控制测量优化设计书
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《控制测量》课程教学教案
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《控制测量》课程教学教案。
罨煎龃.高速铁路G PS控制网优化设计及测量方案研究杨肃钟(中铁二十三局集团第三有限工程公司,四川成都611130)喃弱首先论述了精度指标、可靠性指标和费用指标等G pS控制网优化设计指标,然后从G Ps零类优化设计、G PS网一类舌l=北设计、二类优化设计等方面,论述了G PS网优化设计,最后从基准网和CP I的建立、c P I I的建立和建立c PⅢ三个方面,论述了高速铁路控制网测量方案爱技术要.最。
陕键词高速铁路G Ps控制网;优化设计;测量方案1G P S网优化设计指标G P S控制网优化酾十三种指标。
1)精度指标。
根据G PS基线向量所建立法方程,可以得到G P S网协因数阵Q x)(o在G P S网设计阶段,可采用协因数阵Q xx的迹来衡量G P S网精度指标。
—般应用协因数阵Q xx的特征值最大值最小、特征值的行列式最小、迹最小、迹的平均值最,J、和最大特征值与最,j、特征值之间的比值或差值为准则来实现对整体网精度的优化。
2)可言副封旨标。
G PS网的可靠性是指发现或探测聊测值粗差的能力和抵抗观测值粗差对平差结果影响的能力,其中前者被称为内部可靠性,后者被称为外部可靠性。
3)费用指标。
在G PS网建设过程中,经费消耗主要跟网中点的总数和重复设站数有关,重复设站数越多,精度和网的可靠性越高,则建网费用越高。
因此权衡三者关系,对G PS网进行优化酾十,可以实现工程资源和工程质量的最佳配置。
2G PS网优化设计分以下几个方面论述:1)G P S零类优化设计。
基线固定点的误差会给基线结果带来一定的误差,因此必须对网的位置基准进行优化设计。
G P S T程控制网多为约束网,只需要选择国家、地方坐标系或转化为高程抵偿面的任意带高斯投影直角坐标系(平面和高j|呈)下的一个或多个已知点作为位置基准,但有时候根据特定要求,方位基准可由网中给定的起算方位角值确定;尺度基准可根据边长的不同采用其它测量方法确定,如采用较高精度的测距仪或全站仪施测2—3条基线边。
高职高专《控制测量学》实践教学改革研究摘要:控制测量学是一门实践性很强的课程,在现代科技迅猛发展的今天,测绘新仪器、新设备、新方法和新技术的广泛应用要求对控制测量实践教学的内容和形式进行改革。
针对高职高专人才培养特点,本文探讨了“基于工作过程”、“以真实工作任务为载体”的控制测量学实践教学改革新方法。
关键词:控制测量学实践教学教学改革高等职业教育1 引言控制测量学是研究精确测定和描绘地面控制点空间位置及其变化的学科。
控制测量学作为高职高专工程测量技术专业必修的一门主干课程,在内容的安排上应做到理论与实践相结合,而理论教学以“必须、够用”为度,注重实践基本技能的训练,因此,与之相配套的控制测量实践教学在整个教学环节中占有重要地位。
随着社会科技的飞速发展,测绘新仪器、新设备、新方法和新技术在控制测量中得到了广泛的应用,对测量技术人员也提出了更高的要求,有必要对控制测量实践教学中的陈旧内容进行革新。
同时,为了更好地实践以能力培养为主线、工学结合的人才培养模式,有必要与企业共同进行职业分析,以控制测量典型工作过程为主线来构建与理论教学体系既相对独立又相辅相成的实践教学体系。
2 内容设计理念控制测量实践教学内容的设计遵从“基于工作过程”、“以就业为导向”的理念,兼顾高职学生的特质,围绕职业岗位能力要求,以真实的工作任务为载体深化课程改革,设置与工作任务相匹配的教学项目。
3 实践教学改革按照控制测量实际生产的工作过程和要求整合控制测量实践教学内容,使“工作”和“学习”有机结合,对控制测量的工作任务进行分解,选择典型工作任务直接作为教学任务,进行针对性的单向训练,主要包括控制测量技术设计、外业观测和内业数据处理。
学生通过完成与实际生产任务相同或模拟相同的项目任务,获得相应实际生产岗位所要求的基本技能和知识。
3.1 重视控制测量技术设计控制测量技术设计是制定作业计划、指导生产实践的重要技术文件之一。
作为控制测量学实践教学的重要环节,进行技术设计的训练,不仅关系工程全局,而且也是检验学生理论知识转化为实践技能、培养学生综合能力的有效方式。
控制测量指导方案(一)施工控制测量工艺流程图(二)施工控制测量方法及要求本作业指导书是针对施工控制测量的特点和作业需要编写的,服务范围是二等以下施工平面控制网、平高控制网、高程控制网的建立和控制点加密。
使用本指导书进行测量作业,应遵守《国家三角测量规范》、《国家一、二等水准测量规范》、《国家三、四等水准测量规范》、《水利水电工程施工测量规范》等规程规范。
如业主有特殊要求的,按业主要求执行。
一、准备工作1.收集资料1.1广泛收集测区及其附近已有的控制测量成果和地形图资料。
(1)控制测量资料包括成果表、点之记、展点图、路线图、计算说明和技术总结等。
收集资料时要查明施测年代、作业单位、依据规范、平高系统、施测等级和成果的精度评定。
成果精度指三角网的高程、测角、点位、最弱边、相对点位中误差;水准路线中每公里偶然中误差和水准点的高程中误差等。
(2)收集的地形图资料包括测区范围内及周边地区各种比例尺地形图和专业用图,主要查明地图的比例尺、施测年代、作业单位、依据规范、坐标系统、高程系统和成图质量等。
(3)如果收集到的控制资料的坐标系统、高程系统不一致,则应收集、整理这些不同系统间的换算关系。
1.2收集合同文件、工程设计文件、业主(监理)文件中有关测量专业的技术要求和规定。
1.3准备相应的规范:《国家三角测量规范》、《国家一、二等水准测量规范》、《国家三、四等水准测量规范》、《GPS测量规范》、《水利水电工程施工测量规范》。
1.4了解测区的行政划分、社会治安、交通运输、物资供应、风俗习惯、气象、地质情况。
例如了解冻土深度,用以考虑埋石深度;最大风力,以考虑觇标的结构;雾季、雨季和风季的起止时间,封冻和解冻时间,以确定适宜的作业月份。
2.现场踏勘携带收集到的测区地形图、控制展点图、点之记等资料到现场踏勘。
踏勘主要了解以下内容:2.1原有的三角点、导线点、水准点、GPS点的位置,了解觇标、标石和标志的现状,其造标埋石的质量,以便决定有无利用价值。
浅谈施工控制网的优化设计摘要:在工程施工阶段,施工控制网能有效保证各建筑物轴线之间的相对关系、相对稳定及相对精度,对工程的定线放样起控制作用,因此施工控制网的精度显得异常重要。
为使施工控制网的作用发挥到最大,施工控制网的优化设计尤为重要,它能为工程建设节约成本,提高效率。
因此通过运用合理技术手段更加完善的优化施工控制网成为我们共同努力的目标。
关键词:施工控制网、精度、设计、优化、跟据作业的过程,通常将施工控制网的优化设计划分为四个阶段,即:零类设计,一类设计、二类设计和三类设计。
零类设计是控制网参考系或基准的设计问题,它包括数据处理的方法和坐标系的选择,不同用途的控制网选择不同的数据处理方法。
由于施工控制网要考虑相对点位的精度问题,因此零类设计通常采用传统的习惯做法。
一类设计是控制网的网形设计问题,是在预定测量精度的前提下,确定最佳的点位概略坐标和联系方式控制点的设计位置,主要受施工放样的需要及地形和设备条件的制约,有些因素目前还很难用数学的方式表示。
而控制网的图形(即控制点之间的联系方式)对网的图形强度影响较大,它是一类设计的主要研究内容。
二类设计是控制网在图形固定的前提下,寻求最佳的精度配置,它是控制网优化设计的热点问题。
三类设计则是对已有控制网的改善,它一般要包含零类、一类和二类设计。
施工控制网优化设计的作用,是使所求解的控制网的图形和观测纲要在高精度、高可靠性及低成本意义上为最优。
针对施工控制网设计的特点,求出图形和观测纲要同时满足预先规定的优化设计指标。
一、优化设计指标控制网的优化设计指标包括精度、可靠性和经济费用指标。
精度指标一般通过精度约束函数来满足。
可靠性分为内部可靠性和外部可靠性,常用的指标有:观测量的多余观测分量、可发现粗差的下界值、外部可靠性尺度等。
控制网最终的优化结果,是各个阶段优化设计的总和。
因此,在各个阶段的优化设计上不必强求同时满足精度、可靠性和费用指标,而最后的优化设计结果中达到这三项指标便可。
控制测量作业指导书-标准化文件发布号:(9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII控制测量作业指导书编制:复核:审核:(一)施工控制测量工艺流程图(二)施工控制测量方法及要求本作业指导书是针对施工控制测量的特点和作业需要编写的,范围是施工平面控制网、平高控制网、高程控制网的建立和控制点加密。
使用本指导书进行测量作业,应遵守《城市轨道交通工程测量规范》(GB50308-2008);《工程测量规范》(GB50026-2007);《城市测量规范》(CJJ8-99);《新建铁路工程测量技术规范》(TB10101-99);《城市轨道交通标准汇编》等规程规范。
一、准备工作1.收集资料1.1广泛收集测区及其附近已有的控制测量成果和地形图资料。
(1)控制测量资料包括成果表、点之记、展点图、路线图、计算说明和技术总结等。
收集资料时要查明施测年代、作业单位、依据规范、平高系统、施测等级和成果的精度评定。
(2)收集的地形图资料包括测区范围内及周边地区各种比例尺地形图和专业用图,主要查明地图的比例尺、施测年代、作业单位、依据规范、坐标系统、高程系统和成图质量等。
(3)如果收集到的控制资料的坐标系统、高程系统不一致,则应收集、整理这些不同系统间的换算关系。
1.2收集合同文件、工程设计文件、业主(监理)文件中有关测量专业的技术要求和规定。
1.3准备相应的规范:《城市轨道交通工程测量规范》(GB50308-2008);《工程测量规范》(GB50026-2007);《城市测量规范》(CJJ8-99);《新建铁路工程测量技术规范》(TB10101-99);《城市轨道交通标准汇编》等规程规范。
2.现场踏勘携带收集到的测区地形图、控制展点图、点之记等资料到现场踏勘。
踏勘主要了解以下内容:2.1原有的导线点、水准点、GPS点的位置,了解觇标、标石和标志的现状,其造标埋石的质量,以便决定有无利用价值。
2.2原有地形图是否与现有地物、地貌相一致,着重踏勘增加了哪些建筑物,为控制网图上设计做准备。
中国矿业大学测绘工程工程测量学课程设计书一、风雨桥施工控制网技术设计书1项目概况1.1项目背景如下图所示,拟在云龙湖北区建立一座跨湖观景桥,桥梁跨越为约1110米,为连续箱梁结构,共三联37(10+17+10)孔。
为了桥梁的施工建设,需布设施工控制网。
控制网需满足工程建设的需求,同时考虑费用和布设难易程度等其他因素,综合选择最优的布设方案。
1.2地形地貌及气象条件2测区已有资料及成果利用2.1地形图资料拟建桥梁区域1:1000地形图(实际是1:1000,实习指导书上说是1:500),作为工作计划图和控制网布设工作底图。
2.2平面控制资料为了使大桥施工坐标系统与大桥勘测资料坐标系统的一致性。
故选用两个国家二等三角网点A,B,这两个控制点都是大桥连接线勘测阶段时建立的线路控制测量的起算点。
2.3高程控制资料为使大桥施工控制网的高程系统与大桥连接勘测时建立的高程系统相一致,故大桥施工控制网的高程系统选择1985黄海高程系,桥两岸有国家二等水准点各两个。
表1 桥梁两侧控制点坐标(单位:米)3作业规范及要求和仪器3.1相关测量规范3.2等级、精度要求桥梁施工平面控制网的建立,应符合下列规定:(1)桥梁施工平面控制网,宜布设成自由网,并根据线路测量控制点定位。
(2)控制网可采用GPS 网、三角形网和导线网等形式。
(3)控制网的边长,宜为主桥轴线长度的0.5-1.5倍。
(4)当控制网跨越江河时,每岸不少于3点,其中轴线上每岸宜布设2点。
3.2.1平面控制测量等级表2平面控制测量等级表3 桥梁施工控制网等级的选择注:1 L 为桥的总长2 l 为跨越的宽度指桥梁所跨越的江、河、峡谷的宽度。
3.2.3水准测量主要技术要求表4 水准测量的主要技术要求注:1.成带节点的水准网时,节点之间或节点与已知点之间的路线长度,不应大于表中规定的0.7倍。
2.L为往返段附合或闭合环的水准路线长度,km。
n为测站数。
3.2.4主要测量仪器表表5 主要测量仪器表4桥梁施工控制网的建立4.1桥梁控制网特点和平面控制网精度4.1.1桥梁施工控制网建立的一般特点桥梁施工的主要任务之一就是正确测设出桥墩、桥台的位置,而桥轴线长度又是设计与测设墩台位置的依据,因此,保证桥轴线测量的必要精度,有着极为重要的意义。
控制测量优化设计1 测区概况1.1测区位置及面积X: 3737828.852m—3739141.998m; Y: 424176.726m—424947.941m。
施测围呈不规则形状,围面积约520472.346 m2。
详见附图一。
1.2地理概况市新城区的规划勾画了一条东南——西北走向的历史文化和生态发展轴线。
新老城区之间通过生态园这条生态廊道相连。
新城区的规划围是北至漯宝铁路,东至孟电厂,西至毛营军铁专用线,南至水库,规划共分三个阶段:起步区7.6平方公里,近期规划面积40平方公里,远期规划面积100平方公里。
新城区的规划形态是带状,交通流量主要是东西方向,新城区与老城区之间距离10公里,通过6条城市道路和规划的轻轨交通相互联系,十分钟即可到达。
向西通过2条公路和石(至石人山)高速公路与鲁山县和宝丰县相接,北部的漯平洛高速公路出入口在新区起步区东部2公里处,通过此入口向东南20公里处即可接许平南高速公路。
四通八达,快捷顺畅的交通联系对新城区的建设必将起到积极的带动作用。
新城区起步区北依香山,湛河、漯宝铁路、漯平洛高速公路在北面穿过,白龟山水库西干渠纵贯南北。
教育科研文化区位于新城区北部和起步区东部的锅底山一带;纬四路南侧从东至西分别为:市工业学校、工学院、卫校、金世纪高级中学,与纬四路北侧的文化居住用地一起构成新城区的教育文化景观轴线;行政办公、商业金融区位于主干道纬一路以北;居住区主要沿滨水地带布局工业园区位于新城区西北部;新城区的给水、排水、电力、通讯、热力、燃气以及污水处理厂等市政工程规划也充分结合城市的发展需要。
2 作业依据1、《国家三、四等水准测量规》(GB12898—91);2、《城市测量规》(CJJ8-99);3、《1:500、1:1000、1:2000地形图图式》(GB/T7929-1995)4、《1:500、1:1000、1:2000地形图要素分类与代码》(GB14804-93);5、本《技术设计书》及相关《技术补充规定》。
3已有资料及利用3.1 平面控制资料市已有GPS控制点(中央子午线114°带高斯平面直角坐标,参考椭球体为克拉索夫斯基参考椭球体)作本期一级导线起算数据,使用时平面坐标表示X(N)加分带号和百公里数,Y(E)省略分带号。
3.2 高程控制资料高程点采用工学院测量实习基地控制点成果表(按一级闭合导线网的要求施测;导线总长1680m;相对闭合差1/12000。
高程为水准点。
)3.3 其他资料平工西校区总平面图,省市新城区分区规划(2004-2010)——土地利用规划图。
4平面控制测量4.1一级导线测量4.1.1 布网在各等级GPS网(点)的基础上,布设城市一级光电测距导线,沿道路及测区边缘,以多结点网或附合路线的形式布设(详见附图三),不允许布设闭合导线。
结点导线网导线节长度一般不宜大于附合路线规定长度的0.7倍;导线平均边长应控制在300m之,长短边比不应超过1:3。
主要技术指标按表1规定执行。
4.1.2选点、埋石1、城市一级导线点位应选定于便于利用和能长久保存的位置。
相邻点之间通视应良好,便于观测及长期保存使用。
2、城市一级导线点应埋设标石,位于高层建筑物顶上的控制点,不得埋设于隔热层上。
中心标志(包括水泥、沥青路面)采用特制铸铁标志,测区已有的埋石标志应尽量利用,避免重复埋石,以防后续使用错误,城乡接合部标石制作及埋设应按《规》要求执行。
标石规格及埋设要求见附录一。
3、城市一级导线点点号以JMI再加流水编号,如JMI01、JMI02、……JMIn。
编号在导线节中应尽量做到顺序连号,不得有重号。
埋石后,测区检查人员必须对埋石情况予以检查,方可进行观测。
4.1.3水平角观测1、水平角观测采用DJ2型全站仪按方向法观测。
观测前,所使用之仪器应按《规》第2.3.1条要求进行检验。
记录可使用各种电子手簿或人工进行记录。
可不作度盘和测微器的位置分配。
2、一个测站观测方向数少于或等于三个方向时,可不归零。
3、在高级点设站时,应尽可能联测二个高级方向进行检查,观测值与原平差角之差应≤±22221m m (式中m 1、m 2为相应于新、旧成果等级规定的测角中误差)。
4、水平角观测成果的重测和取舍按《规》第 2.3.12条执行。
水平角观测技术要求按表1执行。
4.1.3导线边长测量导线边长测量与测角同步进行,采用电子记录。
1、一级导线边长以经鉴定后的电子全站仪单程测定二测回(每测回二个读数记录,但在记录之前应先预测几次,边长稳定后再作记录),测距一测回读数较差应<±5mm ,测回间较差应<7mm 。
测距时温度气压只在测站读取,温度读至0.5℃,气压读至1Hpa 。
仪器加乘常数,气象常数可直接置入全站仪自动改正。
2、导线边长改平,垂直角采用与测角测边同型号全站仪按中丝法与测边同向观测二测回,技术要求按表1执行。
3、测距仪器高、反光镜高直接量至0.001m 。
所测边长经仪器常数、气象改正后应投影到城市高程面0m 后,再归算到高斯平面,测区平均经度为114°,测区平均曲率半径R=6364245m 。
5 高程控制测量5.1四等水准测量5.1.1 布网要求本测区四等水准网,在原有三等以上水准网点基础上,沿平坦地区的一级级GPS点及级工学院测量实习基地控制点采用附合路线或结点网形式进行布设,原有四等水准点不能作为四等水准的起算,主要技术指标见附表2。
5.1.1•仪器的检验水准观测前水准仪和水准标尺应进行下列项目检验并记录。
5.1.1.1 水准仪检验项目1、检视水准仪及脚架的完好性;2、圆水准器(概略整平用的水准器)安置正确性的检验。
3、视准轴与水平轴相互关系(交叉误差与i角)的检验。
5.1.1.1水准标尺检验项目1、检验水准标尺是否牢固无损;2、水准标尺水准器的检查及改正;3、水准标尺分划面弯曲差(矢距)的测定;4、水准标尺分划线每米分划间隔真长的测定;5、一对标尺基辅分划及零点差测定。
5.1.2四等水准观测1、本测区起始水准点引用前必须先进行已知点检测(附合路线可与路线观测一并进行);作业开始后的一周每天应对水准仪进行一次i角检测,i角不得大于20″,i角稳定后可每隔15天测定一次。
2、四等水准观测,以中丝测高法进行单程观测(附合路线)。
直接读取视距,观测顺序为后─后─前─前。
四等水准支线应进行往返观测。
每测段的测站数必须是偶数。
联测D级GPS点及一级导线点应为偶数站,但不作测段处理。
3、四等水准观测原始数据,可采用各种电子手簿进行记录,应输出各站观测数据及测段汇总,原始记录输入微机后应进行存盘备查,输出前所有数据不得更改或编辑,违者成果销毁重测,并追究责任。
4、平差计算前,水准高差应进行尺长改正及正常水准面不平行改正(此项改正若不影响至0.001m,可免于计算,应先按最大纬差进行估算)。
6 一级导线、水准测量的方案比较方案一方案二6.1 精度比较方案一方案二最大平面点位中误差mm 9.48 8.667.13 6.84 最大平面相邻点间误差mm最大方位角误差mm 4.36 3.92 最大边长误差mm 5.74 5.51 最大边长比例误差mm 1/28066 1/278406.2测站数比较方案一方案二方向观测设站数15 17(个)方向观测总数(个)32 37边长观测数(条)14 16方案一、方案二精度相差不大,但方案一比方案二设站次数少,在目前经济条件和人员情况下选择一比较好所以选择方案一。
7技术总结用CAD设计控制网一.设置。
打开CAD,在“格式(Format)”菜单下设置点类型(Point Style)为一种可见样式如圆形,设置字体样式(Text Style)及合适的字高,在“捕捉”设置中设置捕捉节点(Node)。
二.绘已知点。
1.建立图层:层名“已知点”,设定颜色(如红色),以与未知点相区别。
2.使用POINT命令,分别输入已知点的Y、X、H,如果不需高程,则可不输H,由于CAD 中的坐标X、Y与测量的X、Y相反,请勿必先输Y再输X。
以单行文本(TEXT)命令在靠近该点的右边写上点名。
点名不能换行。
如果高程为0,程序读入时将默认为没有输入高程,如果恰巧有已知点的高程为0,则需要在读入程序后的已知数据表填入0。
3.重复第二步输完所有已知点。
可以自定义命令以简化输入。
三.导入地形图。
如果已有测区小比例尺的地形图,则导入地形图,用对齐(AL)命令将地形图上的控制点与已知点对齐。
调整显示顺序(DR)使地形图显示最后。
四.绘未知点。
1.建立图层:层名“未知点”。
设定与已知点层不同的颜色,可以一目了然看出控制点与点名是否确实位于同一图层。
2.使用POINT命令,用鼠标在图形中点取未知点位置。
以单行文本(TEXT)命令在靠近该点右边写上点名。
3.重复第二步输完所有已知点。
五.观测数据。
1.方向:建立图层,层名“方向”,以“直线”(L)命令连接测站与各照准点(使用捕捉)。
注意方向别反了。
请选择可以指示出方向的线型,可以自定义线型。
2.边长:建立图层,层名“边长”,关闭“方向”层(以避免混淆),用“直线”(L)命令连接观测边的两端点(注意要使用捕捉)。
3.高差:建立图层,层名“高差”,关闭“边长”层(以避免混淆),用“直线”(L)命令连接观测高差的两端点(注意要使用捕捉)。
技巧:如果层名设为“方向边长”,则在此层以Line连接的直线代表这两点间即观测了方向又观测了边长,同样层名设为“边长高差”,则在此层以Line连接的直线代表这两点间即观测了边长又观测了高差,以此类推。
为各图层设定不同的颜色,以方便判断直线、点、文字等是否确实位于该图层。
六.需评定点间误差的不相邻点。
建立图层,层名“点间”,以“直线”(L)命令连接该两点。
则该两点将评定相对点位误差。
七.读入程序如果安装了CAD2000及以上版本,则在程序中可直接读入dwg格式,否则需要将CAD 的dwg文件转换为dxf文件,在CAD R14版本中使用Export命令,CAD2000以上可使用“另存为”命令。
在本程序的图形窗口中按“读入CAD图形”命令读入该图形,设置先验误差后即可计算。
如果成果超限,则移动未知点位或增删观测数据。
如果图形读取出错则可能的原因有:1.所有的控制点均应以point命令输入了点。
并且所有点都在“已知点”或“未知点”层中。
高程恰巧为0的已知点其高程应在程序中重新输入。
2.所有点都应以单行文本命令(TEXT)在右边写上点名,不能以多行文本(MT)写入,而且点名与对应的点必须同图层,当设置了合适的图层颜色后,可以通过颜色看出控制点与点名是否确实位于同一图层。
而且该点名的起始点与其对应点的距离必须比其它文字都要近。
3.所有直线都必须是“直线”(Line)命令绘制的,不能是多义线。