工程控制網(wǎng)布設(shè)的理論與方法(1)

1、第三章 工程控制網(wǎng)布設(shè)的理論與方法 整理ppt本章教學內(nèi)容:3.1 工程控制網(wǎng)的分類和作用3.2 工程控制網(wǎng)的基準和建立方法3.3 工程控制網(wǎng)的質(zhì)量準則3.4 工程控制網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計3.5 典型工程控制網(wǎng)3.6 控制點的標石與標志3.7 工程控制測量內(nèi)外業(yè)一體化重點:工程控制網(wǎng)的布設(shè)、質(zhì)量準則及優(yōu)化設(shè)計整理ppt3.1 工程控制網(wǎng)的分類和作用 3.1.1 測量控制網(wǎng)的分類 全球控制網(wǎng) 國家控制網(wǎng) 工程控制網(wǎng)整理ppt3.1.2 工程控制網(wǎng)的分類、作用和建網(wǎng)步驟一、工程控制網(wǎng)的分類 按用途分： 測圖控制網(wǎng) 施工（測量）控制網(wǎng) 安裝（測量）控制網(wǎng) 變形監(jiān)測網(wǎng) 整理ppt按網(wǎng)點性質(zhì)分： 一維網(wǎng)（或稱水

2、準網(wǎng)、高程網(wǎng)） 二維網(wǎng)（或稱平面網(wǎng)） 三維網(wǎng) 整理ppt按網(wǎng)形分： 三角網(wǎng) 導線網(wǎng) 混合網(wǎng) 方格網(wǎng) 整理ppt按施測方法劃分： 測角網(wǎng) 測邊網(wǎng) 邊角網(wǎng) GPS網(wǎng) 整理ppt按坐標系和基準劃分： 附合網(wǎng)（約束網(wǎng)） 獨立網(wǎng) 經(jīng)典自由網(wǎng) 自由網(wǎng)整理ppt按其他標準劃分： 首級網(wǎng) 加密網(wǎng) 特殊網(wǎng) 專用網(wǎng)，如隧道控制網(wǎng)、建筑方格網(wǎng)、 橋梁控制網(wǎng)等整理ppt二、工程控制網(wǎng)的作用 控制全局、提供基準和控制測量誤差積累三、工程控制網(wǎng)的建網(wǎng)步驟 遵循大地測量學的原理，如：要有坐標系和基準要構(gòu)成網(wǎng)要逐級布設(shè)等整理ppt3.1.3 測圖控制網(wǎng) 作用：控制測量誤差的累積保證圖上內(nèi)容的精度均勻相鄰圖幅正確拼接整理ppt

3、3.1.4 施工控制網(wǎng)網(wǎng)型： 三角、邊角網(wǎng) 導線網(wǎng) 建筑方格網(wǎng) GPS網(wǎng) GPS網(wǎng)與地面網(wǎng)相結(jié)合的混合網(wǎng)整理ppt 特點： 1) 控制面積：控制的范圍較小，控制點的密度較大，精度要求較高 2) 使用頻率：使用頻繁 3) 施工干擾：受施工干擾大 4) 坐標系：控制網(wǎng)的坐標系與施工坐標系一致 5) 投影面：投影面與工程的平均高程面一致 6) 等級布網(wǎng)：有時分兩級布網(wǎng)，次級網(wǎng)可能比首級網(wǎng)的精度高整理ppt3.1.5 變形監(jiān)測網(wǎng)要點：變形監(jiān)測網(wǎng)由參考點和目標點組成變形監(jiān)測網(wǎng)的坐標系和基準的選取原則對變形監(jiān)測網(wǎng)應(yīng)作同時顧及精度、可靠 性、靈敏度 以及費用進行監(jiān)測網(wǎng)的優(yōu)化 設(shè)計對變形監(jiān)測網(wǎng)都要進行重復(fù)觀測

4、整理ppt3.1.6 安裝測量控制網(wǎng)特點：通常是一種微型邊角網(wǎng)，邊長從幾米至一百多米整個網(wǎng)由形狀相同、大小相等的基本圖形組成精度要求很高，其測量精度有時要達到計量級整理ppt3.2 工程控制網(wǎng)的基準和建立方法3.2.1 工程控制網(wǎng)的基準 1）約束網(wǎng)。具有多余的已知數(shù)據(jù)。 2）最小約束網(wǎng)（經(jīng)典自由網(wǎng)）。 只有必要的已知數(shù)據(jù)。 3）無約束網(wǎng)（自由網(wǎng)），無必要 的已知數(shù)據(jù)。 整理ppt 表3-1 各種工程控制網(wǎng)的基準秩虧和基準參數(shù) 整理ppt3.2.2 工程控制網(wǎng)基準的建立方法 測圖控制網(wǎng)多為約束網(wǎng)，總是選國家或城市坐標系（含平面和高程）下的已知點坐標為其基準。整理ppt3.3 工程控制網(wǎng)的質(zhì)量準則

5、 3.3.1 精度準則 3.3.2 可靠性準則 3.3.3 靈敏度準則 3.3.4 費用準則整理ppt3.3.1 精度準則一、總體精度準則二、點位精度和相對點位精度三、未知數(shù)函數(shù)的精度四、主分量五、準則矩陣整理ppt3.3. 2 可靠性準則定義： 控制網(wǎng)發(fā)現(xiàn)（或探測）觀測值粗差的能力（稱內(nèi)部可靠性）和抵抗觀測值粗差對平差結(jié)果影響的能力（稱外部可靠性）。作用： 可靠性準則可以提供衡量控制網(wǎng)內(nèi)部觀測值相互控制、檢核的量化數(shù)值和可能出現(xiàn)但不能被發(fā)現(xiàn)的最大模型誤差值。 整理ppt提高實現(xiàn)質(zhì)量的辦法：對網(wǎng)進行第二次獨立觀測（復(fù)測）布網(wǎng)時事先考慮用獨立的附加觀測值 來控制網(wǎng)的結(jié)構(gòu)（較常用）整理ppt內(nèi)部可

6、靠性 內(nèi)部可靠性是假設(shè)控制網(wǎng)中只有一個觀測值 包含粗差 ，且觀測值粗差主要由某種系統(tǒng)性影響或點的變動所引起的假設(shè)情況下導出的。 整理ppt 為矩陣 主對角線上的元素 整理ppt 稱 為觀測值 的多余觀測分量，定義為觀 測值的內(nèi)部可靠性。 反映控制網(wǎng)發(fā)現(xiàn)觀測值 中粗差的能 力。 愈大，通過統(tǒng)計檢驗，能發(fā)現(xiàn)該 觀測值中粗差的下界值 愈小。整理ppt多余觀測分量的特點：1）0 12）觀測值的內(nèi)部可靠性與其精度成反比。 對于一個確定的網(wǎng)和設(shè)計方案，觀測值的 精度愈高，則其可靠性愈低，愈不可靠； 觀測值的精度愈低，愈可靠。3）多余觀測數(shù)愈大，網(wǎng)的可靠性愈高，建網(wǎng) 費用也愈高；整理ppt4）對于獨立網(wǎng)來說

7、，觀測值的內(nèi)部可靠性 是與基準的位置無關(guān)的不變量。5）一個好的控制網(wǎng)，觀測值的多余觀測分 量應(yīng)大于0.3。 整理ppt外部可靠性 未被發(fā)現(xiàn)的模型誤差對于點位坐標或其函數(shù)的影響具有更大意義。對于觀測值中只含一個粗差的情形，未被發(fā)現(xiàn)的粗差 對未知數(shù)向量的影響可表為 整理ppt3.3.3 靈敏度準則 對變形監(jiān)測網(wǎng)，定義為在給顯著水平 和檢驗功效 下，周期平差結(jié)果統(tǒng)計檢驗時，能發(fā)現(xiàn)位移向量的下界值。 靈敏度是一個相對概念，即對于不同的變形向量具有不同的下界值。 一般將變形向量用表示其大小的模 和表示其方向的單位向量 來表示，即 靈敏度用 來度量，它與單位向量 （又稱形式向量）有關(guān)。 愈小，靈敏度愈高。

8、整理ppt在變形監(jiān)測網(wǎng)設(shè)計中，除考慮精度、可靠性和費用等準則外，要求所布設(shè)的網(wǎng)對需要監(jiān)測的變形向量具有盡可能高的靈敏度。靈敏度實質(zhì)上是特殊方向上的網(wǎng)點精度的反映，網(wǎng)的靈敏度愈高，所要求的觀測值的精度也愈高。 整理ppt3.3.4 費用準則控制網(wǎng)的費用一般包括用于設(shè)計、造標埋石、交通運輸、儀器設(shè)備購置、觀測、計算、檢查等各項費用。網(wǎng)的設(shè)計有兩個原則： 最大原則（費用一定，網(wǎng)的質(zhì)量最好） 最小原則（質(zhì)量滿足要求，費用最?。?建網(wǎng)費用常用觀測值權(quán)的函數(shù)來度量，如 整理ppt即用觀測值的權(quán)的總和最小作為費用準則。據(jù)統(tǒng)計，網(wǎng)的測量費用于網(wǎng)的計算費用相比，后者不到8。通過優(yōu)化設(shè)計，增加微不足道的設(shè)計計算費

9、用，可顯著降低測量費用。不難理解，精度愈高，觀測值的權(quán)愈大， 則建網(wǎng)費用愈高；同樣，多余觀測數(shù)愈多，網(wǎng)的可靠性提高，也要以增加費用為代價。整理ppt整理ppt3.4 工程控制網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計工程控制網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計分類優(yōu)化設(shè)計的任務(wù)工程控制網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計方法模擬法優(yōu)化設(shè)計整理ppt3.4.1 工程控制網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計分類工程控制網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計一般分為四類，各類設(shè)計的含義列于下表： 分類固定參數(shù)待定參數(shù)含 義零類設(shè)計(ZOD)一類設(shè)計(FOD)二類設(shè)計(SOD)三類設(shè)計(THOD)A , P P, A, ,部分A和 PAP部分A和P基準設(shè)計圖形設(shè)計觀測精度設(shè)計已有網(wǎng)的改進整理ppt零類設(shè)計(ZOD)為基準設(shè)計，

10、一類設(shè)計(FOD)為圖形設(shè)計，二類設(shè)計(SOD)為觀測精度的設(shè)計，三類設(shè)計(THOD)是對已有網(wǎng)的改進。上述分類只是從概念上去理解，網(wǎng)的設(shè)計不一定完全按此思路，常常是幾類設(shè)計同步進行。 整理ppt3.4.2 優(yōu)化設(shè)計的任務(wù)網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計是一個迭代求解過程,它包括以下內(nèi)容（參見圖3-2）： 提出設(shè)計任務(wù)； 制定設(shè)計方案； 進行方案評價； 進行方案優(yōu)化。整理ppt整理ppt3.4.3 工程控制網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計方法網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計方法有兩種：解析法： 通過數(shù)學方程用最優(yōu)化方法求解。模擬法： 根據(jù)經(jīng)驗和準則，通過計算比較、修改，得到最優(yōu)方案。整理ppt3.4.3.1 解析法優(yōu)化設(shè)計整理ppt3.4.3.2 模擬

11、法優(yōu)化設(shè)計1. 模擬法優(yōu)化設(shè)計過程：設(shè)計網(wǎng)形、實地踏勘；定初始方案，模擬觀測值，網(wǎng)平差；觀測修改；再作模擬計算，重復(fù)進行，直到滿意。人機交互方式進行。整理ppt2. 基于可靠性的模擬優(yōu)化設(shè)計法 要點和步驟：1）網(wǎng)的初始方案應(yīng)對所有可能觀測的邊和 方向 進行全測，是一個“肥網(wǎng)”或“密網(wǎng)”；2）觀測值之間的精度相差不要太大，邊角 間的精度應(yīng)基本匹配；3）觀測精度應(yīng)選取儀器所能達到的最高精 度，使優(yōu)化時有降低的余地；整理ppt4）模擬初始觀測方案，進行平差計算，對精度、可靠性乃至靈敏度計算結(jié)果進行分析：觀測精度是否合理，是否需作調(diào)整，基于觀測值內(nèi)部可靠性指標按從“肥”到“瘦”，從“密”到“疏”的策略

12、進行網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計。 GPS網(wǎng)也可看作是全邊角網(wǎng)，故模擬法優(yōu)化設(shè)計方法同樣可以用于GPS網(wǎng)。整理ppt3.5 典型工程控制網(wǎng) 整理ppt 隧道（洞）洞外GPS平面控制網(wǎng)布設(shè)示意圖 整理ppt洞內(nèi)導線網(wǎng)布設(shè)示意圖整理ppt某大橋GPS首級平面控制網(wǎng)整理ppt某大型水利樞紐工程施工控制網(wǎng) 整理ppt向家壩施工控制網(wǎng)圖整理ppt某拱壩變形監(jiān)測網(wǎng) 整理ppt高能離子加速器安裝測量控制網(wǎng) 整理ppt大型正負電子對撞機地面控制網(wǎng)整理ppt3.6 控制點的埋石與標志整理ppt帶強制對中裝置的觀測墩 整理ppt 強制對中裝置整理ppt預(yù)制混凝土水準標石整理ppt平硐巖石水準標石 整理ppt深埋雙金屬管水準標 整

13、理ppt 照 準 標 志 整理ppt精密活動覘牌 精密固定覘牌照準覘牌整理ppt觀 測 標 志 整理ppt3.7 工程控制測量內(nèi)外業(yè)一體化整理ppt3.7.1 何謂工程控制測量內(nèi)外業(yè)一體化控制測量內(nèi)外業(yè)一體化是指主要的內(nèi)外業(yè)工作連續(xù)一慣地完成。需要考慮現(xiàn)有的儀器軟、硬件功能，計算機的軟、硬件發(fā)展，將大地測量學、測量平差、工程測量學以及數(shù)學的有關(guān)知識綜合在一起，并且對用戶的需求進行分析的基礎(chǔ)上才能研制出一個好的控制測量內(nèi)外業(yè)一體化軟件系統(tǒng)。 整理ppt3.7.2 工程控制測量內(nèi)外業(yè)一體化系統(tǒng) 科傻系統(tǒng)(COSA),意即用高科技集成的傻瓜式控制測量數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)。 1） “基于掌上型電腦的測量數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)”（簡稱EREPS或COSA_PDA） “地面測量工程控制測量數(shù)據(jù)處理通用軟件包” （簡稱CODAPS或COSA_WIN）3) “GPS工程控制網(wǎng)平差通用軟件包”（簡稱COSA_GPS） 整理pptCODAPS 功能菜單框圖 整理pptCOSA_GPS功能菜單框圖 整理ppt教學內(nèi)容:3.1 工程控制網(wǎng)的分類和作用3.2 工程控制網(wǎng)的基準和建立方法3.3 工程控制網(wǎng)的質(zhì)量