不仅为网的待定参数提供了起算数据，还对网的精度有很大影响。众所周知，离开起始点愈远，待定点的精度愈低。各种控制网有不同的专门用途和待定的精度要求，在进行网的基准设计时必须分别加以考虑。
测量控制网按经典的最小二乘法作间接平差时，一般是以某些参数的固定值作为网的基准，以求得待定参数的估计值或平差值。例如，测角网通常以一个点、一条边和一条边的方位为起算数据构成基准，测边网（导线网、边角网）以一个固定点和一条边的固定方位角为起始数据。
自由网平差的解法很多，大致可分为三类：利用广义逆理论；利用特征值；转化为经典平差方法处理。
对于同一个测量控制网，如果采用不同的基准进行平差计算，会得到不同的结果。有时需要改变网的基准，这可以通过重新平差来实现，也可以用S变换（即相似变换）方法来完成网的基准变换，从而不用重新平差便得到新基准系的测量结果。（2）一类设计
测量控制网的一类设计是解决网形优化问题，即在客观地形、地物和地质条件下，寻求点位的最优布设与观测值的最佳配赋。
控制网网形设计，一般先通过图上规划和野外踏勘得到初始方案，然后运用最优化方法对初始网形加以改进，得出最终布网网形。
首先需要解决的问题是布设多少控制点，也就是控制点的数目的优化。点数的多少决定着测区控制点密度，影响到精度、可靠性和使用的方便性，也与测量的成本费用、工作量有直接的关系。在满足精度、可靠性要求和使用方便的前提下，应该力求布设最少的控制点。
目前尚难以实现计算机自动选点。较为可行的途径是将设计者的直觉和经验与电子计算机的高速计算和严密判断结合起来。可以按下列步骤进行：
第一步，定出网的关键点。如工程控制网的关键点为数不多，但对网的质量至关重要，如建筑物的主轴线点、隧道的进洞点、变形监测网的工作基点、基准线端点等。关键点的定位主要取决于工程设计等因素。
第二步，围绕关键点，以平均边长或平均点位密度扩展出其余控制点，确定最优点数，得到初始网形。
第三步，将初始网形的控制点分为两类：第一类点为不能进行点位优化的点，如关键点以及网内受地形、地质条件限制而无法优选点位的点；第二类点为可能进行点位优化的点，这类点具有一定的选择范围，而究竟选在何处为佳则要用最优化方法借助于计算机来确定。第二类点的优化结束后，便得到了整个网的最优点位布置。
除了点位布置，还需要确定控制点之间的连线，方能构成网形。这些连线代表一定的观测值，因此这一步工作要解决的是观测值的优选问题。网中是否有多余观测，影响到网的精度和可靠性。
在进行点位优化时，可以只考虑纯量精度准则，优化的方法主要有变量轮换法、梯度法和逐次逼近法三种。（3）二类设计
第二类设计或控制网观测值最佳权变量问题，是指在图形已经确定的控制网中，寻求观测值的最优权矩阵，并把它变成观测纲要。
测量控制网的观测值，主要有测角和测边两类，它们对控制网精度、可靠性等质量指标有着不同的影响。角度观测值在网中的作用主要是对方位（横向）的控制，却有较大的尺度误差（总纵向）；测边网的点位误差也是离已知点越远越大，但有较大的方位误差和较小的尺度误差。边长、角度观测值对控制网精度影响的正交性，使边角网在精度方面优于单纯的测角网或测边网，也为测量控制网的优化设计提供了新的方法。设计者可以借助于改变边角网中测角、测边的数目及其精度来调节待定点点位误差椭圆的形状和大小。
第二类设计程序可分成两步：第一步是按最优观点确定观测值的权；第二步是把观测值权转换为观测纲要。第一步可以采用以纯量精度标准和准则矩阵为基础的直接法和以精度标准为基础的间接法来解算；第二步可以采用对权阵求逆，并将其作为观测值方差——协方差矩阵的估值，再按经典大地测量的处理方法把最佳观测值的权换算成观测值的重复次数。（4）三类设计
三阶段设计指的是旧有控制网的改造方案设计问题。通常采用增加一定数量的附加观测值来改造旧有网，如测角网中加测一部分边长观测值，以改善旧有网的质量。一般是以改善控制网的精度和灵敏度为目标的优化设计问题。
总之，网的优化设计一般应该满足以下要求：
1）精确性。网中各元素要达到或高于预定的精度；
2）可靠性。网中应具有一定数量的多余观测，构成几何条件，使控制网具有较高的自检功能，避免粗差出现；
3）经济性。用最小的时间、人力，能以较少物力等实现网的精度和可靠性要求。
2.质量标准（1）精度标准
精度标准分为纯量精度标准和准则矩阵标准。纯量精度标准是选择一个描述全网总体精度的某一量作为评定网的精度指标。工程控制网一般选择坐标未知数协因数阵的函数，得到几种与基准独立的精度指标，诸如N、A、E、S、D和F标准。纯量精度标准的缺点是不能全面刻画全网精度结构的细部，难以掌握网的精度分布，但它可用来比较方案的优劣，所以一般都用在模拟法设计中。
纯量精度指标适用于工程控制网。因工程控制网有其特殊要求的一面（如直线隧道贯通的横向精度要求较高），经常只涉及部分点的精度，易于用纯量标准来描述，且在设计中易于达到目标，不必对全网的精度作控制。
准则矩阵是一种全面和精密的精度标准，它可描述网的精度细部，是一个具有理想结构的方差—协方差矩阵，有几种结构方法。例如，1972年Grafarend提出了所谓的T-K结构，它要求点位误差椭圆为圆，且各点一致。1974年Baarda等人提出了一种“混沌”结构，要求点位误差椭圆和相对点位误差椭圆均为圆。1981年Wimmer提出了采用适当的相关系数来构造准则矩阵，诸如用指数余弦函数来拟合控制网。另一类构造准则矩阵的方法是直接配置法。1981年Banov根据坐标未知参数函数的精度指标及其坐标未知参数的关系和协方差传播律来构造准则矩阵，其特点是准则矩阵和优化设计同步进行，在优化设计后，逐步修改准则矩阵，直至要求满足，最后是准则矩阵和优化方案同时获得。另外还有SVD（奇异值分解）准则矩阵，根据等权计算坐标的方差—协方差阵，逐步缩小协方差阵的特征值（特征向量不变），使协方差阵的结构满足要求，或对误差椭圆作适当的旋转，改变某些特征向量的方向，使精度要求满足，且某些点的误差椭圆长半轴指向特定的方向。（2）可靠性标准
可靠性是衡量网的抗差能力，包括内部可靠性和外部可靠性。因为这些都与观测量的多余观测分量有关，因此目前均采用多余观测分量作为可靠性的度量。（3）费用标准
费用标准是建网费用的经济指标，有两种原则，即最大原则（费用一定，网的质量最好）和最小原则（网的质量标准满足要求，费用最小）。由于建网的费用涉及多种因素，实际情况千变万化，一般难以用一个准确的合乎实际的费用函数来计算建网费用，目前常用观测值权的一个函数来度量。（三）平面控制网
1.平面控制网设计及技术指标
平面控制网设计技术指标和要求主要是根据《高速铁路工程测量规范》、《新建时速300～350公里客运专线铁路设计暂行规定》及国外无砟轨道的相关技术标准而制定的。
德国的磁浮高速铁路平面坐标系（MKS）定义为特殊技术坐标网。在这一坐标系中，强制控制点作为详细选线的基础，当需要转换为国家坐标时，通过测量值修正或坐标变换实现，控制点通过大地测量尺度或通过转换实现，强制附合点的控制还用于建筑施工时的全部后续测量技术工作。MKS根据需要把地球表面正形投影到设计和计算平面上，发生的（不可避免的）长度变形限定在以大灵敏度投影时对于保长影响不大的一个数量级上，并满足以下几方面的特殊要求：（1）标志质量——不冻地基，定心精度一致；（2）一致性——同期建立，等效观测，内部精度高；（3）邻近原则——几何邻近关系的质量要求高；（4）点密度——适合于设计、定线、验收和计算；（5）网形——适应测设的要求。
如果不能维持最大横向距离a≤25km的条件，则规定若干个MKS区段，每个区段包含足够的重叠部分（至少各包含高一级固定基准点矩形区域的3个点，约6km）。除了上述投影特性外，在测定固定基准点和施工时，必须对精密仪器和大气修正的测距值进行几何学简化，即简化为水平线和建筑地平线，并考虑地球的曲率。剩余的长度变形（长度比差）可以量化如下：
式中 a——偏离投影中线的横向距离（表2-2）；
r——地球平均曲率半径，可取6371km。
表2-2 偏离投影中线的长度变形
铁路线路至选定作中心投影的大地线的最大横向距离控制在25km内，可使整个路线轨迹范围内不可避免的长度失真不超过每100m为1mm的数量级。
高速铁路的平面坐标宜引入1954北京坐标系。在测区内投影长度的变形值不宜大于10mm/km。根据测区所处地理位置和线路高程情况，可按下列方法选定坐标系统：（1）采用全国统一的高斯正投影3°带平面直角坐标系统；（2）采用投影于测区抵偿高程面的高斯正投影3°带平面直角坐
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