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水利水電工程質(zhì)量檢測人員 從業(yè)資格培訓(xùn),（量測類測量） 二OO七年十二月 北京,第二章 控制測量 第一節(jié) 控制測量在水利工程測量檢測工作中的作用 第二節(jié) 測量控制網(wǎng)的布設(shè)原則 第三節(jié) 測量控制網(wǎng)方案的優(yōu)化設(shè)計(jì) 第四節(jié) 控制測量方法與設(shè)備要求 第五節(jié) 控制測量網(wǎng)的觀測與計(jì)算 第六節(jié) 控制測量網(wǎng)的質(zhì)量檢查與評(píng)定 第七節(jié) 施工過程中控制網(wǎng)的復(fù)測、擴(kuò)建與加密,第一節(jié) 控制測量在水利工程測量檢測工作中的作用,一、水利工程控制測量的特點(diǎn) 水利工程建設(shè)的三個(gè)階段 勘測設(shè)計(jì)階段 施工階段 運(yùn)營管理階段 勘測設(shè)計(jì)又可分為規(guī)劃設(shè)計(jì)、初步設(shè)計(jì)和施工設(shè)計(jì),水利工程施工控制測量特點(diǎn)：,1/6施工控制測量相對(duì)于測圖控制而言，控制范圍相對(duì)較小，布點(diǎn)較密，精度要求較高。 2/6點(diǎn)位的布設(shè)主要根據(jù)放樣的聯(lián)測方便，并能達(dá)到放樣的精度要求，布點(diǎn)不一定均勻，主要布設(shè)在放樣的工作區(qū)附近。 3/6相對(duì)點(diǎn)位精度是最主要的精度指標(biāo)，而不是絕對(duì)點(diǎn)位精度。另外，施工控制網(wǎng)的精度具有針對(duì)性的非均勻性，其二級(jí)網(wǎng)的精度不一定比首級(jí)控制控制網(wǎng)的相對(duì)精度低。,第一節(jié) 控制測量在水利工程測量檢測工作中的作用,水利工程施工控制測量特點(diǎn)：,4/6施工控制網(wǎng)常根據(jù)施工程序的先后、施工區(qū)的不同、施工放樣的精度要求不同，而分期或分層建立。 5/6控制點(diǎn)使用周期長，使用頻率高，易受施工影響，因此保護(hù)和維護(hù)的要求較高。 6/6控制網(wǎng)邊長的投影面高程應(yīng)以主要建筑物所在的高程面(如大壩頂面或發(fā)電廠房高程)確定，以保證關(guān)鍵建筑物的施工放樣精度。,第一節(jié) 控制測量在水利工程測量檢測工作中的作用,二、控制測量在水利工程測量檢測工作中的作用,水利工程測量檢測的內(nèi)容： 對(duì)施工單位加密控制網(wǎng)點(diǎn)進(jìn)行復(fù)核測量 建筑物的重要點(diǎn)線進(jìn)行復(fù)核測量 水利工程的重要點(diǎn)線（主要的）： 建筑物的定位軸線、標(biāo)高、水平樁、主體建筑物基礎(chǔ)塊和預(yù)埋件的立模點(diǎn)、大型金屬結(jié)構(gòu)安裝定位點(diǎn)、管網(wǎng)配線定位點(diǎn)等。,第一節(jié) 控制測量在水利工程測量檢測工作中的作用,控制測量在水利工程測量檢測工作中的作用： 1控制測量是各項(xiàng)測量工作的基礎(chǔ)和依據(jù)。 在水利工程測量中，控制點(diǎn)能提供滿足施工定位精度并便于放樣的依據(jù)，利用控制點(diǎn)進(jìn)行水工建筑物的放樣，保證建筑物的準(zhǔn)確位置，并保證各建筑物的整體聯(lián)結(jié)。 2為檢查水利工程建筑物的竣工精度，提供基點(diǎn)和基線，以及測繪竣工圖的基礎(chǔ)控制。提供施工過程中監(jiān)測建筑物變形或位移、設(shè)備安裝以及營運(yùn)管理的控制點(diǎn)和參考基準(zhǔn)。 3控制測量具有控制全局的作用，限制誤差的傳遞和累積。 任何測量都會(huì)由于儀器、人為因素、天氣狀況等諸多因素產(chǎn)生測量誤差，控制測量可以使工程的待測點(diǎn)或放樣點(diǎn)附近有控制點(diǎn)，無需通過遠(yuǎn)距離引測而產(chǎn)生誤差的積累。,第一節(jié) 控制測量在水利工程測量檢測工作中的作用,第二節(jié) 測量控制網(wǎng)的布設(shè)原則,一、測量坐標(biāo)系 (一) 大地坐標(biāo)系 以參考橢球體表面為基準(zhǔn)面，以其法線為基準(zhǔn)線建立起來的坐標(biāo)系稱為大地坐標(biāo)系，地面上的一點(diǎn)可用大地經(jīng)度(L)、大地緯度(B)及大地高(H)來表示，它是利用地面上實(shí)測數(shù)據(jù)推算出來的。 地形圖上的經(jīng)緯度一般是用大地坐標(biāo)來表示。在水利工程測量中，一般不使用大地坐標(biāo)系，原因是工程的范圍相對(duì)較小，利用經(jīng)緯度換算距離不方便，也沒有直角坐標(biāo)系能更直觀表示點(diǎn)的位置。 (二) 平面直角坐標(biāo)系 平面直角坐標(biāo)系是由兩條相互垂直的直線構(gòu)成，南北方向的線為坐標(biāo)的縱軸，即X軸，東西方向的線為坐標(biāo)的橫軸，即Y軸。 測量上采用的平面直角坐標(biāo)系與數(shù)學(xué)上定義的坐標(biāo)系不同，其象限順序是：從坐標(biāo)軸的東北象限開始，以順時(shí)針方向依次為、象限，與數(shù)學(xué)坐標(biāo)系的象限順序相反。,(三) 我國的國家坐標(biāo)系 1954年北京坐標(biāo)系 參考橢球-克拉索夫斯基橢球。長半徑a = 6378245m，扁率為= 1：298.3。 1980年國家大地坐標(biāo)系（1980西安坐標(biāo)系） 參考橢球- 1975年國際第三推薦值。長半徑a=6378140m，扁率為=1：298.257。 大地原點(diǎn)定在西安附近(陜西省陘陽縣永樂鎮(zhèn)) 。,第二節(jié) 測量控制網(wǎng)的布設(shè)原則,邊長投影改正 根據(jù)我國有關(guān)測量規(guī)范的要求，國家大地測量控制網(wǎng)依高斯投影方法按6帶或3帶進(jìn)行分帶計(jì)算，并把觀測成果歸算到參考橢球體面上。這樣的規(guī)定，不但符合高斯投影的分帶原則和計(jì)算方法，而且也便于大地測量成果的統(tǒng)一、使用和互算。 (1)把水平距離歸算到參考橢球面上的測距邊長度,式中：D1-歸算到參考橢球面上的測距邊長度，m； hm-測區(qū)大地水準(zhǔn)面高出參考橢球面的高差，m。 Hm-測距邊高出大地水準(zhǔn)面的平均高程 ，m。,第二節(jié) 測量控制網(wǎng)的布設(shè)原則,(2)把參考橢球面上的測距邊長度歸算到高斯面上,式中：y-測距邊兩端點(diǎn)橫坐標(biāo)之差，m； ym -測距邊兩端點(diǎn)橫坐標(biāo)的平均值，m； Rm -參考橢球面上測距邊中點(diǎn)的平均曲率半徑，m。 測距邊距中央子午線越遠(yuǎn)，長度的投影變形越大。,(四)工程測量坐標(biāo)系 施工控制網(wǎng)必須滿足施工放樣的準(zhǔn)確性，要求由控制點(diǎn)坐標(biāo)直接反算的邊長與實(shí)地量測的邊長，在長度上應(yīng)該相等，也就是說邊長經(jīng)過投影改正而帶來的長度變形，不應(yīng)大于相應(yīng)工程所要求的精度。 選擇水利工程的平面控制網(wǎng)坐標(biāo)系主要考慮因素，是觀測邊長的投影改正的變形值的大小。,第二節(jié) 測量控制網(wǎng)的布設(shè)原則,獨(dú)立坐標(biāo)系 以一個(gè)國家的坐標(biāo)為控制網(wǎng)的起算點(diǎn)，以該點(diǎn)至另外的一個(gè)國家點(diǎn)的方位為己知的起始方位，建立坐標(biāo)系統(tǒng)。 邊長不進(jìn)行高斯投影改正，僅歸算到某一高程面上。高程面一般以工程的主要建筑物所在的高程來確定。為了與國家的坐標(biāo)系進(jìn)行區(qū)別，稱為獨(dú)立坐標(biāo)系統(tǒng)。 水利工程的施工控制網(wǎng)通常采用此種方法建立坐標(biāo)系，這種坐標(biāo)系一般與國家三角點(diǎn)進(jìn)行了掛靠，建立了聯(lián)系。,第二節(jié) 測量控制網(wǎng)的布設(shè)原則,二、高程系統(tǒng) 為了布設(shè)全國統(tǒng)一的高程控制網(wǎng)，首先必須建立一個(gè)統(tǒng)一的高程基準(zhǔn)面，以使所有的水準(zhǔn)測量測定的高程都以這個(gè)面為零起算點(diǎn)，來推算地面點(diǎn)的高程。 11956年黃海高程系 以青島驗(yàn)潮站19501956年連續(xù)驗(yàn)潮的結(jié)果求得的平均海水面作為全國統(tǒng)一的高程基準(zhǔn)面，以此基準(zhǔn)面所建立的高程系統(tǒng)，即為1956年黃海高程系。 為了穩(wěn)固地表示基準(zhǔn)面的位置，在山東省青島市建立了一個(gè)與該平均海水相聯(lián)系的水準(zhǔn)點(diǎn)，該水準(zhǔn)點(diǎn)叫作國家水準(zhǔn)原點(diǎn)。 21985國家高程基準(zhǔn) 1987年5月經(jīng)國務(wù)院同意，啟用1985年國家高程基準(zhǔn)，其起算點(diǎn)仍為1956年所用的青島水準(zhǔn)原點(diǎn)，1985年的新高程值比1956年的舊高程值小0.0289米。 1985年國家高程基準(zhǔn)與1956年黃海高程系比較，驗(yàn)潮站和水準(zhǔn)原點(diǎn)未變，只是更加精確。,第二節(jié) 測量控制網(wǎng)的布設(shè)原則,三、平面控制網(wǎng)布設(shè)原則 1分級(jí)布網(wǎng)、逐級(jí)控制。 2要有足夠的精度和密度。 3要有統(tǒng)一的規(guī)格。 四、高程控制網(wǎng)布設(shè)原則 1分級(jí)布網(wǎng)、逐級(jí)控制。 2高程控制網(wǎng)的點(diǎn)位要求穩(wěn)定 。 3有條件時(shí)高程控制點(diǎn)盡量與平面控制網(wǎng)點(diǎn)共標(biāo) 。,第二節(jié) 測量控制網(wǎng)的布設(shè)原則,第三節(jié) 測量控制網(wǎng)方案的優(yōu)化設(shè)計(jì),一、控制網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)的概念 控制網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，是在限定精度、可靠性和費(fèi)用等質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)下，尋求網(wǎng)的最佳極值（精度高、可靠性強(qiáng)、靈敏度高 ）。 1 、 控制網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)問題的分類 零類設(shè)計(jì)問題（基準(zhǔn)選擇問題） 類設(shè)計(jì)問題（結(jié)構(gòu)圖形設(shè)計(jì)問題） 類設(shè)計(jì)問題（觀測權(quán)分配問題） 類設(shè)計(jì)問題（網(wǎng)的改造或加密方案設(shè)計(jì)問題）,2. 控制網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) 變形監(jiān)測控制網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)一般有四類指標(biāo)： 精度描述誤差分布離散程度的一種度量； 可靠性發(fā)現(xiàn)和抵抗模型誤差能力大小的一種度量； 靈敏度控制網(wǎng)在使用中發(fā)現(xiàn)某一變形能力大小的一種度量； 經(jīng)濟(jì)建網(wǎng)費(fèi)用。 控制網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的理想目標(biāo)是，用合理的建網(wǎng)費(fèi)用，建成精度高、可靠性強(qiáng)、靈敏度高的控制網(wǎng)。,二、控制網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的方法 1）解析設(shè)計(jì)法 通過建立優(yōu)化設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)模型，包括目標(biāo)函數(shù)和約束條件，選擇一種合適的尋優(yōu)算法求出問題的最優(yōu)解。 優(yōu)點(diǎn)：理論比較嚴(yán)密，最終結(jié)果嚴(yán)格最優(yōu)，使用計(jì)算時(shí)間較少。 缺點(diǎn)：數(shù)學(xué)模型復(fù)雜，難以建立，最終結(jié)果有可能是理想化的。 2）機(jī)助設(shè)計(jì)法 機(jī)助設(shè)計(jì)法是充分利用計(jì)算機(jī)的計(jì)算能力和判斷能力，同時(shí)結(jié)合已有的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，通過對(duì)一個(gè)根據(jù)已有知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)擬定的初始設(shè)計(jì)方案，進(jìn)行分析，計(jì)算并求出質(zhì)量指標(biāo)，在此基礎(chǔ)上對(duì)方案進(jìn)行反復(fù)修改，直到形成一個(gè)符合設(shè)計(jì)要求的方案。 優(yōu)點(diǎn)：適應(yīng)性強(qiáng)、設(shè)計(jì)結(jié)果合理、具有可行性、計(jì)算模型相對(duì)簡單、便于操作與使用的優(yōu)點(diǎn)； 缺點(diǎn)：有時(shí)計(jì)算機(jī)時(shí)間較長、結(jié)果可能是一種近似最優(yōu)解。,第三節(jié) 測量控制網(wǎng)方案的優(yōu)化設(shè)計(jì),三、GPS網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì) (一)GPS網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)原則 1GPS網(wǎng)中不存在自由基線。 2GPS網(wǎng)中的閉合條件中基線數(shù)不可過多。網(wǎng)中各點(diǎn)最好有3條或更多的基線分支，以保證檢核條件，提高網(wǎng)的可靠性，使網(wǎng)的精度、可靠性均勻。 3GPS網(wǎng)至少與地面網(wǎng)有2個(gè)重合點(diǎn)，以便GPS網(wǎng)的成果較好地轉(zhuǎn)換至地面網(wǎng)中。 4GPS網(wǎng)點(diǎn)應(yīng)選擇在交通便利、視野開闊的地方。,第三節(jié) 測量控制網(wǎng)方案的優(yōu)化設(shè)計(jì),(二)GPS網(wǎng)的精度設(shè)計(jì) 1GPS網(wǎng)的精度要求 GPS網(wǎng)的精度要求，通常是用網(wǎng)中點(diǎn)之間的距離誤差來表示：,第三節(jié) 測量控制網(wǎng)方案的優(yōu)化設(shè)計(jì),對(duì)于水利工程的控制網(wǎng)而言，相對(duì)國家GPS網(wǎng)，邊長相對(duì)較短，因此，僅有點(diǎn)之間的距離相對(duì)精度還不能足以評(píng)價(jià)網(wǎng)的精度，還需要以網(wǎng)中各點(diǎn)的點(diǎn)位精度，或網(wǎng)的平均點(diǎn)位精度等指標(biāo)反映GPS網(wǎng)的精度情況。,：網(wǎng)中相鄰點(diǎn)間的距離中誤差(mm)； a：固定誤差(mm)； b：比例誤差(ppm)； D：相鄰點(diǎn)間的距離(km)。,2GPS網(wǎng)的精度設(shè)計(jì) （1）首先根據(jù)布網(wǎng)的目的，在圖上進(jìn)行選點(diǎn)，然后進(jìn)行實(shí) 地踏勘選定，以保證滿足本次任務(wù)的測量要求和觀測條件，并在圖上獲取點(diǎn)位的概略坐標(biāo)。 （2）根據(jù)準(zhǔn)備投入的GPS接收機(jī)的臺(tái)數(shù)m，依據(jù)上述的GPS網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的一般原則，選取(m-1)條獨(dú)立基線設(shè)計(jì)網(wǎng)的觀測圖形，并選擇網(wǎng)中可能追加施測的基線。 （3）根據(jù)控制測量的精度要求，依據(jù)精度設(shè)計(jì)模型，計(jì)算GPS網(wǎng)可達(dá)到的精度值。 （4）逐步增減網(wǎng)中的獨(dú)立觀測基線，直至達(dá)到網(wǎng)的精度指標(biāo)，并獲得最終網(wǎng)形和觀測方案。,第三節(jié) 測量控制網(wǎng)方案的優(yōu)化設(shè)計(jì),3提高GPS網(wǎng)精度的措施 （1）進(jìn)行控制網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，增加必要的多余觀測； （2）采用高精度的GPS接收機(jī)和性能好的GPS天線觀測； （3）改進(jìn)測量對(duì)中標(biāo)志，減少對(duì)中和目標(biāo)偏心誤差的影響。如采用混凝土觀測墩，并安裝強(qiáng)制對(duì)中標(biāo)盤。 （4）選擇有利的觀測時(shí)間。事先應(yīng)作好衛(wèi)星的預(yù)報(bào)和觀測計(jì)劃。 （5）嚴(yán)格的數(shù)據(jù)預(yù)處理和平差計(jì)算。進(jìn)行GPS基線處理時(shí)，引進(jìn)高精度坐標(biāo)基準(zhǔn)的。,第三節(jié) 測量控制網(wǎng)方案的優(yōu)化設(shè)計(jì),(三)GPS網(wǎng)的可靠性設(shè)計(jì) 控制網(wǎng)的可靠性是用于衡量控制網(wǎng)辨別粗差、抵抗粗差影響能力的度量指標(biāo) 。 內(nèi)可靠性指標(biāo)是指在一定的置信水平和檢驗(yàn)功效下，可以發(fā)現(xiàn)網(wǎng)中存在的粗差最小值，即當(dāng)粗差達(dá)到一定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，可以被發(fā)現(xiàn)。 外可靠性指標(biāo)是指不可發(fā)現(xiàn)的粗差對(duì)網(wǎng)的坐標(biāo)未知參數(shù)的影響，即未能發(fā)現(xiàn)的粗差對(duì)測量成果的影響。 一般網(wǎng)中的多余觀測分量愈多，則網(wǎng)的可靠性愈高 。在實(shí)際的工程中，為避免復(fù)雜的可靠性指標(biāo)的計(jì)算，往往以增加觀測時(shí)段數(shù)來提高GPS網(wǎng)的可靠性。,第三節(jié) 測量控制網(wǎng)方案的優(yōu)化設(shè)計(jì),第四節(jié) 控制測量方法與設(shè)備要求,常規(guī)的平面控制測量: 三角測量 導(dǎo)線測量 測邊網(wǎng) 邊角網(wǎng) 前(后)方交會(huì),常規(guī)的高程控制測量: 水準(zhǔn)測量 三角高程測量,現(xiàn)代控制測量主要是GPS平面控制測量和GPS高程測量。,控制測量：平面控制測量和高程控制測量。,一、控制測量作業(yè)程序 1收集有關(guān)資料進(jìn)行分析 2技術(shù)設(shè)計(jì) 3組織與實(shí)施 4數(shù)據(jù)預(yù)處理及平差計(jì)算 5質(zhì)量控制 6資料整理以及歸檔,第四節(jié) 控制測量方法與設(shè)備要求,1收集有關(guān)資料進(jìn)行分析 需收集的資料包括：工程區(qū)域有關(guān)的地形圖和必要的地質(zhì)資料；平面和高程控制測量成果；工程建筑物的總平面布置圖； 有關(guān)的規(guī)范和招投標(biāo)文件。 必要時(shí)，進(jìn)行現(xiàn)場查勘，了解交通、水系分布情況，植被覆蓋情況，控制點(diǎn)的分布、點(diǎn)位間的通視及保存狀況等。 2技術(shù)設(shè)計(jì) 通過查勘以及分析收集的資料，制定滿足控制網(wǎng)測量要求的技術(shù)方案。在制定技術(shù)方案時(shí)，應(yīng)進(jìn)行控制網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，選定最優(yōu)方案，并編制技術(shù)設(shè)計(jì)報(bào)告，審查通過的技術(shù)設(shè)計(jì)報(bào)告與有關(guān)的規(guī)范、測量合同等一起作為測量工作的依據(jù)。 技術(shù)設(shè)計(jì)報(bào)告的內(nèi)容：任務(wù)概述、測區(qū)情況、已有資料情況、詳細(xì)的技術(shù)設(shè)計(jì)方案（作業(yè)依據(jù)、作業(yè)方法、主要技術(shù)要求、計(jì)劃的精度和質(zhì)量目標(biāo)）、資源配置、進(jìn)度計(jì)劃安排、質(zhì)量和安全管理、提交資料的內(nèi)容和格式等 。,第四節(jié) 控制測量方法與設(shè)備要求,3組織與實(shí)施 根據(jù)技術(shù)設(shè)計(jì)方案制定詳細(xì)的實(shí)施細(xì)則，然后組織實(shí)施。實(shí)施細(xì)則應(yīng)包括的內(nèi)容：人員組織，確定項(xiàng)目的項(xiàng)目負(fù)責(zé)人、技術(shù)負(fù)責(zé)人（大型項(xiàng)目設(shè)置質(zhì)量工程師和計(jì)劃工程師崗位），明確各崗位職責(zé)。進(jìn)行資源配置，合理安排作業(yè)人員、測量儀器設(shè)備等，制定詳細(xì)的觀測、記錄、數(shù)據(jù)處理和平差計(jì)算、成果資料整理等工序的技術(shù)要求，并按要求進(jìn)行實(shí)施。 4數(shù)據(jù)預(yù)處理及平差計(jì)算 平差計(jì)算前，一般需要對(duì)觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，為平差計(jì)算打下基礎(chǔ)，以確保觀測成果質(zhì)量。 如三、四等水準(zhǔn)測量數(shù)據(jù)預(yù)處理，應(yīng)進(jìn)行水準(zhǔn)標(biāo)尺長度誤差的改正和正常水準(zhǔn)面不平行的改正。一、二等水準(zhǔn)測量數(shù)據(jù)預(yù)處理除了上述的兩項(xiàng)改正外，必要時(shí)，還進(jìn)行重力異常改正和日月引力改正。 GPS網(wǎng)預(yù)處理的工作內(nèi)容：將數(shù)據(jù)文件的格式標(biāo)準(zhǔn)化；剔除含有粗差的數(shù)據(jù)；找出整周調(diào)換變位置并修復(fù)觀測值；對(duì)觀測值進(jìn)行模型改正。 數(shù)據(jù)預(yù)處理及平差計(jì)算一般采用數(shù)據(jù)處理軟件，所使用的軟件必須是隨機(jī)的軟件或經(jīng)過國家權(quán)威部門正式鑒定的合格軟件。,第四節(jié) 控制測量方法與設(shè)備要求,二、平面控制測量方法 平面控制測量的方法：GPS測量、導(dǎo)線測量、三角網(wǎng)測量、測邊網(wǎng)測量、邊角網(wǎng)測量等 。 (一)GPS測量 GPS是全球定位系統(tǒng)（Global Positioning System）的英文縮寫，是隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展而建立起來的新一代精密衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)。 (1) WGS-84坐標(biāo)系 GPS定位測量中所采用的協(xié)議地球坐標(biāo)系，稱為WGS-84世界大地坐標(biāo)系。,第四節(jié) 控制測量方法與設(shè)備要求,GPS測量定位的分類 依定位時(shí)的狀態(tài) 動(dòng)態(tài)定位 靜態(tài)定位 依定位模式 絕對(duì)定位（單點(diǎn)定位） 相對(duì)定位 差分定位 依確定整周模糊度的方法及觀測時(shí)段的長短 常規(guī)靜態(tài)定位 快速靜態(tài)定位,第四節(jié) 控制測量方法與設(shè)備要求,(2)GPS定位作業(yè)模式 隨著GPS定位后處理軟件的發(fā)展和完善，為確定兩點(diǎn)間的基線向量，已有多種定位方案可以選擇，這些不同的定位方案，稱為GPS作業(yè)模式。 作業(yè)模式：相對(duì)靜態(tài)定位測量、快速靜態(tài)定位測量、動(dòng)態(tài)相對(duì)定位測量等。 GPS測量包括靜態(tài)定位測量和動(dòng)態(tài)定位測量。靜態(tài)定位測量又分為絕對(duì)靜態(tài)定位測量和相對(duì)靜態(tài)定位測量。 絕對(duì)靜態(tài)定位測量是使用一臺(tái)接收機(jī)，在保持GPS接收機(jī)天線靜止的狀態(tài)下，確定測站的三維地心坐標(biāo)。其優(yōu)點(diǎn)是速度快，靈活方便，一般應(yīng)用于低精度的導(dǎo)航。絕對(duì)靜態(tài)定位測量由于受到衛(wèi)星軌道誤差、接收機(jī)鐘不同步誤差，以及信號(hào)傳播誤差等多種干擾因素的影響，其絕對(duì)定位精度為20m左右，遠(yuǎn)不能滿足控制測量的精度要求。,第四節(jié) 控制測量方法與設(shè)備要求,(3)相對(duì)靜態(tài)定位測量 使用2臺(tái)或以上的GPS接收機(jī)在保持GPS接收機(jī)天線靜止，同步觀測4顆以上的GPS衛(wèi)星，確定基線兩端的相對(duì)位置，這種定位模式稱為相對(duì)靜態(tài)定位測量。,第四節(jié) 控制測量方法與設(shè)備要求,相對(duì)靜態(tài)定位測量采用載波相位觀測量為基本觀測量，并且采用載波相位觀測量采用的線性組合可以有效地削弱衛(wèi)星星歷誤差、信號(hào)傳播誤差等對(duì)定位結(jié)果的影響，可以保證獲對(duì)足夠多的觀測數(shù)據(jù)，從而可以準(zhǔn)確確定整周未知數(shù)。 相對(duì)靜態(tài)定位測量可以達(dá)到很高的精度： 采用廣播星歷，定位精度可以達(dá)到10-610-7 采用精密星歷，定位精度可以達(dá)到10-810-9 工程控制網(wǎng)采用的是相對(duì)靜態(tài)定位測量。,第四節(jié) 控制測量方法與設(shè)備要求,(4)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位測量（RTK技術(shù)） 實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位技術(shù)，是以載波相位觀測量為根據(jù)的實(shí)時(shí)差分GPS定位技術(shù)，是GPS發(fā)展的一個(gè)里程碑，現(xiàn)在廣泛應(yīng)用在工程測量中。 RTK的基本原理 在基準(zhǔn)站上安置1臺(tái)GPS接收機(jī)，對(duì)所有可見GPS衛(wèi)星進(jìn)行連續(xù)地觀測，并將其數(shù)據(jù)通過無線電設(shè)備，實(shí)時(shí)地發(fā)送給用戶觀測站（流動(dòng)站）。流動(dòng)站的GPS接收機(jī)在接收GPS衛(wèi)星信號(hào)的同時(shí)，通過無線電設(shè)備，接收基準(zhǔn)站的觀測數(shù)據(jù)，然后利用相對(duì)定位的原理，實(shí)時(shí)計(jì)算并顯示流動(dòng)站的三維坐標(biāo)及精度。,第四節(jié) 控制測量方法與設(shè)備要求,(5)GPS測量誤差及減弱措施 GPS測量誤差： GPS衛(wèi)星的誤差 GPS衛(wèi)星信號(hào)傳播誤差 GPS接收機(jī)的誤差,第四節(jié) 控制測量方法與設(shè)備要求,GPS衛(wèi)星的誤差 GPS衛(wèi)星的誤差主要是衛(wèi)星星歷誤差，衛(wèi)星星歷給出的衛(wèi)星空間值與衛(wèi)星實(shí)際位置的偏差，也稱為衛(wèi)星軌道誤差。 通過精密星歷來減弱該項(xiàng)誤差的對(duì)定位精度的影響。 GPS衛(wèi)星信號(hào)傳播誤差 是指信號(hào)穿過地球上空電離層和對(duì)流層所產(chǎn)生的誤差，以及信號(hào)到達(dá)地面和時(shí)產(chǎn)生反射信號(hào)而引起的多路徑干擾誤差。 利用雙頻GPS接收機(jī)觀測可有效削弱電離層的傳播誤差。 點(diǎn)位選擇時(shí)避開較強(qiáng)的反射面，觀測時(shí)選擇性能好的GPS天線，可以減弱多路徑干擾。,第四節(jié) 控制測量方法與設(shè)備要求,多路徑效應(yīng)示意圖,第四節(jié) 控制測量方法與設(shè)備要求,GPS接收機(jī)的誤差 GPS觀測誤差 接收機(jī)鐘差 天線相位中心偏移誤差 安置天線時(shí)，天線的指示標(biāo)志向北，可以減弱天線相位中心偏移誤差。,第四節(jié) 控制測量方法與設(shè)備要求,(二)導(dǎo)線測量 導(dǎo)線測量就是用測距儀測量各條導(dǎo)線的邊長，用經(jīng)緯儀在各導(dǎo)線點(diǎn)上測量相鄰導(dǎo)線邊的水平夾角，并至少在導(dǎo)線的一端測定出一條邊長的方位角。然后根據(jù)起算點(diǎn)的坐標(biāo)和己知方位，逐點(diǎn)推算出導(dǎo)線各點(diǎn)的坐標(biāo)。 導(dǎo)線測量的外業(yè)工作 選點(diǎn)、埋石 外業(yè)觀測（導(dǎo)線水平觀測、天頂距觀測、導(dǎo)線邊長觀測、儀器高和覘標(biāo)高量測、氣象數(shù)據(jù)測量）。,第四節(jié) 控制測量方法與設(shè)備要求,(1)導(dǎo)線的類型-單一導(dǎo)線和導(dǎo)線網(wǎng) 單一導(dǎo)線可以分成閉合導(dǎo)線、附合導(dǎo)線和支導(dǎo)線三種。 閉合導(dǎo)線：導(dǎo)線起閉于同一點(diǎn)，形成閉合多邊形。此種導(dǎo)線存在著幾何條件，具有檢核條件。 附合導(dǎo)線：布設(shè)于兩己知點(diǎn)之間的導(dǎo)線稱為附合導(dǎo)線。此種導(dǎo)線從一己知點(diǎn)和己知的方位開始，經(jīng)過導(dǎo)線的連接，附合于另一己知點(diǎn)和方位。 支導(dǎo)線：此種導(dǎo)線從一己知點(diǎn)和己知的方位開始，但沒有附合到另一己知點(diǎn)，也沒有回到原起點(diǎn)。支導(dǎo)線缺乏檢核條件，故其邊數(shù)一般不超過3條，只在控制精度要求不高的條件下使用。 導(dǎo)線網(wǎng)是將單導(dǎo)線連接起來，構(gòu)成有結(jié)點(diǎn)的圖形，一般由數(shù)個(gè)閉合的環(huán)線組成。導(dǎo)線網(wǎng)的檢核條件較多，能有效避免測量錯(cuò)誤，提高控制網(wǎng)的精度。 在實(shí)際工程測量中，一般首選導(dǎo)線網(wǎng)，其次是附合導(dǎo)線、閉合導(dǎo)線。首級(jí)平面控制網(wǎng)應(yīng)布設(shè)成導(dǎo)線網(wǎng)。,第四節(jié) 控制測量方法與設(shè)備要求,(2)導(dǎo)線的布設(shè)要求 根據(jù)水利水電工程施工測量規(guī)范(SL52-93)的規(guī)定，三、四、五等平面控制網(wǎng)可以用相應(yīng)等級(jí)的導(dǎo)線網(wǎng)來代替，導(dǎo)線網(wǎng)的布設(shè)，應(yīng)符合以下規(guī)定： 當(dāng)導(dǎo)線網(wǎng)作為首級(jí)平面控制時(shí)，應(yīng)布設(shè)成環(huán)形結(jié)點(diǎn)網(wǎng)，導(dǎo)線環(huán)的長度應(yīng)不大于導(dǎo)線總長的0.7倍。 加密導(dǎo)線宜以直伸形狀布設(shè)，附合于首級(jí)導(dǎo)成網(wǎng)點(diǎn)上，各導(dǎo)線點(diǎn)相鄰邊長不應(yīng)相差過大。 導(dǎo)線網(wǎng)的精度和技術(shù)要求，應(yīng)符合規(guī)范的規(guī)定。,第四節(jié) 控制測量方法與設(shè)備要求,三、高程控制測量方法 水準(zhǔn)測量 光電測距三角高程測量 GPS高程測量 在水利工程施工的高程控制網(wǎng)布設(shè)時(shí)，首選的方法是水準(zhǔn)測量，它可以滿足各種等級(jí)的高程控制測量的精度要求。 (一)水準(zhǔn)測量 利用水準(zhǔn)儀提供的水平視線，分別在地面上兩點(diǎn)垂直豎立的水準(zhǔn)標(biāo)尺上讀取標(biāo)尺讀數(shù)，推算兩點(diǎn)間的高差，進(jìn)而求出待定點(diǎn)的高程，這種方法稱為水準(zhǔn)測量。 水準(zhǔn)測量的目的，是測定地面各點(diǎn)的高差，根據(jù)高差和起點(diǎn)的高程，來可求出沿線其它點(diǎn)的高程。,第四節(jié) 控制測量方法與設(shè)備要求,水準(zhǔn)路線的布設(shè)形式： 單一水準(zhǔn)路線（包括附合水準(zhǔn)路線、閉合水準(zhǔn)路線、支水準(zhǔn)路線。 ） 水準(zhǔn)網(wǎng) （由若干條單一水準(zhǔn)路線相互連接，形成網(wǎng)狀的水準(zhǔn)路線） 水準(zhǔn)測量的主要工作： 現(xiàn)場查勘、技術(shù)方案設(shè)計(jì)、水準(zhǔn)路線選定、選點(diǎn)、埋標(biāo)、儀器檢校、外業(yè)觀測、數(shù)據(jù)檢查及預(yù)處理、平差計(jì)算、檢查驗(yàn)收及資料整理。,第四節(jié) 控制測量方法與設(shè)備要求,(二)光電測距三角高程測量 可以代替三、四、五等水準(zhǔn)測量。 基本原理是：根據(jù)由測站向目標(biāo)點(diǎn)所測定的垂直角(或天頂距)和它們間的距離，計(jì)算測站和目標(biāo)點(diǎn)間的高差。,S0為AB兩點(diǎn)間的水平距離，a12為兩點(diǎn)間的垂直角， i、l分別為儀器高和覘標(biāo)高，K為大氣折光系數(shù)，R為參考橢球的曲率半徑。,第四節(jié) 控制測量方法與設(shè)備要求,兩差改正（球差改正和氣差改正）: 公式中（1-K）S02/2R稱為球氣差(兩差)改正。 球差改正就是地球彎曲對(duì)高差的影響所進(jìn)行的改正; 氣差改正是對(duì)大氣折光對(duì)高差的影響所進(jìn)行的改正。 根據(jù)水利水電工程施工測量規(guī)范(SL52-93)的規(guī)定，代替三、四、五等水準(zhǔn)測量的光電測距三角高程測量，可以采用單向、對(duì)向和隔點(diǎn)設(shè)站法進(jìn)行。 為了提高三角高程測量的精度，防止觀測錯(cuò)誤產(chǎn)生，通常采用往返測，甚至采用同時(shí)對(duì)向觀測的作業(yè)方式，以抵消大氣折光系數(shù)等因素變化的影響。,第四節(jié) 控制測量方法與設(shè)備要求,高程異常的概念 在水利工程中使用的高程采用的是正常高系統(tǒng)，正常高Hr是測點(diǎn)沿鉛垂線至似大地水準(zhǔn)面的距離。 GPS測量獲得的是WGS-84橢球大地坐標(biāo)系上的成果，即GPS測量的高程是相對(duì)于WGS-84橢球的大地高H84。 正常高Hr與大地高H84間的差異稱為高程異常。,第四節(jié) 控制測量方法與設(shè)備要求,(三)GPS高程測量,=H84Hr,Hr = H84 采用GPS定位要獲得高精度的正常高Hr，需要知道高精度的H84和高程異常值，但在一般地區(qū)高程異常值很難求得。 由GPS相對(duì)定位可以對(duì)得到基線向量，通過GPS網(wǎng)平差，可以得到高精度的大地高高差。若GPS網(wǎng)中有一點(diǎn)或多點(diǎn)具有精密的水準(zhǔn)高程，則在一定的區(qū)域，可由大地高高差得到各GPS點(diǎn)的高程。 為了求得各GPS點(diǎn)的正常高，通常采用GPS水準(zhǔn)高程或GPS重力高程等方法測定。,第四節(jié) 控制測量方法與設(shè)備要求,1GPS水準(zhǔn)高程 GPS水準(zhǔn)高程是利用GPS和水準(zhǔn)高程測量成果確定似大地水準(zhǔn)面的方法，是目前確定GPS高程的主要方法。其計(jì)算方法主要有：繪等值線圖法、解析內(nèi)插法、曲面擬合法等。 繪等值線圖法：假設(shè)有m個(gè)GPS點(diǎn)，用水準(zhǔn)聯(lián)測了其中的n個(gè)點(diǎn)的正常高，根據(jù)GPS測量的大地高，因此，可以根據(jù)公式=H84Hr求出n個(gè)點(diǎn)的高程異常。然后，根據(jù)GPS點(diǎn)的坐標(biāo)和己知高程異常值，依據(jù)一定的比例繪制高程異常圖，在圖上內(nèi)插求出未測水準(zhǔn)的其它點(diǎn)的高程異常值，從而求出這些點(diǎn)的正常高。,第四節(jié) 控制測量方法與設(shè)備要求,解析內(nèi)插法：根據(jù)測點(diǎn)的己知平面坐標(biāo)和高程異常，用數(shù)值擬合的方法（多項(xiàng)式曲線擬合法、三次樣條曲線擬合法、曲面擬合法等），擬合出似大地水準(zhǔn)面曲線，再內(nèi)插求出待定點(diǎn)的高程異常，從而求出點(diǎn)的正常高。 由于所求的高程異常值是通過內(nèi)插或擬合得到的，因此，在聯(lián)測GPS點(diǎn)的水準(zhǔn)高程時(shí)，應(yīng)盡量均勻選擇GPS網(wǎng)周邊的點(diǎn)，以保證聯(lián)測了水準(zhǔn)高程的GPS點(diǎn)能控制整個(gè)GPS網(wǎng)，提高GPS高程的擬合精度 。,第四節(jié) 控制測量方法與設(shè)備要求,2GPS重力高程 GPS重力高程是利用重力資料求定點(diǎn)的高程異常，結(jié)合GPS測定的大地高，據(jù)此求出點(diǎn)的正常高。 我國的似大地水準(zhǔn)面主要采用天文重力方法測定的，其精度為1m左右。利用地球重力場模型場的計(jì)算方法，通過地面重力數(shù)據(jù)、衛(wèi)星測高場數(shù)據(jù)等，由地球擾動(dòng)位的球諧函數(shù)求出高程異常。 目前，在我國的沿海平原地區(qū)計(jì)算的高程異?？梢赃_(dá)到厘米級(jí)精度，山區(qū)為02米精度，沿海以外的其它地區(qū)高程異常精度為10米左右。,第四節(jié) 控制測量方法與設(shè)備要求,3GPS高程精度 影響因素：GPS大地高的測量精度、幾何水準(zhǔn)點(diǎn)的精度、水準(zhǔn)點(diǎn)分布和密度情況、GPS高程的擬合方法。 針對(duì)措施： 提高GPS大地高的測量精度。采取的措施包括改善GPS星歷的精度、提高GPS基線解算的起算點(diǎn)坐標(biāo)的精度、減弱電離層、對(duì)流層、多路徑誤差的影響等。 提供足夠的且滿足精度要求的幾何水準(zhǔn)點(diǎn)，水準(zhǔn)點(diǎn)須分布均勻。 根據(jù)不同地區(qū)，選擇合適的擬合模型（方法）。 GPS高程的絕對(duì)精度可以達(dá)到厘米級(jí)精度。,第四節(jié) 控制測量方法與設(shè)備要求,四、控制測量的設(shè)備要求,(一)主要測量儀器類別 1光學(xué)經(jīng)緯儀 光學(xué)經(jīng)緯儀是一種最普通的測角儀器，按角度的精度將光學(xué)經(jīng)緯儀劃分為DJ1、DJ2、DJ6型號(hào)。 2電磁波測距儀（EDM） 電磁波測距儀是利用電磁波作為載波和調(diào)制波進(jìn)行距離測量的儀器。 測距原理以公式表示如下：D = Vt / 2 測距儀標(biāo)稱精度以固定誤差和比例誤差b表示，通常表示為a+bD。 按測距精度，分、級(jí)（有的分3級(jí)）。,第四節(jié) 控制測量方法與設(shè)備要求,3電子全站儀 電子全站儀集成了經(jīng)緯儀和測距儀的功能，通過照裝棱鏡，能同時(shí)進(jìn)行水平角、垂直角和距離的觀測。 4測量機(jī)器人 測量機(jī)器人（Georobot，或稱測地機(jī)器人）是能自動(dòng)尋找測量目標(biāo)并進(jìn)行觀測、記錄的電子全站儀的俗稱。 增加了兩個(gè)步進(jìn)馬達(dá)和自動(dòng)跟蹤尋找目標(biāo)的傳感裝置（CCD陣列傳感器），配備智能化的多功能軟件包。 5普通光學(xué)水準(zhǔn)儀 按每公里往返平均高差中誤差的大小劃分為S05、S1、S3、S10四個(gè)系列 。,第四節(jié) 控制測量方法與設(shè)備要求,6電子水準(zhǔn)儀 電子水準(zhǔn)儀（或俗稱數(shù)字水準(zhǔn)儀）與光學(xué)水準(zhǔn)儀結(jié)構(gòu)有許多相同之處，區(qū)別在于：儀器內(nèi)安裝了CCD陣列傳感器，增加了顯示器和操作面板、數(shù)據(jù)記錄存儲(chǔ)器。電子水準(zhǔn)儀的出現(xiàn)，不僅取代了人工目視讀數(shù)，還實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的自動(dòng)記錄、檢查、傳輸?shù)龋欣跀?shù)據(jù)處理的自動(dòng)化，提高水準(zhǔn)測量效率。 配套使用：電子水準(zhǔn)儀+條碼影像標(biāo)尺。,第四節(jié) 控制測量方法與設(shè)備要求,(二)控制測量儀器選用 儀器的選用根據(jù)： 精度要求：控制觀測所要達(dá)到的精度以及儀器的標(biāo)稱精度來決定的。 規(guī)范的規(guī)定：針對(duì)控制測量的等級(jí)，對(duì)儀器的選用有明確的規(guī)定。 如:水準(zhǔn)測量的儀器要求,第四節(jié) 控制測量方法與設(shè)備要求,(三)儀器檢驗(yàn) 儀器使用前必須經(jīng)過檢驗(yàn)，并經(jīng)國家技術(shù)監(jiān)督局授權(quán)的儀器鑒定單位檢定合格。 有些檢驗(yàn)項(xiàng)目除了送儀器鑒定單位檢定外，在作業(yè)過程中需按規(guī)定檢驗(yàn)，如水準(zhǔn)儀i角的檢驗(yàn)。 新儀器必須全面檢驗(yàn)。 具體的檢查項(xiàng)目和限差要求，見相應(yīng)的規(guī)范規(guī)定。,第四節(jié) 控制測量方法與設(shè)備要求,第五節(jié) 控制測量網(wǎng)的觀測與計(jì)算,一、GPS控制測量網(wǎng)的觀測與計(jì)算 二、導(dǎo)線測量網(wǎng)的觀測與計(jì)算 三、水準(zhǔn)網(wǎng)的觀測與計(jì)算 四、三角高程測量的觀測與計(jì)算 五、控制測量實(shí)例,一、GPS控制測量網(wǎng)的觀測與計(jì)算 (一)GPS網(wǎng)的構(gòu)網(wǎng)要求 GPS網(wǎng)的擴(kuò)展和延伸是通過同步圖形之間的連接進(jìn)行的，其構(gòu)網(wǎng)方式包括：點(diǎn)連式、邊連式、網(wǎng)連式，不同的連接方式將有不同的圖形結(jié)構(gòu)。 布設(shè)施工控制網(wǎng)時(shí)，只采用邊連式或網(wǎng)連式。 若以n臺(tái)GPS接收機(jī)進(jìn)行同步圖形觀測，則共有n（n-1）/ 2條基線向量觀測值，但其中只有（n-1）條是獨(dú)立基線，其余為多余觀測基線。,第五節(jié) 控制測量網(wǎng)的觀測與計(jì)算,GPS控制網(wǎng)選點(diǎn)要求： 除了滿足工程測量的一般要求以外，還要特別注意以下方面： 點(diǎn)位周圍垂直角15以上天空無障礙物； 點(diǎn)周圍無強(qiáng)烈反射無線電波的金屬或大范圍的水面； 點(diǎn)位遠(yuǎn)離大功率的電臺(tái)、電視發(fā)射塔、微波站，也應(yīng)遠(yuǎn)離高壓電線、變電所等。,第五節(jié) 控制測量網(wǎng)的觀測與計(jì)算,(二)GPS網(wǎng)的觀測與記錄 1GPS天線的定向標(biāo)志應(yīng)指向北，以減弱相位中心偏差的問題。 2 在天線圓盤間隔120的三個(gè)方向分別量取天線高，三次測量結(jié)果之差不益超過3mm，取平均結(jié)果記入測量記錄手簿。 3在高精度的GPS測量中，要求測量氣象參數(shù)。每時(shí)段氣象觀測時(shí)，應(yīng)在時(shí)段的開始、中間、結(jié)束的三個(gè)時(shí)間閣測量一次。氣壓讀至100Pa，溫度讀至01。 4接收機(jī)開始記錄數(shù)據(jù)后，注意觀察接收機(jī)的工作狀況以及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)情況。 5在一時(shí)段的觀測過程中，不允許以下操作：關(guān)機(jī)又重新啟動(dòng)，改變天線位置，改變采樣間隔，重新設(shè)置儀器參數(shù)等。 6觀測過程中，不得在儀器附近使用對(duì)講機(jī)；雷雨天氣時(shí)，停止觀測。 7觀測記錄應(yīng)在現(xiàn)場填寫，記錄格式按照規(guī)范的要求。 8每日觀測結(jié)束后，將GPS數(shù)據(jù)傳輸至計(jì)算機(jī)，并進(jìn)行數(shù)據(jù)備份。,第五節(jié) 控制測量網(wǎng)的觀測與計(jì)算,(三)GPS網(wǎng)的數(shù)據(jù)預(yù)處理 預(yù)處理：對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸、統(tǒng)一數(shù)據(jù)格式文件、探測周跳及修復(fù)載波相位觀測值、對(duì)觀測值進(jìn)行對(duì)流層改正（單頻機(jī)加入電離層改正）、基線向量解算。 1基線向量解算可以采用廣播星歷，對(duì)于高精度的GPS網(wǎng)，應(yīng)采用精密星歷。 2基線向量解算中所需的起點(diǎn)坐標(biāo)，應(yīng)按以下優(yōu)先順序采用：國家A、B級(jí)GPS網(wǎng)控制點(diǎn)或其它高級(jí)點(diǎn)的WGS84坐標(biāo)系的坐標(biāo)；不少于30分鐘的單點(diǎn)定位結(jié)果的平差值提供的WGS84坐標(biāo)系的坐標(biāo)。,第五節(jié) 控制測量網(wǎng)的觀測與計(jì)算,3基線處理軟件可以采用隨機(jī)軟件或經(jīng)正規(guī)鑒定的軟件，高精度的GPS網(wǎng)的基線處理可以采用GAMIT軟件。,s為對(duì)基線的影響 D為基線的長度 X為起算坐標(biāo)的誤差。,(四)GPS網(wǎng)的平差計(jì)算 GPS網(wǎng)的平差計(jì)算分為兩個(gè)步驟： 1三維無約束平差 以所有獨(dú)立基線組成閉合圖形，以一個(gè)WGS84坐標(biāo)系的三維坐標(biāo)作為起算點(diǎn)，進(jìn)行GPS網(wǎng)的無約束平差。 進(jìn)行粗差分析，以發(fā)現(xiàn)觀測量中的粗差并消除其影響； 調(diào)整觀測量的協(xié)方差分量因子，使其與實(shí)際精度相匹配； 對(duì)整體網(wǎng)的內(nèi)部精度進(jìn)行檢驗(yàn)和評(píng)估。 2三維或二維約束平差 在無約束平差的基礎(chǔ)上，在國家坐標(biāo)系下進(jìn)行三維約束平差或二維約束平差。約束的己知點(diǎn)、己知距離或己知方位可以作為強(qiáng)制約束的固定值。約束平差的結(jié)果為國家坐標(biāo)系下的各GPS點(diǎn)的二維或三維坐標(biāo)、基線向量改正數(shù)、基線邊長、方位及精度情況。,第五節(jié) 控制測量網(wǎng)的觀測與計(jì)算,二、導(dǎo)線測量網(wǎng)的觀測與計(jì)算 水平角的觀測、邊長測距、天頂距觀測和儀器高、覘標(biāo)高的量取、氣象數(shù)據(jù)的測量等。 (一)導(dǎo)線水平角的觀測 1觀測四等以上導(dǎo)線水平角時(shí)，應(yīng)按奇數(shù)測回和偶數(shù)測回分別觀測導(dǎo)線前進(jìn)方向的左角和右角。 2在短邊的情況下，應(yīng)采用三聯(lián)腳架觀測法，以減弱儀器對(duì)中產(chǎn)生的誤差。 3觀測應(yīng)在成像清晰、目標(biāo)穩(wěn)定的條件下進(jìn)行。 4觀測前，應(yīng)晾置儀器，讓儀器與外界溫度一致后開始觀測。觀測過程中，儀器不得受日光直接照射。 5儀器照準(zhǔn)旋轉(zhuǎn)時(shí)，應(yīng)平穩(wěn)勻速，微動(dòng)螺旋應(yīng)盡量使用中間位置，精確照準(zhǔn)目標(biāo)時(shí)，微動(dòng)螺旋最后應(yīng)為前進(jìn)方向。,第五節(jié) 控制測量網(wǎng)的觀測與計(jì)算,(二)距離測量與天頂距的觀測 觀測天頂距的目的，主要是為了對(duì)所觀測的斜距邊進(jìn)行水平距離的改正計(jì)算。觀測應(yīng)遵守下列規(guī)定： 1測距儀應(yīng)與反射棱鏡配套。未經(jīng)驗(yàn)證，不對(duì)與其它型號(hào)的設(shè)備互換使用。 2測距應(yīng)在成像清晰、穩(wěn)定的情況下進(jìn)行，雨、雪天氣不應(yīng)作業(yè)。 3測量氣象的氣壓表、溫度計(jì)應(yīng)經(jīng)過檢驗(yàn)，讀取的氣象數(shù)據(jù)的最小讀數(shù)應(yīng)符合規(guī)范的要求。 4測距邊及天頂距觀測的測回?cái)?shù)、測回差應(yīng)滿足相應(yīng)等級(jí)導(dǎo)線的技術(shù)要求。進(jìn)行往返測距時(shí)，距離往返測較差應(yīng)符合規(guī)范的規(guī)定。 5觀測記錄應(yīng)完整、齊全，原始觀測記錄及記錄的計(jì)算數(shù)字取位符合要求。,第五節(jié) 控制測量網(wǎng)的觀測與計(jì)算,(三)導(dǎo)線的平差計(jì)算 1計(jì)算的準(zhǔn)備工作 檢查觀測記錄是否遺漏、記錯(cuò)或算錯(cuò)；檢查起算數(shù)據(jù)的來源及正確性；檢查各項(xiàng)觀測限差是否符合規(guī)范要求。 2測距邊的改正計(jì)算 測距邊的氣象改正、測距儀的加乘常數(shù)改正、斜距的改正、平距投影到測區(qū)某一高程面上的歸化改正等。 往返測邊時(shí)，檢查距離往返測是否滿足規(guī)范要求。 測距邊的氣象改正數(shù)學(xué)模型，一般不同的儀器生產(chǎn)廠家的儀器其氣象改正數(shù)學(xué)模型不同，因此，應(yīng)根據(jù)儀器廠家提供的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行改正計(jì)算。 3平差計(jì)算-利用計(jì)算軟件或程序 檢查方位角閉合差、坐標(biāo)閉合差和導(dǎo)線全長相對(duì)閉合差是否滿足規(guī)范的要求,第五節(jié) 控制測量網(wǎng)的觀測與計(jì)算,三、水準(zhǔn)網(wǎng)的觀測與計(jì)算 (一)水準(zhǔn)外業(yè)觀測 (二)水準(zhǔn)觀測數(shù)據(jù)處理 （1）外業(yè)手簿的計(jì)算和檢查。 （2）高差和概略高程表的編制，由兩人獨(dú)立完成，并互相校核無誤。計(jì)算概略高程時(shí)，對(duì)高差進(jìn)行下列改正： 水準(zhǔn)標(biāo)尺長度誤差的改正 水準(zhǔn)標(biāo)尺溫度改正（一、二等）； 正常水準(zhǔn)面不平行的改正； 重力異常改正（一、二等）； 日月引力改正（一、二等） ； 環(huán)線閉合差改正。,第五節(jié) 控制測量網(wǎng)的觀測與計(jì)算,（3）每千米水準(zhǔn)測量偶然中誤差M的計(jì)算。,測段往返高差不符值，mm R測段長度，km n測段數(shù)，n應(yīng)不小于20。,（4）附合路線與環(huán)閉合差的計(jì)算。附合路線與環(huán)閉合差應(yīng)滿足規(guī)范的規(guī)定。 （5）每千米水準(zhǔn)測量全中誤差MW的計(jì)算。,W水準(zhǔn)環(huán)線閉合差，mm R水準(zhǔn)環(huán)線周長，km N水準(zhǔn)環(huán)數(shù)，N應(yīng)不小于20。,第五節(jié) 控制測量網(wǎng)的觀測與計(jì)算,四、三角高程測量的觀測與計(jì)算 1三角高程測量的觀測 垂直角的觀測、邊長測距、儀器高和覘標(biāo)高的量測、氣象數(shù)據(jù)的測量等。 三角高程測量的精度，在很大程度上取決于大氣垂直折光的影響。 為了提高垂直角的觀測精度，可采取如下措施：在大氣垂直折光系數(shù)變化較小的時(shí)間段內(nèi)觀測垂直角；或者進(jìn)行同步對(duì)向觀測，盡量減小大氣垂直折光系數(shù)變化對(duì)垂直角觀測的影響。,第五節(jié) 控制測量網(wǎng)的觀測與計(jì)算,2三角高程導(dǎo)線測量的計(jì)算,測距邊的改正計(jì)算。 斜距邊須經(jīng)氣象改正、測距儀的加常數(shù)和乘常改正和水平距離改正。不同類型的測距儀其氣象改正公式可能不同。 計(jì)算導(dǎo)線各邊兩端點(diǎn)的高差。 分別計(jì)算單向的往測、返測高差，求出往高差返測較差，檢查是否滿足規(guī)范的要求。然后取往測、返測高差的平均值作為兩端點(diǎn)的高差。 計(jì)算高程閉合差，并檢查閉合差是否滿足規(guī)范要求。 將高程閉合差按導(dǎo)線長度進(jìn)行配賦，求配賦后的高差。 推算導(dǎo)線各點(diǎn)的的高程，編制成果表。,第五節(jié) 控制測量網(wǎng)的觀測與計(jì)算,五、控制測量實(shí)例 1工程概述 南水北調(diào)中線一期工程干線從陶岔至北京，渠線全長1427km（含天津干渠），共布置各類建筑物1841座。建筑物不僅數(shù)量多，且類型也多。 南水北調(diào)中線一期工程路線長，建筑物多，坡比小，一般為1/25000，部分地區(qū)達(dá)到1/30000，這就要求需有相應(yīng)精度的統(tǒng)一的平面和高程基準(zhǔn)，才能滿足南水北調(diào)中線一期工程的順利實(shí)施和干渠的正常運(yùn)行。,第五節(jié) 控制測量網(wǎng)的觀測與計(jì)算,遵循了測量控制網(wǎng)的布設(shè)原則： 先布設(shè)整體的B級(jí)GPS骨干網(wǎng)，再發(fā)展首級(jí)平面和高程施工控制網(wǎng)，然后根據(jù)單個(gè)工程所在部位進(jìn)行局部的建筑物施工控制網(wǎng)的布設(shè)。達(dá)到了分級(jí)布網(wǎng)，逐級(jí)控制的目的。,骨干網(wǎng)（ B級(jí)GPS ）,首級(jí)平面和高程施工控制網(wǎng)（C級(jí)GPS和一、二等水準(zhǔn)）,建筑物施工控制網(wǎng)（C級(jí)GPS和二等水準(zhǔn)）,2控制網(wǎng)布設(shè)層次,第五節(jié) 控制測量網(wǎng)的觀測與計(jì)算,1) 總干渠全線GPS骨干網(wǎng)（GPS B級(jí)） 由18點(diǎn)組成(新埋標(biāo)石點(diǎn)12點(diǎn)，聯(lián)測國家一等控制點(diǎn)6點(diǎn) )，另利用北京、武漢、西安、泰安4個(gè)中國地震局網(wǎng)絡(luò)工程的框架點(diǎn)的長期GPS觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行聯(lián)合數(shù)據(jù)處理。 B級(jí)網(wǎng)全部采用觀測墩，并安裝了強(qiáng)制對(duì)中標(biāo)志。 2) 干線首級(jí)平面和高程施工控制網(wǎng) 沿干線布設(shè)二等水準(zhǔn)，平均4km一座二等普通水準(zhǔn)點(diǎn)，平均40km一座基本水準(zhǔn)點(diǎn)。由于鄭州至陶岔間長距離沒有國家一等點(diǎn)，所以該段水準(zhǔn)按一等水準(zhǔn)精度要求施測。 在干渠GPS骨干網(wǎng)的基礎(chǔ)上，采用C級(jí)GPS網(wǎng)布設(shè)全線的平面施工控制網(wǎng)，在已有高程控制網(wǎng)的基礎(chǔ)上，平均每隔8km選取一座水準(zhǔn)點(diǎn)作為GPS點(diǎn)（水準(zhǔn)點(diǎn)與GPS共點(diǎn)），在距該點(diǎn)約1000m左右再設(shè)置一個(gè)互相通視的GPS點(diǎn)，以便于采用常規(guī)方法測量時(shí)使用。 C級(jí)網(wǎng)控制點(diǎn)采用地面普通混凝土標(biāo)石。,第五節(jié) 控制測量網(wǎng)的觀測與計(jì)算,3) 建筑物施工控制網(wǎng) 平面按C級(jí)GPS網(wǎng)精度施測，高程按二等水準(zhǔn)精度施測。除穿黃工程、陶岔渠首外，根據(jù)建筑物規(guī)模和重要性，選擇162座河渠交叉建筑物、7座其它建筑物、8座左岸排水建筑物，建立首級(jí)施工控制網(wǎng)。 3投入的儀器設(shè)備情況 4控制網(wǎng)的觀測及數(shù)據(jù)處理 (1)GPS網(wǎng)的觀測 B級(jí)GPS骨干網(wǎng)18個(gè)點(diǎn)采用18臺(tái)Trimble 5700 GPS接收機(jī)進(jìn)行同步觀測，每個(gè)時(shí)段4個(gè)小時(shí)。為了保證成果觀測質(zhì)量，提高觀測數(shù)據(jù)的可靠性，將規(guī)范要求的4個(gè)時(shí)段增加倒6個(gè)。,第五節(jié) 控制測量網(wǎng)的觀測與計(jì)算,(2)GPS網(wǎng)數(shù)據(jù)處理 B級(jí)基線處理軟件采用美國麻省理工學(xué)院和Scripps研究所(SIO)共同研制的GAMIT（Ver 10.06）軟件。該軟件采用雙差觀測值解算，在利用精密星歷的情況下，基線解的相對(duì)精度能夠達(dá)到10-9左右。C級(jí)基線處理采用TGO1.6軟件，在WGS-84系統(tǒng)下進(jìn)行基線處理。 B級(jí)GPS網(wǎng)平差采用武漢大學(xué)（原武漢測繪科技大學(xué)）研制的PowerNet科研分析版軟件，該軟件曾用于國家A、B GPS級(jí)網(wǎng)的整體平差。 C級(jí)GPS網(wǎng)平差處理軟件采用TGO1.6和武漢大學(xué)開發(fā)的PowerAdj4.0。,第五節(jié) 控制測量網(wǎng)的觀測與計(jì)算,GPS網(wǎng)平差步驟： WGS-84坐標(biāo)系下的三維無約束平差 三維無約束平差的目的主要是進(jìn)行粗差分析，以發(fā)現(xiàn)觀測量中的粗差并消除其影響。GPS三維無約束平差是在WGS-84坐標(biāo)系下進(jìn)行的，其平差結(jié)果客觀地反映了整個(gè)GPS網(wǎng)的內(nèi)部符合精度。 WGS-84坐標(biāo)系下的三維約束平差 利用B級(jí)網(wǎng)成果對(duì)全網(wǎng)進(jìn)行三維約束平差，獲得各點(diǎn)的WGS84坐標(biāo)。 1954年北京坐標(biāo)系3帶二維約束平差 以多個(gè)國家三角點(diǎn)的3帶成果為起算數(shù)據(jù)，平差計(jì)算求出1954年北京坐標(biāo)系的3帶GPS網(wǎng)成果。,第五節(jié) 控制測量網(wǎng)的觀測與計(jì)算,(3)高程網(wǎng)數(shù)據(jù)處理 數(shù)據(jù)預(yù)處理包括對(duì)觀測高差進(jìn)行尺長改正、重力異常改正、正常水準(zhǔn)面不平行改正、日月引力改正等四項(xiàng)改正。 高程網(wǎng)平差采用國家一等水準(zhǔn)點(diǎn)作為起算點(diǎn)。 (4)建筑物施工控制網(wǎng) 建筑物施工控制網(wǎng)是為建筑物提供控制基礎(chǔ)，根據(jù)建筑物布置圖進(jìn)行布設(shè)。根據(jù)控制網(wǎng)的布設(shè)層次來劃分，建筑物施工控制網(wǎng)屬于C級(jí)網(wǎng)的加密網(wǎng)。在全線C級(jí)GPS網(wǎng)和二等水準(zhǔn)高程網(wǎng)的基礎(chǔ)上布設(shè)的。 控制網(wǎng)的平面坐標(biāo)采用獨(dú)立坐標(biāo)，聯(lián)測干線C級(jí)GPS點(diǎn)為掛靠點(diǎn)，至另一點(diǎn)的方位角為掛靠方向進(jìn)行二維平差，邊長投影至建筑物區(qū)平均高程面上。,第五節(jié) 控制測量網(wǎng)的觀測與計(jì)算,5質(zhì)量管理及檢查驗(yàn)收 在項(xiàng)目的實(shí)施過程中，作業(yè)單位進(jìn)行了嚴(yán)格的質(zhì)量管理，并在現(xiàn)場組建了項(xiàng)目部，下設(shè)專職檢查人員，對(duì)每環(huán)節(jié)每工序進(jìn)行質(zhì)量控制。項(xiàng)目成果在內(nèi)部檢查驗(yàn)收的基礎(chǔ)上，通過了由業(yè)主單位組織的專家組的成果鑒定，獲一致好評(píng)。 南水北調(diào)中線干線工程首級(jí)施工控制網(wǎng)的建立，統(tǒng)一了工程全線的平面和高程基準(zhǔn)，為工程的順利實(shí)施打下了良好的基礎(chǔ)。,第五節(jié) 控制測量網(wǎng)的觀測與計(jì)算,第六節(jié) 控制測量網(wǎng)的質(zhì)量檢查與評(píng)定,質(zhì)量檢查和評(píng)定的依據(jù)包括： 有關(guān)的合同及協(xié)議； 采用的規(guī)范和和標(biāo)準(zhǔn)； 技術(shù)設(shè)計(jì)文件； 工程有關(guān)的設(shè)計(jì)文件和報(bào)告； ,評(píng)價(jià)控制網(wǎng)的質(zhì)量檢查： 控制網(wǎng)的技術(shù)設(shè)計(jì)方案 控制點(diǎn)位的合理性 標(biāo)石建造質(zhì)量 儀器檢驗(yàn)情況 觀測數(shù)據(jù)質(zhì)量 平差計(jì)算結(jié)果 資料整理等。 因此，評(píng)價(jià)控制網(wǎng)的質(zhì)量應(yīng)該是綜合評(píng)價(jià)，按測繪產(chǎn)品檢查驗(yàn)收規(guī)定（ZB A75002）和測繪產(chǎn)品質(zhì)量評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)（ZB A75003）的有關(guān)規(guī)定，根據(jù)不同的類型的控制網(wǎng)按相應(yīng)的規(guī)范要求，進(jìn)行控制網(wǎng)的質(zhì)量檢查和評(píng)價(jià)。,第六節(jié) 控制測量網(wǎng)的質(zhì)量檢查與評(píng)定,GPS控制網(wǎng)測量的質(zhì)量檢查與評(píng)定 導(dǎo)線測量的質(zhì)量檢查與評(píng)定 水準(zhǔn)測量的質(zhì)量檢查與評(píng)定 一、GPS控制網(wǎng)的質(zhì)量檢查與評(píng)定 (一)GPS網(wǎng)數(shù)據(jù)觀測質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) 1測站環(huán)境好，無干擾GPS觀測的因素； 2觀測過程中大氣狀況穩(wěn)定； 3能觀測到所預(yù)報(bào)的衛(wèi)星； 4接收機(jī)運(yùn)行正常，沒有發(fā)生短暫失鎖或故障報(bào)警； 5測站上的所有操作過程都符合規(guī)定，記錄資料齊全。,第六節(jié) 控制測量網(wǎng)的質(zhì)量檢查與評(píng)定,(二)觀測成果檢核 每個(gè)時(shí)段同步邊觀測數(shù)據(jù)檢查、重復(fù)基線檢核、同步觀測環(huán)和異步環(huán)檢核等。 1每個(gè)時(shí)段同步邊觀測數(shù)據(jù)檢查 每個(gè)時(shí)段同步邊觀測數(shù)據(jù)檢查應(yīng)控制數(shù)據(jù)的剔除率應(yīng)小于10%。 2重復(fù)基線檢核（重復(fù)基線的長度較差ds ）,第六節(jié) 控制測量網(wǎng)的質(zhì)量檢查與評(píng)定,為相應(yīng)級(jí)別規(guī)定的精度(按網(wǎng)的實(shí)際平均邊長計(jì)算)。,3同步觀測環(huán)檢核,第六節(jié) 控制測量網(wǎng)的質(zhì)量檢查與評(píng)定,對(duì)于四站以上同步觀測時(shí)段，在處理完各邊觀測值后，應(yīng)檢查一切可能的三邊環(huán)閉合差。,4異步觀測環(huán)檢核,式中：n為閉合環(huán)邊數(shù)； 為相應(yīng)級(jí)別規(guī)定的精度(按網(wǎng)的實(shí)際平均邊長計(jì)算)。,(三)平差計(jì)算成果的質(zhì)量檢核 起算數(shù)據(jù)的來源及其正確性； 使用的數(shù)據(jù)處理軟件； 平差計(jì)算的過程及方法是否正確。 檢查平差計(jì)算結(jié)果。是否滿足規(guī)范或技術(shù)設(shè)計(jì)的要求，重點(diǎn)檢查點(diǎn)位中誤差、邊長相對(duì)精度、基線向量殘差等。,第六節(jié) 控制測量網(wǎng)的質(zhì)量檢查與評(píng)定,二、導(dǎo)線測量的質(zhì)量檢查與評(píng)定 (一)點(diǎn)位質(zhì)量檢查 點(diǎn)位是否合理，標(biāo)石是否穩(wěn)定，點(diǎn)之記略圖繪制是否正確、點(diǎn)位說明是否詳細(xì)、清楚等。 (二)外業(yè)觀測的質(zhì)量檢核 觀測所用的儀器及氣象工具是否檢驗(yàn)合格； 觀測的方法及限差是否滿足相應(yīng)規(guī)范的要求； 觀測記錄齊全，符合規(guī)范要求； 測站數(shù)、導(dǎo)線長度應(yīng)符合規(guī)范對(duì)相應(yīng)等級(jí)導(dǎo)線的規(guī)定要求。,第六節(jié) 控制測量網(wǎng)的質(zhì)量檢查與評(píng)定,(三)數(shù)據(jù)處理的質(zhì)量檢核 是否進(jìn)行測距邊的儀器的加常數(shù)和乘常改正，測距邊的氣象改正公式是否正確；氣壓、溫度單位是否正確； 起算數(shù)據(jù)的來源及其正確性； 平差計(jì)算是否正確，若使用程序計(jì)算，程序應(yīng)經(jīng)過檢驗(yàn)，數(shù)字模型確保正確無誤； 三項(xiàng)主要誤差：方位角閉合差、邊長相對(duì)誤差、點(diǎn)位中誤差應(yīng)滿足規(guī)范要求； 資料整理及資料的完整性檢查 。 根據(jù)上述檢查的內(nèi)容，按照測繪產(chǎn)品質(zhì)量評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)中劃分的缺陷的嚴(yán)重程度進(jìn)行質(zhì)量評(píng)定。,第六節(jié) 控制測量網(wǎng)的質(zhì)量檢查與評(píng)定,三、水準(zhǔn)測量的質(zhì)量檢查與評(píng)定 (一)選點(diǎn)埋石的質(zhì)量檢核 1水準(zhǔn)路線的選擇。水準(zhǔn)路線應(yīng)沿利于施測的公路、大路及坡度變化小的路線布設(shè)，盡量避免跨越大的湖泊、河流等障礙物，避免通過土質(zhì)松軟的地段、高速公路等。 2位選擇是否合理，點(diǎn)位間距是否滿足規(guī)范要求。 3檢查標(biāo)石的類型及造埋質(zhì)量。標(biāo)石是否穩(wěn)定，點(diǎn)之記略圖繪制是否正確、點(diǎn)位說明是否詳細(xì)、交通路線是否清楚等。 4檢查水準(zhǔn)路線圖的繪制情況。,第六節(jié) 控制測量網(wǎng)的質(zhì)量檢查與評(píng)定,(二)外業(yè)觀測的質(zhì)量檢核 1觀測所用的儀器及氣象工具應(yīng)檢驗(yàn)合格。觀測過程中，水準(zhǔn)儀的i角是否按規(guī)范規(guī)定進(jìn)行了檢查，i角大小是否在限差以內(nèi)； 2觀測條件應(yīng)嚴(yán)格掌握，觀測時(shí)應(yīng)嚴(yán)格遵守操作規(guī)程；觀測的方法及限差須滿足規(guī)范對(duì)相應(yīng)等級(jí)水準(zhǔn)的要求； 3外業(yè)觀測首選電子記錄，記錄應(yīng)按BG/T 2006水準(zhǔn)記錄電子記錄規(guī)定的要求進(jìn)行。手簿記錄時(shí)，應(yīng)檢查觀測記錄、計(jì)算的正確性，記錄的完整性，記錄數(shù)字的劃改是否符合規(guī)范要求； 4使用電子水準(zhǔn)儀進(jìn)行觀測時(shí)，應(yīng)檢查儀器的有關(guān)參數(shù)設(shè)置是否正確。如記錄的取位、視距限差、視線高限差、前后距累積差限差、讀數(shù)限差等必須滿足規(guī)范的要求。 5檢查觀測成果的重測和取舍情況是否合理； 6檢查往返測高差不符值與環(huán)線閉合差等指標(biāo)是否滿足規(guī)范的規(guī)定。 7每千米水準(zhǔn)測量偶然中誤差M的計(jì)算和檢查。,第六節(jié) 控制測量網(wǎng)的質(zhì)量檢查與評(píng)定,(