工程测量技术与经验教学内容.ppt

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1、工程测量技术与经验工程测量技术与经验一、座标系统一、座标系统二、地下洞室工程测量二、地下洞室工程测量三、目前运用于工程测量的新设备三、目前运用于工程测量的新设备四、四、铁路客运专线精密工程测量技术及其应用铁路客运专线精密工程测量技术及其应用第一节 地球体的有关概念n 测量在地球上进行，必须了解有关地测量在地球上进行，必须了解有关地球体的概念球体的概念n一、地球体的有关概念一、地球体的有关概念n二、参考椭球体的参数二、参考椭球体的参数一、地球体的有关概念一、地球体的有关概念n1垂线：重力的作用线称为铅垂线，简称垂线。(万有引力与离心力)n2水准面：某一时刻处于没有风浪的海洋水面，称为水准面。理想

2、化的静止曲面。n3大地水准面：没有风浪没有潮汐的平均海水面就称为大地水准面。n4大地体：大地水准面包围的曲面形体称为大地体。n水准面、大地水准面不规则。大地体不规则。5参考椭球体：二、参考椭球体的参数二、参考椭球体的参数n11980年以后IAG-75参数:nR=6378140米，=1/298.257，n推算值b=6356755.288米。陕西泾阳县永乐镇某点为陕西泾阳县永乐镇某点为大地原点大地原点，进行了大，进行了大地定位。由此而建立起来全国统一坐标系，地定位。由此而建立起来全国统一坐标系，这就是现在使用的这就是现在使用的“1980年国家大地坐标系年国家大地坐标系”。n21954年北京坐标系参

3、数:n前苏联克拉索夫斯基参数，nR=6378245米，=1/298.3，n推算值b=6356863.019米。n3平均参数:R=6371000米。第二节 坐标系统的概念n一、大地坐标系统一、大地坐标系统n二、高斯平面直角坐标系统二、高斯平面直角坐标系统n三、独立平面直角坐标系三、独立平面直角坐标系一、大地坐标系统一、大地坐标系统n大地坐标系统是以参考椭球体面为基准面的球面坐标系球面坐标系，n通常以大地经度和大地纬度表示，n简称经度(L)，纬度(B)。L、B或称为大地坐标。nB:293345.8036nL:1195128.7441二、高斯平面直角坐标系统二、高斯平面直角坐标系统n大地坐标表示地面

4、点的球面坐标，工程设计上需要点位平面位置。工程建设在地球曲面上完成，工程设计均在平面上进行。“平面”与“曲面”必然有矛盾。高斯平面直角坐标系是一种应用广泛的坐标系统，可以解决这类问题。n1.高斯投影的几何意义：n1)沿N、S两极在参考椭球面均匀标出子午线(经线)和分带。n2)假想一个横椭圆柱面套在参考椭球面上。n3)地球表面投影到横椭圆柱面上。n4)展开成高斯平面。沿N、S两极在参考椭球面均匀标出子午线(经线)和分带。n按经差L分带n边缘子午线n中央子午线假想一个横椭圆柱面套在参考椭球面上地球表面投影到横椭圆柱面上n地球的投影n红线是投影线红线是投影线n取出地球的投影-剪开-压平后2.高斯平面

5、的特点n1)1)投投影影后后的的中中央央子子午午线线NBSNBS是是直直线线，长度不变长度不变。n2)2)投投影影后后的的赤赤道道ABCABC是是直直线线，保保持持ABCNBSABCNBS。n3)3)离离开开中中央央子子午午线线的的子子午午线线投投影影是是以以二二极极为为终终点点的的弧弧线线，离离中中央央子子午午线线越越远远，弧弧线线的的曲曲率率越越大大，说说明明离离中中央央子子午线越远投影变形越大午线越远投影变形越大。3.高斯平面直角坐标系的建立n建立规则:nX轴是中央子午线NBS的投影，北方为正方向；nY轴是赤道ABC的投影，东方为正方向；n原点，即中央子午线与赤道交点用O表示；n四象限按

6、顺时针顺序、排列高斯平面直角坐标表示地面点位置n如x=2433586.693m，y=38514366.157m。n表示的意义:n(1)表示点在高斯平面上至赤道的距离;n2433586.693mn(2)包括有投影带的带号、附加值500kmn 和实际坐标Y三个参数，即ny=带号N(或n)+500km+Ypn38+500+14366.157m全球高斯投影带全球高斯投影带高斯投影根据高斯投影根据 逐带连续进行，全球连续逐带连续进行，全球连续逐带高斯投影展开成如下图的高斯平面。逐带高斯投影展开成如下图的高斯平面。L=6六度带中央子午线经度中央子午线经度 Lo=6N-3(1-3)L=3三度带中央子午线经度

7、中央子午线经度 Lo=3n(1-4)投影带的中央子午线与编号中央子午线与编号nL=6六度带中央子午线经度中央子午线经度Lo=6N-3(1-3)nL=3三度带中央子午线经度中央子午线经度Lo=3n(1-4)n我国在大地坐标系中的经度位置7474135135n六度带编号编号N在我国:在1323之间。n三度带编号编号n在我国:在2545之间。三、独立平面直角坐标系三、独立平面直角坐标系n 独独立立平平面面直直角角坐坐标标系系建建立立没没有有高高斯斯平平面面直直角角坐标系那样严格的规则，主要表现在坐标系那样严格的规则，主要表现在:n 1.1.坐坐标标系系X X轴轴所所在在的的中中央央子子午午线线的的经

8、经度度不不一一定定满满足足式式(1-3)(1-3)、式式(1-4)(1-4)，可可按按不不同同要要求求采采用用其其他的经度，具有一定的他的经度，具有一定的随意性随意性；n 2.2.坐坐标标轴轴X X轴轴的的正正方方向向不不一一定定指指向向北北极极，可可根根据工作需要自行确定，具有某种据工作需要自行确定，具有某种实用性实用性；n 3.3.坐坐标标系系原原点点不不一一定定设设在在赤赤道道上上，一一般般设设在在有有利于工作的范围内，具有相应的利于工作的范围内，具有相应的区域性区域性。测量平面坐标系与数学坐标系n数学上的三角公式适用于测量平面坐标系n x=scos(1-6)ny=ssin (1-7)第

9、三节 高程系统的概念n一、高程系统的一般概念一、高程系统的一般概念 n二、实际应用中的地面点高程的概念二、实际应用中的地面点高程的概念一、高程系统的一般概念l地面点高程：地面点到某一地面点高程：地面点到某一高程基准面高程基准面的垂直距离。的垂直距离。l大地高系统大地高系统：以：以参考椭球体面参考椭球体面为基准面的高程系统。为基准面的高程系统。大地高大地高，表示地面点到参考椭球，表示地面点到参考椭球体面的垂直距离。体面的垂直距离。l正高系统正高系统：以：以大地水准面大地水准面为基准面的高程系统。为基准面的高程系统。正高正高，表示地面点到大地水准面的垂，表示地面点到大地水准面的垂直距离。直距离。l

10、正常高系统正常高系统：以：以似大地水准面似大地水准面为基准面的高程系统。为基准面的高程系统。正常高正常高，表示地面点到似大地水，表示地面点到似大地水准面的垂直距离。准面的垂直距离。l大地高、正高、正常高三者关系由大地高、正高、正常高三者关系由差距差距hm、hm参数联系起来。在要求不高时，往往参数联系起来。在要求不高时，往往忽略忽略hm、hm参数，不再有大地高、正高、正常高的区别。参数，不再有大地高、正高、正常高的区别。二、实际应用中的地面点高程的概念二、实际应用中的地面点高程的概念绝对高程：地面点沿其垂线到似大地水准面的垂直距离。相对高程：地面点沿其垂线到假定的似大地水准面的垂直距离。高差：二

11、个地面点的高程之差，用h表示。第四节 地面点定位的概念n一、地面点定位的一、地面点定位的技术过程技术过程n二、地面点二、地面点定位元素定位元素n三、地面点定位的三、地面点定位的工作原则工作原则一、技术过程一、技术过程n地面点定位，亦即以某种地面点定位，亦即以某种技术过程技术过程确定地面点的位置。确定地面点的位置。n1.测绘测绘。以以测量技术手段测量技术手段测定测定地面点位置并用地面点位置并用图象或图形图象或图形和数据和数据等形式表示出来，这种技术过程称为等形式表示出来，这种技术过程称为测绘测绘。n2.测设测设。利用利用测量技术手段测量技术手段把设计上拟定的地面点把设计上拟定的地面点测定测定到到

12、实地实地上，这种技术过程称为上，这种技术过程称为测设测设，或称为工程放样，简称，或称为工程放样，简称放样放样。二、地面点定位元素二、地面点定位元素n角度测量角度测量、距离测量距离测量、高差测量高差测量是地是地面点定位的测量基本技术工作。面点定位的测量基本技术工作。n测量得到的测量得到的角度角度()、距离距离(D)、高高差差(h)是地面点定位的基本元素，称为是地面点定位的基本元素，称为定位元素。这些定位元素具有独立性定位元素。这些定位元素具有独立性(即某一元素与其它同类元素之间不存即某一元素与其它同类元素之间不存在函数关系在函数关系)和直接可量性和直接可量性(即可利用即可利用测量仪器直接测量其大

13、小测量仪器直接测量其大小)，故称之为，故称之为直接观测量，或称为直接观测量，或称为直接定位元素直接定位元素。n地面点的定位参数地面点的定位参数x、y、H不能直接测量得到，但可以利不能直接测量得到，但可以利用地面点的直接定位元素按某种规定的法则推算得到，故用地面点的直接定位元素按某种规定的法则推算得到，故又称地面点的定位参数又称地面点的定位参数x、y、H为间接观测量，或称为为间接观测量，或称为间间接定位元素接定位元素。三、地面点定位的工作原则三、地面点定位的工作原则:n等级原则。等级原则。等级规定是工程建设中测量技术工作成果质量的标准，是严格科学态度与实际测量技术水平的象征；离开甚至违背技术等级

14、要求的不合格测量工作是不能容许的。n整体原则。整体原则。整体，指的是测量对象是一个个互相联系的个体所构成的完整测量基地；指的是测定位置参数不是孤立的，而是从属于工程建设整体对象的参数。n1)从工程建设的全局出发实施定位的技术过程；n2)定位技术过程得到的点位置必须在数学或物理的关系上符合工程建设的整体要求。n控制原则。控制原则。控制控制，实际上是等级原则下为工程建设自身提供定位的基准基准。以控制测量技术建立的基准设施是工程建设的基础，是工程建设中地面点定位的测量保证。n检检核核原原则则。测量成果准确可靠是测量工作以及所涉及的土木工程优质的基础，没有经过检核证明正确的测量成果是不可取的。地下洞室

15、工程测量1般规定般规定 1.1地下洞室测量包括下列内容：根据贯通测量设计，建立洞内、外平面与地下洞室测量包括下列内容：根据贯通测量设计，建立洞内、外平面与高程控制，进行洞室施工放样，测绘洞室开挖和衬砌断面、计算开挖和填筑高程控制，进行洞室施工放样，测绘洞室开挖和衬砌断面、计算开挖和填筑工程量等。工程量等。1.2水工隧洞开挖的极限贯通误差，应符合表水工隧洞开挖的极限贯通误差，应符合表8.1.2的规定。当在主斜洞内贯的规定。当在主斜洞内贯通时，纵向误差按横向误差的要求执行。对于上、下两端相向开挖的竖井，通时，纵向误差按横向误差的要求执行。对于上、下两端相向开挖的竖井，其极限贯通误差不应超过其极限贯

16、通误差不应超过200mm1.3在进行贯通测量设计时，可取极限误差的1/2，作为贯通面上的贯通中误差，根据隧洞长度，各项测量中误差的分配，应符合表8.1.3的规定2洞内控制测量2.1洞内平面控制测量，一般布设地下导线。地下导线分为基本导线(贯通测量用)和施工导线(施工放样用)。2.2洞内施工导线点的布设，主要为满足开挖施工中放样的需要，宜50m左右选埋一点，并每间隔数点与基本导线附合。施工导线必须注意校核，杜绝错误的发生。2.3洞内各等级光电测距基本导线的技术要求应符合表8.3.3的规定。3地下洞室施工测量3.1地下洞室细部放样轮廓点相对于洞轴线的点位中误差，不应大于下列规定：(1)开挖轮廓点5

17、0mm(不许欠挖)。(2)混凝土衬砌立模点10mm。3.2开挖放样以施工导线标定的轴线为依据，直线段用串线法标定洞中心线时，两吊线的间距不应小于5m，其延伸长度，应小于20m，曲线段应采用全站仪标定中线。3.3开挖掘进细部放样，应在每次爆破后进行，掌子面上除标定中心和腰线外，还应画出开挖轮廓线。3.4地下洞室混凝土衬砌放样，应以贯通后经调整配赋的洞室轴线为依据，在衬砌断面上标出拱顶、起拱线和边墙的设计位置。立模后应进行检查。3.5随着洞室工程的施工进展，应及时测绘开挖和混凝土衬砌竣工断面。断面测点相对于洞轴线的点位中误差允许偏差为：(1)开挖竣工断面：50mm。(2)混凝土竣工断面：20mm。

18、3.6隧洞在混凝土衬砌过程中，应根据需要及时在两侧墙上埋设一定数量的铜质(或不锈钢)永久标志，并测定高程、里程等数据，以备运行期间使用斜井施工测量斜井施工测量1贯通误差贯通误差本标段工程主要特征是洞室群的施工，为保证各洞室之间在满足规范的要求下顺利贯通是测量控制的关键任务。设计的测量方案和采用的控制精度必须能保证各贯通线路的贯通误差满足表1的要求。贯通限差要求表1误差类别误差名称横向限差（mm）纵向限差（mm）竖向限差（mm）极限贯通误差10010050贯通中误差505025洞内测量贯通中误差404020估算得斜井部分竖向贯通中误差值横向贯通中误差：Y（Y12+Y22）1/2=32mm40mm

19、纵向贯通中误差：X（X12+X22）1/2=36mm40mm竖向贯通中误差：h（h12+h22）1/2=13mm20mm边角网主要技术要求 表.3-1等级测角中误差（）平均边长相对中误差三角形最大闭合差（）测距仪等级测回数边长水平方向天顶距DJ1DJ2DJ1DJ2三1.81/15万72往返各269342 斜井控制办法斜井控制办法首先在考虑斜井施工测量时，须对斜井特殊布设近井控制点，而且近井控制点必须纳入基本导线中施测。这样就相当于用为保证贯通而设的洞内第一级控制基本导线直接放样。斜井贯通后，将在近井点上直接施测贯通误差。斜井施工方法：通常是先进行导井施工，导井分正导井施工，即至上向下作业；下导

20、井施工，即从下向上作业。导井贯通后，再通过导井溜渣，进行斜井扩挖，达到设计尺寸。2.1 正导井施工测量正导井施工测量2.1.1 正导井近井点的布设正导井近井点的布设导井布置在斜井断面中部，其中心轴线与斜井中心轴线铅垂面重合。为了便于放样，正导井近井点布置在导井中心轴线反向延长线上距斜井上部平段（或弯段）为点位，仪器中心可以尽可能的位于导井中心线上。施测后求得近井点成果，根据其桩号、高程等数据计算出在实际斜井中的位置关系。2.1.2 具体实施：具体实施：采用全站仪对正导井进行控制。放样时，在近井点架设仪器，后视上一个基本导线点，水平角转至引水洞设计中心线方向，用正倒镜法于掌子面上放出两点，坡度符

21、合设计坡度，并标出一条方向线，然后根据该点与方向线在设计导井中的位置，用钢尺支距法将导井轮廓线放出。在导井施工15m，安装激光指向仪，在距激光器5m处安装激光觇牌，用激光控制导井方向。（觇牌为一块菱形铁板，下面焊接一个伸缩管，伸缩管由4钢管和6钢管组成，可以使觇牌上下调整位置。觇牌固定在激光定向仪前方的岩壁上，让激光束从觇牌的目标孔穿过，起到定位的作用，目标孔孔径为8mm。）采用全站仪对导井位置、桩号及高程进行精确的检测，以提前预计贯通形象及制定贯通计划。2.2 反导井施工测量反导井施工测量在斜井导井开挖施工过程中，正导井由于受施工条件、方法的制约，一般进尺较慢。相比较而言，自下而上施工的反导

22、井由于开挖设备先进，工序少等优点，掘进速度较快。反导井施工中将采用爬罐提供施工平台。通过在以往的施工实践，我们确立了采用激光定向仪控制反导井的测量方案，包括爬罐激光指向仪的安装、使用，激光束的定位、检核，放样，收方等，下面就叙述针对采用爬罐施工的反导井测量控制。2.2.1反导井近井点的布设反导井近井点的布设反导井近井点的布置原则仍然是保证精度、便于放样，根据导井中心在各个桩号的设计坐标来设置。由于爬罐本身的结构，为了便于控制激光，近井点设在下平段与斜井相交处底板上，准备埋设两点，分别埋在中心线偏左约80cm及中心线偏右60cm处，各埋设一块铁板，上面作点，同样纳入基本导线进行施测。2.2.3

23、反井激光定向仪的安装：反井激光定向仪的安装：在反井开挖一定距离（20m）后，安装激光定向仪。为了减少爆破石渣对激光定向仪的撞击及便于利用爬罐平台控制及实测激光，激光定向仪安装在距斜井反导井口35m的顶拱上，根据多次实践结合本标业主提供柴油驱动爬罐的结构，需要将激光定向仪安装在中心线偏左约80cm的位置上。安装前，首先在近井点上架设全站仪，后视上一个基本导线点，转至斜井方向。在预先确定的安装位置上，在仪器的指挥下，先将激光仪安装中心线在岩壁上放出，利用激光定向仪定位板将安装孔位放出，钻孔后，用膨胀螺栓将激光定向仪安装在岩壁上。同样方法将激光定向仪的两目标孔位点位放出并安装。并安装激光指向仪光觇牌

24、正导进激光指向仪安装2.3 斜井扩挖的测量放样斜井扩挖的测量放样1）扩挖时测量控制点加密）扩挖时测量控制点加密在斜井进行扩挖时，控制点的加密点距按斜距5080M布设，点位测量方法按支导线，加密点的精度要求按等加密。同时要进行贯通测量平差。2）扩挖测量放样）扩挖测量放样在斜井的扩挖测量放样，采用全站仪进行放样，计算工具用CASIOFX4500p（或FX4800P），根据设计图的数据进行编程计算，编程必须同设计图数据校对，无误后方可运用。在放样时，测量放样边线要加支护厚度为开挖边线，不能出现欠挖，控制超挖。当开挖满足设计体型尺寸后，按规范要求进行开挖断面测量，作为竣工资料上报、存挡。不要用激光指向

25、仪控制开挖边线（这种设备控制边线是在全站仪不具备无梭镜测距时，用于控制扩挖边线），激光指向仪控制边线，易出现超欠挖，影响进度和经济效益。目前运用于工程测量的新设备一、电子水准仪一、电子水准仪二、二、3D激光扫描仪激光扫描仪三、智能性全站仪三、智能性全站仪四、四、GPS（RTK）测量）测量一、电子水准仪精度0.3mm/km用途:一、二等水准测量二、3D激光扫描仪将三维激光扫描技术应用于改建工程、细部测量、工程设计与咨询以及地形测量项目的领导者。其先进的高清晰测量扫描仪、软件以及“交钥匙”系统是高精度获取数据、确保投资回报、容易使用以及手段灵活等特点的完美结合。三、智能全站仪三、智能全站仪（电动马

26、达驱动，自动目标照（电动马达驱动，自动目标照准，自动记录），数据传入计算机，进行后处理准，自动记录），数据传入计算机，进行后处理软件后，形成分析技术报告。软件后，形成分析技术报告。用途1、控制点的复测、加密。2、高精度测量控制3、变形监测。四、GPS测量GPS测量测量第一节第一节 概述概述技术指标技术指标技术指标技术指标(用于测绘的用于测绘的用于测绘的用于测绘的GPS)GPS)静态平面精度静态平面精度静态平面精度静态平面精度:3mm+1ppm:3mm+1ppm 高程精度高程精度高程精度高程精度:5mm+1ppm:5mm+1ppmRTK(RTK(动态动态动态动态)平面精度平面精度平面精度平面精度

27、:10mm+1ppm:10mm+1ppm 高程精度高程精度高程精度高程精度:20mm+1ppm:20mm+1ppmGPS测量测量n绝对定位绝对位置，即地固系下的绝对坐标n相对定位基线向量，即进行同步观测的两点间的坐标差GPS测量测量相相对对定定位位绝绝对对定定位位n控制测量定位模式n相对定位n静态定位n载波相位测量n事后处理质量要求n高（厘米至毫米级）国家高精度国家高精度GPS网网n形变监测定位模式n相对定位n静态测量n载波相位测量n事后、准实时或实时处理质量要求n极高（毫米级）GPS大坝变形监测系统大坝变形监测系统n工程放样定位模式n相对定位n动态测量GPS测量测量GPS RTK基站天线移动

28、站nGIS数据采集定位模式n动态测量n实时或事后处理质量要求n较低（米级至亚米级）GPS测量测量用于用于GIS数据采集的数据采集的GPS接收机接收机n踏勘、资源调查定位模式n动态测量n实时处理质量要求n低（数十米至米级）GPS测量测量资源调查资源调查常用术语n观测时段（Session）测站上开始接收卫星信号到停止接收，连续观测的时间间隔称为观测时段，简称时段。n同步观测（SimultaneousObservation）多台接收机同时对同一组卫星进行观测。n基线向量（Baseline）对同步观测所采集的数据进行处理，所获得的同步观测测站间的坐标差。n截止高度角（Cut-offElevation）

29、接收机观测卫星的高度角限值，低于此限值的卫星不被观测。常用术语n采样间隔（Interval）接收机连续两个观测历元间的时间间隔。n独立基线（IndependentBaseline）由相互函数独立的差分观测值所确定出的基线向量。当某一时段有m台接收机进行同步观测时，可得到m-1条独立基线。n同步观测环（SimultaneousObservationLoop）由同一时段观测所得到的基线向量构成的闭合环。n独立观测环（IndependentObservationLoop）由相互独立的基线所构成的闭合环，也称为异步环。n重复基线（复测基线）具有两个时段以上同步观测结果的基线向量。GPS网nGPS网是由

30、GPS基线向量所形成的一种网络。布设GPS网的目的n易于引入外部基准基线向量无法提供位置基准，必须从外部引入构成网络，易于基准的传递n评定测量成果的质量提供检核条件（闭合环、重复基线、附和路线）n提高测量成果的质量探测、剔除粗差分配误差GPS网与常规网nGPS网的优势不需要通视运行与天气无关测站的选择与网络无关，因而测站可以设置在任何需要的地方不间断的运行测量高效、迅速容易达到测量精度要求可同时获得三维坐标GPS网与常规网nGPS网的劣势高效率对测量计划和调度有更高的要求不能容忍空中的障碍物，因此不能用于地下、植物下或建筑物下GPS通常只能满足特定的测量需求n在短距离超高精度应用中有一定限制无

31、法为后续的非GPS测量提供方位控制GPS的精度通常高于周围现有的控制GPS设备的投资成本较高需要新技能GPS网的分类n分类方法根据用途划分nGPS网的分类框架基准网大地控制网工程控制网测图控制网另类连续运行的参考站网（CORS）框架基准网n覆盖范围全球、大陆或次大陆n基准地心基准n用途建立、维持位置参考框架进行大范围的地壳运动监测框架基准网n特点精度、可靠性要求高反复或连续观测n例IGS全球跟踪站网中国地壳运动监测站网络中国A级网IGS全球跟踪站网全球跟踪站网大地控制网n覆盖范围国家、地区n基准参心系n用途大地控制区域大地水准面精化大地控制网n特点精度、可靠性要求较高复测周期长n例中国国家高精

32、度GPS网各省市地方的控制网中国国家高精度中国国家高精度GPS网网工程控制网n覆盖范围工程施工区域n用途工程放样、施工变形监测GPS高程n基准独立基准工程控制网n特点精度、可靠性要求随工程要求差别较大变形监测网需多次复测n例各类工程控制网、滑坡监测网测图控制网n覆盖范围测图区域n用途图根控制、航测像控点n基准参心基准或独立基准n特点精度、可靠性要求低n例各类图根控制网、像控点网连续运行的参考站网（CORS）n覆盖范围国家、地区n用途多用途n基准多基准n特点连续运行n例深圳连续运行卫星定位服务系统深圳连续运行卫星定位服务系统深圳连续运行卫星定位服务系统我国规范中涉及可靠性的内容全球定位系统（GP

33、S）测量规范（GB/T183142001）我国规范对可靠性的要求n全球定位系统（GPS）测量规范（GB/T183142001）影响GPS网布设效率和费用的因素n网的等级要求n观测值（含GPS基线向量、常规观测量等）的数量n布网方案n作业调度GPS网的布网方案n跟踪站式形式n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（实际上就是跟踪站）。数据处理通常采用精密星历。优点n精度极高，具有框架基准特性。缺点n需建立专门的永久性建筑即跟踪站，观测成本很高。适用范围n一般用于建立GPS跟踪站或永

34、久性的监测网。GPS网的布网方案n会战式形式n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。观测分阶段进行，在同一阶段中，所有的接收机，在若干天的时间里分别各自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采用相同方式，进行另一阶段的观测，直至所有点观测完毕。优点n可以较好地消除SA等因素的影响，因而具有特高的尺度精度。适用范围nA、B级网。GPS网的布网方案n多基准站式形式n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

35、测。优点n各基准站间基线向量精度高，可以作为整个GPS网的骨架。n其余同步观测图形与各个基准站之间也存在有同步观测基线，图形结构强。适用范围nC，D级网。多基准站式的布网形式多基准站式的布网形式基准站基准站基准站基准站基准站基准站同步图形同步图形GPS网的布网方案n同步图形扩展式形式n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。优点n扩展速度快，图形强度较高，且作业方法简单。适用范围nC，D级网。同步图形的扩展同步图形的

36、扩展GPS网的布网方案n单基准站（星形网）式形式n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得星形。优点n效率高。缺点n图形强度弱，可靠性低。适用范围nD，E级网。单基准站式的布网单基准站式的布网调度方案n点连式形式n相邻的同步图形间只通过一个公共点相连。优点n作业效率高，图形扩展迅速。缺点n图形强度低，如果连接点发生问题，将影响到后面的同步图形。点连式点连式调度方案n边连式

37、形式n相邻的同步图形间有一条边（即两个公共点）相连。优点n作业效率较高，图形强度较强。边连式边连式调度方案n网连式形式n相邻的同步图形间有3个（含3个）以上的公共点相连。优点n图形强度最强。缺点n作业效率低。网连式网连式GPS网作业进度图nGPS网作业进度图从已完成观测的同步图形中选取独立基线，在GPS网展点图上将被测点用直线连接起来，用以显示作业进度。n进度图的绘制应选取独立基线；用不同的颜色表示不同时段的同步观测基线。n作用进行网形设计；掌握作业进度。同步图形的扩展同步图形的扩展铁路客运专线精密工程测量技术及其应用提纲n n一、概述一、概述客运专线铁路精密工程测量的概念客运专线铁路精密工程

38、测量的概念为什么要建立客运专线铁路精密工程测量体系为什么要建立客运专线铁路精密工程测量体系n n二、传统的铁路工程测量方法与客运专线铁路精密工程测二、传统的铁路工程测量方法与客运专线铁路精密工程测量的特点量的特点传统的铁路工程测量方法传统的铁路工程测量方法客运专线铁路精密工程测量的特点客运专线铁路精密工程测量的特点n n三、我国客运专线铁路精密工程测量技术的应用三、我国客运专线铁路精密工程测量技术的应用客运专线铁路精密工程测量技术的应用客运专线铁路精密工程测量技术的应用客运专线无碴轨道铁路工程测量客运专线无碴轨道铁路工程测量时速时速200200250250公里有碴轨道铁路工程测量技术指南新公里

39、有碴轨道铁路工程测量技术指南新规定规定n n四、发展高速铁路无碴轨道测量技术四、发展高速铁路无碴轨道测量技术客运专线铁路精密工程测量的概念n n客运专线铁路精密工程测量是相对于传统的铁路工程测量而言，客运专线铁路的平顺性要求非常高，轨道测量精度要达到毫米级。其测量方法、测量精度与传统的铁路工程测量完全不同。我们把适合于客运专线铁路工程测量的技术体系称为客运专线铁路精密工程测量。把客运专线铁路精密工程测量控制网简称“精测网”n n客运专线铁路精密工程测量的内容线路平面高程控制测量线路平面高程控制测量线下工程施工测量线下工程施工测量轨道施工测量轨道施工测量运营维护测量运营维护测量客运专线铁路精密工

40、程测量的概念n n客运专线铁路精密工程测量的框架体系客运专线无碴轨道铁路工程测量暂行规定（铁建设2006189号）时速200250公里有碴轨道铁路工程测量技术指南（试行）（铁建设200776号）客运专线铁路精密工程测量的概念为什么要建立客运专线铁路精密工程测量体系n n客运专线铁路速度高（200km/h350km/h），为了达到在高速行驶条件下，旅客列车的安全性和舒适性，要求:(1)严格按照设计的线型施工,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。客运专线铁路的平顺性要求见下表:为什么要建立客运专线铁路精密工程测量体系（1）无碴轨道静态几何尺寸允许偏

41、差高低轨向水平轨距扭曲基长6.25m350v200km/h2211V=200km/h222+1-23弦长（m）10项目幅值设计速度(mm)高低轨向水平轨距扭曲基长6.25m350v200km/h2211V=200km/h222+1-23弦长（m）10项目幅值设计速度(mm)高低轨向水平轨距扭曲基长6.25m350v200km/h2211V=200km/h222+1-23弦长（m）10项目幅值设计速度(mm)为什么要建立客运专线铁路精密工程测量体系项目幅值设计速度（2）有碴轨道静态几何尺寸允许偏差(mm)高低轨向水平轨距扭曲基长6.25m350v200km/h22222V=200km/h3332

42、3弦长（m）10为什么要建立客运专线铁路精密工程测量体系为什么要建立客运专线铁路精密工程测量体系（3）有碴轨道轨面高程、轨道中线、线间距允许偏差序号项 目允许偏差(mm)1轨面高程与设计比较一般路基20在建筑物上10紧靠站台+2002轨道中线与设计中线差303线间距+200为什么要建立客运专线铁路精密工程测量体系为什么要建立客运专线铁路精密工程测量体系（4）无碴轨道轨面高程、轨道中线、线间距允许偏差序号项 目允许偏差(mm)1轨面高程与设计比较一般路基+4在建筑物上-6紧靠站台+402轨道中线与设计中线差103线间距+100要实现客运专线铁路的轨道的高平顺性，除了对线下工程和轨道工程的设计施工

43、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。德国睿铁公司（RailOne）执行副总裁巴哈曼先生在总结无碴轨道铁路建设经验时说：要成功地建设无碴轨道，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。为什么要建立客运专线铁路精密工程测量体系1、传统的铁路工程测量方法初测：初测导线、初测水准初测导线、初测水准定测：交点、直线、曲线控制桩（五大桩）线下工程施工测量：以定测控制桩作为施工测量基准铺轨测量：穿线法、弦线支距法或偏角法测量二、传统的铁路工程测量方法与客运专线铁路精密工程测量的特点二、传统的铁路工程测量方法与客运专线铁路精密工程测量的特点2、传统的铁路测量方法的缺点（1

44、 1）平面坐标系投影差大）平面坐标系投影差大（高斯投影）（高斯投影）中央子午线高斯投影改正值高斯投影面参考椭球面1954年北京坐标系3带投影，投影带边缘高斯投影边长变形值最大可达340/km二、传统的铁路工程测量方法与客运专线铁路精密工程测量的特点二、传统的铁路工程测量方法与客运专线铁路精密工程测量的特点2、传统的铁路测量方法的缺点（1 1）平面坐标系投影差大（高程投影）平面坐标系投影差大（高程投影）施工高程面参考椭球面投影面改正值平均高程H二、传统的铁路工程测量方法与客运专线铁路精密工程测量的特点二、传统的铁路工程测量方法与客运专线铁路精密工程测量的特点高程投影每km边长变形值H/R2、传统

45、的铁路测量方法的缺点（2）不利于采用采用GPSRTK、全站仪等新技术采用坐标法定位法进行勘测和施工放线；二、传统的铁路工程测量方法与客运专线铁路精密工程测量的特点二、传统的铁路工程测量方法与客运专线铁路精密工程测量的特点2、传统的铁路测量方法的缺点（3 3）没有采用逐级控制的方法建立施工控制网）没有采用逐级控制的方法建立施工控制网线路测量可重复性较差；线路测量可重复性较差；中线控制桩连续丢失后，很难进行恢复。中线控制桩连续丢失后，很难进行恢复。二、传统的铁路工程测量方法与客运专线铁路精密工程测量的特点二、传统的铁路工程测量方法与客运专线铁路精密工程测量的特点2、传统的铁路测量方法的缺点（4）测

46、量精度低：导线测角中误差导线测角中误差12.512.5、方位角闭合差、方位角闭合差25n25n；全长；全长相对闭合差：相对闭合差：1/60001/6000施工单位复测经常出现曲线偏角超限施工单位复测经常出现曲线偏角超限改变设计偏角施工改变设计偏角施工,设计线形被改变设计线形被改变二、传统的铁路工程测量方法与客运专线铁路精密工程测量的特点二、传统的铁路工程测量方法与客运专线铁路精密工程测量的特点2、传统的铁路测量方法的缺点（5）轨道的铺设不是以控制网为基准按照设计的坐标定位，而是按照线下工程的施工现状采用相对定位进行铺设。由于测量误差的积累，轨道的几何参数与设计参数不一致。二、传统的铁路工程测量

47、方法与客运专线铁路精密工程测量的特点二、传统的铁路工程测量方法与客运专线铁路精密工程测量的特点客运专线铁路精密工程测量的特点1.1.确定了客运专线铁路精密工程测量“三网合一”的测量体系勘测控制网:CP、CP、水准基点 施工控制网CP、CP、水准基点、CP 运营维护控制网：CP、加密维护基桩客运专线铁路精密工程测量的特点“三网合一”的内容和要求：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；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；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

48、度的协调统一；客运专线铁路精密工程测量的特点三网合一的重要性（1）勘测控制网、施工控制网起算基准不统一的后果平面尺度：纵向里程，横向偏移高程基准：线路纵断面，穿跨越限界客运专线铁路精密工程测量的特点三网合一的重要性（2）线下工程施工控制网与轨道施工控制网的坐标系统和测量精度不统一的后果线下工程与轨道工程错开净空限界不足客运专线铁路精密工程测量的特点2、确定了客运专线铁路工程平面控制测量分三级布网的布设原则n第一级:基础平面控制网（CP）,为勘测、施工、运营维护提供坐标基准；n第二级:线路控制网（CP,为勘测和施工提供控制基 准；n第三级:基桩控制网/施工加密网（CP）,为线下工程、无碴轨道施工

49、和运营维护提供控制基准。CP客运专线铁路精密工程测量的特点客运专线铁路工程测量三级平面控制网示意图线路中线CPCPCPCP150-200mCPCPCP4km1000m800-1000mCP客运专线铁路精密工程测量的特点3、提出了客运专线铁路工程测量平面坐标系统应采用边长投影变形值10mm/km（无碴）/25mm/km（有碴）的工程独立坐标系。客运专线铁路精密工程测量的特点4、确定了客运专线铁路轨道必须采用绝对定位与相对定位测量相结合的铺轨测量定位模式F F-3 3mmmm+3 3mmmmR=2800mR=2800m弦长弦长弦长弦长C=20mC=20mR=2397 m F=F+3mmR=2397

50、 m F=F+3mmR=3365mR=3365m F=F-3mmF=F-3mm曲线外矢距F=C/8R C为弦长，R为半径 客运专线铁路精密工程测量的特点5 5、确定了客运专线无碴轨道铁路工程测量高程控制网、确定了客运专线无碴轨道铁路工程测量高程控制网的精度等级的精度等级6 6、提出了客运专线无碴轨道铁路工程控制测量完成后，、提出了客运专线无碴轨道铁路工程控制测量完成后，应由建设单位组织评估验收的要求，并制定了评估应由建设单位组织评估验收的要求，并制定了评估验收内容和要求。验收内容和要求。（1 1）控制网测量检查评估内容包括：高程控制网测）控制网测量检查评估内容包括：高程控制网测量技术设计、选点