《施工控制测量 》PPT课件.ppt

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1、第七章第七章 施工控制测量施工控制测量第一节第一节 施工控制网概述施工控制网概述施工控制网是专门为工程建设施工而建立的，是工程施工放样的基础，其有别于勘测设计阶段所布设的测图控制网，一般而言，测图控制网不能代替专用施工控制网。一、布设施工控制网的必要性一、布设施工控制网的必要性测图控制网和施工控制网的比较：点位分布：测图控制网点位均匀，施工控制网根据工程的要求疏密有别且针对性强。精度：测图网的精度与测图比例尺有关系，施工控制网则根据工程的性质和具体要求来决定，一般工程控制网精度高。点位的安全性：测图控制网的点位损失率高，而施工控制网保管的要好一些。二、施工控制网的特点二、施工控制网的特点（一）

2、控制网点位置应考虑到施工放样的（一）控制网点位置应考虑到施工放样的方便控制范围小，密度大，精度要求高方便控制范围小，密度大，精度要求高 面积一般在1Km2内，主轴线要求2cm，4Km以内的隧道相对开挖横向误差 5cm；（二）施工控制网精度较高且具有较强（二）施工控制网精度较高且具有较强的方向性和非均匀性的方向性和非均匀性 桥梁长度桥梁长度 隧道贯通隧道贯通（三）采用施工坐标系（三）采用施工坐标系坐标轴与建筑主轴线重合或平行的坐标系。尽量使这些轴线包括在控制网内，使其成为控制网中的一条边。建筑物独立高程系统建筑物独立高程系统 0.0000.000（四）投影面选择（四）投影面选择大地控制和测图控制

3、一般选择参考椭球面、高斯投影面，有长度变形产生。而施工控制网则选择施工区的平均高程面，以作为数据处理的基准面。三、施工控制网的布设原则三、施工控制网的布设原则施工控制网一般分两级布设一级主要为了放样建筑物的主轴线二级主要为了放样建筑物的细部（水利工程的首级网称为基本网，二级网称为定线网）根据规模的大小施工控制网的网形也不相同。四、平面施工控制网布设形式四、平面施工控制网布设形式A B C DA B E F 五、高程控制网五、高程控制网六、选点埋石、点之记六、选点埋石、点之记第二节水平角测量第二节水平角测量特点：水平方向值的归算 地面水平方向地面水平方向-椭球面椭球面 椭球面椭球面-高斯平面方向

4、高斯平面方向 第三节导线测量第三节导线测量特点：距离归算距离归算 施工投影面施工投影面 参考椭球面参考椭球面 高斯投影面高斯投影面 距离归算距离归算第四节导线平差计算第四节导线平差计算略第五节第五节GPS测量测量GPS定位测量特点：定位测量特点：无需通视无需通视精度高精度高速度快速度快自动化自动化全天侯全天侯 19571957年年1010月月4 4日，前苏联成功地发射了世界上日，前苏联成功地发射了世界上第一颗第一颗人人造地球卫星。从此之后，世界各国争相利用人造卫星为军事、造地球卫星。从此之后，世界各国争相利用人造卫星为军事、经济和科学文化等服务，大地测量学也取得了惊人的发展，经济和科学文化等服

5、务，大地测量学也取得了惊人的发展，迅速跨入了一个崭新的时代。迅速跨入了一个崭新的时代。全球定位系统的产生、发展及前景全球定位系统的产生、发展及前景因为因为GPS定位技术，与美国的国防现代定位技术，与美国的国防现代化发展密切相关，所以为了保障美国的化发展密切相关，所以为了保障美国的利益与安全，限制非经美国特许的用户利益与安全，限制非经美国特许的用户利用利用GPS定位的精度，该系统除在设计定位的精度，该系统除在设计方面采取了许多保密性措施外，还自方面采取了许多保密性措施外，还自1989年年11月开始试验。月开始试验。并于并于1991年年7月正式实施所谓选择可用性月正式实施所谓选择可用性(Selec

6、tive Availability)政策，简称政策，简称SA政政策策，即，即人为地施加误差以降低人为地施加误差以降低GPS卫星卫星的星历精度的星历精度和和卫星钟频率精度卫星钟频率精度，以，以限制限制广大民间用户利用广大民间用户利用GPS进行实时进行实时(或快速或快速)和较高精度的定位和较高精度的定位。1.3 美国政府的GPS政策AS政策是美国国防部为防止敌对方对政策是美国国防部为防止敌对方对GPS卫星卫星信号进行电子欺骗和电子干扰而采取的一种措信号进行电子欺骗和电子干扰而采取的一种措施。施。May 1:With SA PolicyMay 3:Without SA Policy-50010050

7、10050-100-50-1000-5001005010050-100-500-100其他卫星导航定位系统的概况其他卫星导航定位系统的概况l全球导航卫星系统全球导航卫星系统GLONASS(Global Navigation Satellite System)是前苏联研制的。是前苏联研制的。lGLONASS卫星星座如图卫星星座如图1.2所示，共有所示，共有24颗工颗工作卫星作卫星(包含包含3颗备用卫星颗备用卫星)，均匀分布在三个轨，均匀分布在三个轨道面上，轨道面的倾角为道面上，轨道面的倾角为64.8，运行周期为，运行周期为11小时小时15分；卫星信号采用了两种载波，其频率分；卫星信号采用了两种载

8、波，其频率分别为分别为1.6GHz和和1.2GHz。该系统已于。该系统已于1995年年全部完成，投入运行。目前该系统导航的精度，全部完成，投入运行。目前该系统导航的精度，平面位置约为平面位置约为100m，速度为，速度为15cm/s，时间为，时间为1s。l全球导航卫星系统全球导航卫星系统GLONASS欧洲空间局欧洲空间局(European Space Agency-ESA)也正也正在发展一种以民用为主的卫星定位系统在发展一种以民用为主的卫星定位系统l伽利略卫星导航定位系统伽利略卫星导航定位系统l中国北斗卫星导航定位系统中国北斗卫星导航定位系统一、一、GPS网选点的原则网选点的原则1.便于保存便于

9、保存2.便于使用便于使用3.避免干扰（距源信号避免干扰（距源信号400m，220kv高压高压电电50m）4.点位适宜、便于发展（距放样的中线点位适宜、便于发展（距放样的中线50300m）二、二、GPS点的埋设点的埋设不同等级的不同等级的GPS点位有不同的要求，可点位有不同的要求，可参考相关的规范。参考相关的规范。点位埋设后应绘制点位埋设后应绘制“GPS点之记点之记”三、外业观测工作三、外业观测工作1.作业的指标作业的指标2.天线的安置（天线的安置（高度量测高度量测）3.观测作业（观测作业（过程过程）4.观测成果的记录观测成果的记录GPS网的精度和密度设计根据国家测绘局根据国家测绘局2001年颁

10、布实施的年颁布实施的全全球定位系统（球定位系统（GPS）测量规范）测量规范，GPS网按其精度可分成了网按其精度可分成了AA、A、B、C、D、E六级。六级。级别级别固定误差固定误差a a比例误差比例误差b b相邻点间平均距离相邻点间平均距离d d(KM)(KM)AAAA 3 3 0.010.0110001000A A 5 5 0.10.1300300B B 8 8 1 17070C C 1010 5 510-1510-15D D 1010 10105-105-10E E 1010 20200.20.25 5各级各级GPSGPS网相邻点间基线长度精度用下式表示：网相邻点间基线长度精度用下式表示：四

11、、四、GPS外业观测成果的计算和检查外业观测成果的计算和检查1、观测时段：测站上开始接收卫星信号、观测时段：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到停止接收，连续观测的时间间隔称为观测时段，简称时段。观测时段，简称时段。2、同步观测：两台或两台以上接收机、同步观测：两台或两台以上接收机同时对同一组卫星进行的观测。同时对同一组卫星进行的观测。3、同步观测环：三台或三台以上接收、同步观测环：三台或三台以上接收机同步观测所获得的基线向量构成的闭机同步观测所获得的基线向量构成的闭合环，简称同步环，如图所示，当合环，简称同步环，如图所示，当N大于大于2时，即可构成不同边数的同步环。时，

12、即可构成不同边数的同步环。N=2，J=1N=3，J=3N=4，J=6N=5，J=10独立基线：由独立基线：由N N台台GPSGPS接收机同步观测可得到基线边条数：接收机同步观测可得到基线边条数：其中相互独立的边为：其中相互独立的边为：DJ=N-1 DJ=N-1 。这。这DJDJ条边间相互不能构成任何条边间相互不能构成任何检核条件，称为独立基线。在检核条件，称为独立基线。在J J条基线边中，条基线边中，DJDJ条独立基线的选择有一条独立基线的选择有一定的任意性，参加同步观测的接收机的数量越多，选择的方式也越多。定的任意性，参加同步观测的接收机的数量越多，选择的方式也越多。1.基线解算及其检查基线

13、解算及其检查 固定解的可靠性固定解的可靠性 单位权中误差（单位权中误差（Rms）模糊度检验倍率（模糊度检验倍率（Ratio）理论上，同步环中各理论上，同步环中各GPSGPS边的坐标差分量之和应等于边的坐标差分量之和应等于0 0，但由于各，但由于各GPSGPS接收机间不严格同步，以及模型误差和处理软件的内在缺陷，该量接收机间不严格同步，以及模型误差和处理软件的内在缺陷，该量不等于不等于0 0（称为同步环闭合差），其值应小于下列规定：（称为同步环闭合差），其值应小于下列规定：网中相邻点间的距网中相邻点间的距离中误差（离中误差（mmmm）同步环中的边数同步环中的边数2.同步闭合环检核同步闭合环检核

14、重复基线：同一条重复基线：同一条GPSGPS边若观测了多个时段，可得到多个基线结果，边若观测了多个时段，可得到多个基线结果，这种边称为重复基线。这种边称为重复基线。B B级以下各级级以下各级GPSGPS网要求，同一条边任意两个时段网要求，同一条边任意两个时段的边长差应满足：的边长差应满足：异步图形闭合条件和重复基线坐标闭合条件是异步图形闭合条件和重复基线坐标闭合条件是衡量精度、检验粗差和系统差的重要指标！衡量精度、检验粗差和系统差的重要指标！3.重复观测边的检核重复观测边的检核 独立观测环（异步环）：由非同步观测获得的独立基线向量构成的闭独立观测环（异步环）：由非同步观测获得的独立基线向量构成

15、的闭合环，简称独立环或异步环。合环，简称独立环或异步环。为了确保为了确保GPSGPS成果的精度与可靠性，有效发现粗差，成果的精度与可靠性，有效发现粗差，GPSGPS网中的独立网中的独立基线必须构成构成一些独立环或附合路线，从而形成一些几何检核条件，基线必须构成构成一些独立环或附合路线，从而形成一些几何检核条件，如构成三角形网、多边形网或附合路线网。不同时段独立基线连在一起即如构成三角形网、多边形网或附合路线网。不同时段独立基线连在一起即构成构成GPSGPS网。对于各级网。对于各级GPSGPS网独立环或附合路线的边数应符合表中的规定。网独立环或附合路线的边数应符合表中的规定。级别级别A AB B

16、C CDDE E独立环或附合独立环或附合路线的边数路线的边数 5 5 6 6 6 6 8 8 10104.异步闭合环检核异步闭合环检核 独立环或附合路线的坐标闭合差（环中或路线中各独立环或附合路线的坐标闭合差（环中或路线中各GPSGPS边的坐边的坐标差分量之和与理论值之差）根据规范规定应满足：标差分量之和与理论值之差）根据规范规定应满足：（20092009规范规范)5.GPS测量的外部检查测量的外部检查形形式式：在在实实际际的的GPSGPS作作业业中中，一一般般并并不不是是单单独独采采用用上上面面所所介介绍绍的的某某一一种种观观测测作作业业模模式式，而而是是根根据据具具体体情情况况，有有选选择

17、择地地灵灵活活采采用用这这几几种种方方式式作作业业，这这样样一一种种种种观观测测作作业业方式就是所谓的混连式。方式就是所谓的混连式。特特点点：混混连连式式观观测测作作业业方方式式是是我我们们实实际际作作业业中中最最常常用用的的作作业业方方式式，它它实实际际上上是是点点连连式式、边边连连式式和和网网连连式式的的一一个个结合体。结合体。混连式混连式n个点、设站m次、N台接收机观测的时段数观测的时段数C一个时段中用一个时段中用N 台接收机来进行同步观测时可组成非独立的基线向量台接收机来进行同步观测时可组成非独立的基线向量GPS 网中共有非独立的基线向量数网中共有非独立的基线向量数每个时段中可测定的独

18、立基线向量每个时段中可测定的独立基线向量GPS 网中独立基线向量的总数网中独立基线向量的总数GPS 网的必要基线向量数网的必要基线向量数网中实际测定的独立基线向量数网中实际测定的独立基线向量数网中的多余基线向量数网中的多余基线向量数C=nm/NN(N-1)/2J 总=CN(N-1)/2N-1J 独=C(N-1)J 必=n-1C(N-1)J 多=J 独-J 必=C(N-1)-(n-1)五、五、GPS网平差处理网平差处理在在WGS-84下进行无约束平差，主要是内部检下进行无约束平差，主要是内部检验；验；在地方坐标系下进行约束平差，实现坐标转换。在地方坐标系下进行约束平差，实现坐标转换。平差前要弄清

19、楚以下参数：平差前要弄清楚以下参数：（1）椭球体；）椭球体；（2）中央子午线；）中央子午线；（3）坐标加常数；）坐标加常数；（4）投影面、高程异常值；）投影面、高程异常值；（5）起算点坐标。）起算点坐标。六、六、GPS控制网技术总结控制网技术总结（1）测区情况；）测区情况；（2）任务来源；）任务来源；（3）单位、时间、依据；）单位、时间、依据；（4）仪器情况；）仪器情况；（5）选点情况；）选点情况；（6）观测方法；）观测方法；（7）数据分析；）数据分析；（8）起算数据、坐标系；）起算数据、坐标系；（9）GPS平差方法、软件；平差方法、软件；（10）工作量、定额；）工作量、定额；（11）各种附表

20、，图；）各种附表，图；（12）需要说明的其他问题。）需要说明的其他问题。第六节高程施工控制测量第六节高程施工控制测量工测中的水准点一般用工测中的水准点一般用BM表示，测量的表示，测量的方法一般几何水准或者是电磁波测距三方法一般几何水准或者是电磁波测距三角高程测量。角高程测量。其他的工作程序和步骤同以前所学的高其他的工作程序和步骤同以前所学的高程控制测量的要求是一致的。程控制测量的要求是一致的。第七节施工控制测量成果的验收第七节施工控制测量成果的验收一、选点埋石的检查与验收一、选点埋石的检查与验收二、控制测量成果的检查与验收二、控制测量成果的检查与验收1.验收前需要提供的资料验收前需要提供的资料2.验收的内容与方式验收的内容与方式人有了知识，就会具备各种分析能力，明辨是非的能力。所以我们要勤恳读书，广泛阅读，古人说“书中自有黄金屋。”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识，培养逻辑思维能力；通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平，培养文学情趣；通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。有许多书籍还能培养我们的道德情操，给我们巨大的精神力量，鼓舞我们前进。