精密工程測量方法及控制網的佈設形式

精密工程測量方法及控制網的佈設形式

一、概述:

精密工程測量絕對精度達到毫米級,相對精度達到 10 -6 量級。從測量方案設計、實地施測到成果處理和利用的各個階段中都要利用誤差理論進行分析。主要包括精密工程控制網的建立(如特大型橋樑)、精密施工放樣(如超高層建築物)、精密設備安裝與檢測(如高能位子加速器)、精密變形監視(如大型水壩)。

二、與普通工程測量相比的特點:

1)數據獲取上有更高的精度要求;

2)需要研製新儀器和專用設備,提高自動化程度及精度;採取措施改進誤差改正方法;研究新的測量技術和數據處理方法,形成成熟的理論。

3)是服務於各種工程中精度要求最高的那部分,服務範圍小,但起著關鍵性的作用;

4)所用儀器設備必須具有較高的性能,以保證測量成果的精度、可靠性和有效性。

三、施測方法和儀器:

<strong>(1)精密角度測量

:高精度經緯儀,全站儀(徠卡 TPS2000 全站儀,一測回方向標準差 0.5″),電子經緯儀(TM5100A 電子經緯儀)。此外還需減弱對中誤差、目標偏心差、照準誤差、豎軸傾斜誤差、環境影響。

<strong>(2)精密距離測量:數十米內使用雙頻激光測距儀(相對精度達到 5×10 -7 );數百米內使用因瓦基線尺(相對精度高於 10 -6 );數千米內使用精密光電測距或全站儀。

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因瓦基線尺

<strong>(3)精密高程測量:幾何水準測量仍是最主要方法。採用自動安平水準儀、電子水準儀、液體靜力水準測量。

液體靜力水準測量具有高精度、遙測、自動化、可移動和可持續測量等特點,一般不用於建立精密高程控制網,而用於特殊條件下的工程水準測量。

<strong>(4)精密準直測量:即觀測基本位於同一水平基準線上的點的偏移。光學測量方法有小角法、活動標牌法;光電測量方法有激光準直法等;機械法有引張線法等。

<strong>(5)精密垂準測量:高精度垂準測量精度通常要求達到亞毫米級。是以過基準點的鉛垂線為基準線測定沿垂直基準線分佈的目標點相對於鉛垂線的水平距離。可以用光學法、光電法或機械法。

四、一般精密控制網布設:

一般一次佈網,分級佈設時,其等級一般不具有上級網控制下級網的意義,必須進行優化設計。一般佈設成固定基準下的獨立網。

<strong>(1)水平控制網:一般由基準線、三角形、大地四邊形及中點多邊形等基本圖形構成,可佈設成基準線、三角網、三邊網、邊角網、GPS。

<strong>(2)高程控制網:佈設成附合或閉合結點水準網。

<strong>(3)標石埋設:常採用強制對中裝置,絕對位置要求高的平面和高程控制點採用基岩標;軟土地區高程控制點常用深埋鋼管標,水平控制點用倒錘。

五、特殊精密控制網:

<strong>(1)直伸形三角網:在線狀設備的安裝或直線度、同軸度要求較高的設備安裝工程中,如大壩大橋的橫向變形監測、火箭發射架的安裝、自動化流水線的長軸線或導軌的準直測量;

精密工程測量方法及控制網的佈設形式

直伸形三角網

<strong>(2)環形控制網:對於環形工程,如環形粒子加速器,隧道等,為了測量弧線上各待定點的平面座標,可以佈設環形導線;如果能用高於1/1000000的相對精度量矩,則宜佈設環形測邊鎖,每個三角形中除了測量3條邊的長度外,尚需測量中間點到長邊的垂距(三角形的高)。

<strong>(3)三維控制網:為了消除高山區或深切割河谷地帶的的垂線偏差影響。採用高精度全站儀或激光跟蹤儀可以同時獲得精度相匹配的斜距、水平角、天頂距等觀測元素,經過三維網整體平差可一次性得到網中待定點的三維座標。

<strong>(4)CPⅢ控制網:

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CPⅢ平面控制網

<strong>1)概述:CPⅢ控制網是沿高鐵軌道兩側佈設的自由測站邊角交會網,並附合在 CPⅠ、CPⅡ 或加密的高級控制點上。採用強制對中裝置,標誌中心偏差 0.3mm。測量標誌中心引起的誤差為: m β =±0.3√2ρ/S

ρ=206265,S 為平距,0.3 為對中誤差,√2代表測站點和 CPⅢ點等影響形成誤差。

<strong>2)平面控制:每個 CPⅢ控制網測量分段長度為 4-8km,最小不小於 2km,每段至少聯測 3 個高級控制點,連接處設 4-6 對公共點。

CPⅢ控制點佈設在軌道兩邊,每隔 50-60m 佈設一對。每隔 2 對之間佈設自由測站點,自由測站間距不大於 100-120m,在測站點上對前後各 3 對 CPIII 點進行邊角觀測,這樣每個 CPⅢ控制點都有 3 測站對其進行觀測,600-1000m 在相鄰 2-3 個測站上對 2-3 個高級控制點進行邊角觀測。

<strong>3)高程控制:與平面控制網點位相同,相鄰兩對 CPⅢ控制點構成閉合環,每隔 2-3km附合到二等水準點上。

<strong>4)觀測方法:

<strong>1、水平方向:

採用全圓方向觀測法進行觀測,一般觀測 2-4 個測回。測站上觀測限差為:半測迴歸零差不大於 6",

一測回內 2C 較差不大於 9",同一方向值兩測回較差不大於 6″,距離和方向同時測量時,半測回、測回間距離較差不大於 2mm。

<strong>2、高程觀測:採用高精度數字水準儀,按精密水準測量精度要求觀測,觀測路線可按往返路線觀測或逐個閉合環觀測。


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