地面控制测量（共11篇）
地面控制测量 篇1
摘要：正确的测量过程, 永远是质量改进的第一步。如果没有科学的测量系统评价方法, 缺少对测量系统的有效控制, 质量改进就失去了基本的前提。为此, 进行测量系统分析就成了企业实现连续质量改进的必经之路。
关键词：测量,测量系统分析,测量过程控制
目前, 很多企业都已建立了测量管理体系。为推动企业的计量管理起到了很大的作用, 对质量管理、生产管理、能源管理、环境管理、安全管理等方面给予很大的技术基础支持。同时也为企业节能减排、提高经济效益提供了有效的计量保证。但是, 实施过程中对ISO10012:2003的7.2条款——测量过程的理解与实施还没有真正到位。就测量过程的控制而言, 还没有真正按规定的要求进行。标准中指出“对每一测量过程, 应识别有关的过程要素和控制。要素和控制限的选择要与不符合规定的要求时引起的风险相称。这些过程要素和控制应包括操作者、设备、环境条件、影响量和应用方法的影响”。
那么如何对测量过程进行控制, 下面采用几个实例来着重介绍一下测量系统分析与测量过程控制方法。
1 测量过程控制
测量过程控制是对测量过程采取的控制技术和活动, 是对影响测量结果的所有因素 (包括人员、环境、设备、计量溯源、检测方法等) , 即资源和活动加以控制, 以此达到减少或消除其影响。众所周知, 在影响产品质量特征值变异的六个基本质量因素 (人、机、料、法、环和测) 中, 测量是其中之一。与其它五种基本质量因素所不同的是, 测量因素对工序质量特征值的影响独立于五种基本质量因素综合作用的工序加工过程, 这就使得单独对测量系统的研究, 并进行有效控制成为可能。
1.1 简单控制方法
是利用相同或不相同的方法进行重复测量;对保留的物品进行再测量;分析一个物品不同特性结果的相关性;对测量过程中使用的测量设备进行抽样检查;对测量过程的环境条件进行监测;对测量人员的工作实施监督检查等。
1.2 复杂的控制方法
2 测量系统分析
测量系统分析指用统计学的方法来了解测量系统中的各个波动源, 以及他们对测量结果的影响, 最后给出本测量系统是否合符使用要求的明确判断。目的是确保企业产品质量检验、生产过程的监控和工艺监测、物料和流程性产品交接时计量核算、能源核算、新产品试验、环境监测以及生产安全监测的结果准确可靠等。测量系统可分为“计数型”及“计量型”测量系统两类。测量后能够给出具体的测量数值的为计量型测量系统;只能定性地给出测量结果的为计数型测量系统。“计量型”测量系统分析通常包括偏倚、稳定性、线性、以及重复性和再现性 (简称R&R) 。在测量系统分析的实际运作中可同时进行, 亦可选项进行, 根据具体使用情况确定这里着重对被检测量设备进行控制。下面举例对游标卡尺在尺寸测量过程中的偏移、线性以及行进行重复性和再现性分析。
2.1 偏移分析
【例2】东北特钢集团高合金线材公司, 精整线使用一把 (0-300) mm/0.04mm的游标卡尺, 作为产品终端测量尺寸, ￠65.50mm圆钢GCr15作为样品, 其基准值直径为￠65.50 mm, 共测量15次, 测量结果如表1。
平均值=65.48 mm偏移=平均值-基准值=65.48-65.50=-0.02取α=0.05 (95%置信度)
偏倚的95%自信度区间上限为:-0.0615
偏倚的95%自信度区间下限为:0.0215
结论:“0”落在偏移值附近的1-α置信度界限内, 则偏移在α水准上是可以接受的。
2.2 线性分析
【例3】检定人员对模具钢公司精整线 (0-300) mm/0.04mm的游标卡尺按规程要求检定五点 (也可以选用不同规格的产品作为样件进行测量) , 检定结果列入下表, 根据检定结果对该尺的线性进行分析。 (如表2、表3)
根据中途计算结果按下列公式进行计算, 最后画出线性图如图1。
利用散布图和统计软件求出回归直线的拟合优度R2。
R2=0.793>0.7, 且“偏倚=0”线包含在置信带中, 判定此测量系统可接受。
2.3 重复性和再现性 (简称R&R) 分析
测量系统分析是通过过程特征的连续性分析来确认测量过程是否有效。严格的来说, 必须是具有复现性的测量系统才可运用本方法进行分析。
按照测量系统分析的要求, 在产品特性范围内获取10件产品作为样件, 并分别编号为1~10号;由三名测量人员按随机顺序对1~10号的样件各循环测量3次, 由负责记录的人员记录在《量具重复性和再现性数据收集表》中 (见《测量系统分析》参考手册、第三版、第101 (图12) 对应的编号栏内。记录人员不应让测量人员知道相互之间的测量数据。按要求及时出%GRR和ndc最后测量系统可接受性的通用比例原则进行判断。
3 需要注意的几点
3.1 样件的选择
在选择样件时需要考虑样件尺寸的散差应均匀分布在公差范围内, 特别是有上下公差要求的, 我们需选择几个临界尺寸的样件, 目的是保证区别分类数ndc≥5, 即MSA是有效的。
3.2 测量结果的取值
为了保证MSA的准确度, 仪器的读数也是很关键的一项, 尽可能保留估读值, 千万不要舍除每次的估读值。
3.3 操作方法
在对测量系统进行分析时, 测量人员的操作方法必须相同, 测量程序、测量手段、测量设备以及样件的测量位置都要保持一致。如果不注意测量细节, 就无法保证测量系统的有效性。
参考文献
[1]GB/T19022—2003/ISO10012:2003《测量管理体系测量过程和测量设备的要求》·中国标准化协会·2003.12.16日发布.
[2]国家质量监督检验检疫总局计量司·中国计量测试学会.现代企业计量工作指导手册 (修订版) [S].北京:中国标准出版社·2005.
地面控制测量 篇2
第一节 控制测量的任务和作用
一、概述
1、控制网
控制测量学是研究精确测定和描绘地面控制点空间位置及其变化的学科。它是在大地测量学基本理论基础上以工程建设测量为主要服务对象而发展和形成的，为人类社会活动提供有用的空间信息。
2、控制测量
测定控制点位的工作，称为控制测量
3、国家控制网
在全国范围内建立的控制网，称为国家控制网。国家平面控制网主要布设成三角网，采用三角测量的方法。国家高程控制网布设成水准网，采用精密水准测量的方法。
4、城市控制网
在城市地区，为测绘大比例尺地形图、进行市政工程和建筑工程放样、而在国家控制网的控制下建立的控制网，称为城市控制网。
5、小地区控制测量
在面积小于15km²范围内建立的控制网，称为小地区控制网。
二、工程控制测量的基本任务和作用
1、在设计阶段建立用于测绘大比例尺地形图的测图控制网
在这一阶段，设计人员要在大比例尺地形图上进行建筑物的设计或区域规划，以求得设计所依据的各项数据。因此，控制测量的任务是布设作为图根控制依据的测图控制网，以保证地形图的精度和各幅地形图之间的准确拼接。
2、在施工阶段建立施工控制网
在这一阶段，施工测量的主要任务是将图纸上设计的建筑物放样到实地上去。在施工放样之前，需建立具有必要精度的施工控制网。
3、在工程竣工后的运营阶段，建立以监视建筑物变形为目的的变形观测专用控制网
以上2、3阶段布设的两种控制网统称为专用控制网。
三、控制测量学的主要研究内容
控制测量学的基本科学技术内容概括如下：
（1）研究建立和维持高科技水平的工程和国家水平控制网和精密水准网的原理和方法，以满足国民经济和国防建设以及地学科学研究的需要。
（2）研究获得高精度测量成果的精密仪器和科学的使用方法。
（3）研究地球表面测量成果向椭球及平面的数学投影变换及有关问题的测量计算。
（4）研究高精度和多类别的地面网、空间网及其联合网的数学处理的理论和方法、控制测量数据库的建立及应用等。
第二节 控制网的布设形式
一、平面控制网的布设形式
1、导线网的布设形式
导线网是目前工测控制网较常用的一种布设形式，它包括单一导线和具有一个或多个结点的导线网。网中的观测值是角度（或方向）和边长。独立导线网的起算数据是：一个起算点的 坐标和一个方向的方位角。
导线网与三角网相比，主要优点在于：
（1）网中各点上的方向数较少，除结点外只有两个方向，因而受通视要求的限制较小，易于选点和降低觇标高度，甚至无须造标。（2）导线网的图形非常灵活，选点时可根据具体情况随时改变。（3）网中的边长都是直接测定的，因此边长的精度较均匀。
导线网的缺点主要是：导线网中的多余观测数较同样规模的三角网要少，有时不易发现观测值中的粗差，因而可靠性不高
2、三角网
在地面上选定一系列点位1，2，﹒﹒﹒﹒，使互相观测的两点通视，把它们按三角形的形式连接起来即构成三角网。如果测区较小，可以把测区所在的一部分椭球面近似看做平面，则该三角网即为平面上的三角网（图1-4）。三角网中的观测量是网中的全部（或大部分）方向值（有关方向值的观测方法见第三章），图1-4中每条实线表示对向观测的两个方向。根据方向值即可算出任意两个方向之间的夹角。
3、边角网和三边网
边角网是指测角又测边的以三角形为基本图形的网。如果只测边而不测角即为三边网。实际上导线网也可以看做是边角网的特殊情况。
4、GPS网
二、高程控制网的布设
1、几何水准测量
用水准仪和水准尺进行水准测量的方法叫几何水准测量。
2、三角高程测量
三角高程测量主要用于山区的高程控制和平面控制点的高程测定。
第三节 国家控制网的布设
一、布设原则
我国幅员辽阔，在大部分领域（约9 600 OOOkm)上布设国家天文大地网，是一项规模巨大的工程。
1、分级布网、逐级控制
由于我国领土辽阔，地形复杂，不可能用最高精度和较大密度的控制网一次布满全国。为了适时地保障国家经济建设和国防建设用图的需要，根据主次缓急而采用分级布网、逐级控制的原则是十分必要的。即先以精度高而稀疏的一等三角锁尽可能沿经纬线方向纵横交叉地迅速布满全国，形成统一的骨干大地控制网，然后在一等锁环内逐级（或同时）布设二、三、四等控制网。
2、应有足够的精度
3、应有足够的密度
控制点的密度，主要根据测图方法及测图比例尺的大小而定。
4、应有统一的规格
由于我国三角锁网的规模巨大，必须有大量的测量单位和作业人员分区同时进行作业，为此，必须由国家制定统一的大地测量法式和作业规范，作为建立全国统一技术规格的控制
二、布设方案
根据国家平面控制网施测时的测绘技术水平，我国决定采取传统的三角网作为水平控制网的基本形式，只是在青藏高原特殊困难的地区布设了一等电磁波测距导线。
1、一等三角锁布设方案
一等三角锁是国家大地控制网的骨干，其主要作用是控制二等以下各级三角测量，并为地球科学研究提供资料。
一等三角锁尽可能沿经纬线方向布设成纵横交叉的网状图形。在一等锁交叉处设置起算边，以获得精确的起算边长。
一等锁在起算边两端点上精密测定了天文经纬度和天文方位角，作为起算方位角，用来控制锁、网中方位角误差的积累
2、二等三角锁、网布设方案
二等三角网是在一等锁控制下布设的，它是国家三角网的全面基础，同时又是地形测图的基本控制。因此，必须兼顾精度和密度两个方面的要求。
在一等三角锁和二等基本锁控制下，布设平均边长约为13km的二等补充网。按三角形闭合差计算所得的测角中误差小于士2.5“。
为了控制边长和角度误差的积累，以保证二等网的精度，在二等网中央处测定了起算边及其两端点的天文经纬度和方位角，测定的精度与一等点相同
3、三、四等三角网布设方案 三、四等三角网是在一、二等网控制下布设的，是为了加密控制点，以满足测图和工程建设的需要。
三、四等点以高等级三角点为基础，尽可能采用插网方法布设，但也采用了插点方法布设，或越级布网。即在二等网内直接插人四等全面网，而不经过三等网的加密。三等网的平均边长为8km，四等网的边长在2～6km范围内变通。由三角形闭合差计算所得的测角中误差，三等为士1.8”，四等为士2.5"。
4、GPS网
1）国家GPS A级网 2）国家GPS B级网 3）全国GPS一、二级网
三、国家高程控制网
高程控制网主要用水准测量和三角高程测量方法建立。（1）用水准测量方法建立的高程控制网称为水准网。高程控制网可以一次全面布网，也可以分级布设。各等级水准测量都可作为测区的首级高程控制。（2）三角高程测量是根据两点间的竖直角和水平距离计算高差而求出高程的，其精度低于水准测量。
国家高程控制网是用水准测量的方法建立起来的，又称国家水准网，按控制等级和施测精度分为四个等级，一、二等为精密水准测量，三、四等为普通水准测量。一等水准网是国家高程控制网的骨干；二等水准网布设于一等水准环内，是国家高程控制网的全面基础；
三、四等水准网为国家高程网的进一步加密。目前我国主要采用的是1985国家高程系统。
第四节 工程平面控制网的布设原则和方案
一、布设原则
工测控制网可分为两种：一种是在各项工程建设的规划设计阶段，为测绘大比例尺地形图和房地产管理测量而建立的控制网，叫做测图控制网；另一种是为工程建筑物的施工放样或变形观测等专门用途而建立的控制网，我们称其为专用控制网。建立这两种控制网时亦应遵守下列布网原则。
1、分级布网、逐级控制
对于工测控制网，通常先布设精度要求最高的首级控制网，随后根据测图需要，测区面积的大小再加密若干级较低精度的控制网
2、要有足够的精度
以工测控制网为例，一般要求最低一级控制网（四等网）的点位中误差能满足大比例尺1:500的测图要求。
3、要有足够的密度
不论是工测控制网或专用控制网，都要求在测区内有足够多的控制点。
4、要有统一的规格
为了使不同的工测部门施测的控制网能够互相利用、互相协调，也应制定统一的规范，如现行的《城市测量规范》和《工程测量规范》。
二、布设方案
工测三角网具有如下的特点：
② 各等级三角网平均边长较相应等级的国家网边长显著地缩短； ②三角网的等级较多；
③ 各等级控制网均可作为测区的首级控制；
④三、四等三角网起算边相对中误差，按首级网和加密网分别对待。以上这些特点主要是考虑到工测控制网应满足最大比例尺1:500测图的要求而提出的。
三、专用控制网的布设特点
专用控制网是为工程建筑物的施工放样或变形观测等专门用途而建立的。由于专用控制网的用途非常明确，因此建网时应根据特定的要求进行控制网的技术设计。
第五节 控制测量作业流程
用于工程测量的控制测量，一般作业流程是：
收集本测区的资料----测区踏勘----图上设计---野外实地选点--造标埋石---观测---计算
控制测量的任务是精确确定控制点的空间位置。1）选定控制点的位置
其工作步骤包括收集资料，实地踏勘，图上设计，实地选点，造标、埋石。
2）观测
用精密的仪器和科学的操作方法将控制网中的观测元素精密测定出来。
3）计算
用严密的计算方法将控制点的空间位置计算出来。计算步骤包括归算（将地面观测结果归算至椭球面上）；投影（将椭球面上的归算结果投影到高斯平面上）；平差（在高斯平面上按最小二乘法进行严密平差）。
第二章 控制测量技术设计
第一节 概述
一、技术设计的意义和主要任务
1、技术设计的意义
2、技术设计的主要任务
（1）根据生产任务，结合测区具体情况，拟定最佳控制网布设方案。
（2）确定适宜的精度等级。（3）拟定建网计划
二、技术设计的依据和基本原则
1、技术设计的依据
1）、上级下达任务的文件或合同书 2）有关的法规和技术标准
3）有关测绘产品生产定额、成本定额和装备标准
2、技术设计的基本原则
1）技术设计方案应先考整体，后考局部，顾及发展；要满足用户的要求，重视社会效益和经济效益。
2）要从作业区实际情况出发，考作业单位的实力，挖掘潜力，选择最佳方案。
3）广泛收集、认真分析和充分利用已有的测绘产品及资料 4）极采用适用的新技术、新方法、新工艺。
三、编写技术设计书
1、工程名称及任务概况。
2、作业区自然地理概况。
3、已有资料的利用情况。
4、主要作业方法 和技术规定
5、计划安排和经费预算
6、附件
1）可供利用的已有资料清单 2）附图、附表 3）其他
第二节 技术设计中的几个技术问题
一、控制网优化设计
先提出多种布设方案，测角网、测边网、导线网、边角组合网以及测哪些边、测哪角等，根据网形和合各点的近似坐标，利用计算程序进行精度估算，优选出点位中误差最小、相对点位中误差在重要方向上的分量最小观测工作量最小的方案
二、技术设计的内容和步骤
1、收集和分析资料
（1）测区内各种比例尺的地形图。
（2）已有的控制测量成果（包括全部有关技术文件、图表、手簿等等）。特别应注意是否有几个单位施测的成果，如果有，则应了解各套成果间的坐标系、高程系统是否统一以及如何换算等问题。
（3）有关测区的气象、地质等情况，以供建标、埋石、安排作业时间等方面的参考。
（4）现场踏勘了解已有控制标志的保存完好情况。
（5）调查测区的行政区划、交通便利情况和物资供应情况。若在少数民族地区，则应了解民族风俗、习惯。
对搜集到的上述资料进行分析，以确定网的布设形式，起始数据如何获得，网的未来扩展等。
其次还应考虑网的坐标系投影带和投影面的选择。
此外还应考虑网的图形结构，旧有标志可否利用等问题。
2、控制网图上设计（1）从技术指标方面考虑
图形结构良好，边长适中，对于三角网求距角不小于30°；便于扩展和加密低级网，点位要选在视野辽阔，展望良好的地方；为减弱旁折光的影响，要求视线超越（或旁离）障碍物一定的距离；点位要长期保存，宜选在土质坚硬，易于排水的高地上。
（2）从经济指标方面考虑
充分利用制高点和高建筑物等有利地形、地物，以便在不影响观测精度的前提下，尽量降低觇标高度；充分利用旧点，以便节省造标埋石费用，同时可避免在同一地方不同单位建造数座觇标，出现既浪费国家资财，又容易造成混乱的现象。
（3）从安全生产方面考虑
点位离公路、铁路和其他建筑物以及高压电线等应有一定的距离。
三、平面控制测量技术设计布设
1、控制网布设应符合的要求 卫星定位测量控制网的布设，应符合哪些要求？
1）应根据测区的实际情况﹑精度要求﹑卫星状况﹑接收机的类型和数量以及测区已有的测量资料进行综合设计。
2）首级网布设时，宜联测2个以上高级国家控制点或地方坐标系的高级控制点；对控制网内的边长，宜构成大地四边形或中点多边形。
3）控制网应由独立观测边构成一个或若干个闭合环或附合路线：各等级控制网中构成闭合环或附合路线的边数不宜多于6条。
4）各等级控制网中独立基线的观测总数，不宜少于必要观测基线数的1.5倍。5）加密网应根据工程需要，在满足本规范精度要求的前提下可采取比较灵活的布网方式。）对于采用GPS-RTK测图的测区，在控制网的布设中应顾及参考站点的分布及位置。
2、实地选点
导线网控制点点位的选定应符合的要求
1）相邻点之间必须通视，点位能长期保存； 2）便于加密、扩展和寻找；
3）观测视线超越（或旁离）障碍物应在1.3m以上；
4）平面控制点位置应沿路线布设，距路中心的位置宜大于50m且小于300m，同时应便于测角、测距及地形测量和定测放线；
第三节 工程实例
一、任务概述
二、已有资料分析及利用
(1)平面控制资料：测区各地块内均已有D级GPS控制点，该控制点采用XX市统一坐标系（采用1980西安坐标系，中央子午线为116º54′，投影面为-150米），可以直接利用作为本测区的平面起算资料。
(2)高程控制资料：测区内分布有2个四等水准点，作为本测区高程起算资料。
(3)图件资料：测区内有XX市国土资源档案馆提供的1:10000、1:50000地形图，可作为本项目设计、选点、计划用图。
三、作业技术规范及标准
（1）《城市测量规范》CJJ/T8—2011；
（2）《国家三、四等水准测量规范》GB12898-91，国家技术监督局颁发；
（3）《全球定位系统(GPS)测量规范》GB/T 18314—2009；（4）《卫星定位城市测量技术规范》CJJ/T 73—2010；（5）《全球定位系统城市测量技术规范》CJJ73—2010；
（6）《全球定位系统实时动态测量（RTK）技术规范》CH/T 2009—2010；（7）《1：500、1：1000、1：2000地形图图式》GB/T20257.1-2007；（8）《测绘成果质量检查与验收》GB/T 24356—2009；（9）《数字测绘成果质量检查与验收》GB/T18316-2008中华人民共和国国家标准；
（10）《全球定位系统实时动态测量（RTK）技术规范》CH/T2009-2010；
四、基本技术要求
(1)平面控制系统：采用XX市统一坐标系（采用1980西安坐标系，中央子午线为116º，投影面为-150米）。(2)高程控制系统：釆用1985国家高程基准。(3)成图方式：全野外数字化成图。(4)基本等高距：0.5m
五、平面控制测量
在测区现有的GPS-D、E级控制点的基础上，布设一定密度的5秒和8秒点，同时为满足XX市新兴产业园1:500数字化地形图测绘技术设计
1：500数字化地形测图的需要发展布设图根点。按要求文件及1：500比例尺成图相关技术要求则每平方公里不少于3个5秒，每平方公里不少于13个8秒点，5秒点采用先进的徕卡或拓普康GPS施测；极个别情况采用徕卡或其他型号全站仪测距导线方式施测；8秒点主要以全站仪测距导线施测，其形式可布设成导线网、结点导线或单导线。
1、GPS控制网测量
空值网以GPS形式施测时,其布网应由一个或多个独立观测环构成。GPS控制网由非同步观测边构成多边形闭合环或附合路线,GPS网宜采用边连式布网，不宜采用点连式布网,GPS网中不得出现自由基线。同时GPS控制网与已知控制点联测的点数应不少于3个。
表4-6 GPS方法观测主要技术要求
GPS观测，应在现场填写观测手薄，不得事后补记。观测手薄的内容如下： 点名、接收机名称（型号）、接收机编号、观测者、开机时间、关机时间、时段号、天线高（测前、测后、平均）、日期。
(1)GPS测量技术要求
GPSI级网釆用静态定位测量，GPS网应布设成具有独立检核条件的图形(如三角形、大地四边形、五边形）。GPS网点与高级点的联测不少于3个。起算点外围连线最好要包容覆盖整个控制范围。
GPS控制的点位应满足GPS观测要求，同时顾及后续使用常规仪器进行加密测量的需要，所选的GPSI级点必须保证有两个以上方向的通视。GPSI级点密度以保证发展二级导线为原则。
GPS控制网相邻点间弦长测量中误差规定如下：(2)基线解算
基线解算可以釆用随机软件在微机上进行。野外观测数据必须及时备份，并由专人保管，向甲方提供具备交换数据格式的所有原始基线数据。
1)同步环基线精度要求：坐标分量相对闭合差<9ppm;环线全长相对闭合差<15ppm;2)基线组成异步环的坐标分量闭合差和全长闭合差精度要求：
Wx≤2n δ（2--1）Wy ≤2n δ（2--2）Wz≤2n δ（2--3）Ws= Wx2+Wy2+Wz2 ≤23n δ（2--4）3)复测基线的长度较差，不宜超过下式规定：
ds ≤22δ（2--5）
(3)平差计算
GPS内业数据处理釆用随机软件进行平差计算。当各项要求符合标准后，应以有效观测最长的一个重合点的WGS-84系三维坐标作为起算数据，进行GPS网的无约束平差。
4)无约束平差中，基线向量的改正数绝对值应满足下式要求：
V△x≤3δ（2--6）V△y≤3δ（2--7）V△z≤3δ（2--8）
其中：V＝异步环坐标分量闭合差（mm）； δ＝弦长标准差(mm)；
5)约束平差中，基线向量的改正数与剔除粗差后的无约束平差结果的同名基线相应改正数的较差应符合下式要求：
dV△x≤2δ（2--9）dV△y≤2δ（2--10）dV△z≤2δ（2--11）
GPSI级网应釆用联测了四等水准（或等外水准）的占全网总点数约30%的控制点，作为GPS网高程拟合起算，这些联测的控制点应均匀分布在GPS网的周边和中间。
当城区不利于GPS观测时，可釆用电磁波测距导线加密一级控制点，其主-级电磁波测距导线主要技术要求表。
2、导线平面控制测量(1)导线布设
(2)导线选点注意事项: 1)导线点选在土质坚硬、稳定的地方，以便于保存点的标志和安置仪器。2)导线点选在地势较高，视野开阔的地方，以刞于进行碎部测量或加密以及施工放样。
3)导线各边的长度应按规范规定尽是接近平均边长，且不同导线各边长不应相差过大。导线点的数量要足够，以便控制整修测区。
4)相邻导线间要通视。
5)所选的导线间必须满足超越（或远离）障碍物1.3米以上。
6)路线平面控制点的位置应沿路线布设，距路中心的位置大于50M且小于300M，同时应便于测角、测距、及地形测量和定线放样。
7)在桥梁和隧道处，应考虑桥隧布设控制网的要求，在大型构造物的两侧应分别布设一对平面控制点。
(3)精度分析
设，m1、m2分别为两个独立观测值(或两独立观测值函数)的中误差，则其加权平均值的中误差M为、图根控制测量 一、二级控制点测量采用GPS RTK方式，本项目图根控制测量仍采用GPS RTK方法。
(1)一、二级平面控制测量
平面坐标和高程记录精确至0.001m。天线高量取精确至0.001m。RTK平面控制点测量主要技术要求应符合表4-8规定。
RTK控制点平面坐标测量时，流动站采集卫星观测数据，并通过数据链接收来自基准站的数据，在系统内组成差分观测值进行实时处理，通过坐标转换方法将观测得到的地心坐标转换为指定坐标系中的平面坐标。
1)RTK平面控制点测量流动站的技术要求与操作方法 2）成果数据处理与检查
① RTK控制测量外业采集的数据应及时进行备份和内外业检查。② RTK控制测量外业观测记录采用仪器自带内存卡或测量手簿，（2)图根控制测量 1)网络RTK测量
当图根导线布设成支导线时，支导线的长度不应超过图根导线测量主要技术要求规定长度的1/2，边数不宜多于3条。
(1)图根点选点
图根控制点应选在利于保存、便于使用的地方。(2)图根控制测量可采用测距导线方式进行测量
1)电磁波测距图根导线的主要技术规格按下表执行： 2)图根点相对于起算点的点位中误差不得超过±5cm。
3)导线长度短于上表1/3 时，其绝对闭合差不应大于±0.15m。
4)在房屋密集区作业时，导线的边数可适当增加，但其他技术指标仍按上表执行。5)图根导线一般应为附合导线。但当遇到较大的厂矿、企业、学校，只有一个出入口时，允许采用闭合导线。
6)当受地形条件限制导线无法附合时，可布设不超过四条边的支导线，支导线不得发展新点。
(3)图根控制测量可釆用GPS实时动态（RTK)技术进行观测
在实际工作中某些可能不适宜直接采用RTK方式测定图根点，可以采用在合适区域布设高等级控制点，以高等级控制点为起算点采取图根导线测量的方式布设图根点。
根据图根导线的布设原则，需要布设更高一级的控制点为起算点。现有规范规定，RTK平面控制点按精度划分等级为：一级控制点、二级控制点、三级控制点。根据《城市测量规范》
六、高程控制测量
根据对地形图进行分析的结果，本地区地势起伏不大，因此可以将导线点兼作水准点，即水准网的布设形式同导线网。
(1)水准观测
水准测量所使用的仪器及水准尺，应符合水准仪视准轴与水准管轴的夹角i，DS1型应不超过15″，DS3型不应超过20″。补偿式自动安平水准仪的补偿误差△a对于二等水准不应超过0.2″，三等不应超过0.5″。
水准尺上的米间隔平均长与名义长之差，对于因瓦水准尺，不应超过0.15mm；对于条形码尺，不应超过0.1mm；对于木质双面水准尺，不应超过0.5mm。
两次观测高差较差超限时应重测。重测后对于二等水准应选取两次异乡观测的合格结果，其他等级则应将重测结果与原测结果分别比较，较差不超过限值时，取三次结果的平均数。
(2)精度检核
水准测量应达到足够的精度，测量过程中应进行如下检核：
每完成一条水准路线的测量，需要进行往返高差不符值和每公里高差中数的偶然中误差M的计算（小于100或测段数不足20个的路线，可纳入相邻路线一并计算），其公式为： 七、三角高程测量
电磁波测距三角高程测量，宜在平面控制点的基础上布设成三角高程网或者高程导线。应采用规定的手簿记录并统一编号，手簿中记载项目的原始数据应字迹清晰端正、填写齐全。外业手簿种任何原始记录不得擦该或涂改，更不能转抄复制。划去不用的废站也应注明原因。
垂直角应对向观测，高差计算时，应考虑大气折光差的影响，经各项检核合格后，取对向观测高差中数组成附合高程路线进行平差。
内业计算时，单向观测时的高差根据平距按下列公式计算。
1、控制点数据取位及成果整理(1)控制测量观测值、成果的取位按下列要求进行：水平角、垂直角取至整秒，距离、仪器高、觇标高、成果坐标、四等水准高程成果取位至醒，测距尚程成果取至cm。(2)GPSI级点要求制作点位说明，并制作一份相应的GPS控制点通视图。
(3)地形控制点的成果，按不同的等级整理装订成册。每一册的点号从小到大按顺序排列，以便查找。每一册的首页应附有导线略图。
(4)计算资料中，包括计算说明、仪器检定书、控制展点图、已知点成果表。计算过程中的有关符号应在计算说明中用文字说明。
八、提交的成果
(1)文档部分：技术设计书；技术总结；工作报告；自查报告；验收报告；法定鉴定机构对仪器的检验资料或仪器检验鉴定书；所有观测手薄；所有平差计算资料及精度统计。
(2)成果部分：控制网展点网形图、点之记、平面控制联测图、水准路线图；控制点平面与高程成果表；数字地形块图及分幅图；精度评定资料；块图及分幅图接图表等。
(3)图纸部分：1：500白纸分幅地形图一套。(4)成果资料表中，文字和表格采用word文档或excel格式，图形资料采用DWG文件格式，资料封面加盖作业单位公章，所有资料配有电子光盘四套
第三章 GPS平面控制测量 第一节 GPS概述
全球定位系统(GPS)是20世纪70年代由美国陆海空三军联合研制的新一代空间卫星导航定位系统。其主要目的是为陆、海、空三大领域提供实时、全天候和全球性的导航服务，并用于情报收集、核爆监测和应急通讯等一些军事目的，是美国独霸全球战略的重要组成。经过20余年的研究实验，耗资300亿美元，到1994年3月，全球覆盖率高达98%的24颗GPS卫星星座己布设完成。
一、GPS系统组成：
GPS全球卫星定位系统由三部分组成：空间部分---GPS星座；地面控制部分---地面监控系统；用户设备部分---GPS 信号接收机。
1、地面控制部分
地面控制部分由一个主控站,5 个全球监测站和3 个地面控制站组成。监测站均配装有精密的铯钟和能够连续测量到所有可见卫星的接受机。监测站将取得的卫星观测数据,包括电离层和气象数据,经过初步处理后,传送到主控站。主控站从各监测站收集跟踪数据,计算出卫星的轨道和时钟参数,然后将结果送到3 个地面控制站。地面控制站在每颗卫星运行至上空时,把这些导航数据及主控站指令注入到卫星。这种注入对每颗GPS 卫星每天一次,并在卫星离开注入站作用范围之前进行最后的注入。如果某地面站发生故障,那么在卫星中预存的导航信息还可用一段时间,但导航精度会逐渐降低。
2、空间部分
GPS的空间部分是由24 颗工作卫星组成,它位于距地表20 200km的上空,均匀分布在6 个轨道面上(每个轨道面4 颗),轨道倾角为55°。此外,还有4 颗有源备份卫星在轨运行。卫星的分布使得在全球任何地方、任何时间都可观测到4 颗以上的卫星,并能保持良好定位解算精度的几何图象。这就提供了在时间上连续的全球导航能力。GPS 卫星产生两组电码, 一组称为C/ A 码(Coarse/ Acquisition Code11023MHz);一组称为P 码(Procise Code 10123MHz),P 码因频率较高,不易受干扰,定位精度高,因此受美国军方管制,并设有密码,一般民间无法解读,主要为美国军方服务。C/ A 码人为采取措施而刻意降低精度后,主要开放给民间使用。
3、用户设备部分
用户设备部分即GPS 信号接收机。其主要功能是能够捕获到按一定卫星截止角所选择的待测卫星，并跟踪这些卫星的运行。当接收机捕获到跟踪的卫星信号后，即可测量出接收天线至卫星的伪距离和距离的变化率,解调出卫星轨道参数等数据。根据这些数据，接收机中的微处理计算机就可按定位解算方法进行定位计算，计算出用户所在地理位置的经纬度、高度、速度、时间等信息。接收机硬件和机内软件以及GPS 数据的后处理软件包构成完整的GPS 用户设备。GPS 接收机的结构分为天线单元和接收单元两部分。接收机一般采用机内和机外两种直流电源。设置机内电源的目的在于更换外电源时不中断连续观测。在用机外电源时机内电池自动充电。关机后，机内电池为RAM存储器供电，以防止数据丢失。目前各种类型的接受机体积越来越小，重量越来越轻，便于野外观测使用。
二、GPS系统的特点
1、定位精度高
2、观测时间短
3、测站间无通视
4、可提供三维坐标
5、操作简便
6、全天侯作业
7、功能多、应用广。
三、GPS定位原理
1、伪距的概念和伪距测量
GPS卫星能够按照星载时钟发射结构为‘伪随机噪声码的信号，称为测距码信号(即粗码C／A码或精码P码)。该信号从卫星发射经时间t后，到达接收机天线；卫星至接收机的空间几何距离ρ=C t。
实际上，由于传播时间t中包含有卫星时钟与接收机时钟不同步的误差，测距码在大气中传播的延迟误差等等，因此求得的距离值并非真正的站星几何距离，习惯上称之为“伪距”，用ρ表示，与之相对应的定位方法称为伪距法定位。
伪距测量是在用全球定位系统进行导航和定位时，用卫星发播的伪随机码与接收机复制码的相关技术，测定测站到卫星之间的、含有时钟误差和大气层折射延迟的距离的技术和方法。测得的距离含有时钟误差和大气层折射延迟，而非“真实距离”,故称伪距。它是为实现伪距定位，利用测定的伪距组成以接收机天线相位中心的三维坐标和卫星钟差为未知数的方程组，经最小二乘法解算以获得接收机天线相位中心三维坐标,并将其归化为测站点的三维坐标。由于方程组含有4个未知数，必须有4个以上经伪距测量而获得的伪距。此法既能用于接收机固定在地面测站上的静态定位，又适于接收机置于运动载体上的动态定位。但后者的绝对定位精度较低，只能用于精度要求不高的导航。
2、载波相位测量 1）原理
载波相位测量，又称RTK技术是利用接收机测定载波相位观测值或其差分观测值，经基线向量解算以获得两个同步观测站之间的基线向量坐标差的技术和方法。
2）周跳与整周未知数（1）周跳 如果由于某种原因在两个观测历元之间的某一段时间工作计数器中止了正常的累积工作，从而使整周计数较应有值少了n周，那么当计数器恢复正常工作后，所有的载波相位观测值中的整周计数Int(ψ)便都会含有同一偏差值——较正常值少n周。这种整周计数Int(ψ)出现系统偏差而不足一周的部分Fr(ψ)仍然保持正确的现象称为整周跳变，简称周跳。
（2）周跳的探测与修复（3）整周未知数
3、相对定位
在多个测站上进行同步观测以测定测站之间相对位置的卫星定位。是为确定测站点之间的三维或二维坐标差,采用载波相位测量可实现高精度的相对定位
4、单点定位
单点定位就是根据一台接收机的观测数据来确定接收机位置的方式，它只能采用伪距观测量，可用于车船等的概略导航定位。也称为“绝对定位”。
5、精密单点定位
精密单点定位是利用GPS精密星历和精密钟差文件，以无电离层影响的载波相位和伪距组合观测值为观测资料，对测站的位置、接收机钟差、对流层天顶延迟以及组合后的相位模糊度等参数进行估计
第二节 GPS控制网的布设
一、GPS控制网的布设的综述
一个完整的技术设计，主要应包含如下内容：
1、项目来源
介绍项目的来源、性质。即项目由何单位、部门下达、发包，属于何种性质的项目等。
2、测区概况
介绍测区的地理位置、气候、人文、经济发展状况、交通条件、通讯条件等。这可为今后工程施测工作的开展提供必要的信息。如在施测时作业时间、交通工具的安排，电力设备使用，通讯设备的使用等。
3、工程概况
介绍工程的目的、作用、要求、GPS网等级（精度）、完成时间、有无特殊要求等在进行技术设计、实际作业和数据处理中所必须要了解的信息。
4、技术依据
介绍工程所依据的测量规范、工程规范、行业标准及相关的技术要求等。
5、现有测绘成果
介绍测区内及与测区相关地区的现有测绘成果的情况。如已知点、测区地形图等。
6、施测方案
介绍测量采用的仪器设备的种类、采取的布网方法等。
7、作业要求
规定选点埋石要求、外业观测时的具体操作规程、技术要求等，包括仪器参数的设置（如采样率、截止高度角等）、对中精度、整平精度、天线高的量测方法及精度要求等。
8、观测质量控制
介绍外业观测的质量要求，包括质量控制方法及各项限差要求等。如数据删除率、RMS值、RATIO值、同步环闭合差、异步环闭合差、相邻点相对中误差、点位中误差等。
9、数据处理方案
详细的数据处理方案，包括基线解算和网平差处理所采用的软件和处理方法等内容。
对于基线解算的数据处理方案，应包含如下内容：基线解算软件、参与解算的观测值、解算时所使用的卫星星历类型等。
对于网平差的数据处理方案，应包含如下内容：网平差处理软件、网平差类型、网平差时的坐标系、基准及投影、起算数据的选取等。
10、提交成果要求
规定提交成果的类型及形式；若国家技术质量监督总局或行业发布新的技术设计规定，应据之编写。
二、GPS控制网对精度和密度的要求
GPS网的精度指标，通常是以网中相邻点之间的距离误差来表示的，其具体形式为：
其中，：网中相邻点间的距离中误差(mm)；
：固定误差(mm)；
分级布网，逐级控制；应有足够的精度；应有足够的密度；应有统一的规格。
三、GPS控制网的布网形式
GPS控制网常用的布网形式有跟踪站式、战式、多基准站式、同步图形扩展式、单基准站式。
1、跟踪站式 1）布网形式
若干台接收机长期固定安放在测站上，进行常年、不间断的观测，即一年观测365天，一天观测24小时，这种观测方式很象是跟踪站，因此，这种布网形式被称为跟踪站式。
2）特点
接收机在各个测站上进行了不间断的连续观测，观测时间长、数据量大，而且在处理采用这种方式所采集的数据时，一般采用精密星历，因此，采用此种形式布设的GPS网具有很高的精度和框架基准特性
2、会战式 1）布网形式
在布设GPS网时，一次组织多台GPS接收机，集中在一段不太长的时间内，共同作业。在作业时，所有接收机在若干天的时间里分别在同一批点上进行多天、长时段的同步观测，在完成一批点的测量后，所有接收机又都迁移到另外一批点上进行相同方式的观测，直至所有的点观测完毕，这就是所谓的会战式的布网。
2）特点
所布设的GPS网，因为各基线均进行过较长时间、多时段的观测，因而具有特高的尺度精度。此种布网方式一般用于布设A、B级网。
3、多基准站式 1）布网形式 若干台接收机在一段时间里长期固定在某几个点上进行长时间的观测，这些测站称为基准站，在基准站进行观测的同时，另外一些接收机则在这些基准站周围相互之间进行同步观测。（见图10-6）
2）特点
所布设的GPS网，由于在各个基准站之间进行了长时间的观测，因此，可以获得较高精度的定位结果，这些高精度的基线向量可以作为整个GPS网的骨架，具较强的图形结构。
4、同步图形扩展式 1）布网形式
多台接收机在不同测站上进行同步观测，在完成一个时段的同步观测后，又迁移到其它的测站上进行同步观测，每次同步观测都可以形成一个同步图形，在测量过程中，不同的同步图形间一般有若干个公共点相连，整个GPS网由这些同步图形构成。
2）特点
具有扩展速度快，图形强度较高，且作业方法简单的优点。同步图形扩展式是布设GPS网时最常用的一种布网形式。
5、单基准站式 1）布网形式
又称作星形网方式，它是以一台接收机作为基准站，在某个测站上连续开机观测，其余的接收机在此基准站观测期间，在其周围流动，每到一点就进行观测，流动的接收机之间一般不要求同步，这样，流动的接收机每观测一个时段，就与基准站间测得一条同步观测基线，所有这样测得的同步基线就形成了一个以基准站为中心的星形。流动的接收机有时也称为流动站。
2）特点
单基准站式的布网方式的效率很高，但是由于各流动站一般只与基准站之间有同步观测基线，故图形强度很弱，为提高图形强度，一般需要每个测站至少进行两次观测。
四、GPS控制网布设原则
1、选点
（1）为保证对卫星的连续跟踪观测和卫星信号的质量，要求测站上空应尽可能的开阔，在10°~15°高度角以上不能有成片的障碍物。
（2）为减少各种电磁波对GPS卫星信号的干扰，在测站周围约200m的范围内不能有强电磁波干扰源，如大功率无线电发射设施、高压输电线等。
（3）为避免或减少多路径效应的发生，测站应远离对电磁波信号反射强烈的地形、地物，如高层建筑、成片水域等。
（4）为便于观测作业和今后的应用，测站应选在交通便利，上点方便的地方。
（5）测站应选择在易于保存的地方。
2、提高GPS控制网可靠性的方法
首先，增加观测期数。这样测得的独立基线数就会增加，可以提高控制网的可靠性精度。
其次，保证一定的重复设站次数。重复设站次数可以确保GPS网的可靠性，原因有二：①通过在同一测站上的多次观测，可有效地发现设站对中、整平、量测天线高等人为错误；②当同一台接收机在同一测站上连续进行多个时段的观察时，各个时段必须重新安置仪器，以更好地消除各种人为操作误差和错误。
再次，保证每个测站独立基线相连在3条以上。3条以上的独立基数相连，可使测站具有较高的可靠性。在布设GPS网时，各个点的可靠性与该点上所连接的基线数直接相关，点上所连接的基线数越多，点的可靠性则越高。
最后，在布网时要使网中所有异步环的边数不大于6条。在布设GPS网时，随着组成异步环的基线向量数的增加，其检验质量的能力将逐渐下降。
3、提高GPS网精度的方法
首先，保证GPS网中各相邻点的相对精度。在全面网之上布设框架网，以框架网作为整个GPS网的骨架；制定一个子区和子环路的实测方案。其次，引入高精度激光测距边。在布设GPS网
时，作为观测值与GPS观测值(基线向量)一同进行联合平差，或将它们作为起算边长。最后，采用高程拟合的方法测定网中各点的正常高／正高。水准点的数量尽可能多，在网中均匀分布，网中的四周将整个网包含在其中
4、布设GPS网时起算点的选取与分布
首先，科学确定起算点的数量。一般来说，若要求所布设的GPS网的成果与旧成果吻合，则起算点数量越多越好；若没有这样的要求，则一般可选3~5个起算点。这样，既可以保证新老坐标成果的一致性，也可以保持GPS网的原有精度。其次，合理确定起算点的位置。起算点的位置与精度直接相关，为保证整网的点位精度均匀，起算点一般应均匀地分布在GPS网的周围，要避免分布在网中一侧。
5、布设GPS网时起算边长的选取与分布
在布设GPS网时，可以采用高精度激光测距边作为起算边长，激光测距边的数量可在3~5条左右，可设置在GPS网中的任意位置。但激光测距边两端点的高差不应过分悬殊。
6、布设GPS网时起算方位的选取与分布
在布设GPS网时，可以引入起算方位，但起算方位不宜太多，起算方位可布设在GPS网中的任意位置。
五、布设GPS控制网的设计指标
1、效率指标
在进行GPS网的设计时，应采用效率指标来衡量设计方案的效率，以及在采用布网方案作业中所需要的时间、消耗等问题。
2、高精度指标
GPS控制网的高精度性是工程测量的基石，也是其最明显的优势之一。在布设时，要做到高精度性原则：先确定GPS网的网形，再根据GPS网的网形，得到GPS网的设计矩阵B，从而得到GPS网的协因数阵Q=(BTPB)，由此做到GPS控制网的高精度性原则。
3、可靠性指标
可靠性是GPS控制网布设的重要原则之一。在进行实际GPS网的设计时，一般采用一种反映GPS网可靠性的数量指建设项目中一项非常重要的技术进步。与传统控制测量方法相比，GPS技术具有点位精度高、观测时间短、操作简便、可全球全天候作业等优点，但并不等于GPS控制网就无需像传统控制测量方法那样进行控制网的优化设计。
GPS网优化设计是实施GPS测量的基础性工作，在网的精确性、可靠性和经济性等方面,寻求设计的最佳方案。
1GPS控制网的特点
（1）网形与卫星空间分布的几何图形相关。GPS控制网的精 度与网中的点所构成的几何图形没有关系，与观测权相关程度不大，与边和边所构成的角度无关，主要取决于网中个点发出基线的数目及基线的权阵。
（2）具有非层次结构性。根据采用仪器类型和作业模式不同，得到不同精度的观测值，这与经典控制网的“逐级控制”、“分
级施测”
没有关系，GPS网可用相同精度一次扩展达到所需的密度设计要求。
（3）没有误差积累且分布均匀。误差积累是经典控制网存在特性之一，而GPS网则没有误差的积累，而且误差分布比较均匀，各边的方位和边长的相对精度基本是相同的。
（4）简单易行的必要基准条件。GPS网的观测数据(基线向量)中包含了尺度和方位信息，理论上只需要一个已知点的坐标即可确定GPS网的平移。GPS控制网布设应坚持的原则 2.1 效率优先原则
在进行GPS网的设计时，应采用效率指标来衡量设计方案的效率，以及在采用布网方案作业中所需要的时间、消耗等问题。2.2高精度性原则
GPS控制网的高精度性是工程测量的基石，也是其最明显的优势之一。在布设时，要做到高精度性原则：先确定GPS网的网形，再根据GPS网的网形，得到GPS网的设计矩阵B，从而得到GPS网的协因数阵Q=(BTPB)，由此做到GPS控制网的高精度性原则。
2.3可靠性原则
可靠性原则是GPS控制网布设的重要原则之一。在进行实际GPS网的设计时，一般采用一种反映GPS网可靠性的数量指标，结合各项精度指标，以达到改善网的质量的目的。
第三节 GPS控制测量数据采集
一、GPS外业观测的作业方式
在设计GPS控制网时,因GPS同步观测不要求通视,所以,其图形设计具有较大的灵活性。GPS控制网的图形设计主要取决于用户的要求、经费、时间、人力以及所投入接收机的类型、数量和后勤保障条件等。GPS控制网布设通常有以下几种方法。
1、点连式点连式是指相邻图形之间仅有一个公共点连接(图1)。以这种方式布点所构成的图形几何强度弱,一般不单独使用。
2、边连式
边连式是指同步图形之间由一条公共基线连接
(图2)。这种布网方案,网的几何强度较高,具有较多的复测边和非同步图形闭合条件,具有良好的自检能力,经平差后,网中相邻点间基线向量的精度均匀。缺点是观测工作量大。
3、网连式
（1）观测作业方式 在作业时，相邻的同步图形间有3个（含3个）以上的公共点相连。这样，当有台仪器共同作业时，每观测一个时段，就可以测得个新点，当这些仪器观测了个时段后，就可以测得个点。
（2）特点
所测设的GPS网具有很强的图形强度，但网连式观测作业方式的作业效率很低。
4、混连式
（1）观测作业方式
在实际的GPS作业中，一般并不是单独采用上面所介绍的某一种观测作业模式，而是根据具体情况，有选择地灵活采用这几种方式作业，这样一种种观测作业方式就是所谓的混连式。
（2）特点
实际作业中最常用的作业方式，它实际上是点连式、边连式和网连式的一个结合体。
二、外业GPS调度与观测记录
1、调度计划
为保证GPS外业观测作业的顺利进行，保障精度，提高效率，在进行GPS外业观测之前，就编制好调度计划。
（1）GPS卫星可见性预报图表 GPS定位的精度与卫星的几何分布密切相关。从GPS可见性预报图表中可以了解卫星的分布状况。
1）星历预报表 2）星历预报图形)连
2、外业调度
按照技术设计与实地踏勘所得结果，对需测GPS点分布的情况，交通路线等因素加以综合考虑，顾及星历预报，制定合理的外业调度计划。根据测量规范，确定观测段数及每时段观测时间，在保证结果精度的基础上，尽量提高作业效率。
3、观测作业
目前接收机的自动化程度较高，操作人员只需作好以下工作即可： 1）各测站的观测员应按计划规定的时间作业，确保同步观测。2）确保接收机存储器（目前常用CF卡）有足够存储空间。3）开始观测后，正确输入高度角，天线高及天线高量取方式。4）观测过程中应注意查看测站信息、接收到的卫星数量、卫星号、各通道信噪比、相位测量残差、实时定位的结果及其变化和存储介质记录等情况。一般来讲，主要注意DOP值的变化，如DOP值偏高（GDOP一般不应高于6），应及时与其他测站观测员取得联系，适当延长观测时间。
5）同一观测时段中，接收机不得关闭或重启；将每测段信息如实记录在GPS测量手簿上。6）进行长距离高等级GPS测量时，要将气象元素，空气湿度等如实记录，每隔一小时或两小时记录一次。
三、GPS定位中的误差源
GPS定位中出现的各种误差从误差源来讲大体可分为下列三类：
1、卫星有关的误差（1）卫星星历误差
由卫星星历所给出的卫星位置与卫星的实际位置之差称为卫星星历误差。星历误差的大小主要取决于卫星定轨系统的质量，如定轨站的数量及其地理分布，观测值的数量及精度，定轨时所有的数学力学模型和定轨软件的完善程度等。此外与星历的外推时间间隔（实测星历的外推时间间隔可视为零）也有直接关系。
（2）卫星钟的钟误差
卫星上虽然使用了高精度的原子钟，但它们也不可避免地存在误差，这种误差既包含着系统性的误差（如钟差、钟速、频漂等偏差），也包含着随机误差。系统误差远较随机误差的值大，而且可以通过检验和比对来确定并通过模型来加以改正；而随机误差只能通过钟的稳定度来描述其统计特性，无法确定其符号和大小。
2、与信号传播有关的误差
与GPS信号传播有关的误差主要是大气折射误差和多路径效应。（1）电离层延迟 电离层（含平流层）是高度在先60～1000km间的大气层。在太阳紫外线X射线、射线和高能粒子的作用下，该区域内的气体分子和原子将产生电离，形成自由电子和正离子。带电粒子的存在将影响无线电信号的传播，使传播速度发生变化，传播路径产生弯曲，从而使信号传播时间 t 与真空中光速c的乘积不等于卫星至接收机的几何距离，产生所谓的电离层延迟。
（2）对流层延迟
对流层是高度在50km以下的大气层。整个大气中的绝大部分质量集中在对流层中。GPS卫星信号在对流层中的传播速度V=c/n。以为真空中的光速，n为大气折射率，其值取决于气温、气压和相对湿度等因子。此外，信号的传播路径也会产生弯曲。由于上述原因使距离测量值产生的系统性偏差称为对流层延迟。对流层对测距码伪距和载波相位观测值的影响是相同的。
（3）多路径误差
多路径误差:经某些物体表面反射后到达接收机的信号如果与直接来自卫星的信号叠加干扰后进入接收机，就将使测量值产生系统误差。
多路径误差对测距码伪距观测值的影响要比对载波相位观测值的影响大得多。多路径误差取决于测站周围的环境、接收机的性能以及观测时间的长短。
3、与接收机有关的误差（1）接收机的钟误差（2）接收机的位置误差（3）接收机的测量噪声
4、相对论效应（1）狭义相对论
由于卫星钟被安置在高速运动的卫星中，按照狭义相对论的观点会产生时间膨胀的现象，对GPS卫星钟的影响。
（2）广义相对论
原理：由广义相对论可知，若卫星所处的重力位为，地面测站处的重力位为，那么同一台钟放在卫星上和放在地面上时钟频率将相差：
5、其它因素
GPS控制部分人为或计算机造成的影响；
由于GPS控制部分的问题或用户在进行数据处理时引入的误差等； 数据处理软件的算法不完善对定位结果的影响。第四节 GPS控制网数据处理
一、基线解算
1、观测值的处理
GPS基线向量表示了各测站间的一种位置关系，即测站与测站间的坐标增量。GPS基线向量与常规测量中的基线是有区别的，常规测量中的基线只有长度属性，而GPS基线向量则具有长度、水平方位和垂直方位等三项属性。GPS基线向量是GPS同步观测的直接结果，也是进行GPS网平差，获取最终点位的观测值。
若在某一历元中，对k颗卫星数进行了同步观测，则可以得到k-1个双差观测值；若在整个同步观测时段内同步观测卫星的总数为l则整周未知数的数量为l-1。
在进行基线解算时，电离层延迟和对流层延迟一般并不作为未知参数，而是通过模型改正或差分处理等方法将它们消除。因此，基线解算时一般只有两类参数，一类是测站的坐标参数，数量为3；另一类是整周未知数参数（m为同步观测的卫星数），数量为。
2、基线解算
基线解算的过程实际上主要是一个平差的过程，平差所采用的观测值主要是双差观测值。在基线解算时，平差要分三个阶段进行，第一阶段进行初始平差，解算出整周未知数参数的和基线向量的实数解（浮动解）；在第二阶段，将整周未知数固定成整数；在第三阶段，将确定了的整周未知数作为已知值，仅将待定的测站坐标作为未知参数，再次进行平差解算，解求出基线向量的最终解-整数解（固定解）。
（1）初始平差
根据双差观测值的观测方程（需要进行线性化），组成误差方程后，然后组成法方程后，求解待定的未知参数其精度信息，通过初始平差，所解算出的整周未知数参数本应为整数，但由于观测值误差、随机模型和函数模型不完善等原因，使得其结果为实数，因此，此时与实数的整周未知数参数对应的基线解被称作基线向量的实数解或浮动解。
（2）整周未知数的确定（3）确定基线向量的固定解
当确定了整周未知数的整数值后，与之相对应的基线向量就是基线向量的整数解。
二、基线解算的分类
1、单基线解算（1）定义
当有台GPS接收机进行了一个时段的同步观测后，每两台接收机之间就可以形成一条基线向量，共有条同步观测基线，其中可以选出相互独立的条同步观测基线，至于这条独立基线如何选取，只要保证所选的条独立基线不构成闭合环就可以了。这也是说，凡是构成了闭合环的同步基线是函数相关的，同步观测所获得的独立基线虽然不具有函数相关的特性，但它们却是误差相关的，实际上所有的同步观测基线间都是误差相关的。所谓单基线解算，就是在基线解算时不顾及同步观测基线间的误差相关性，对每条基线单独进行解算。
（2）特点
单基线解算的算法简单，但由于其解算结果无法反映同步基线间的误差相关的特性，不利于后面的网平差处理，一般只用在较低级别GPS网的测量中。
2、多基线解算（1）定义
与单基线解算不同的是，多基线解算顾及了同步观测基线间的误差相关性，在基线解算时对所有同步观测的独立基线一并解算。
（2）特点
多基线解由于在基线解算时顾及了同步观测基线间的误差相关特性，因此，在理论上是严密的。
三、基线解算的质量控制
1、质量控制指标
2、数据删除率
在基线解算时，如果观测值的改正数大于某一个阈值时，则认为该观测值含有粗差，则需要将其删除。被删除观测值的数量与观测值的总数的比值，就是所谓的数据删除率。
数据删除率从某一方面反映出了GPS原始观测值的质量。数据删除率越高，说明观测值的质量越差。
3、RATIO值
4、RDOP
5、RMS
6、同步环闭合差
7、异步环闭合差
8、重复基线较差
四、GPS基线向量网平差
1、网平差的分类
GPS网平差的类型有多种，根据平差所进行的坐标空间，可将GPS网平差分为三维平差和二维平差，根据平差时所采用的观测值和起算数据的数量和类型，可将平差分为无约束平差、约束平差和联合平差等。
（1）三维平差与二维平差
三维平差：平差在三维空间坐标系中进行，观测值为三维空间中的观测值，解算出的结果为点的三维空间坐标。GPS网的三维平差，一般在三维空间直角坐标系或三维空间大地坐标系下进行。
二维平差：平差在二维平面坐标系下进行，观测值为二维观测值，解算出的结果为点的二维平面坐标。二维平差一般适合于小范围GPS网的平差。
（2）无约束平差、约束平差和联合平差
无约束平差：在平差时不引入会造成GPS网产生由非观测量所引起的变形的外部起算数据。常见的GPS网的无约束平差，一般是在平差时没有起算数据或没有多余的起算数据。
约束平差：平差时所采用的观测值完全是GPS观测值（即GPS基线向量），而且，在平差时引入了使得GPS网产生由非观测量所引起的变形的外部起算数据。
联合平差：平差时所采用的观测值除了GPS观测值以外，还采用了地面常规观测值，这些地面常规观测值包括边长、方向、角度等观测值等。
2、平差过程
（1）取基线向量，构建GPS基线向量网（2）三维无约束平差
在构成了GPS基线向量网后，需要进行GPS网的三维无约束平差，通过无约束平差主要达到以下几个目的：
约束平差的具体步骤是：
1）指定进行平差的基准和坐标系统。2）指定起算数据。3）检验约束条件的质量。4）进行平差解算。
3、质量分析与控制
五、GPS数据处理过程 GPS基线解算的过程是：
1、原始观测数据的读入
2、外业输入数据的检查与修改
3、基线解算的控制参数
4、基线解算
5、基线质量的检验
6、平差
进行精度评定，得到各测站平差后坐标。
7、成果转化
根据实际生产需要，转化为当地坐标，一般商用软件均有该功能。
8、结束
第四章平面控制测量
第一节
精密测角测量
一、精密电子测角仪器的基本原理
1、编码度盘测角原理 1)编码度盘测角原理(绝对法)编码度盘类似于普通光学度盘的玻璃码盘，在此平面上分着若干宽度相同的同心圆环，而每一圆环又被刻制成若干等长的透光和不透光区，这种圆环称为编码度盘的“码道”。每条码道代表一个二进制的数位，有里到外，位数由高到低。在码道数目一定的条件下，整个编码盘可以分成数目一定，面积相等的扇形区，称为编码盘码区。处于同一码区内的各码道的透光区与不透光区的排列，构成编码盘的一个编码,这一码区所显示的角度范围，称为编码度盘的角度分辨率。为了读取各码区的编码数，需要编码度盘的码道一测设置光源，而在对应的码盘另一侧设置光电探测器，每一检测器对应一个光源。码盘上的发光二极管和码盘下的光敏二极管组成测角的读定标志，把码盘的透光和不透光，由光电二极管转换成电信号，以透光表示“1”，不透光表示“0”，这样码盘上每一格就对应一个二进制数，经过译码即成十进制数，从而能显示一个度盘上读出的方位或角度数值。因此，编码度盘的测角方式为绝对法测角。
2)光栅度盘测角原理(增量法)光栅就是具有刻制成许多宽度和间隔都相等的直线条纹的光学器件，即它是由许多等间隔的透光的缝隙和不透光的刻画线所组成。光通过光栅时会产生光的衍射效应。用于透射衍射的光栅称为透射光栅，用于反射光衍射的光栅称为反射光栅。光栅有两个基本参数，一是毫米长度范围内的条纹数，称为条纹密度:二是相邻条纹之间的距离，称为间距。根据测量对象不同，有长度测量用的光栅刻在一直尺上称为直线光栅。另一种是用于角度测量的光栅，是在度盘径向按等角距离刻制的辐射状的径向光栅。
3）动态测角原理
二、精密测角方法
1、方向观测法的观测程序
如图，若测站上有5个待测方向：A、B、C、D、E，选择其中的一个方向（如A）作为起始方向（亦称零方向），在盘左位置，从起始方向A开始，按顺时针方向依次照准A、B、C、D、E，并读取度盘读数，称为上半测回；然后纵转望远镜，在盘右位置按逆时针方向旋转照准部，从最后一个方向E开始，依次照准E、D、C、B、A并读数，称为下半测回。上下半测回合为一测回。这种观测方法就叫做方向观测法（又叫方向法）。
如果在上半测回照准最后一个方向E之后继续按顺时针方向旋转照准部，重新照准零方向A并读数；下半测回也从零方向A开始，依次照准A、E、D、C、B、A，并进行读数。这样，在每半测回中，都从零方向开始照准部旋转一整周，再闭合到零方向上的操作，就叫“归零”。通常把这种“归零”的方向观测法称为全圆方向法。习惯上把方向观测法和全圆方向法统称为方向观测法或方向法。当观测方向多于3个时，采用全圆方向法。
“归零”的作用是：当应观测的方向较多时，半测回的观测时间也较长，这样在半测回中很难保持仪器底座及仪器本身不发生变动。由于“归零”，便可以从零方向的两次方向值之差（即归零差）的大小，判明这种变动对观测精度影响的程度以及观测结果是否可以采用。
采用方向观测法时，选择理想的方向作为零方向是最重要的。如果零方向选择的不理想，不仅是观测工作无法顺利进行，而且还会影响方向值的精度。选择的零方向应满足以下的条件：
第一，边长适中。就是说，与本点其他方向比较，其边长既不是太长，又不是最短。
第二，成像清晰，目标背景最好是天空。若本点所有目标的背景均不是天空时，可选择背景为远山的目标作为零方向。另外，零方向的相位差影响要小。
第三，视线超越或旁离障碍物较远，不易受水平折光影响，视线最好从觇标的两橹柱中
间通过。
有些方向虽能满足上述要求，但经常处在云雾中，也不宜选作零方向。
2、方向观测法的要求 1）观测度盘表 2）一测回操作程序
（1）照准零方向标的，按观测度盘表配置测微盘和度盘。
（2）按顺时针方向旋转照准部1～2周后，精确照准零方向标的，读取水平度盘和测微盘读数（重合对径分划线两次，读取水平度盘读数一次，读取测微盘读数两次）。
（3）顺时针方向旋转照准部，精确照准2方向标的，按（2）款方法进行读数，继续按顺时针方向旋转照准部，依次精确照准3，4，„，n方向标的并读数，最后闭合至零方向(当观测的方向数小于3时，可以不“归零”)。
（4）纵转望远镜，按逆时针方向旋转照准部1~2周后，依次精确照准1，n，„3，2，1方向标的，并按（2）款读数方法进行读数。
3）观测手簿的记录与计算
3、方向观测法的规则
（1）一测回中不得变动望远镜焦距。观测前要认真调整望远镜焦距，消除视差，一测回中不得变动焦距。转动望远镜时，不要握住调焦环，以免碰动焦距。
（2）在各测回中，应将起始方向的读数均匀分配在度盘和测微盘上。这是为了消除或减弱度盘、测微盘分划误差的影响。
（3）上、下半测回间纵转望远镜，使一测回的观测在盘左和盘右进行。
一般上半测回在盘左位置进行，下半测回在盘右位置进行。作用在于消除视准轴误差及水平轴倾斜误差的影响，并可获得二倍照准差的数值，借以判断观测质量。
（4）下半测回与上半测回照准目标的顺序相反，并保持对每一观测目标的操作时间大致相等。
其作用在于减弱觇标内架或脚架扭转的影响以及视准轴随时间、温度变化的影响等，就是说，在一测回观测中要连续均匀，不要由于某一目标成像不佳或其他原因而停留过久，在高标上观测更应注意此问题。
地面控制测量 篇3
[关键词] 控制网 导线测量 水准测量 误差
一、工程特点
小水电工程按其分布的方式分为提坝式、引水式和混合式。提坝市式电站属于低水头大流量。大多位于水流平缓处,工程主要由大坝、坝后的厂房和库区构成,一般没有引水隧洞,这种电站测量工作比较简单,只需在坝址处建立控制网,用以测量坝址和库区地形,测绘工作相对比较简单。而引水式和混合式电站是高水头式,他的结构除大坝和厂房外,一般还有引水隧洞、压力管等,这类电站传统的地面控制测量方法是建立小三角网,但是目前由于GPS和全站仪的普及,传统的小三角网控制已完全被卫星定位测量(GPS)或与光电测距(EDM)导线结合的方法所代替。 GPS(Global Positioning System)是全球定位系统的简称,能提供全天候的定位、授时、测速功能。GPS定位技术以其精度高、速度快、费用省、操作筒便等优良特性被广泛应用于控制测量中。
小水电工程测量工作的主要内容有建立平面和高程控制网,库区测绘、进出洞口局部地形测绘、压力管和厂房的地形图测绘,以及工程施工放样。根据水工建筑物放样的特点,布设施工控制网时,首先应划分工程部位的松散区段和整体区段,根据所划分的整体区段的多少,彼此相距的远近,面积的大小,以及所占整个施工区面积的比例来布设施工控制网。一般情况测区可采用任意直角坐标系和假设高程系。流域综合开发,则需要采用国家统一的平面和高程系统。
二、平面控制网
2.1 GPS结合EDM导线
GPS与EDM导线结合的方法对于高水头的小水电工程,输水隧洞的控制是整个工程的核心。引水式电站的蓄水闸与产房相距较远,当通过隧洞引水且隧洞很长时,施工控制网的主要作用在于确保引水隧洞的贯通,故其精度要求应从隧洞贯通精度出发进行推算。由于小水电工程地处山地峡谷特殊位置,采用GPS测量往往受到地形条件的限制,不能直接在坝址、进出洞口、厂房等关键位置上施测,而只能在附近的山脊等开阔处做GPS点,再用EDM导线延伸至需要的位置上。在各个施工区如坝址、洞口、厂房等处布点时,每处至少应布设2~3个点,并使两相连点两两通视,最好能组成一个三角形。GPS点的观测时间依工程点位之间的距离和的精度要求不同而不同,一般10km内每测站观测时间40~50分钟即可[1]。
检查测量精度的方法通常有三种:用全站仪测量两点间的平距与GPS二维边长进行比较(同一投影面上);用全站仪测量单角,与GPS坐标反算角度值进行比较;用GPS对原测点位在不同时间进行重测等方法进行检验。
GPS测量的二维精度可靠,但是高程精度偏低,其中高程中误差一般为±10cm,不能满足施工要求从而需要布设一条具有四等精度的测距三角高程导线或水准路线。随着电磁波测距仪的广泛应用,高程控制测量中可以用光电测距三角高程导线测量代替三,四等水准测量;在跨越江河,湖泊及障碍物传递高程时,可代替二等水准测量。
2.2水工隧洞地面三角高程的精度推算
当高程控制网作为确保引水隧洞的贯通时,高程控制一般分为地面高程控制和底下高程控制两部分,考虑到洞内的水准路线短,高差变化小,这些条件比地面好,但洞内有烟尘,水气,光亮误差以及施工干扰等,所以地面与地下水准测量的误差对高程贯通误差的影响,按公式2-1求算。
2-1
为隧洞贯通误差精度指标中高程中误差
2.2 EDM三维导线
导线测量是建立小地区平面控制网常用的一种方法,特别是在地物分布复杂的建筑区、视线障碍较多的隐蔽区和带状地区,多采用导线测量的方法。光电测距导线作为小水电工程的地表控制,是非常合适的。一方面全站仪在生产单位已得到全面的普及,而且全站仪具有良好的测角测距精度,目前2秒的全站仪每公里测距精度一般都在3+2ppm(mm)以内。另一方面,光电测距导线选点的自由度大,能在所需的地方布点,并能一次性完成平面和高程控制测量。
1闭合导线:这种导线的布设形式为狭长型如(图2-2)导线从隧洞进口A出发经过点1、2、3到出口D再由点4、5、6到进口A形成一个闭合多边形,这样的导线称为闭合导线,合导线本身存在着严密的几何条件,具有检核作用。
选点时应注意下列事项:
(1)相邻点间应相互通视良好,地势平坦,便于测角和量距。
(2)点位应选在土质坚实,便于安置仪器和保存标志的地方。
(3)导线点应选在视野开阔的地方,便于碎部测量。
(4)导线边长应大致相等,其平均边长应符合表2-5所示。
(5)导线点应有足够的密度,分布均匀,便于控制整个测区。
图2-2
观测时按闭合导线的要求施测,从A开始按1、2、3……6顺序至D。水平角、竖直角、斜距的观测及往返平距和高差的限差要求,视隧洞的长度分别依一或二级导线和四、五等EDM三角高程的要求。这种形式布设的导线点位坐标不仅可以得到检核和精度衡量,同时最大限度的减少了工作量。
2.双支导线:当狭长的闭合导线中的某一点或几点重合时,即成此类型(如图2-3)这种导线与闭合导线的观测相同。一般地,这种导线可单双站交替设置,在重合点上只需设置一次仪器。计算既可按两条支导线单独进行,也可按闭合导线的方法时行计算(当路线交叉时,只能按双支线计算),此外,还可以比较重合点以及终点的坐标值而得到检核[3]。
图2-3
上述两种导线还可通过比较两邻近点实测距离与它们的坐标反算距离时行检核。
3.单支导线:当引水洞较短时(一般小于2.0km),可布设成单支导线(如图1-4)。观测的内容与各项精度指标与上述两类导线一致。为便于检核,水平角观测时应对左右角各观测一至二测回,圆周闭合差应小于10秒。在进行距离和高差观测时,可用两次仪高法观测,以获得两组数据而得到校核[3]。
图2-4
4.高程测量:小水电工程的高程测量一般在施测EDM导线时同时完成。施测时按照四等或五等的三角高程要求进行,要特别注意各项限差要求,确保精度要求(特别是往返高差),以防返工。也可以条件较好时用水准测量的方法观测高差。
三、EDM三维导线的长度及精估算
地面导线的建立除了测图外,主要是为了指导隧洞的开挖并使之贯通,以及放样拦水坝、厂房及压力管等,其中最主要的是用于前者。根据贯通,以及放样拦水坝、厂房及压力管等,其中最主要的是用于前者。根据贯通误差的来源与分配原则[4],对于双向开挖的隧洞,地面控制对横向贯通的影响值为
Mq为贯通误差,以Mq=10cm代入,M=5.8cm,即得地面导线最弱点的点位中误差。对于上述的三种形式导线,都可以用直伸支导线终点精度的估算导线最弱点精度,在任意平面直角坐标系中,支导线由于没有起算数据误差和因起算数据误差引起的误差,其最弱点的点信中误差的计算如下式:
3-1
m1、m2分别为由导线测量误差引起的导线终点的纵、横误差。
ms、mβ分别为导线测距和测角中误差。
S、n分别为直伸导线平均边长和导线边数,S为支导线的总长。
四、结论
(1)GPS与EDM导线相结合用于小水电工程的地面控制测量,是一种效率高、平面精度高,并省力的好方法,但该法投入大,外业仪器多,高程精度欠佳。在高程精度要求稍低时(±10cm),可直接用其成果,不需再进行四等EDM三角高程测量或四等水准测量。
(2)EDM三维导线是小水电工程测量中常用的方法,但布点时要尽量使导线成直伸状,以提高精度,减少横向贯通误差。
(3)对于地面控制导线长度小于3km的短隧洞,单支导线作为它的地面控制测量方法,是个很好的选择,不但省时省力,而且效益好。在作业中单支导线的测量要注意自身的校核,如测左右角,双仪高法重测等。
参考文献:
[1]南方测绘仪器公司.南方GPS数据处理软件说明书2002(第一版)
[2]武汉测绘科技大学《控制测量学》,武汉大学出版社,2006(第三版)
[3]李青岳等.工程测量学:测绘出版社,1984(第二版)
矿区地面测量的高程控制网 篇4
矿区基本控制网是为满足煤矿矿区生产和建设对空间位置的精确需要而设立的平面和高程控制网,即近井网。它是将整个矿区纳入统一的平面坐标系统和高程系统中。它可成为国家等级控制网的一部分,或单独布设。
矿区应运用统一的坐标和高程系统。在特殊情况下,可应用中央子午线或矿区平均高程面的矿区坐标系统。
矿区地面平面控制网可采用三角网、边角网、导线网,CPS定位等布网方法建立。矿区首级平面控制网应考虑矿区长期发展的需要。在国家一、二等平面控制网基础上布设,它的等级依矿区井田大小及贯通距离和精度要求而确定。
矿区地面高程首级控制网,通常用水准测量方法建立,它的布设范围和等级选择根据矿区长度来确定。矿区地面高程首级控制网应布设环形网,加密时应布设成附合路线和结点网,在山区和丘陵地带,可布设水准支线。各等水准网中最弱点的高程中误差必须小于±2cm。
2 近井点和井口高程基点的作用
在矿山建设过程中,必须按设计和工程要求进行各种矿山工程测量,如:井口位置、十字中线点,井下基本控制导线的施测以及井口之间井巷贯通。此类矿区工程测量一定要在井口附近的平面控制点和高程控制点进行。此控制点即近井点和井口高程基点。它们是矿山测量的基准点。
近井点可在矿区三、四等三角网、测边网或边角网的基础上,用插网、插点、敷设经纬仪导线或GPS定位等方法测设。近井点的精度对测设它的起算点,点位误差不许超过±7cm,后视边方位角中误差可控制在±10。近井网的布设可根据矿区平面控制网的布设规格和精度要求测设。
井口高程基点的高程精度要满足两相邻井口间主要巷道贯通的要求。井口高程基点的高程测量,要按四等水准测量的精度要求测设。在起伏大的山区难以布设水准路线时,使用三角高程测量方法测定,然而,要把高程中误差控制在±3cm。近井点和井口水准基点标石的埋设深度,在无冻土地区要大于0.6m,在冻土地区盘石顶面与冻结线间的高度要大于0.3m。为使近井点和井口水准基点免受损坏,在点的周围应设置保护桩和栅栏或刺网。
3 地面工程施工平面控制网
3.1 地面施工平面控制网的形式及选择
地面施工平面控制网一般采用的形式有三角网、GPS网、导线网、建筑基线或建筑方格网。选择平面控制网的形式,要从建筑总平面图、建筑场地的大小、地形、施工方案等因素出发综合考虑。对山区或丘陵地区,应用三角测量、边角测量或GPS方法建立控制网;对于地形平坦而通视困难的地区,可运用导线网或GPS网;对简单的小型建筑场地,布置一条或几条建筑基线,组成简单的图形并作为放样的依据;对建筑物多且分布比较规则和密集的工业场地,通常采用建筑方格网。
3.2 三角网的布设
采用三角网作为施工控制网时,常布设成两级,一是基本网:厂区控制网,以控制整个场地为主;二是厂房控制网,它直接控制建筑物的轴线及细部位置。当场区面积较小时,要使用二级小三角网一次布设。场区平面控制网的等级和精度,应符合下列规定:
较大的建筑场地应建立相当于一级导线精度的平面控制网;建筑场地较小或一般性建筑区,要建立相当于二、三级导线精度的平面控制网;当原有控制网作为场区控制网时,要进行复测检查。
3.3 导线网的布设方法
用导线网作为施工控制网,也要布设成两级,一是基本网,即厂区控制网,多布设成环形,可按城市测量规范的一级或二级导线测量的技术规范建立;二是测设导线网,即厂房控制网,用以测设局部建筑物,要按城市二级或三级导线的技术要求建立。厂房控制网的建立方法是:
一是基线法:依据厂区控制网定出一条边作为基线,然后,在基线的两端精密测设直角,建立矩形的两条短边,沿各边丈量距离,埋设距离指标桩。此类布设形式简单,测设起来也方便可行,然而其三边由基线推算,误差集中在最后一条边上,因此,该条边误差较大,此方式仅可应用中小厂房。
二是主轴线法:根据厂区的控制网定出矩形控制网的主轴线和主轴线在厂房柱基的开挖范围,测设出四条边的控制网。此种布网灵活性大,误差分布比较均匀。不是在于测设工序较多,费时间,可应用大型车间建立控制网。矩形网的主轴线,应与厂房的主轴线或主要设备的基础轴线一致,具体结合现场地形条件及施工情况而定。
4 矿区地面工程施工高程控制网
施工高程控制网的布设。布设的施工场地高程控制网要求水准点要有足够的密度,使施工放样时,安置一次仪器就能测设所需要的高程点;在施测阶段保持高程点位置稳定。在场地面积很大时,高程控制网可分为首级网和加密网布设,相应的水准点即基本水准点和施工水准点。
基本水准点是用来检核其他水准点高程有没有变动的首级控制点,其位置要设在施工影响小、无振动、利于施测和可永久保存的地方,并埋设永久性标志。在一般建筑场地上,一般埋设三个基本水准点,将其布设成闭合水准路线,并按城市四等水准测量规范施测。对于为地下管道等测设而设立的基本水准点,需要采用三等水准测量规范进行施测。
施工水准点可用于直接测设建筑物的高程。为测设的方便和减少误差,水准点要靠近建筑物。对中、小型建筑场地,施工水准点应布设成闭合路线或附合路线,基本水准点按城市四等水准或施工水准规范进行测量。
摘要：本文主要阐述了矿区地面平面和高程控制网的布设,近井点和井口高程基点的作用,地面工程施工平面控制网和矿区地面工程施工高程控制网等技术问题。
地面控制测量 篇5
关键词：GPS技术；工程测量；高程精度
1 GPS技术在我国工程测量中的应用状况
GPS技术的优势在于测量的准确性较高、定位较快、测量时间较短，尤其适用于野外勘察测量，具有较强的便携性。GPS控制测量技术的基础技术是遥感技术和卫星定位技术。因此在开展测量时应该对接收设施、大气层、卫星轨迹等因素进行充分的考虑。
2 GPS测量出现高程精度误差的具体原因
一般情况下，测量人员主要是运用卫星信号来进行导航定位。此时应该设置一个GPS接收机，接收3颗以上的卫星发出的信号，然后再用一定的换算方法，对卫星信号进行处理，从而得到这些卫星与测量点在该时间段内的距离。在特定的时间段内，GPS卫星具有一定的空间坐标，经过换算之后，能够将该时间段内该测量点相对地球的三维坐标得出来。一般的测量步骤是接收卫星信号、进行参数转换、输出坐标值。然而如果遇到阴雨天等不理想的天气状况，或者大气层中具有过多的干扰物质，就可能对卫星信号的传输和接收造成干扰，导致卫星信号的接收出现失真或者偏差，这也是运用GPS控制测量技术进行工程测量时，出现精度误差的主要原因。与此同时地质条件也会对测量精度造成一定的影响，如果测量现场的地质条件具有强磁场，也会干扰卫星信号。在工程测量中，高程异常情况出现的比较频繁。就是密度分布不均匀的地下物质产生的异常重力影响了高程测量的结果。在工程测量中往往会进行GPS高程拟合，就是用GPS对大地高进行测量，再用水准对正常高进行测量，对二者差异进行拟合，得出似大地水准面，然后经过一定的结算，能够出高程异常。
图1和图2为某矿区使用不同已知点进行测量的E级GPS网，C级 GPS 点是C1-C4，属于二等水准高程，将其作为起算结果。E 级 GPS 点为E1-E4，C2、C1高程为200多米，E2和E1共点，C4的高程是572米，C3的高程是441米，矿区高程为700-900米。对比图1和图2的测量结构发现，在网形结构较差的情况下，平面位置受到的影响不大。该测量实例中平面坐标的最大较差是31米，没有超出精度允许范围。但是E2的高程较差为0.601米，E1的高程较差为0.448米，具有较大的高程误差。
3 控制工程测量中高程精度的具体途径
在工程测量中，GPS技术仍然具有较大的优势，然而如何应对GPS控制测量中的高程精度问题关系到工程测量的准确性。在运用GPS进行工程测量时，应该对其高程拟合要求和工作原理予以充分的考虑，采取有效的措施来控制高程精度。
3.1 提高GPS接收仪的精度 控制测量精度的要点在于控制卫星信号的接收质量。如果GPS接收仪的精度较低，对卫星信号不敏感，容易出现测量偏差。特别是野外工程测量往往会遇到比较复杂的地质条件或气象条件，信号干扰较多。由于测量周围的地形复杂，容易构成磁场，干扰信号。因此应该进一步提高GPS接收仪的精度，选择精度更高的GPS接收仪。高精度的GPS接收仪对信号变化的参数偏差更为敏感，能够更加准确地分辨正常工作信号和干扰信号，保障计算选择的合理性和科学性。
3.2 尽量避免不良天气的干扰 在野外测量中如果遇到不良天气，大气对流层中的信号干扰物质较多，对流较为强烈，很容易对GPS接收仪的信号接收工作造成影响，影响高程计算的准确性。在开展工程测量时尽量避开不良天气，选择天气状况较好的时间来开展工程测量工作，以免高程计算出现误差。
3.3 进一步修正电离层误差 卫星信号会受到大气电离层的折射、反射和干扰作用，导致GPS接收到的卫星信号出现较大的偏差，因此应该采取适当技术措施进行修正，主要的修正方式包括同步观测、电离层模型、多频观测。①同步观测。两个观测站的距离在20千米之内，进行同步观测，以二者机械两端的观测差值为依据，计算电离层测量精度，对测量数据进行纠正。②电离层模型。使用电离层模型来对参数进行修正，将得出的参数放置在电离层模型之中进行参数对比，修正参数精度。③多频观测。在一个测量点上测量多个伪距，然后对不同频率测量得到的伪距测量值的折射率差异进行计算，得出折射改正数值，对GPS测量精度进行提高。
3.4 选择测量点和测量基站 测量点测量基站的选择也会对测量的精度造成影响。在选择测量点时要尽量避开比较复杂的地质情况，避免分布不均匀的地下介质密度造成测量现场周围的较强磁场，影响和干扰卫星信号的接收。
3.5 提高对天线测量精度的重视 天线测量精度往往没有得到测量人员的足够重视，事实上如果将野外作业天线设置成斜向上的发散状，由于天线高程出现误差，测量基站在测量该点的高程时也会出现误差。因此应该提高天线测量的精度，避免较大的高程测量误差。
3.6 选择科学的高程拟合数学模型 高程拟合必须在数学曲面模拟大地水准面模型中进行数据换算，数学计算的精度也会影响高程精度，造成待测点高程和正常点高程具有较大的差值误差。因此应该选择科学的高程拟合数学模型，可以使用多面函数法、样条函数法、二次曲面拟合法、平面拟合法，特别是二次曲面拟合法能够有效地降低数据参数误差，具有较高的计算精度。
4 结语
地面控制测量 篇6
鹘岭特长隧道是商漫高速公路全线最大控制性工程,全长5.3 km,线路穿越两大地质活动断裂带,地质情况复杂,地下涌水量多,施工难度大。为确保特长隧道精确贯通,必须制定控制测量与施工测量实施计划。
1 控制测量方案
1.1 平面控制测量
1.1.1 洞外平面控制测量
隧道洞外控制采用高精度的GPS全球定位系统提供的高精度的GPS网。洞外采用C级时,对贯通极限误差的影响值小于150 mm,其贯通中误差按60 mm计。
1.1.2 洞内平面控制测量
1)施测等级。为确保隧道高精度贯通,洞内平面控制采用四等导线测角精度进行施测,平均边长约300 m,测角精度达到±2.5″,测边精度达到±(2 ppm+2 ppm)。
2)洞内贯通点的横向误差。隧道内导线按等边直伸双导线布置,形成导线网,根据直导线点位的精度推算可知导线测角引起的横向贯通误差,按下式计算:
将s=300 m,n=9,mβ=±2.5″,ρ=206 265代入上式得:
由于采用的是导线网,按提高21/2倍精度考虑贯通精度,则:
3)平面控制贯通误差预计。
能满足贯通误差规范要求。
1.2 高程控制测量
1.2.1 施测等级
隧道贯通面上的贯通误差影响值由洞内和洞外两部分组成,按《公路测量技术规则》规定,高程贯通极限误差为70 mm,即贯通中误差为±35 mm,其洞内分配值为±25 mm,洞外分配值为±25 mm。洞内水准线路长度按5.3 km计算,则在洞内施测过程中,每公里高差中数偶然中误差应满足下式:
mΔ=±25/5.31/2=±10.9 mm>5.0 mm(四等水准测量中误差)。
可见,洞内高程控制测量按四等就可满足高程贯通中误差影响值为25 mm的要求。为确保这个精度,洞内高程必须严格按四等水准测量施测。
1.2.2 洞内高程控制测量在贯通面上的误差估算
其中,L取值为5.3 km;mΔ按四等水准测量中误差取值为±5.0 mm,则:
能满足贯通精度要求。
1.2.3 高程贯通误差预计
洞外中误差按±25 mm计算,则:
MH=±(mH洞内2+mH洞外2)1/2=±(11.52+252)1/2=±27.5 mm<35 mm。
能满足贯通误差规范要求。
2 施工测量计划
2.1 洞外控制
洞外控制采用全站仪施测,用高精度的GPS全球定位系统来提高控制测量精度,洞口设有GPS网点,保证网点间通视,稳固不动,而且要考虑点位与开挖后的洞口通视,避开轨道、给排水管沟(路)、施工场地设施等,防止扰动和施工干扰,不被弃碴和大临设施所掩埋。洞口附近设一个(或几个)高精度水准点。
2.2 洞内控制
为确保隧道准确贯通,需在施工中建立洞内导线,按照与洞外控制测量统一的坐标系统,建立洞内控制系统。根据地面控制测量所得的洞口投点的坐标和它与其他控制点连线的方向,来推算指导隧道开挖方向的起始数据(即进洞关系数据),将洞外控制测量联系到洞内控制指导施工。
2.3 作业实施计划
1)洞内联测,按测量技术规范要求,选在阴天或下午时分,气温稳定,无大风情况下进行。水平角观测采用方向观测法观测6个测回。测距采用对向观测,竖直角2个测回,测距4次,边归算考虑气象改正、投影改正,投影面高度统一采用隧道投影高程。高程测量严格按照规范四等水准测量要求进行,结合具体情况,采用往返不同路线进行施测。
2)洞内控制测量采用闭合环线的形式,每个导线环边数不大于6条。洞内测量应在不影响洞内施工时进行,并加强通风,保证照明充分,提高清晰度。水平角观测采用方向观测法观测,采用J2级仪器观测不少于6个测回,测距与洞外部分相同。水准测量要求与洞外相同。
2.4 贯通测量
隧道贯通后,应由三级测量单位均派人到现场一起进行贯通测量,并一起进行平差计算工作,共同协商贯通误差调整方案。
3 作业要点
3.1 高程控制测量
1)高程测量必须严格按四等水准测量规范要求施测。2)在洞外高程测量中,一个测段的水准路线的往、返应在不同的气象条件下进行(如分别在上午和下午)。3)注意减弱旁折光和地面折光的影响。在洞外高程控制中,根据山区作业坡陡路窄的特点,视线尽量避开山弯;由于坡度大,读数时尽量提高视线高度。4)坚持每次施测前检校标尺的圆水准气泡,以确保标尺的垂直。5)各施测等级在测规中对观测时间、视距长度和视线离地面的高度等都有明确规定,要严格执行,且观测应在成像稳定清晰的条件下进行,特别是在洞内。6)精度评定时按规范要求进行限差检测,同时进行平差计算。
3.2 洞内平面控制测量
3.2.1 施测要求
1)由洞外向洞内的引测工作应在夜晚或阴天进行;在测定定向角和洞内、外连接或当洞内、外高差和边长悬殊过大时,水平角的观测测回数要比规范规定的测回数增加50%～100%。2)在每次向前延伸导线时,须对已测的前3个导线点进行重复置镜测量检校,在确定无误后方可继续引测。3)在测回间采取仪器多次重复置中,一般3个～5个测回重新置中一次仪器,并采用双照准法(两次照准、两次读数),以减少对中误差的影响,保证测角精度。4)布设洞内导线时,导线边边长应根据测量设计的要求布设。
3.2.2 数据处理
1)距离的气象改正在测距时可直接输入大气温度和气压,使全站仪进行自动改正;加、乘常数可根据仪器检定常数进行改正;然后进行归算到隧道统一高程面改正计算。
2)导线闭合环闭合差的限值应小于下式计算值:
其中,m为设计所需的测角中误差,s;n为导线环内角的个数。
导线环的测角中误差可按下式估算:
其中,fβ为各导线环的角度闭合差,s;N为导线环的个数。
3)当导线数量达到测量设计闭合条件时,应及时对闭合环进行闭合测量,并对闭合环进行平差计算。首先对单闭合环进行简易平差,当形成两个以上闭合环时,再采用严密平差对整个环网进行平差,以减少测量误差的累积。
3.2.3 贯通测量及误差调整
1)在贯通面附近埋设一控制点,然后由进测的两方向,各自测量该点的坐标,所得的闭合差分别投影至贯通面及其垂直方向上,即得实际的横向和纵向贯通误差,并置镜于该临时点以测求方位角贯通误差。
2)水准路线由两端向洞内进测,各测至贯通面同一水准点上,所测得的高程差值即实际的高程贯通误差。
3)贯通误差调整:平面误差的调整:a.将实测的贯通导线方位角闭合差进行简易平差,即将角度闭合差平均分配到该段导线的各导线角内。b.按平差后的导线角计算该段贯通导线的各导线点坐标,求出坐标闭合差。c.根据该段贯通导线各边边长,按比例分配坐标闭合差,得到各点调整后的坐标值,并作为洞内未衬砌地段中线点放样的依据。
高程贯通误差调整:贯通点附近的水准点高程,采用由进出口分别引测的高程的平均值,作为调整后的高程。洞内未衬砌地段的各水准点的高程,根据高程贯通误差值,按水准路线长度比例分配,求得调整后的高程,并作为施工放样的依据。
测量工作中的各项计算,均应由两组独立进行,计算过程中应及时检查、校核。
4 结语
在鹘岭特长隧道的施工中,严格按以上计划进行实施,横向贯通误差为63 mm,高程贯通误差为32 mm,均满足规范要求。参考文献:
摘要：介绍了鹘岭隧道控制测量与施工测量实施计划,探讨了高程控制测量和洞内平面控制测量的作业要点,得出了按该计划实施测量的鹘岭隧道横向贯通误差和高程贯通误差满足规范要求的结论。
关键词：隧道,控制测量,施工测量,误差
参考文献
[1]JTG C10-2007,公路勘测规范[S].
大桥测量主梁控制 篇7
威海长会口大桥位于靖海湾北部, 是连接长会口和冯家村的跨海大桥工程, 为山东省威海市环海公路的重要组成部分。主跨是110+230+110m, 主梁宽20米, 共14块段, 0#块10m, 标准块段8m。
2、斜拉桥主梁测量的控制
主梁的测量控制主要是对主梁线形、主梁索导管的测量控制以及配合监控单位做好主梁及主塔的变形观测工作。主梁施工的许多工序与测量有着密切的联系, 测量工作的好坏不仅影响着进度, 还对质量有着深远的影响。
2.1 主梁线形的控制
主梁线形控制包括主梁轴向偏位控制、断面里程控制及主梁高程控制。由于主梁是采用前支点牵索挂篮对称分段悬浇施工, 所以主梁轴向偏位、主梁断面里程的控制与挂篮的设计和加工有着密切的联系。主梁轴线偏位控制分为事前、事中、事后控制。事前控制包括:挂篮在设计、加工及拼装三个阶段均要复核挂篮预留孔相对位置是否正确;准确放样主梁预留孔的位置, 并且在安装预留管道之后进行复核;在下一段施工前根据挂篮的偏位情况确定两侧c型梁行走距离。事中控制:在挂篮行走的过程中检测挂篮的偏位情况 (一般测量底模的偏位) , 这时通过调整c型梁两侧行走距离, 非常容易调整挂篮的偏位;事后控制:挂篮提升之后, 再次复核挂篮的偏位。先看挂篮的后端是否偏位, 如果后端偏位, 与成型的混凝土有明显的错位, 用千斤顶在混凝土和c型梁之间顶压c型梁, 调整挂篮后端偏位;挂篮前端的偏位调整, 是用较大吨位的导链使挂篮的一侧向后或向前移动从而调偏, 锚固杆与预留孔之间没有空隙则挂篮偏位无法调整了, 本项目东西岸挂篮桥面腹板施工工序不一样, 东岸挂篮腹板是采用搭设支架, 西岸采用整体拱架提升, 可以说西岸挂篮是一个固定的整体, 不能采取调整主肋底板位置调整挂篮偏位, 如果调整了底板位置会使一面主肋尺寸变小, 而另一面变大, 主肋钢筋的保护层厚度就得不到保证, 翼缘板模板及前端堵头模板也要准确放样, 以控制边梁线形及断面里程。
主梁标高的控制, 是一个非常重要的工序, 它包括主梁空模标高的定位, 浇注混凝土标高的控制, 以及桥面标高的控制等。影响主梁标高的主要因素:监控单位所提供的立模标高、挂篮模板的平整度、刚度及其相对尺寸、测量误差及气温日照、混凝土收缩和徐变、主梁荷载、锚固转换时单位索力增量梁段的位移、混凝土弹性模量e、主梁每一段的断面尺尺寸及混凝土的超方、主梁实际容重、梁预应力张拉。
监控单位提供的标高是主梁标高控制的基础, 目前施工单位很少有能力去复核这个标高, 只有按照监控指令去执行。显然如果它错了, 后续工作将跟着错。主肋底模平整度应在2 mm之内, 且要保证一定的刚度, 另外底模与顶模相对尺寸不仅要考虑梁体设计要求, 还要考虑挂篮自身的挠度。测量误差主要包括仪器误差、塔尺误差、读数误差、及水准点误差等。仪器要按时标定, 平时经常检校i角, 塔尺经常用盒尺检查, 特别是接口处, 读数误差与计算错误要经过2人及以上复核去避免, 水准点要经常闭合。日照及温差是影响主梁标高控制的重要因素。在晴天时最好的办法是在凌晨日出前把挂篮空模调整复核完毕。或者采用相对标高法控制, 在凌晨4点至5点钟左右。提前把标高转到主梁的最前端, 并在转点时注意荷载平衡。挂篮最前端受气温影响最大下挠达5cm, 基本到23点钟, 挠度才能恢复。本桥通过观测, 吊车对梁端标高的最大影响在2cm左右。但吊车荷载不均衡时最大可达到6.5公分, 所以调整空模标高时吊车要求开至下横梁附近, 另外在调整空模时, 钢筋或其他杂物禁止堆放在梁端, 并尽可能保持梁的左右均衡, 要按照监控单位指定的位置存放。在施工中混凝土的主梁弹性模量e实际值往往比设计值高, 这主要是混凝土实际强度往往偏高, 监控单位应对每一段的梁的弹性模量e进行复测, 但本桥做的不够。斜拉桥的施工中, 主梁的尺寸常常由于挂篮模板刚度、涨模、顶板厚度难以控制等等原因导致混凝土超方, 本桥没能对混凝土超方引起的塔柱偏位, 以及索力增大做出过详细的计算, 导致主塔偏位最大值11cm, 主梁索力过大并影响了施工进度。主梁的实际容重对塔柱的偏位和主梁的影响特别大, 这主要取决于实验室和现场技术人员对混凝土的质量控制。
具体操作时, 测量人员测量出挂篮最前端的底模标高, 与监控单位提供的标高比较, 算出高差, 提供给现场。现场施工人员根据高差, 在后锚座附近利用液压千斤顶, 顶住已浇主梁底面及挂篮承重系统的纵梁顶面, 然后转动调正螺盘反力座, 并使螺盘顶到混凝土预留出1cm左右, 然后提紧后锚杆, 主要是提紧后锚杆时会使后端从纵梁下挠1cm左右。本项目后端螺盘在好多块都起不到调节标高的作用, 主要原因有监控标高控制不理想;挂篮前端发生向上变形;挂篮进场后, 没有模拟挂篮在梁上, 后端螺盘预调量和千斤顶的高度是否能够满足 (竖曲线最大高差+监控预抬值最大高差) 施工调整标高高差进行复核, 致使千斤顶和螺盘放到最低还不能保证前端挂篮的高度, 不得不采取落中锚杆的办法调整前端的高度, 梁的底端出现了最大11cm的措台。在提紧中锚杆之前要对梁和挂篮底板之间预留2-3mm的预留值, 不然由于变形会影响挂篮前端标高。
主梁混凝土标高控制指每段梁跨中标高的控制, 我们是采用取平均值的方法, 即取已浇梁段与挂篮前端堵头模板实测标高的平均值。在大桥施工中, 前端腹板中间标高, 监控单位没有严格考虑挂篮砼打完后, 挂篮前横梁中间下挠值和横膈板预应力张拉上挠值, 至使横坡控制失调。挂篮疲劳使用多段后应进行必要的横膈板底板标高调整, 本项目横膈板最大值下挠了7cm。
索力张拉时标高控制。在索力张拉时, 通过测量预埋的钢筋推算肋板底标高, 与监控单位提供的标高相比较, 并把差值现场立即反馈给监控单位。监控人员根据实测的索力与标高, 决定索力调整的大小。一般在索力的调控范围内以标高控制为主。不过索力调整标高的余地很小, 关键是空模标高要严格控制, 并且挂篮不得出现异常情况。
2.2 主梁锚箱、索导管、弧形垫板的定位方法与计算过程
2.2.1 主梁锚箱数据的计算与定位
本桥锚箱其数据的计算是在autocad中完成的。放样时, 根据在autocad中点算的锚箱底面四角点的坐标, 用全站仪在挂篮底板上放出点位做上记号, 供放置锚箱使用。
2.2.2 主梁索导管的定位及其数据的计算
为了不影响进度, 索导管的定位一般安排在空模标高定位完成之后。索导管的定位方法:测量锚垫板 (锚垫板需采用精加工) 上表面三边的中心点推算锚垫板的实际中心坐标, 利用定位圆盘测量索导管出口中心坐标, 通过这两实测中心坐标与理论值比较, 调控索导管空间位置。
(1) 斜拉索悬垂量的计算
由于斜拉索自重的影响, 测控索导管时, 必须考虑垂度的影响, 否则当悬垂量较大时, 将很难保证斜拉索在索导管出口处居中。应根据垂度计算公式进行严格计算。
(2) 锚垫板理论中心坐标及空模状态下索导管出口处索导管中心与斜拉索中心坐标差矢量的计算。
移动测量控制系统 篇8
移动测量控制系统是移动测量系统的核心部件, 它联接和控制所有测量设备运转。这些设备包括照相机, 360˚全景照相机, 激光雷达和GPS接收机等。所有测量设备安装在测量车内。本系统与国内同类产品相比具有如下优势特点:
1.控制系统连接计算机, 安装在计算机上的特制的软件系统可配置和操作控制系统。
2.控制系统具有标准的连接接口和连接协议, 方便与各种测量设备连接。这些设备包括照相机, 360˚全景照相机, GPS接收机和激光雷达设备等。这种特性可以实现在一台测量车上按照测量需求可随时安装或卸载测量设备, 例如在进行路面灾害测量时可在测量车上安装LCMS测量设备。这样测量单位购买一台测量车可以完成更多种测量任务。
3.系统可提供GPS同步支持。对没有GPS功能的测量设备, 例如SICK激光雷达, 提供精确GPS定位信息给测量数据。这可以节省采购较昂贵测量设备的经费。
4.采用独特GPS数据处理技术, 为高速行驶的测量车所获取每幅图像曝光点的GPS数据, 可以极大地满足客户对测量精度的需求。
5.测量车可在110km/小时速度完成正常测量任务。在高速公路上测量时满足速度要求不影响交通。
6.遵照标准化联接接口和联接协议, 可以方便地开发出针对各种测量设备的测量子系统。
国内现有的移动测量系统均是一体化结构, 例如中海达i Scan和立得空间LD2000系列。客户购买整个测量车, 所有测量设备在出厂时已安装好。用户不能根据需要装卸。限制用户使用广泛性。本系统可以满足用户按需求自由组合测量设备的需求。
曲线桥梁的控制测量 篇9
路线为曲线, 梁板为直线, 其墩、台中心为折线交点, 这些折线称为桥梁的工作线。当桥梁中心线与路线中心线相切时称为切线布置。当桥梁中线位于以梁长为弦线的中矢值的一半时称为平分中矢布置。
部分桥梁在采用平分中矢布置时, 桥台横轴采用以内侧满足桥梁最小孔径, 平行端孔梁端线的布设形式。
此外, 还有一种采用墩台方向中心线平行的布线方式, 但当其孔径跨越HY、YH点时, 需要对设计曲线的半径及缓和曲线长度进行相应调整。
2 曲线桥梁的计算
2.1 中心距L的计算
式中:j———梁的预制长度
F———梁端至墩中心的最小距离
b———梁端的最小空隙之半
w———桥面宽度 (包括弯道加宽)
a———相邻两梁中线之偏角
2.2 偏距E的计算
(1) 梁在圆曲线上
E=L2/8R (切线布置) E=L2/16R (平分中矢布置)
(2) 梁在缓和曲线上
E=L2t/8RLs (切线布置) E=L2t/16RLs (平分中矢布置)
式中:t———计算点至缓和曲线起点的长度
LS———缓和曲线起点的长度
R———圆曲线半径
2.3 偏角的计算
梁工作线偏角主要由两部分组成, 一是工作线所对应的路线中线的弦线偏角aa, 二是由于墩台E值不等而引起的外移偏角ab, 而a=aa+ab
(1) aa计算
弦线偏角是指相邻两条工作线之间的偏角, 从几何关系上看弦线偏角等于相邻两条工作线的弦切角之和。
图中弦线偏角aa=b2+b3, 在实际计算中先求出各工作线的弦切角, 然后再将相应的弦切角进行叠加就可以算出弦线偏角, 弦切角的大小与曲线的线型及弦线所在的位置有关, 常见的几种线形如下:
1) 缓和曲线起始段
b1=l2/6RLsπ/180 b2=l2/3RLsπ/180
2) 缓和曲线中间任意段
3) 直线与缓和曲线段
4) 缓和曲线和圆曲线段
5) 圆曲线段
(2) 弦线偏角的计算
1) 当梁全部位于缓和曲线段上, 梁的弦线偏角为:
式中:l1———n点至ZH点或HZ点的距离
l2———n点至n+1点的长度
R———圆曲线的半径
LS———缓和曲线的长度
2) 当梁全部在缓和曲线任意段上时梁的弦线偏角为:
3) 当梁一部分在直线上, 另一部分在缓和曲线上的弦线偏角为:
4) 当第一梁段一部分在缓和曲线上, 另一部分在圆曲线上的弦线偏角为
5) 当第二梁段一部分在缓和曲线上, 另一部分在圆曲线上的弦线偏角为:
6) 当梁全部在圆曲线上的弦线偏角为:
(3) 外移偏角的计算
当梁端墩、台处的值不等时, 会改变工作线偏角的大小, 称为外移偏角:
式中:E1、E2、E3———n-1、n、n+1、点的偏距;
L1———n点至n-1点的长度;
L2——n点至n+1点的长度。
3 控制测量
由于原有GPS点及涉及到先手地球曲率的影响及设计测设原本存在的误差, 在大桥的施测时必须对原有导线点进行加密。所建控制网必须经过平差及联测, 以能在精度上满足桥梁定位放线的要求。而控制点的埋设也要稳定可靠、不宜冲刷、通视良好。
3.1 原理与精度
如下图所示, 0为测站点, P为放样点。全站仪安置在0点, 在P点安置反射镜, 仪器测定P点相对测站点的斜距D、天顶距Z和水平方向值α。则P点相对测站点的三维坐标为:
按照测量理论, 从上述计算式可求得三维坐标法放样精度为:
根据有关文献的理论分析, 采用精度为MZ=Mα=3″、MD=3+3ppm的全站仪, 当测站至放样点的距离小于280m时, Mx、MY、MH的精度可高于±5mm。
为了验证上述理论分析, 探讨实际可能达到的精度, 在实施放样之前和放样过程中, 对放样点的测量精度进行了试验和检测, 在测站至放样点约90~120m时, 求得放样点的平面位置精度MP±2mm;同时对放样点高程的实测精度也进行了检测。根据与等级水准测量精度的高差进行比较, 在高差约43m时, 三维坐标与水准测量的高差互差为2mm。
3.2 切线方位角的计算
圆曲段切线角:BY=L/Rπ/180
缓和段切线角:BH=L2/2πRLsπ/180
所以重圆曲线上任一点的切线方位角:A=A1± (BY+BH)
有了切线方位角, 就可以计算其法线和任一加角方向任一距离点的坐标。
地面控制测量 篇10
关键词：城镇地籍测量；土地面积量算；精度控制
随着城镇发展水平的不断提高，开展城镇土地测量工作变得越来越深入。随着社会科技水平的不断提高，现代先进测量技术也逐步用于城镇地籍测量的工作中，为城镇地籍测量工作的顺利开展提供了大为便利的条件。在城镇地籍测量工作中，对于土地面积量算的精度越来越高，如何进一步加强城镇地籍测量中土地面积量算的精度成为众多工作者的重要任务。加强对城镇地籍测量的工作，对于顺利开展城镇管理工作具有重要意义，做好土地面积量算的精度控制工作，对于增强城镇地籍测量工作的有效性和和科学性具有重要影响。在实际的地籍测量工作中，通常都要进行土地面积的量算。想要将地籍测量作为调整土地利用结构、合理分配土地的重要工具，就需要做好土地面积的量算工作，将面积量算的精度进行严格控制，能够便于清楚土地数量，了解实际中各类用地的比例。
1.城镇地籍测量工作中土地面积量算的内涵
开展土地面积量算的工作，是地籍测量工程中的重要组成部分，对于地籍测量工作的顺利开展具有重要意义。土地面积量算是一种多层次的水平面积的测量方法，能够对于我国城镇中实际拥有的土地数量，用于城镇生产生活中具体用地比例有着清晰明确的数据掌握。对于后续开展进行各种土地分配工作、适当调整土地应用类型具有重要意义，影响到了城镇土地的整体利用水平。我国在制定城镇的整体经济发展计划、开展各个类型的农业区划、制定合理土地规划时，都需要对城镇的整体土地的利用情况进行全面了解，为做出各项决策提供参考。土地面积量算的工作为做出各项土地决策提供了众多数据，成为重要的参考标准。因而，土地面积量算对于城镇地籍测量工作的顺利开展发挥着至关重要的作用。在进行具体的土地面积量算的操作过程中，控制好土地面积量算的精度并不是一件容易的事情。土地面积的量算精度往往受到地形地势、图纸等各种人为或外在因素的影响，对于土地面积测量工作的整体效果具有一定程度的影响[1]。
2.选择适宜的土地面积量算方法进行精度控制
在进行城镇地籍测量工作过程中，想要保证城镇地籍测量中土地面积量算精度控制在一定范围之内，需要选择适宜的土地面积量算方法进行精度控制。通常情况下使用的土地面积量算方法主要有解析法和图解法，在城镇土地面积量算过程中，通过实地测量的各种数据进行界址点坐标的计算，在实际计算中可以采用几何图形面积计算方法和坐标法面积计算方法来进行，对于大多数城镇的地籍测量工作都普遍适用。计算面积的方法主要根据城镇地形是否能够进行精确计算而进行不同的选择适用。将进行城镇地籍测量范围内的土地进行划分，分割成矩形、三角形、梯形、圆形等不同的规则图形，减少计算过程中因不规则图形而导致的难度，把计算得来的数据进行相加整合就能够得到土地面积量算的总体结果。这种计算方法通常是针对于一些地形条件不适合使用坐标的计算方法的小城镇而使用的，在能够使用坐标方法进行计算面积的地方要尽量采取坐标方法进行，会更加简便、精确。通过地图或者地籍图上的数据进行计算，再根据比例尺的换算就能够大致得出土地面积量算的结论，这种方法就是图解法，但是因为这种测量方法并没有经过实地考察，往往不具备很强的精确性，在实际使用过程中也较少。对土地面积量算进行精度控制，能够增强城镇地籍测量工作的整体效果，为开展后续的土地工作提供精确的参考[2]。
3.做好土地面积量算中的精度控制工作
普通的土地面积量算方法只能针对一些地形情况比较单一的地区进行，而在遇到地形、地势情况较为复杂的城镇地区时，就需要满足更为严格的精度控制管理的标准。在实际进行城镇地籍测量工作时，需要对某一片区域之内的城镇各区、街道各区的分类用地面积进行准确地分类面积计算，想要在复杂程度更高、难度系数更大的情况下，保持土地面积量算中的精度，就需要遵循土地面积量算中的平差原则[3]。进行土地面积量算，也需要遵循从整体到局部的总原则，先将整体性的量算工作做好，再进行分级量算、层层控制、块块检查，逐级按照面积成比例平差，做好分级控制进行土地面积量算的工作。在通常的土地面积量算中，很多计算结果中并没有平差的参与，容易出现量算数据结果不够准确的情形。在根据图解数据计算得出的面积中应该参加平差，将会对城镇土地测量工作中细微之处的计算精确度提高起到良好的效果。而在运用平差进行土地面积量算中，可以先通过对城镇地区各个街道内部区域面积进行计算，在其中添加平差，为城镇整体土地面积的量算提供前提准备[4]。
总结
为了加快城镇发展的进程，需要对于城镇土地进行统一管理，城镇地籍测量工作成为其中的重要内容之一。想要对城镇地籍进行测量，需要做好土地面积量算工作，将其中量算土地的面积进行精确把控，做好精度控制工作。测量工作者在进行具体的土地面积量算工作时，需要将精度控制作为重要工作任务之一，时刻保持认真负责的态度，尽可能地减少工作中出现的各种误差，运用适宜合理的量算方法，做好城镇地籍测量中土地面积量算的精度控制工作。
参考文献：
[1]高润喜.地籍测量若干问题浅析[J].昆明冶金高等专科学校学报，2012，28（3）：23-28.
[2]卫星，周懿.城镇地籍调查中数字化地籍测量的应用[J].中外企业家，2013（25）：261-262.
[3]李俊.城镇地籍测量中权属界址点测量方法与精度分析[J].中华建设，2014（4）：100-101.
地面控制测量 篇11
一、GPS控制测量方法的工作原理以及流程分析
(一) 工作原理
首先来说, 载波相位转变为GPS控制测量提供了前提保障, GPS控制测量可以完成用户、地面和空间三者的相互通信, 使得在任何一个位置都有一个动态的定位。空间卫星在两个小时左右就会绕地球一圈, 并且会发射出无线电载波L1、L2到低噪音窗口, 这个时候全球的GPS接收站就会收集到传输的信号并且不断的传播, 空间卫星的状态时刻的被人们监视着, 方便了人们对其的各种调整。GPS软件会对所收集到的数据进行整理分析, 会快速的得出任何一个位置的坐标, 并且能够对界桩的位置进行时刻的测定, 这也就为地形勘测中各个方面的分析和计算提供了有利条件。
(二) 工作流程
首先进行控制点的选择, 在这方面, 要选择在对空通视的地方, 并且图形强度上要满足接近一百点, 控制点与控制点之间可以不需要通视, 仅仅要求在底线的两个点至少要在两个方向上能够通视。在确定控制点位置之前, 也可以对预先测量得出的控制点进行进一步的分析, 并且要根据该地区的具体地形进而确定控制点的位置。另外还要进行基准网位置的选择, 基准网的位置比较随意, 但一般来讲, 将基准网的位置选择在靠中间位置会更好一些。接下来是对于监控网的布设。另外, 在运用GPS地形控制测量中, 往往会由于城镇分布的不均匀而继续做调整, 网点点位首先要满足要求, 控制点的设置要在密度范围之内, 如果有需要的话可以多加一条导线。接下来就要进行数据的处理, 在数据处理这方面, 要依赖平差软件, 进行基本的基线解算并构建相应的数学模型, 对测量得出的原始数据进行预处理目的是得到基准向量, 以及进行基线质量分析, 对于那些D级网或是C级网, 要选出独立基线, 将这些基线联合构成异步环, 并算出限差, 从而就得到了各种符合要求的信息。与此同时, 在这些工作都完成之后, 还要进行测区以及外部的数据质量进行一系列的检核, 在这里, 需要强调的是, 如果基线达不到要求, 就需要重新设计控制点进行又一次的控制测量。
二、对于GPS控制网布设原则的分析
在上面的工作流程当中说到了GPS控制网的布设, 但没有具体分析, 下面就来具体的分析一下GPS控制网的布设原则。
首先, 选用独立的坐标系, 这么做的目的是便于施工放样数据, 另外对于控制网的基线面来说, 它是某一高程的重力水准面, 而并不是一个椭球面, 之所以这样, 是因为网的范围往往比较小的缘故, 与此同时, 在实际施工当中, 控制网的基线面可以将其看为平面。再来说水平角和距离测量, 这两个数据都是以垂线作为基准的, 并且不能用椭球的法线作为两种测量的标准。
接下来说GPS控制点的布设原则, 首先要对坐标进行统一, 即GPS控制点的坐标以及隧道设计的坐标, 这么做的目的是为了方便施工放样数据, 与此同时, 要在直线隧道的中心线上布设两个GPS控制点, 或是在曲线隧道的每一条切线上布设两个GPS控制点。在隧道的进洞处要最少布设两个GPS控制点, 并且要求这两个控制点能够通视, 目前来看, 布设三个GPS控制点是最好不过的, 布设三个GPS控制点就会不必要求控制点之间通视。另外, 如果布设三个GPS控制点, 最好是将它们布设到同一个高程面上, 这样可以有效的减弱甚至消除偏差对于测设方向的影响, 即使做不到三个GPS控制点在同一高程面上, 也要尽量使这三个控制点之间的高差小一些。
三、GPS控制测量方法的优势以及存在问题分析
(一) 优势
前面已经说到, 对于地形的控制测量, 如果选用常规的方法比方说三角测量或是导线测量等等, 那么测出来的结果具有非常大的局限性, 并且测量精度也不高, 同时由于地形等原因, 常规的测量方法往往会有许多的测量不到的地方。目前来看, 城市、农民等的测控点往往混合在一块, 这也为整个系统的兼容性带来了新的考验。测控点在人为的影响下往往会被破坏, 进而导致传统的地形测量方法非常容易产生精度上的偏差。另外, 传统的地形控制测量方法要求控制点之间必须通视, 但是一旦到了一些大范围的密林地区, 很难达到控制点之间的通视, 无法进行相关的测量操作。传统的地形控制测量会由于设备或是认为等等诸多因素导致测量精度的不足, 而在测量精度上如果达不到规范要求, 就必须重新的进行测量, 可以说费时费力又费财。采用GPS地形控制测量技术, 解决了传统地形控制测量中的不足之处, GPS控制测量技术主要是进行动态的定位控制测量, 只需要一个人和一台仪器, 并且操作方法也非常的简单, 仅仅需要在控制点停留几秒钟就可以完成测量了。GPS控制测量, 不需要建立高规标, 只需要进行星座布置, 布置完成后在任何情况下都可以进行测量。GPS控制测量操作简单, 并且测量精度极高, 为其在地形控制测量方法中的普及提供了有力的保障。
(二) 存在问题
在GPS控制测量过程, 往往会受到电磁波的干扰, 这样便会使得信号的传输变得困难。与此同时正因为GPS控制测量的随意性, 会使得测量人员掉以轻心, 在选择控制点的时候, 往往不做过多的考虑, 忽略了障碍物存在的可能性, 进而导致信号的传输受阻, 甚至造成测量结果出现偏差, 无功而返。
四、结语
就现在发展形势来看, 我国的GPS控制测量技术已经到了一个全新的发展阶段, 操作上变得简单, 精度上更加细密, 大大的提高了经济效益。另外, GPS控制测量技术也是现代化信息技术的结晶, 在GPS控制测量技术的不断完善下, 必将带动地形测量技术的变革, 而且会更加稳健的发展下去, 相信在不久的将来, GPS控制测量技术将会以高效率、高精度的准则服务地形的控制测量, 并且将会使全体人民受益。
参考文献
[1]李添国.基于GPS控制测量方法的地形测量技术探讨[J].科技创新导报, 2010.
[2]张伟振.基于GPS控制网的山区地形测量技术探讨[J].科技资讯, 2011.