施工控制網(wǎng)的布設(shè)及精度分析.docx

學(xué) 號(hào)08270215畢業(yè)論文說明書施工控制網(wǎng)的布設(shè)及精度分析Analysis of the layout and accuracy of construction control network學(xué)生姓名周可來專業(yè)名稱測(cè)繪工程專業(yè)班級(jí)08級(jí)測(cè)繪工程2班指導(dǎo)教師李剛 副教授 土木工程系摘 要控制網(wǎng)，按其用途不同可分為兩大類，即國家基本控制網(wǎng)和工程控制網(wǎng)。工程控制網(wǎng)是針對(duì)某項(xiàng)工程而布設(shè)的專用控制網(wǎng)，他可以分為測(cè)圖控制網(wǎng)、施工控制網(wǎng)、變形監(jiān)測(cè)控制網(wǎng)等。按其內(nèi)容分為平面控制網(wǎng)和高程控制網(wǎng)，前者常采用三角網(wǎng)、導(dǎo)線網(wǎng)。側(cè)邊網(wǎng)和邊角網(wǎng)的形式，而后者常采用水準(zhǔn)網(wǎng)的形式。施工控制網(wǎng)是為工程建筑的施工放樣提供控制，其點(diǎn)位、密度以及精度取決于建設(shè)的性質(zhì)。施工控制網(wǎng)的精度一般要高于測(cè)圖控制網(wǎng)，它具有控制范圍小，控制點(diǎn)密度大，精度要求高，受施工干擾大等特點(diǎn)。且大多是獨(dú)立網(wǎng)和采用獨(dú)立的坐標(biāo)系。通過對(duì)它的了解和認(rèn)識(shí)，本設(shè)計(jì)主要從它在各種工程中的布設(shè)，精度，優(yōu)化，應(yīng)用以及精度分析，重點(diǎn)闡述工程施工控制網(wǎng)系統(tǒng)領(lǐng)域的建立，同時(shí)通過幾個(gè)工程項(xiàng)目的控制網(wǎng)的事例，更好的探討施工控制網(wǎng)的多樣性和靈活可優(yōu)變動(dòng)性。關(guān)鍵詞:工程控制網(wǎng)；施工控制網(wǎng)；精度分析；優(yōu)化設(shè)計(jì)；應(yīng)用AbstractControl network can be divided into two categories according to their different purposes, which are the states basic control network and engineering control network.Engineering Control Network is a dedicated control network layout for a particular project, he can be divided into mapping control network, construction control network, deformation monitoring network. According to their contents into the horizontal control network and control network, the former is often used triangulation, traverse network. Side nets and corner form of network, while the latter is often used in the form of the leveling network. Construction control network control point density and accuracy depends on the nature of the building construction engineering and construction stakeout. Construction control network accuracy is generally higher than the mapping control network, it has a small control range, the control point density, high precision, by construction disturbance characteristics. And most of the independent network and the use of independent coordinate system. Through its understanding and knowledge of, the design from the layout in a variety of engineering, precision, optimization, application and accuracy of analysis focuses on the establishment of construction control network systems through the control network of several projects examples to better explore the construction control network diversity and flexibility can be excellent volatilityKey words: Engineering control network;construction control network;Design Optimization ;Application目錄第一章 施工控制網(wǎng)的研究現(xiàn)狀及其意義41.1工程控制網(wǎng)研究現(xiàn)狀41.2施工控制網(wǎng)在的研究意義5第二章 施工控制網(wǎng)的建立62.1施工控制網(wǎng)建立的基本原理62.2網(wǎng)精度的確定方法102.3施工控制網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)與質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)122.4施工控制網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)122.5控制網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法132.6控制網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)142.7誤差橢圓與相對(duì)誤差橢圓的理論及應(yīng)用18第三章 典型工程控制網(wǎng)的建立193.1橋梁平面控制網(wǎng)的建立193.2隧道施工控制網(wǎng)的布設(shè)243.3水利樞紐施工控制網(wǎng)的布設(shè)353.4工業(yè)廠房施工控制網(wǎng)的布設(shè)38第四章 GPS施工控制網(wǎng)的布設(shè)434.1選點(diǎn)工作還應(yīng)遵守以下原則：434.2 GPS網(wǎng)的基準(zhǔn)設(shè)計(jì)及圖形設(shè)計(jì)434.3 圖形設(shè)計(jì)434.4GPS數(shù)據(jù)處理及平差454.5GPS網(wǎng)平差報(bào)告50第一章 施工控制網(wǎng)的研究現(xiàn)狀及其意義1.1工程控制網(wǎng)研究現(xiàn)狀 工程控制網(wǎng)是針對(duì)某項(xiàng)工程專門布設(shè)的控制網(wǎng)，它主要分為，為施工前勘測(cè)設(shè)計(jì)階段建立的測(cè)圖控制網(wǎng)，為工程建筑物放樣提供控制點(diǎn)的施工控制網(wǎng)，還有在施工以及運(yùn)營階段為檢測(cè)施工建筑物的變形狀況的變形監(jiān)測(cè)網(wǎng)。由于現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)水平的發(fā)展以及現(xiàn)代測(cè)繪技術(shù)的飛速發(fā)張，使得工程控制網(wǎng)的研究轉(zhuǎn)向科學(xué)化，合理化，經(jīng)濟(jì)化?？臻g測(cè)量技術(shù)使得測(cè)量學(xué)的發(fā)展進(jìn)入了新的階段。信息時(shí)代的控制測(cè)量儀器和測(cè)量系統(tǒng)已形成數(shù)字換、智能化和集成化的新的發(fā)展態(tài)勢(shì)，空間測(cè)量和地面測(cè)量相結(jié)合和測(cè)量系統(tǒng)互補(bǔ)也出現(xiàn)了新的格局。工程控制網(wǎng)的設(shè)計(jì)在空間技術(shù)的出現(xiàn)也發(fā)生了革命的變化，從傳統(tǒng)的三角測(cè)量控制網(wǎng)向GPS控制網(wǎng)轉(zhuǎn)型，從傳統(tǒng)的平差技術(shù)先現(xiàn)代的平差技術(shù)轉(zhuǎn)化。測(cè)量儀器從光學(xué)儀器向電子測(cè)量儀器的轉(zhuǎn)化，精度的提升使得控制網(wǎng)布設(shè)的難度也大大的降低。距離方面幾十米到現(xiàn)在的千米級(jí)。工程控制網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)理論和應(yīng)用得到了深度發(fā)展，測(cè)量的書記處理和精度分析理論也取得了矚目的成就?，F(xiàn)代控制網(wǎng)優(yōu)化理論同近現(xiàn)代測(cè)量平差理論想結(jié)合為精密工程控制網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)的長足發(fā)展做出了豐碩的成果，電子計(jì)算機(jī)在測(cè)量學(xué)中的廣泛應(yīng)用使得控制網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)更為簡單，發(fā)展也更加的迅速。其優(yōu)化設(shè)計(jì)主要包括，控制網(wǎng)精度標(biāo)準(zhǔn)，可靠性標(biāo)準(zhǔn)，可測(cè)性標(biāo)準(zhǔn)，監(jiān)測(cè)網(wǎng)的靈敏程度以及控制網(wǎng)布網(wǎng)的費(fèi)用標(biāo)準(zhǔn)等。電子計(jì)算機(jī)改變了控制測(cè)量的格局，是控制網(wǎng)服務(wù)領(lǐng)域更加的寬廣，電子計(jì)算機(jī)應(yīng)用在測(cè)量上的時(shí)候，使得各類工程控制網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)成為現(xiàn)實(shí)，計(jì)算機(jī)可以處理繁瑣的計(jì)算，降低了認(rèn)為計(jì)算的誤差，監(jiān)測(cè)也實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)性?？梢矊?shí)時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行調(diào)用，對(duì)書記進(jìn)行分析，運(yùn)算，處理和加工等多種功能。可以減低控制網(wǎng)成本，布設(shè)時(shí)間，效益高。1.2施工控制網(wǎng)在的研究意義施工控制網(wǎng)的布設(shè)形式根據(jù)工程建筑的種類不同而不盡一致，即便同一工程不同部分的控制網(wǎng)的精度要求不同 布設(shè)形式也不一定相同。為了工程建筑物放樣精度，控制網(wǎng)的布設(shè)是至關(guān)重要的。建筑物放樣精度要求是根據(jù)是根據(jù)建筑物竣工時(shí)建筑物限差所設(shè)定的。建筑物竣工時(shí)的世紀(jì)誤差又是由施工階段的施工誤差和測(cè)量誤差共同造成的，測(cè)量誤差只是其中一部分。所以為了驗(yàn)收限差我們需要正確的建立施工控制網(wǎng)，滿足其精度要求，了解相關(guān)的工程知識(shí)。施工控制網(wǎng)在各大工程建設(shè)中都是舉足輕重的，施工前第一步就是建立施工控制網(wǎng)，根據(jù)施工工程來確立施工控制網(wǎng)的精度，對(duì)于施工控制網(wǎng)的精度，不能制定過于寬松，這樣容易引發(fā)工程事故，有不能制定過于嚴(yán)格，這樣子不僅僅提高了布設(shè)控制網(wǎng)的難度，又增加了施工放樣的工作量。不但沒有給工程帶來效益，反而增加了工程量，這楊是不能滿足現(xiàn)代化施工進(jìn)度要求的。在橋梁建設(shè)中，施工控制網(wǎng)放樣點(diǎn)激勵(lì)控制點(diǎn)較為遠(yuǎn)，可能導(dǎo)致放樣誤差較大，應(yīng)該同時(shí)考慮工程施工和放樣工作，是工場地經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)干擾放樣工作的情況，為了不影響施工進(jìn)度，建立施工控制網(wǎng)是控制點(diǎn)的選擇是很重要的，既要有足夠的時(shí)間來觀測(cè)，有要不影響施工的正常進(jìn)行，所以施工控制網(wǎng)的布設(shè)對(duì)于工程建設(shè)是很重要的，控制點(diǎn)的誤差對(duì)于施工時(shí)引起的誤差影響甚微，可以忽略不記。在橋梁施工控制網(wǎng)布設(shè)地 的地理?xiàng)l件的選擇直接影響著施工控制的精度。在隧道控制網(wǎng)布設(shè)，由于隧道施工時(shí)從至少兩個(gè)洞口同時(shí)施工，為了加快施工進(jìn)度，為了保證最后隧道的正常貫通，隧道控制網(wǎng)的布設(shè)需要分為地面控制網(wǎng)和隧道內(nèi)部控制網(wǎng)。考慮隧道的地理?xiàng)l件，隧道內(nèi)部的控制，最要是導(dǎo)線網(wǎng)，其目的是為了隧道的貫通?？刂凭W(wǎng)不僅僅在這兩個(gè)方面有很大的作用 ，在多有工程建設(shè)中都是不可輕視的。第二章 施工控制網(wǎng)的建立2.1施工控制網(wǎng)建立的基本原理2.1.1施工控制網(wǎng)的分類（1）三角、邊角網(wǎng)三角網(wǎng)，邊角網(wǎng)是在測(cè)區(qū)布設(shè)若干控制點(diǎn)，控制點(diǎn)通過導(dǎo)線相互連接，組成三角網(wǎng)狀，我們可以通過觀測(cè)其內(nèi)角或邊長，結(jié)合控制點(diǎn)的坐標(biāo)，起算邊方位角，得出控制網(wǎng)所有邊的方位角和控制點(diǎn)的坐標(biāo)。 如下圖,布設(shè)若干控制點(diǎn)分別為1.2.3控制點(diǎn)兩兩通視，把控制點(diǎn)兩兩連接組成控制網(wǎng)。測(cè)區(qū)較小，可以不考慮橢球曲率對(duì)控制網(wǎng)的影響。根據(jù)控制網(wǎng)的起算邊方位角結(jié)合已知控制點(diǎn)坐標(biāo)可解算出控制網(wǎng)的所有點(diǎn)坐標(biāo)（2）導(dǎo)線網(wǎng)：將控制點(diǎn)用直線連接起來組成的折線，這條線段就叫做導(dǎo)線網(wǎng)。主要優(yōu)點(diǎn)在于：布設(shè)簡單，僅僅需要兩點(diǎn)通視，選點(diǎn)方便，特別是在隱蔽的的地區(qū)和建筑物加多的地方。導(dǎo)線網(wǎng)的缺點(diǎn)主要是：精度可靠性不高（3）GPS網(wǎng)：Gps網(wǎng)是以分布在空中的多顆衛(wèi)星為觀測(cè)目標(biāo)來確定地面店三維坐標(biāo)的定位方法。在地面布設(shè)控制點(diǎn)組成網(wǎng)形。其優(yōu)點(diǎn)是測(cè)量精度高、選點(diǎn)靈活、費(fèi)用低、全天候作業(yè)、觀測(cè)周期短，數(shù)據(jù)自動(dòng)化處理A級(jí)GPS 控制網(wǎng)B、C級(jí)GPS網(wǎng) （4）GPS網(wǎng)與地面網(wǎng)相結(jié)合的混合網(wǎng)：在GPS布設(shè)網(wǎng)過程中，會(huì)出現(xiàn)GPS沒有信號(hào)的時(shí)候，比如隧道內(nèi)，涵洞，以至于不得不采用其方法進(jìn)行布網(wǎng)，這時(shí)候GPS網(wǎng)可以結(jié)合其他網(wǎng)布設(shè)一個(gè)混合的聯(lián)合網(wǎng)（如下圖）2.1.2控制網(wǎng)布設(shè)的原則 工測(cè)控制網(wǎng)可分為以下三種：1.測(cè)圖控制網(wǎng)，主要是為了施工建立階段用于地形圖的測(cè)量這一階段主要是將的比例尺的提供給設(shè)計(jì)人員，設(shè)計(jì)人員根據(jù)大比例尺圖進(jìn)行工程建設(shè)的設(shè)計(jì)及規(guī)劃。2.施工控制網(wǎng)，主要用于為工程施工放樣提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，其任務(wù)是將圖紙上的設(shè)計(jì)建筑物的控制坐標(biāo)測(cè)設(shè)到實(shí)地上去。對(duì)于不同的工程施工控制網(wǎng)的氣體任務(wù)也不相同。3.變形監(jiān)測(cè)控制網(wǎng)：是在工程竣工后的運(yùn)營階段，觀測(cè)建筑物的變形情況，例如建筑物周圍地形的不均勻沉降。不管什么控制網(wǎng)都應(yīng)該遵循以下的原則：1.分級(jí)布網(wǎng)、逐級(jí)控制 對(duì)于工測(cè)控制網(wǎng)，根據(jù)精度要求的高低分級(jí)布設(shè)，首級(jí)控制網(wǎng)精度要求最高，而工程控制網(wǎng)是用于施工放樣的，一般分為二級(jí)布設(shè)。變形觀測(cè)網(wǎng)或其他用途的控制網(wǎng)。一般不參與分級(jí)。 2.要有足夠的精度 控制網(wǎng)的布設(shè)直接關(guān)系到施工的質(zhì)量安全，精度指標(biāo)是衡量施工控制網(wǎng)的優(yōu)劣好壞。國家控制網(wǎng)精度一般很高，但由于控制網(wǎng)邊長較長，相對(duì)于施工控制網(wǎng)來說，國家控制網(wǎng)的中誤差比施工控制網(wǎng)大得多3.要有足夠的密度 無論是施工控網(wǎng)還是專用控制網(wǎng)，在測(cè)區(qū)范圍內(nèi)為了施工或其他觀測(cè)都應(yīng)該有做夠的控制點(diǎn)來滿足觀測(cè)要求邊長往往是衡量控制點(diǎn)密度的一個(gè)指標(biāo)如2-1中。4.要有統(tǒng)一的規(guī)格 施工控制網(wǎng)能相互利用盡可能得統(tǒng)控制網(wǎng)的規(guī)范。表2-1 三角網(wǎng)的主要技術(shù)要求等級(jí)平均邊長（km）測(cè)角中誤差（）起算邊相對(duì)中誤差最弱邊相對(duì)中誤差二等91.01/300 0001/120 000三等51.81/200 000(首級(jí)）1/120 000(加密）1/80 000四等22.51/120 000（首級(jí)）1/80 000(加密）1/45 000一級(jí)小三角二級(jí)小三角10.55101/40 0001/20 0001/20 0001/10 0002.1.3制網(wǎng)的特點(diǎn)及建網(wǎng)步驟：控制的范圍較小，控制點(diǎn)的點(diǎn)位密度大，精度要求較高、 使用頻繁、受施工干擾、控制網(wǎng)的坐標(biāo)系與施工坐標(biāo)系一致、投影面與工程的平均高程面一致 、有時(shí)分兩級(jí)布網(wǎng)，次級(jí)網(wǎng)可能比首級(jí)網(wǎng)的精度高，其步驟：（1確定控制網(wǎng)的等級(jí)（2）確定布網(wǎng)形式（3）確定測(cè)量儀器和操作規(guī)程（4）在圖上選點(diǎn)構(gòu)網(wǎng)，到實(shí)地踏勘（5）埋設(shè)標(biāo)石、標(biāo)志（6）外業(yè)觀測(cè)（7）內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理（8）提交成果2.1.5標(biāo)系與測(cè)量坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換在設(shè)計(jì)和施工部門，為了工作上的方便，設(shè)計(jì)總平面圖上的建(構(gòu))筑物的平面位置常采用一種獨(dú)立坐標(biāo)系統(tǒng)，稱為施工坐標(biāo)系或建筑坐標(biāo)系。施工坐標(biāo)系的縱軸通常用A表示，橫軸用B表示，施工坐標(biāo)也用A、B坐標(biāo)。 施工坐標(biāo)系的原點(diǎn)設(shè)置于總平面圖的西南角上，以便使所有建(構(gòu))筑物的設(shè)計(jì)坐標(biāo)均為正值。設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)總平面圖上給出的建筑物的設(shè)計(jì)坐標(biāo)，均為施工坐標(biāo)。設(shè)計(jì)施工坐標(biāo)的A軸和B軸，應(yīng)與廠區(qū)主要建筑物或主要道路、管線方向平行。在設(shè)計(jì)階段，工程建筑的坐標(biāo)系是施工坐標(biāo)系。施工坐標(biāo)系往往和測(cè)量坐標(biāo)系不一致，施工前往往需要把施工坐標(biāo)系轉(zhuǎn)化為測(cè)量坐標(biāo)系。設(shè)xoy為測(cè)量坐標(biāo)系，AOB為施工坐標(biāo)系，設(shè)施工坐標(biāo)系的坐標(biāo)原點(diǎn)在測(cè)量坐標(biāo)系中的坐標(biāo)為（xo,yo），OA軸的坐標(biāo)方位角為，則P點(diǎn)在兩個(gè)坐標(biāo)系的換算關(guān)系為：xp=xo+Apcos-Bpsin (2-1)yp=yo+Apsin+Bpcos以及Ap=(y-yo)sin+(x-xo)cos (2-2)Bp=(y-yo)cos-(x-xo)sin上式中的參數(shù)xo，yo,由設(shè)計(jì)文件給出。圖3-1施工坐標(biāo)系與測(cè)量坐標(biāo)系2.2網(wǎng)精度的確定方法工程建筑物的放樣是為了把圖紙上設(shè)計(jì)好的各種工程建筑物按一定的要求或指標(biāo)測(cè)設(shè)到相應(yīng)的地面上，它是工程測(cè)量的重要組成部分。放樣過程需要埋設(shè)各種標(biāo)識(shí)，作為施工依據(jù)，以保證施工的正常進(jìn)行，以及保證建筑施工滿足設(shè)計(jì)要求。 現(xiàn)代工業(yè)建筑規(guī)模都不較大，而且種類繁多，分布廣泛，導(dǎo)致了施工測(cè)量任務(wù)加大。工程施工測(cè)量需要與施工進(jìn)度及時(shí)相配合，所以他與其他測(cè)量有本質(zhì)的不同為了滿足施工的需要，施工控制網(wǎng)布設(shè)精度需要考慮到大比例尺地形圖測(cè)量精度。施工階段，很多控制網(wǎng)點(diǎn)會(huì)應(yīng)為建筑物而不能通視，使之不能滿足施工測(cè)量的要求。因此，很多施工控制網(wǎng)的布設(shè)都在原有的測(cè)圖控制網(wǎng)上建立。我國很多工程案例都說明，建立施工控制網(wǎng)為施工放樣提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，對(duì)工程建設(shè)是非常有益的。工程建筑物的主軸線施工放樣精度指標(biāo)，與建筑物的性質(zhì)，建筑物的工程量以及建筑物所處的地理位置和地形共同決定的，當(dāng)施工控制網(wǎng)只是為建筑物的主軸線提供放樣時(shí)，施工控制網(wǎng)的精度要求就有所降低，因?yàn)橹鬏S線的放羊精度要求并不是很高。如果施工控制網(wǎng)不僅僅是為了主軸線提供放樣的時(shí)候，施工過程需要對(duì)工程建筑西部放樣時(shí)，施工控制網(wǎng)的精度要求需要保證放羊精度要求達(dá)標(biāo)。由于施工建筑物的不同，對(duì)于施工控制網(wǎng)的精度要求也不同，對(duì)于同一建筑物不同部分，放樣精度要求也不同。在施工之前我們應(yīng)考慮需要根據(jù)那部分工程來進(jìn)行施工控制網(wǎng)的布設(shè)，在選擇時(shí)，應(yīng)考慮到現(xiàn)場施工的條件，及建筑物是否必須從控制點(diǎn)直接進(jìn)行施工放樣。雖然有的建筑物的相對(duì)精度要求很高，但是在施工放樣時(shí)，可以利用它們相對(duì)精度較高進(jìn)行直接放樣。所以，當(dāng)考慮施工控制網(wǎng)不設(shè)時(shí)，可以不考慮對(duì)于它們放樣精度的需求。設(shè)M為工程施工放樣后所得的控制網(wǎng)的點(diǎn)位的總誤差；為控制網(wǎng)布設(shè)的點(diǎn)誤差所引起的誤差；為放樣過程中所產(chǎn)生的誤差。則M= （2-3）有，故，將（2-3）的二項(xiàng)式展開為泰勒級(jí)數(shù)，略去高次項(xiàng)，則有： （2-4）假設(shè)，即就是控制點(diǎn)的點(diǎn)誤差只占總誤差的十分之一，可知： 把上式代入（2-4）推出： （2-5）綜上所述，當(dāng)控制點(diǎn)點(diǎn)位誤差為時(shí)，施工放樣的總誤差僅僅增加0.1M。2.3施工控制網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)與質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)2.2.1布設(shè)控制網(wǎng)的基本要求衡量施工控制網(wǎng)的質(zhì)量優(yōu)劣程度，不僅取決于工程的質(zhì)量和要求，而且取決于精度標(biāo)準(zhǔn)制定的合理與否。控制網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，直接反映了控制網(wǎng)的好壞，這個(gè)個(gè)標(biāo)準(zhǔn)又稱為質(zhì)量指標(biāo)或質(zhì)量準(zhǔn)則。對(duì)測(cè)量控制網(wǎng)的基本要求有四個(gè)1、精確性。即要求控制網(wǎng)中個(gè)方面的精度要必須達(dá)到或高于設(shè)計(jì)預(yù)定的測(cè)量精度指標(biāo)。施工控制網(wǎng)精度是測(cè)量控制網(wǎng)的首要指標(biāo)，如不能達(dá)到預(yù)定的精度指標(biāo)，所布設(shè)的施工控制網(wǎng)就不能使用。但是，控制網(wǎng)的精度也并不是越高越好。由于各控制網(wǎng)都有其明確的使用目的，所以控制網(wǎng)在滿足必需精度后又增加的“額外”精度，這個(gè)并不能給工程帶來更好的效益，反而會(huì)使建立控制網(wǎng)的費(fèi)用增加。2、可靠性。測(cè)量控制網(wǎng)的可靠性是指控制網(wǎng)探測(cè)觀測(cè)值粗差和抵抗殘存粗差對(duì)平差成果影響的能力，或者說用以判斷某一觀測(cè)不含粗差的概率。對(duì)于很大的粗差一般是很容易控制的，但對(duì)不大的粗差的探測(cè)和確定是非常困難的，通常只能用統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)方法去研究探測(cè)粗差的概率。它可分為內(nèi)部可靠性和外部可靠性，其中可能發(fā)現(xiàn)粗差的最小值，稱內(nèi)部可靠性，殘存粗差對(duì)未知數(shù)函數(shù)的影響大小，稱外部可靠性。3、經(jīng)濟(jì)性。經(jīng)濟(jì)性準(zhǔn)則是用較少的人力、物力實(shí)現(xiàn)對(duì)控制網(wǎng)的精確性與可靠性要求控制網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)是在一定一些其他基本要求的情況下來尋求某一目標(biāo)函數(shù)的極值。4、可檢測(cè)性。對(duì)于布設(shè)的變形觀測(cè)控制網(wǎng)，重復(fù)觀測(cè)可以較高的顯著性地進(jìn)行各種假設(shè)檢驗(yàn)是否達(dá)到精度要求。這些要求往往是相互制約甚至相互矛盾的，而優(yōu)化設(shè)計(jì)的目的就是要尋求一個(gè)最能兼顧上述要求的最優(yōu)方案。2.4施工控制網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)控制網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)一般分為四類：（1）零類設(shè)計(jì)（基準(zhǔn)問題）（2）一類設(shè)計(jì)（圖形問題）（3）二類設(shè)計(jì)（權(quán)比問題）（4）三類設(shè)計(jì)（加密問題）觀測(cè)值方程式：3-2控制網(wǎng)設(shè)計(jì)階段的劃分情況表 （1）零類設(shè)計(jì) (為控制網(wǎng)尋求一個(gè)最優(yōu)的基準(zhǔn)或坐標(biāo)系) 又稱基準(zhǔn)設(shè)計(jì)，固定參數(shù)是A，P待定參數(shù)是x，QX。意指在給定固形（A）和觀測(cè)精度(P)的情況下，為待定參數(shù)x選定最優(yōu)的參考基準(zhǔn)使QX最小。我國已建成國家大地參考基準(zhǔn)，這是各類測(cè)繪工作應(yīng)共同享用的。對(duì)精密工程，有時(shí)建立自己的參考基準(zhǔn)，這可用測(cè)量方法測(cè)出擬意參考系中的起始數(shù)據(jù)從而構(gòu)成完整的參考基準(zhǔn)。為判斷網(wǎng)的未知量內(nèi)精度QX ，可以采用秩虧自由網(wǎng)平差然后在不同基準(zhǔn)之間進(jìn)行相似變換，以選擇一個(gè)最優(yōu)的參考基準(zhǔn)。1.控制網(wǎng)與國家或地方控制網(wǎng)的要求有關(guān)，因而不存在此問題。2.對(duì)控制網(wǎng)網(wǎng)點(diǎn)有特殊要求的專用網(wǎng)（工程實(shí)際背景已確定了參考坐標(biāo)系的選擇）如大壩施工控制網(wǎng)，可選擇壩軸線的兩端點(diǎn)可作為其控制網(wǎng)的參考基準(zhǔn)；若考慮其它任務(wù)，可根據(jù)需要適當(dāng)選擇其它的參考基準(zhǔn)。3.對(duì)控制網(wǎng)網(wǎng)點(diǎn)沒有特殊要求，各控制網(wǎng)點(diǎn)等同重要的控制網(wǎng)（2）一類設(shè)計(jì)又稱圖形設(shè)計(jì)，其固定參數(shù)是P， QX 的待定參數(shù)是A。意指給定觀測(cè)精度和平差后的點(diǎn)位精度標(biāo)準(zhǔn)，以確定最佳的圖形結(jié)構(gòu)。工程測(cè)量中由于受限于地形因素，比如城市中公路，及水利方面地形較為狹窄或天氣因素等。所以，一類優(yōu)化設(shè)計(jì)主要內(nèi)容體現(xiàn)在怎么選擇最佳的觀測(cè)類型（3）二類設(shè)計(jì)又稱觀測(cè)權(quán)設(shè)計(jì)，固定參數(shù)是A， QX ，待定參數(shù)是P。即在滿足給定圖形A和平差后點(diǎn)位精度QX要求下，通過全網(wǎng)觀測(cè)量的合理分配，使測(cè)量平差達(dá)到頂期的效果，并使觀測(cè)量最小或不超過一定范圍。由于觀測(cè)類型越來越越多，以至于二類設(shè)計(jì)還存在確定各類觀測(cè)量在施工控制網(wǎng)中的最佳位置和密度等的最佳組合。在特種精密工程測(cè)量中，權(quán)的優(yōu)化設(shè)計(jì)是最常見的。（4）三類設(shè)計(jì)又稱原網(wǎng)改進(jìn)設(shè)計(jì)，取固定參數(shù)是QX ，待定參數(shù)是部分的A或P。它是在舊網(wǎng)的基礎(chǔ)上，通過設(shè)計(jì)新點(diǎn)位，增加新觀測(cè)以及觀測(cè)值權(quán)的改變以達(dá)到全網(wǎng)點(diǎn)位精度QX的要求2.5控制網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法有兩種：（1）解析法：通過數(shù)學(xué)方程用最優(yōu)化方法求解。（2）模擬法：根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和準(zhǔn)則，通過計(jì)算比較、修改，得到最優(yōu)方案。3-3設(shè)計(jì)流程圖2.6控制網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)在施工控制網(wǎng)的設(shè)階段，其質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)時(shí)設(shè)計(jì)和精度評(píng)定的的一個(gè)衡量的主要標(biāo)準(zhǔn)，其質(zhì)量指標(biāo)直接關(guān)系到控制網(wǎng)的好壞程度，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)之低昂合理與否，對(duì)控制網(wǎng)起著決定性作用。我根據(jù)對(duì)控制網(wǎng)的的要求不相同，們把這個(gè)指標(biāo)分為，精度指標(biāo)、可靠性指標(biāo)、靈敏度標(biāo)準(zhǔn)和費(fèi)用標(biāo)準(zhǔn)。1. 精度，描述誤差分布離散程度2.可靠性，發(fā)現(xiàn)和抵抗模型誤差的能力3.靈敏度，監(jiān)測(cè)網(wǎng)發(fā)現(xiàn)某一變形的能力4.經(jīng)濟(jì)，建網(wǎng)費(fèi)用2.6.1精度標(biāo)準(zhǔn) 當(dāng)觀測(cè)值存在隨機(jī)誤差，網(wǎng)的精度標(biāo)準(zhǔn)才可以體現(xiàn)出來，其作用是描述誤差分布的離散狀況，常用方差或均方根來表示，其數(shù)學(xué)期望為最小二乘原理，平差結(jié)果為： 由此式可看出和它們包括了控制網(wǎng)的所有精度信息，其對(duì)控制網(wǎng)的精度評(píng)定有非常重要的作用。顯而易知用矩陣來描述控制網(wǎng)的及高度情況就簡單多了，但是，我們很難直接的將兩個(gè)不同精度的矩陣進(jìn)行比較，得出哪一個(gè)矩陣精度該高，哪一個(gè)矩陣精度低。所以我們從中抽取一部分精度信息作為一個(gè)指標(biāo)，以此來作為精度比較的標(biāo)準(zhǔn)。整體精度用于評(píng)價(jià)控制網(wǎng)的總體質(zhì)量，其特征值為i（i=1，2,3，t）也是非負(fù)的，設(shè)大小排列順序?yàn)?：12,t 利用正交矩陣G，可把全對(duì)稱矩陣Q化為對(duì)角陣由此可得式中： 矩陣Q的特征值。當(dāng)Q為滿秩陣時(shí)，為t 維誤差橢球半徑( 0=1 時(shí))。因此有：A標(biāo)準(zhǔn)：取協(xié)方差陣DX 的跡當(dāng)： 作為控制網(wǎng)的精度標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng):tr （D X) = minA有最有值由于方差協(xié)方差陣跡的實(shí)質(zhì)是控制網(wǎng)全網(wǎng)未知點(diǎn)坐標(biāo)方差之和，故當(dāng)A有最優(yōu)時(shí)，整個(gè)控制網(wǎng)的未知點(diǎn)坐標(biāo)的方差和為min，所以A標(biāo)準(zhǔn)又稱作方差標(biāo)準(zhǔn)。但當(dāng)二維空間中的一個(gè)點(diǎn)，有并稱tr（Dx）為赫爾默特點(diǎn)位誤差，此式還可延伸到n課控制點(diǎn)的點(diǎn)位誤差計(jì)算MH=1ktr(Dx)上式稱為廣義赫爾默特點(diǎn)位誤差2、D標(biāo)準(zhǔn)：取協(xié)方差陣D X 的行列式控制網(wǎng)的精度標(biāo)準(zhǔn)為detDX)=DX=1 2tDet(DX)=DX=min時(shí)，稱其為D最優(yōu)。作為特例，對(duì)于二維空間中一個(gè)點(diǎn)，有MW=4X2Y2+XY2=4det(DX)并稱4det(DX)為點(diǎn)位誤差，此式也延伸推廣到有n個(gè)待定點(diǎn)的控制網(wǎng)。即MW=4det(DX)=det(DX)14并稱為廣義韋爾克邁斯特點(diǎn)位誤差。3.E標(biāo)準(zhǔn)：E標(biāo)準(zhǔn)為Qxx的最大特征值max，主要表示未知數(shù)權(quán)倒數(shù)陣中最大特征根最小化。當(dāng)maxmin時(shí)，最弱點(diǎn)的點(diǎn)位精度最好，稱為E最優(yōu)。4、N標(biāo)準(zhǔn)：取協(xié)方差陣的范數(shù)DX作為控制網(wǎng)的精度標(biāo)準(zhǔn)，并稱之為N標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)DX=min時(shí)，就稱之為N最優(yōu)5.S標(biāo)準(zhǔn)：取頻譜間隔 max min 作為控制網(wǎng)的精度標(biāo)準(zhǔn)，并稱之為S標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng) max min = min 時(shí)，就稱其為S最優(yōu)。6、局部精度指標(biāo)所謂局部精度指標(biāo)是用最重要的一個(gè)或幾個(gè)指標(biāo)反映在控制網(wǎng)的局部精度特性。對(duì)工程控制測(cè)量常用的局部精度指標(biāo)有：（1） 點(diǎn)位誤差橢圓，其元素的計(jì)算公式為a2=1202QX+QY+(QX-QY)2+4QXY2 2.10b2=1202QX+QY+(QX-QY)2+4QXY2 2-11（2）相對(duì)誤差橢圓。其元素計(jì)算公式與上式相似，只是要把坐標(biāo)權(quán)系數(shù)改為坐標(biāo)差的權(quán)系數(shù)。（3）未知數(shù)某些函數(shù)的精度（又稱F標(biāo)準(zhǔn)）：例如控制網(wǎng)中推算邊長、方位角的精度等，設(shè)未知數(shù)向量X經(jīng)線性化后的權(quán)函數(shù)式為f (X ) = ft X 2-12式 f=(f1,f2,fn)T。取未知數(shù)函數(shù)的方差DF=fTDX=MIN 2-13作為控制網(wǎng)的精度標(biāo)準(zhǔn)，并稱之為F標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)DF=fTDXf=MIN 2-14時(shí)，稱其為F最優(yōu)根據(jù)不同的工程情況和布網(wǎng)目的，可以給出函數(shù)式（1-12）的不同形式。以達(dá)到適用的F最優(yōu)。作為特例，當(dāng)式（2-12）的在上述5個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中，A標(biāo)準(zhǔn)用的比較廣泛，它的特點(diǎn)是具有直觀和易于計(jì)算的優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)是僅利用了Qxx的對(duì)角線元素而忽略了未知數(shù)之間的相關(guān)信息。D、E、S標(biāo)準(zhǔn)由于其計(jì)算復(fù)雜，多用于理論研究，但對(duì)于點(diǎn)數(shù)少、要求精密設(shè)計(jì)的控制網(wǎng)，可以考慮采用這些標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于較大的控制網(wǎng)，由于計(jì)算高階的行列式和特征值比較困難，從而限制了這三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的使用。2.6.2可靠性標(biāo)準(zhǔn) 測(cè)量控制網(wǎng)的可靠性是指控制網(wǎng)探測(cè)觀測(cè)值粗差和抵抗殘存粗差對(duì)平差成果影響的能力，或者說用以判斷某一觀測(cè)不含粗差的概率。對(duì)于很大的粗差一般是很容易控制的，但對(duì)不大的粗差的探測(cè)和確定是非常困難的，通常只能用統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)方法去研究探測(cè)粗差的概率。它可分為內(nèi)部可靠性和外部可靠性，其中可能發(fā)現(xiàn)粗差的最小值，稱內(nèi)部可靠性，殘存粗差對(duì)未知數(shù)函數(shù)的影響大小，稱外部可靠性(一)內(nèi)部可靠性內(nèi)部可靠性使之某一觀測(cè)值中補(bǔ)虛至少有一個(gè)出差下界值，這是觀測(cè)vi可發(fā)現(xiàn)l = l + lvi = -(QVV P)ii li =-rliri 為矩陣 (QVV P)主對(duì)角線上的元素r = =n - u = tr(Q vv P ) 稱ri觀測(cè)值 li 的多余觀測(cè)分量，定義為觀測(cè)值的內(nèi)部可靠性。ri 反映控制網(wǎng)發(fā)現(xiàn)觀測(cè)值 li 中粗差的能力。ri 愈大，通過統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)，能發(fā)現(xiàn)該觀測(cè)值中粗差的下界值 0 li愈?。欢嘤嘤^測(cè)分量的特點(diǎn)：1.0 ri 1。2.觀測(cè)值的精度反比與內(nèi)部可靠性。3.控制網(wǎng)的精度取決于多余觀測(cè)數(shù)的多少，多余觀測(cè)值越多，平差精度就越高，當(dāng)然，控制網(wǎng)的精度就越好，但是控制網(wǎng)布設(shè)費(fèi)用就會(huì)增加4.對(duì)于獨(dú)立網(wǎng)來說，觀測(cè)值的內(nèi)部可靠性與其布設(shè)網(wǎng)的位置沒有直接相聯(lián)系5.一般對(duì)于控制網(wǎng)多余觀測(cè)值的分量應(yīng)該大于0.3。(二)外部可靠性因?yàn)橥獠靠煽啃詿o法得出粗差得最小下界值，其觀測(cè)數(shù)據(jù)中含有對(duì)平差有影響的的數(shù)據(jù)，對(duì)于觀測(cè)值中只含一個(gè)粗差的情形，未被發(fā)現(xiàn)的粗差 o li 對(duì)未知數(shù)向量的影響可表為（1）內(nèi)、外部可靠性均與 有關(guān)，它們完全隨 的變化而變化，內(nèi)、外部可靠性具有一致性（2）多余觀測(cè)分量是衡量內(nèi)、外部可靠性的一個(gè)公共指標(biāo) 在控制網(wǎng)設(shè)計(jì)階段，為了能建立精度要求合格的控制網(wǎng)，根據(jù)控制網(wǎng)的不同類型能對(duì)控制網(wǎng)數(shù)據(jù)觀測(cè)起到一個(gè)促進(jìn)作用，其控制網(wǎng)的多余觀測(cè)值應(yīng)該滿足 ri0.20.5rir-=rn2.7誤差橢圓與相對(duì)誤差橢圓的理論及應(yīng)用點(diǎn)位誤差曲線雖然有許多用途，但它不是一種典型曲線，作圖不太方便，因此降低了它的實(shí)用價(jià)值。但其總體形狀與以E、F為長短半軸的橢圓很相似，如圖6-9所示，而且可以證明，通過一定的變通方法，用此橢圓可以代替點(diǎn)位誤差曲線進(jìn)行各類誤差的量取，故將此橢圓稱點(diǎn)位誤差橢圓（習(xí)慣上稱誤差橢圓） 、E 、F 稱為點(diǎn)位誤差橢圓的參數(shù)。故實(shí)用上常以點(diǎn)位誤差橢圓代替點(diǎn)位誤差曲線。設(shè)表示點(diǎn)位的參數(shù)是x、y，其點(diǎn)位的協(xié)方差陣為任意方向上的方差為根據(jù)不同方向的點(diǎn)位誤差大小作圖，即可得到誤差曲線如圖 3-4中的虛線所示。對(duì)（2-17）式關(guān)于求導(dǎo)，并令其等于零，即可得到點(diǎn)位方差的極大值a2和極小值b2，即這里a和b就是誤差曲線的極軸半徑，這兩個(gè)極軸方向相互相交，且方向角 a 的表達(dá)式為誤差橢圓代替誤差曲線的可行性3-6誤差橢圓代替誤差曲線的可行性分析圖第三章 典型工程控制網(wǎng)的建立3.1橋梁平面控制網(wǎng)的建立三角網(wǎng)設(shè)橋梁控制網(wǎng)傳統(tǒng)方法，該方法只需測(cè)量網(wǎng)形圖的內(nèi)角和基線，該網(wǎng)形的特點(diǎn)是控制橫向誤差比較容易。現(xiàn)代儀器的發(fā)展，使得距離和角度的測(cè)量更加的方便，因而布設(shè)測(cè)邊網(wǎng)和邊角網(wǎng)成為可能。根據(jù)精度分析,測(cè)角網(wǎng)(三角網(wǎng)) 有利于控制方位誤差, 即橫向誤差,而測(cè)邊網(wǎng)有利于控制尺寸誤差,即縱向誤差,在建立控制網(wǎng)時(shí)為了充分發(fā)揮測(cè)角網(wǎng)和測(cè)邊網(wǎng)的這些特點(diǎn), 布設(shè)同時(shí)測(cè)角和測(cè)邊的控制網(wǎng)，即邊角網(wǎng)。3.1.1橋平面控制網(wǎng)網(wǎng)形設(shè)計(jì)橋梁施工平面控制網(wǎng)圖形常見的有圖1所示的5種,其中1-2為橋軸線。圖1（a）為菱形網(wǎng) ,適合于江中有島的情形 ,圖1（b）（c）為雙三角形網(wǎng)和單大地四邊形網(wǎng),主要用于大、中橋的控制,圖1（d）（e）為大地四邊形加三角形網(wǎng)和雙大地四邊形網(wǎng),主要用于大橋和特大橋的控制。3.1.2跨河水準(zhǔn)測(cè)量設(shè)計(jì)橋梁施工高程控制網(wǎng)的主要作用是控制橋梁墩臺(tái)及索塔高程的定位放樣,其中水中橋墩及斜拉橋索塔的高程是控制的重點(diǎn)和難點(diǎn),其難度隨著橋梁跨越水面距離的增大而增加。為了保證水中主橋高程施工放樣精度, 必須通過跨江( 海) 高程測(cè)量將江河湖海兩岸的水準(zhǔn)點(diǎn)高程聯(lián)系起來?？梢?跨河(海) 水準(zhǔn)測(cè)量是橋梁施工高程控制網(wǎng)測(cè)量的關(guān)鍵。以水中橋墩施工放樣精度要求推求橋梁施工控制網(wǎng)的必要精度。從測(cè)量的角度來看,橋墩施工定位的總誤差由控制點(diǎn)誤差和放樣誤差兩大部分組成。通常情況下，橋梁施工條件復(fù)雜、干擾大、放樣誤差較大。而在建立控制網(wǎng)時(shí)，則有足夠的時(shí)間和各種有利條件提高控制網(wǎng)的精度。 因此，我們按照使控制點(diǎn)誤差對(duì)放樣點(diǎn)位不發(fā)生顯著影響的原則，進(jìn)行施工控制網(wǎng)的精度設(shè)計(jì)。水中橋墩(或索塔) 高程系由一岸水準(zhǔn)點(diǎn)( A 或 B )引測(cè)而得。設(shè)施工放樣中精度要求最高的高程允許誤差為H 。根據(jù)推導(dǎo),當(dāng)控制點(diǎn)誤差為總誤差的0. 4倍時(shí)，則其對(duì)橋墩高程放樣的影響可忽略不計(jì)，則兩岸跨河水準(zhǔn)點(diǎn)的高程中誤差(mA 或 mB )不應(yīng)大于 。而橋梁工程中最關(guān)心的是橋墩(臺(tái))間相對(duì)關(guān)系問題,因此我們以兩岸跨河水準(zhǔn)點(diǎn)間高差中誤差應(yīng)不大于的要求來規(guī)定施工高程控制測(cè)量的精度。橋梁施工規(guī)范規(guī)定:混凝土墩臺(tái)支承墊石頂面高程允許偏差為，取其高程中誤差為，則兩岸跨河水準(zhǔn)點(diǎn)間高差的中誤差不應(yīng)大于。設(shè)每千米水準(zhǔn)測(cè)量高差中數(shù)的偶然中誤差為, 跨河視線長為 , 則有: 對(duì)于二等跨河水準(zhǔn)， 則要求， 也就是說，當(dāng)跨河視線長不大于時(shí)，可按二等精度施測(cè)。但跨河水準(zhǔn)測(cè)量的難度隨跨河視線長度的增加而增大，因此，在規(guī)范制定中可取，而當(dāng)跨河視線長超過時(shí)，須對(duì)跨河水準(zhǔn)測(cè)量進(jìn)行專門設(shè)計(jì)。對(duì)于三等跨河水準(zhǔn)， 則要求。對(duì)于岸上網(wǎng)中水準(zhǔn)點(diǎn)間聯(lián)測(cè)，取岸上施工水準(zhǔn)點(diǎn)縱向( 沿橋向) 間距為400m,則可求得每千米水準(zhǔn)測(cè)量中誤差的允許值為：， 考慮到陸地橋墩施工難度比水上施工難度低的實(shí)際情況，故取陸地水準(zhǔn)測(cè)量中誤差的允許值為 5 mm，同時(shí)顧及跨河長度對(duì)橋型結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度的總體影響因素,故規(guī)定網(wǎng)中水準(zhǔn)點(diǎn)間聯(lián)測(cè)分別按三、四等精度施測(cè)。而對(duì)于網(wǎng)的起算高程引測(cè)一項(xiàng)，由于橋梁工程主要強(qiáng)調(diào)施工的相對(duì)精度，因此取用與網(wǎng)中水準(zhǔn)點(diǎn)間聯(lián)測(cè)相同的等級(jí)。至此,完成了橋梁施工高程控制測(cè)量精度等級(jí)的設(shè)計(jì)。當(dāng)跨河視線長小于 1 000 m 時(shí), 跨河水準(zhǔn)應(yīng)按不低于三等精度觀測(cè),網(wǎng)中水準(zhǔn)點(diǎn)間聯(lián)測(cè)及網(wǎng)的起算點(diǎn)高程引測(cè)按不低于四等精度觀測(cè)。當(dāng)跨河視線長介于 1 0003 500 m 間時(shí), 跨河水準(zhǔn)應(yīng)按不低于二等精度觀測(cè),網(wǎng)中水準(zhǔn)點(diǎn)間聯(lián)測(cè)及網(wǎng)的起算點(diǎn)高程引測(cè)按不低于三等精度觀測(cè); 當(dāng)跨河視線長超過3500 m 時(shí),應(yīng)作專門設(shè)計(jì)。3.1.3橋梁水準(zhǔn)設(shè)計(jì)傳統(tǒng)跨河方法的場地一般布設(shè)成平行四邊形、等腰梯形或大地四邊形，GPS 跨河法的應(yīng)布設(shè)為直線型，如下圖?？绾訄龅夭荚O(shè)圖形跨河場地的布設(shè)中需要充分考慮有利于減弱大氣折光、電磁場及其他障礙物對(duì)測(cè)量精度的影響，并主要到不同方法對(duì)選點(diǎn)的特殊要求。1）應(yīng)盡量避免順光、逆光觀測(cè)，選擇背景開闊、亮度適中、周圍無發(fā)熱源的地方設(shè)置立尺點(diǎn)。2）必須保證觀測(cè)視線距離水面及其他地面障礙物的高度，盡可能選在地勢(shì)較高處進(jìn)行跨河測(cè)量。3）應(yīng)選擇土質(zhì)堅(jiān)固的地面或基礎(chǔ)穩(wěn)定的水泥地設(shè)置儀器和標(biāo)尺， 保證觀測(cè)期間儀器和標(biāo)尺的穩(wěn)定性。立尺點(diǎn)標(biāo)志須穩(wěn)固可靠，當(dāng)儀器安置在土質(zhì)地面時(shí)，應(yīng)架設(shè)儀器腳樁。4）橋梁工程跨河水準(zhǔn)測(cè)量應(yīng)采用雙線觀測(cè)，并通過岸上水準(zhǔn)聯(lián)測(cè)形成跨河水準(zhǔn)閉合環(huán)，以確?？绾铀疁?zhǔn)測(cè)量成果的精度及可靠性。3.1.4橋梁水準(zhǔn)點(diǎn)的觀測(cè)方案在橋址兩岸布設(shè)一系列基本水準(zhǔn)點(diǎn)和施工水準(zhǔn)點(diǎn)，用精密水準(zhǔn)測(cè)量聯(lián)測(cè)，組成橋梁高程控制網(wǎng)。從河的一岸測(cè)到另一岸時(shí)，由于過河距離較長，用水準(zhǔn)儀在水準(zhǔn)尺上讀數(shù)困難，而且前、后視距相差懸殊，水準(zhǔn)儀誤差(視準(zhǔn)軸不平行于水準(zhǔn)管軸)、地球曲率及大氣折光的影響都會(huì)增加。過河水準(zhǔn)測(cè)量圖形：（1）過河水準(zhǔn)測(cè)量用兩臺(tái)水準(zhǔn)儀同時(shí)作對(duì)向觀測(cè)，兩岸測(cè)站點(diǎn)和立尺點(diǎn)布置成如圖所示的對(duì)稱圖形。（2）A、B為立尺點(diǎn)，C、D為測(cè)站點(diǎn)，要求AD與BC長度基本相等，AC與BD長度基本相等且不小于10m。（3）用兩臺(tái)水準(zhǔn)儀作同時(shí)對(duì)向觀測(cè)，在C站先測(cè)本岸A點(diǎn)尺上讀數(shù)，得，然后測(cè)對(duì)岸B點(diǎn)尺上讀數(shù)24次，取其平均值得 ，高差為。（4）同時(shí)，在D站先測(cè)本岸B點(diǎn)尺上讀數(shù)，得 ，然后測(cè)對(duì)岸A點(diǎn)尺上讀數(shù)24次，取其平均值得，高差為。（5）取和的平均值，即完成一個(gè)測(cè)回。一般進(jìn)行4個(gè)測(cè)回。（6）由于過河水準(zhǔn)測(cè)量的視線長，遠(yuǎn)尺讀數(shù)困難，可以在水準(zhǔn)尺上安裝一個(gè)能沿尺面上下移動(dòng)的覘板。觀測(cè)員指揮司尺員上下移動(dòng)覘板，使覘板中橫線被水準(zhǔn)儀橫絲平分，司尺員根據(jù)覘板中心孔在水準(zhǔn)尺上讀數(shù)3.1.5首級(jí)控制測(cè)量為了確保大橋首級(jí)平面和高程控制網(wǎng)的正確與可靠, 及時(shí)、有效地為施工放樣及后期變形監(jiān)測(cè)打好基礎(chǔ)。首級(jí)平面控制網(wǎng)布設(shè)，以及完工后運(yùn)營階段均采用GPS控制網(wǎng) 在首級(jí)網(wǎng)的測(cè)量過程中，采用高精度雙頻Ashtech GPS接收機(jī)（滿足5mm+110-6D）進(jìn)行同步觀測(cè)。觀測(cè)結(jié)束后，即將數(shù)據(jù)用隨機(jī)軟件下載備份，并轉(zhuǎn)換為RINEX格式。Gps基線解算采用武漢大學(xué)開發(fā)的科傻軟件。 3.1.6加密控制測(cè)量 在完成首級(jí)網(wǎng)的測(cè)量工作后，根據(jù)工程的需要，在適當(dāng)?shù)奈恢茫ㄔ炝薃、B、C共3個(gè)測(cè)量平臺(tái)，在平臺(tái)上，建立了強(qiáng)制觀測(cè)站墩。 加密控制網(wǎng)的已知點(diǎn)可以利用手機(jī)控制網(wǎng)的成果，對(duì)平臺(tái)進(jìn)行了GPS測(cè)量。測(cè)量時(shí)采用GPS三等的技術(shù)要求，連續(xù)觀測(cè)4小時(shí)。 由于建造平臺(tái)的穩(wěn)定性受潮汐等因素的影響，加密點(diǎn)的穩(wěn)定也直接關(guān)系到了施工的精度，并以每月1次的頻率，對(duì)A、B、C三個(gè)平臺(tái)進(jìn)行了測(cè)量，共完成了10次測(cè)量。表3-1控制點(diǎn)的坐標(biāo)及測(cè)量中誤差從以上數(shù)據(jù)可知，A、B、C三個(gè)平臺(tái)上的點(diǎn)處于一種穩(wěn)定狀態(tài)，可以作為施工測(cè)量的GPS基準(zhǔn)站根據(jù)施工的進(jìn)程，在建造好的橋墩上，也布設(shè)了加密點(diǎn)，其間距約1km，利用首級(jí)網(wǎng)的測(cè)量成果，采用GPS測(cè)量手段，用10臺(tái)雙頻接收機(jī)同時(shí)測(cè)量，按照GPS測(cè)量三等精度要求，完成了全線的控制網(wǎng)加密工作。3.1.7橋梁施工控制網(wǎng)的精度確立方法橋梁施工中對(duì)測(cè)量放樣精度要求主要體現(xiàn)在相臨橋墩的相對(duì)精度要求。目前橋墩放樣通常采用全站儀在施工控制點(diǎn)上采用極坐標(biāo)法直接放出位置，規(guī)范要求的橋墩位置允許偏差值可作為橋梁控制網(wǎng)設(shè)計(jì)精度確定的基礎(chǔ)。在確定了橋梁控制網(wǎng)精度設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)后還應(yīng)遵循另一原則：由于布設(shè)網(wǎng)本身存在誤差，在放樣過程中會(huì)導(dǎo)致放樣誤差，但是由于控制網(wǎng)引起的放樣誤差相對(duì)于施工過程中所出現(xiàn)的誤差，可以忽略。設(shè) M為放樣后所得點(diǎn)位的總誤差 M1為控制點(diǎn)本身誤差所引起的誤差 M2為放樣過程中所產(chǎn)生的誤差則根據(jù)誤差的傳播規(guī)律有： M = （M12+M22）= M2 (1+M12/M22) (1)顯然 M1 M2故 M1 / M2 1將（1）式的二項(xiàng)式展開并略去高次項(xiàng)可得 M = M2（1 + M12 / (2M22 )） (2)若使(2)式中 M12 /（2M22）=0.1控制點(diǎn)所占的誤差比例為總誤差的0.1 M12 = 0.2M22 (3) 將2式待舞3，可求得 由以上公式可知，控制點(diǎn)的誤差比例占到總誤差的40%時(shí)，而放樣誤差的誤差僅僅增加了0.1，這一影響可忽略不計(jì)。因此在確定了所需放樣點(diǎn)的的總誤差后，就可以用(4)式來確定所需施工控制網(wǎng)的精度?，F(xiàn)在，我們以規(guī)范規(guī)定的橋墩中心誤差為10mm作為確定施工控制網(wǎng)的精度。根據(jù)(4)式有：M1 0.4M = 0.410mm = 4mm200m = 1 / 50000當(dāng)然，確定橋梁施工控制網(wǎng)的精度還很多，比如按拼裝誤差來確定。為安全起見，可通過對(duì)比取其中精度較高的一種作為控制網(wǎng)的精度要求。3.2隧道施工控制網(wǎng)的布設(shè)3.2.1隧道施工及其測(cè)量工作的特點(diǎn)隧道施工測(cè)量的主要任務(wù)是：第一：確保開挖工作面的精度，及施工安全，保證隧道按施工要求貫通。第二：保證隧道內(nèi)部的建筑設(shè)施合理的修建，確保其精度，以免建筑物的修建超出其限界。隧道一般是由進(jìn)、出口的兩個(gè)開挖面相向開挖，在洞內(nèi)預(yù)定位置挖通。隧道開挖主要采用先挖導(dǎo)坑后擴(kuò)大成型法或全斷面開挖法。前者，施工慢慢對(duì)其擴(kuò)大的，在擴(kuò)大的過程中是可以對(duì)其隧道的的某些位置進(jìn)行一定的修改的，故隧道施工測(cè)量可先粗后精后者，由于全斷面開挖法是一次成型，故隧道施工測(cè)量必須一次到位。在線路工程施工中，與其建筑物相比，隧道的建設(shè)速度要慢得多，特別是長大隧道。為了保證工程的工期，在隧道施工中，常利用增加開挖面的方法，將整個(gè)隧道分成若干段，同時(shí)施工，以提高隧道的建設(shè)速度。增加開挖面的主要方法有：在正線的左側(cè)或右側(cè)設(shè)置平行導(dǎo)坑，或根據(jù)地形和地質(zhì)條件，在隧道中部設(shè)置橫洞、斜井或豎井。 隧道從兩端施工開挖，在洞內(nèi)預(yù)定的位置挖通，稱為貫通。貫通后，由兩端分別引進(jìn)的線路中線，應(yīng)按設(shè)計(jì)規(guī)定的精度要求正確銜接。隧道施工都具有的共同特點(diǎn)都是：開挖順著中線不斷地向洞內(nèi)延伸，襯砌和洞內(nèi)建筑物（避車洞、排水溝、電纜槽等）的施工緊跟其后，不等貫通，施工隧道內(nèi)部的基礎(chǔ)建設(shè)設(shè)施及建筑物基本完成；隧道的實(shí)際貫通誤差也只有在貫通后才能確定。由此可見，一旦出錯(cuò)，后果將不堪設(shè)想。隧道施工的測(cè)量工作的首要任務(wù)就是，在隧道開挖前都需要建立滿足精度要求的、獨(dú)立的隧道洞外施工控制網(wǎng)，它是引進(jìn)洞外坐標(biāo)的一個(gè)依據(jù)；對(duì)于較短的隧道，可通過洞外線路中線控制樁為引測(cè)進(jìn)洞進(jìn)行測(cè)量工作。全斷面開挖法開挖的隧道，與先挖導(dǎo)坑后擴(kuò)大成型開挖的測(cè)量過程基本一樣，與先開挖導(dǎo)坑后擴(kuò)大型不同的是對(duì)臨時(shí)中線點(diǎn)、臨時(shí)水準(zhǔn)點(diǎn)的測(cè)設(shè)精度要求較高，或者是直接測(cè)設(shè)正式中線點(diǎn)、正式水準(zhǔn)點(diǎn)。對(duì)于隧道施工的地理?xiàng)l件的關(guān)系，我們一般在隧道內(nèi)是布設(shè)導(dǎo)線網(wǎng)。其誤差的傳導(dǎo)主要是沿導(dǎo)線方向累計(jì)。為保證隧道在貫通后由兩端洞口分別引進(jìn)的線路中線滿足規(guī)定的銜接精度要求，洞外控制網(wǎng)應(yīng)具有必要的精度，洞內(nèi)施工控制測(cè)量也應(yīng)采取一定的措施保證測(cè)量的精度。 3.2.2隧道貫通誤差相向開挖的兩條施工中線上，具有貫通面里程的中線點(diǎn)不重合，兩點(diǎn)連線的間線段稱為貫通誤差。貫通誤差在水平面上的正射投影稱為平面貫通誤差；在鉛垂面上的正射投影稱為高程貫通誤差，簡稱高程誤差。平面貫通誤差在水平面內(nèi)可分解為兩個(gè)分量：（1）與貫通面平行的分量，稱為橫向貫通誤差，簡稱橫向誤差；（2）與貫通面垂直的分量，稱為縱向貫通誤差，簡稱縱向誤差。高程誤差主要影響線路坡度。若高程誤差為50mm，當(dāng)隧道長度為500m時(shí)，對(duì)坡度的影響0.1，當(dāng)隧道長度為5000m時(shí)，對(duì)坡度的影響只有0.01。由此可見，當(dāng)高程誤差不超過50mm時(shí)，幾乎不影響原有的設(shè)計(jì)。對(duì)于這樣的精度要求，按現(xiàn)有高程測(cè)量技術(shù)很容易做到。縱向誤差影響隧道中線的長度和線路的設(shè)計(jì)坡度。設(shè)線路的設(shè)計(jì)坡度為i，路線長度為 L，縱向誤差為L，則縱向誤差對(duì)坡度的影響i為由于DL相對(duì)L很小，故從而得， （3-1）由上式可見，當(dāng)縱向誤差對(duì)坡度的影響i和路線長度L一定時(shí)，縱向誤差DL與設(shè)計(jì)坡i成反比；當(dāng)縱向誤差對(duì)坡度的影響Di和設(shè)計(jì)坡度i一定，縱向誤差DL與路線長度成正比。假設(shè)可以忽略的坡度影響Di =0.001 ，則當(dāng)路線長度L=300m，設(shè)計(jì)坡度i=3時(shí)，縱向誤差DL=0.1m，距離測(cè)量的精度為 1/3000。顯然，縱向誤差只要不大于定測(cè)中線的誤差，能夠滿足鋪軌的要求，對(duì)工程的影響一般是可以忽略的。橫向誤差影響線路方向，如果超出一定的精度范圍，會(huì)