《工程测量学》课件 5-1控制网精度确定的一般方法
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第一章绪论内容:掌握工程测量的基本概念、任务与作用;理解水准面、大地水准面、地理坐标系(大地、天文)、独立平面直角坐标系、高斯平面直角坐标系、绝对高程、相对高程和高差的概念;了解用水平面代替水准面的限度、测量工作的组织原则和程序及本课程的学习方法。
重点:测量上平面直角坐标系与数学上笛卡尔平面直角坐标系的异同;测量工作的组织原则和程序。
难点:大地水准面、高斯平面直角坐标系的概念;地面上点位的确定方法。
§ 1.1 测量学的发展、学习意义及要求一、测量学的发展概况1、我国古代测量学的成就我国是世界文明古国 , 由于生活和生产的需要 , 测量工作开始得很早,在测量方面也取得了辉煌的成就。
现举出以下几例。
(1)长沙马王堆三号墓出土的西汉时期长沙国地图——世界上发现的最早的军用地图。
注:世界上现存最古老的地图是在古巴比伦北部的加苏古巴城(今伊拉克境内)发掘的刻在陶片上的地图。
图上绘有古巴比伦城、底格里斯河和幼发拉底河。
大约是公元前 2500 年刻制的,距今大约四千余年了。
(2)北宋时沈括的《梦溪笔谈》中记载了磁偏角的发现。
(3)清朝康熙年间, 1718 年完成了世界上最早的地形图之一《皇与全图》。
在清朝康、雍、乾三位皇帝的先后主持下,自康熙十七年至乾隆二十五年,即 1708 年至 1760 年的五十余年间,是中国大地测量工作取得辉煌成就,绘制全国地图、省区地图和各项专门地图最多的兴盛时期,亦是世界测绘史上首创中外人士合作先例,在一千余万平方公里的中国大陆上完成了大规模三角测量的宏伟业绩。
2、目前测量学发展状况及展望(1)全站仪的测量室内外一体化。
(2)全球定位系统 GPS ( Global positioning system )的发展。
(3)遥感 RS ( Remote sense )的发展。
(4)地理信息系统 GIS ( Geographic information system )的发展。
(5) 3S 技术的结合 , 和数字地球( digital earth )的概念。
《工程测量学》复习资料第5章施工控制网的建立1、工程控制网按照其用途,可分为哪几类?依据工程控制网的用途,可将其分为:·测图控制网:在工程施工前勘测设计阶段建立,主要是为测绘地形图服务。
·施工(测量)控制网:为工程建筑物的施工放样提供控制,其点位、密度以及精度取决于建设的性质。
·变形监测网:在施工及运营期间,为监测建筑工程对象的变形状况而建立的控制网。
·安装(测量)控制网:通常是大型设备构件安装定位的依据,也是工程竣工后建筑物和设备变形观测及设备调整的依据。
2、施工控制网的特点。
①控制的范围较小,控制点的密度较大,精度要求较高;②使用频繁;③受施工干扰大;④控制网的坐标系与施工坐标系一致;⑤投影面与工程的平均高程面一致;⑥有时分两级布网,次级网可能比首级网的精度高。
3、控制测量中的投影带和投影面的选择,主要是解决什么问题?有哪些影响因素?控制测量中的投影带和投影面的选择,主要是解决长度变形问题。
这种变形主要由两种因素引起:(1)实测边长归算到参考椭球面上的变形影响(2)将参考椭球面上的边长归算到高斯投影面上的变形影响。
4、在工程控制测量时,根据施工所在的位置、施工范围及施工各阶段对投影误差的要求,可采用哪几种平面直角坐标系?(1)国家3°带高斯正形投影平面直角坐标系(2)抵偿投影面的3°带高斯正形投影平面直角坐标系(如何计算选取?见例题)(3)任意带高斯正形投影平面直角坐标系(如何计算选取?见例题)(4)具有高程抵偿面的任意带高斯正形投影平面直角坐标系(5)独立(假定)平面直角坐标6、不同平面坐标系统间的坐标转换公式。
7、工程控制网的基准,一、二、三维网的基准情况(约束网、最小约束网、无约束网、秩亏网)(1)工程控制网的基准就是通过网平差求解未知点坐标时所给出的已知数据,以对网的位置、长度和方向进行约束,使网平差时有唯一解。
(2)根据基准的情况,工程控制网的基准可分为:·约束网:具有多余的已知数据·最小约束网(经典自由网):只有必要的已知数据;·无约束网(自由网):无必要的已知数据;·秩亏网:少于最小约束条件(没有足够的必要已知数据)(3)一、二、三维网的基准情况·对于一维网(水准网或高程网):网中只有一个点的高程已知,为最小约束网;网中有两个以上点(含两个)的高程已知,则为约束网;网中没有一个点的高程是已知的,称自由网(无约束网)。
工程建筑物的放样是工程测量的重要组成部分。
施工放样——把图纸上已设计好的各种工程建筑物、构筑物,按照设计的要求测设到相应的地面上,并设置各种标志,作为施工的依据,以衔接和指挥各工序的施工,保证建筑工程符合设计要求。
现代工业建设规模一般都很大,各种建(构)筑物种类繁多,分布很广,因而建筑场地的占地面积较大,有时可达到几平方公里,甚至几十平方公里。
工程测量的任务十分繁重。
工程施工中的测量工作与其他的一般测量工作不同,它要求与施工进度配合及时,满足施工的需要。
工业企业建筑物在施工之前都要在原有勘测控制网的基础上建立施工控制网,为工程建筑物的放样提供一个合理的测量控制基础,这样对工程建筑物的施工十分有利。
工程建筑物放样的程序,应遵守“由总体到局部”的原则,即首先在现场定出建筑物的轴线,然后再定出建筑物的各个部分。
采用这样一种放样的程序,可以免除因建筑物众多而引起放样工作的紊乱,并且能严格保持所放样各元素之间存在的几何关系。
例如,放样工业建筑物,则首先放出厂房主轴线,再确定机械设备轴线,然后根据机械设备轴线,确定设备安装的位置。
又如,放样大坝,则首先放出大坝的主轴线,然后再放样各坝段轴线,根据坝段轴线再放出坝段每层的形状、尺寸等。
工程建筑物主轴线放样的精度要求,主要根据:
建筑物的性质
与已有建筑物的关系
建筑区的地形情况(主要决定工程量的大小)
建筑区的地质情况(主要决定建筑物的稳固性)
例如,扩建的工业场地上建筑物的主轴线,要考虑与现有建筑物的联系,而大坝主轴线的放样,主要是考虑地形与地质情况。
当施工控制网仅用于放样建筑物的主要轴线位臵时,由于主要轴线位臵的放样精度要求并不太高(相对细部放样而言)。
例如,工业场地上厂房主轴线放样精度为2cm。
因此,对厂区施工控制网的精度要求也不太高。
但是,当施工控制网除了用于放样主轴线外,尚需直接用来放样辅助轴线和个别细部结构时,则对施工控制网的精度要求就大大提高。
例如,桥梁的施工控制网,除了用以精密测定桥梁长度外,还要用它来放样各个桥墩的位置,保证其上部结构的正确连接,因此其精度要求就比较高。
在施工阶段,测量工作的任务是直接为施工服务,测量工作的精度主要体现在相邻点位的相对位臵上。
对于各种不同的建筑物,或对于同一建筑物中各个不同的部分,这些精度要求并不一致,而且往往相差非常悬殊。
施工控制网精度的确定,应从保证各种建筑物放样的精度要求来考虑。
正确制定工程建筑物放样的精度要求,是一项极为重要的工作。
如果订得过宽,就可能造成质量事故;反之,若订得过严,则给放样工作带来不少困难,从而增加了放样工作量,延长了放样的时间,也就无法满足现代化高速度施工的需要。
建筑物放样时的精度要求,是根据建筑物竣工时对于设计尺寸的容许偏差(即建筑限差)来确定的。
建筑物竣工时的实际误差是由施工误差(包括构件制造误差、施工安装误差等)和测量放样误差所引起的,测量误差只是其中的一部分。
为了根据验收限差正确地制定建筑物放样的精度要求,除了测量知识之外,还必须具有一定的工程知识。
由于各种建筑物,或同一建筑物中各不同的建筑部分,对放样精度的要求是不同的。
因此,首先遇到的问题是根据哪一个精度要求来考虑控制网的精度。
在选择时,应该考虑到施工现场条件与施工程序和方法,分析这些建筑物是否必须直接从控制点进行放样。
对于某些建筑物元素,虽然它们之间相对位臵的精度要求很高,但在放样时,可以利用它们之间的几何联系直接进行,因而在考虑控制网的精度时,可以不考虑它们。
例如,水利工程中闸门槽位置的放样,其精度要求很高
(0.5mm),但它不是直接根据控制点进行,而是根据闸门主轴线来放样,所以在考虑控制网的精度时,就可以不考虑这一精度要求。
在确定了建筑物放样的精度要求以后,就可以用它作为起算数据来推算施工控制网的必要精度。
此时,要根据控制网的布设情况和放样工作的条件来考虑控制网误差与细部放样误差的比例关系。
以便合理地确定施工控制网的精度。
对于桥梁和水利枢纽地区,放样点位一般离控制点较远,放样不甚方便,因而放样误差较大。
同时考虑到放样工作要及时配合施工,经常在有施工干扰的情况下高速度进行,不大可能用增加测量次数的方法来提高精度。
而在建立施工控制网时,则有足够的时间和各种有利条件来提高控制网的精度。
因此在设计施工控制网时,应使控制点误差所引起的放样点位的误差,相当于施工放样的误差来说,小到可以忽略不计,以便为今后的放样工作创造有利条件。
——“忽略不计原则”
根据这个原则,对施工控制网的精度要求分析如下:设M 为放样后所得点位的总误差,m 1为控制点误差所引起的误差,m 2为放样过程中所产生的误差,则:
2221222
211m m m m m M +=+=设k m m 21=,则有:2211k m M +=⎪⎭
⎫ ⎝⎛+≈22211k m
若令%52≤-M
m M ,可认为:2211k m M +=⎪⎭
⎫ ⎝⎛+≈22211k m 2m M ≈则有:05.0212≤k
,即:10≥k 因此,在实际工作中通常把2213110
1m m m ≈=作为确定控制网的点位精度。
工业建筑场地上布设施工测量控制网时,若建筑限差为。
且确定施工误差与测量放样误差的比例为,细部放样误差与控制测量误差的比例也为,试推求施工测量控制网的必要精度。
∆1:21:2工程竣工后的实际中误差:
22
测施+=m m m ±m
m 31=测1:2:=测施m m 而测量放样中误差为:
1:2:=测施m m 22控放测+=m m m ±测控=m m 3
1m m 3
1=控∆61=
小结:
1、基本概念:施工放样、建筑限差;
2、控制网精度的确定方法,即理清:建筑限差、施工误差、测量放样误差、细部放样误差及控制测量误差之间的关系。
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