第三章 工程控制網(wǎng)布設的

第三章

工程控制網(wǎng)布設的理論與方法測量控制網(wǎng)的分類：全球控制網(wǎng)：研究地球大小、板塊運動等。國家控制網(wǎng)：統(tǒng)一坐標系；基本圖測繪；大比例尺測圖；確定精密點。工程控制網(wǎng)：滿足工程上對平面及高程的需要。工程控制網(wǎng)的分類

1、按用途：測圖控制網(wǎng)、施工控制網(wǎng)、變形監(jiān)測網(wǎng)、安裝控制網(wǎng)。2、按網(wǎng)點性質(zhì)：一維網(wǎng)（水準）、二維網(wǎng)、三維網(wǎng)。3、按網(wǎng)形：三角網(wǎng)、導線網(wǎng)、混合網(wǎng)、方格網(wǎng)。4、按施測方法：測角網(wǎng)、測邊網(wǎng)、邊角網(wǎng)、GPS網(wǎng)。5、按坐標系：附合網(wǎng)、獨立網(wǎng)、經(jīng)典自由網(wǎng)、自由網(wǎng)。

6、按其它標準：首級網(wǎng)、加密網(wǎng)、特殊網(wǎng)、專用網(wǎng)。

工程控制網(wǎng)的作用及建網(wǎng)步驟作用：為工程建設提供統(tǒng)一的參考坐標系；位置（平面、高程）基準；控制誤差累積。建網(wǎng)步驟：

1、

確定控制網(wǎng)等級。2、

確定網(wǎng)形。3、

確定儀器和操作規(guī)程。4、

圖上選點，實地調(diào)研。5、

造標埋石。6、

外業(yè)觀測。7、

內(nèi)業(yè)處理。8、

提交成果。測圖控制網(wǎng)1、平面控制網(wǎng)：(目前首選GPS網(wǎng)）分類：二、三、四等三角網(wǎng)，一、二、三級導線網(wǎng)等。作用：控制測量誤差累積；使圖紙上點位精度均勻；圖幅之間正確拼接。精度：四等及以下最弱邊長m<圖上0.1mm。實地m<5cm。2、高程控制網(wǎng)：分類：二、三、四等測繪方法(水準測量)；(三角高程測量。)電磁波三角高程測量注意事項：視線長度以不大于1公里為宜；掌握有利的觀測時間，必須往返觀測；（？）（可消除地球曲率差和大氣折光差對高差的影響）各控制點之間應該組成閉合環(huán)增加平差條件。豎直角觀測、儀器整平、覘標高量取應準確。施工控制網(wǎng)1、布網(wǎng)方法：傳統(tǒng)方法：在起伏較大、跨江河大橋采用三角網(wǎng)；在平坦地區(qū)采用導線網(wǎng)；在建筑物密集且規(guī)則地區(qū)采用方格網(wǎng)。目前常采用方法：GPS與三角或導線網(wǎng)結合。2、特點：①控制網(wǎng)范圍小，密度大，精度高。②使用頻繁。③受施工干擾大。④采用施工坐標系。⑤投影面與工程平均高程面一致。⑥可分級布網(wǎng)。

變形監(jiān)測網(wǎng)1、組成：(參考點)和(目標點)（？）2、布網(wǎng)方法：可布設三角網(wǎng)、三邊網(wǎng)、導線網(wǎng)、GPS網(wǎng)。3、坐標系選取原則：①變形體較大且不規(guī)則時可采用大地坐標系。②變形體有明顯結構特征時可采用基于監(jiān)測體本身的坐標系統(tǒng)。③對相對運動感興趣時可采用自由基準。

安裝測量控制網(wǎng)1、作用：大型設備構件安裝定位的依據(jù)；工程后期變形觀測和設備調(diào)整的依據(jù)。2、布網(wǎng)方法：一般采用邊角網(wǎng)形式。3、設計要求：控制點密度、位置，滿足安裝定位要求；點位選取不受地形、地物、圖形強度的影響；考慮設備位置、形狀、特定方向精度要求。工程控制網(wǎng)的基準1、基準——通過控制網(wǎng)平差求解未知點坐標時所給出的已知數(shù)據(jù)。

2、分類：約束網(wǎng)：具有多余已知數(shù)據(jù)。最小約束網(wǎng)（經(jīng)典自由網(wǎng)）：只有必要的已知數(shù)據(jù)。無約束網(wǎng)（自由網(wǎng)）：無必要的已知數(shù)據(jù)。3、應用：⑴一維網(wǎng)（水準和高程網(wǎng)）：一個已知高程（最小約束），兩個高程（約束），無（無約束）⑵二維網(wǎng)（平面控制網(wǎng)）：①測角網(wǎng)：已知兩個坐標（最小），兩個以上（約束），少于兩個（無約束）。②邊角網(wǎng)：已知一條邊和一個方位角（？），兩條邊和一個角或以上（？），一條邊或一個方位角（？）⑶三維網(wǎng)：已知兩點坐標和一邊方位角（最?。?，三個點以上（約束），少于三個（無約束）消除基準秩虧的方法（見書上）工程控制網(wǎng)基準建立方法1、兩改：(歸化改正）和（投影改正）歸化改正：將地面的方向和邊長化至參考橢球面的改正。投影改正：將參考橢球面上的方向和邊長投影到高斯平面上的改正。2、基準建立方法：工程控制網(wǎng)常采用經(jīng)聯(lián)測得到的一個點的坐標和一個方位角作為固定的起算數(shù)據(jù)，其長度基準則由投影到工程基準面的邊確定。工程控制網(wǎng)的質(zhì)量準則一、精度準則1、總體精度準則：①E準則：置信超橢球最大半軸盡可能小。②體積準則：置信超橢球體積盡可能小。③方差準則：置信超橢球半軸平方和盡可能小。④平均精度準則：由協(xié)方差的跡計算的坐標平均精度可與局部精度比較。⑤均勻性和各向同性準則：網(wǎng)中所有點具有相同大小的誤差橢圓且精度相同。

2、點位精度和相對點位精度：點位精度可用誤差橢圓和置信橢圓描述；相對點位精度可用相對誤差橢圓描述。3、

未知數(shù)函數(shù)的精度：任意未知數(shù)ψ=Fx;σ=F∑xxF。4、

主分量：主分量能在總體上描述網(wǎng)的精度關系，是一個通用精度準則。5、

準則矩陣：構造原則：所有控制點點位誤差橢圓半徑相同；其相對誤差橢圓等于圓；它是對角陣；點的x坐標與y坐標隨機無關。

二、可靠性準則

1、概念：內(nèi)部可靠性——發(fā)現(xiàn)觀測值粗差的能力。外部可靠性——抵抗觀測值粗差對平差結果的影響能力。2、作用：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；提供未被發(fā)現(xiàn)的最大模型誤差值。三、靈敏度準則1、定義：在給定的顯著水平α和檢核功效β下，通過對周期觀測的平差結果進行統(tǒng)計檢查，所能發(fā)現(xiàn)的某一位移向量的下界值。四、費用準則其費用包含：造標；埋石；交通運輸；儀器設備；觀測；計算和檢查等。

工程控制網(wǎng)的優(yōu)化設計一、優(yōu)化設計分類：1、

零類設計：坐標系和基準選取。2、

一類設計：調(diào)整網(wǎng)點位置。3、

二類設計：改變觀測精度。4、

三類設計：對設計的網(wǎng)進行改進。二、優(yōu)化設計任務：1、

提出設計任務。2、

制定設計方案。3、

進行方案評價。4、

進行方案優(yōu)化。三、設計方法：1、解析法：通過數(shù)學方程表達式，用最優(yōu)化方法解算。（適用于各類設計）2、模擬法：根據(jù)經(jīng)驗和準則，通過計算、比較和修改得到最優(yōu)化方案。（適用于一、二、三類設計）典型工程控制網(wǎng)一、隧道工程控制網(wǎng)1、洞外GPS網(wǎng)布設原則：①在進出口線路中線上布設進出口點，再在進出口點周圍布設三個定向點。②坐標系采用以進出口點連線為X軸，垂直它為Y軸。③貫通面位于隧道中央且與Y軸平行。④洞口處基線一般為300到500米以便于通視。如圖14-5圖14-6二、橋梁施工控制網(wǎng)1、布設原則：應在其橋軸線兩端布點，其控制網(wǎng)兼作變形監(jiān)測網(wǎng)，所以其精度和穩(wěn)定性要求較高。三、大型施工控制網(wǎng)應盡可能利用施工控制網(wǎng)點。四、變形監(jiān)測網(wǎng)布設原則：工作基點除應構成堅強圖形外還要便于采用交會方法觀測。五、安裝測量控制網(wǎng)控制點的標石與標志

一、概念：1、標石——采用挖坑埋設的預制截頭錐體混凝土標。2、標志——在標石或其它穩(wěn)固載體上精確表示控制點位置的設施。二、標石類型：平面點標石1、

普通標石：截頭錐體混凝土標。2、

深埋式標石：就地澆注的鋼筋混凝土樁。3、

帶強制對中裝置的觀測墩：低部為鋼筋混凝土樁，頂部安放強制對中裝置。水準點標石分為：平面點標石；混凝土水準標石；地表巖石標；平硐巖石標；深埋式鋼管標。三、標志要求：反差大；亮度強；無相位差；有利于精確照準。四、標志分類：桿式、塔形桿式、覘牌（塔形、條狀、楔形）、嵌心標、墊板式、彎鉤式、燕尾式、U形式等。工程控制測量的內(nèi)外業(yè)一體化內(nèi)外業(yè)一體化——