精密工程测量方法及控制网的布设形式

精密工程测量方法及控制网的布设形式

引用

网易

1.

https://www.163.com/dy/article/ISI0B9P305319UN7.html

精密工程测量是现代工程测量的重要组成部分，其精度要求极高，广泛应用于桥梁、高层建筑、大型设备安装等领域。本文将详细介绍精密工程测量的方法及其控制网的布设形式，帮助读者深入了解这一领域的专业知识。

一、概述

精密工程测量的绝对精度达到毫米级，相对精度达到 10 -6 量级。从测量方案设计、实地施测到成果处理和利用的各个阶段中都要利用误差理论进行分析。主要包括精密工程控制网的建立（如特大型桥梁）、精密施工放样（如超高层建筑物）、精密设备安装与检测（如高能位子加速器）、精密变形监视（如大型水坝）。

二、与普通工程测量相比的特点

1. 数据获取上有更高的精度要求；
2. 需要研制新仪器和专用设备，提高自动化程度及精度；采取措施改进误差改正方法；研究新的测量技术和数据处理方法，形成成熟的理论。
3. 是服务于各种工程中精度要求最高的那部分，服务范围小，但起着关键性的作用；
4. 所用仪器设备必须具有较高的性能，以保证测量成果的精度、可靠性和有效性。

三、施测方法和仪器

1. 精密角度测量：全站仪（徕卡 TPS2000 全站仪，一测回方向标准差 0.5″）。此外还需减弱对中误差、目标偏心差、照准误差、竖轴倾斜误差、环境影响。
2. 精密距离测量：数十米内使用双频激光测距仪（相对精度达到 5×10 -7 ）；数百米内使用因瓦基线尺（相对精度高于 10 -6 ）；数千米内使用精密光电测距或全站仪。
   
3. 精密高程测量：几何水准测量仍是最主要方法。采用自动安平水准仪、电子水准仪、液体静力水准测量。
   液体静力水准测量具有高精度、遥测、自动化、可移动和可持续测量等特点，一般不用于建立精密高程控制网，而用于特殊条件下的工程水准测量。
4. 精密准直测量：即观测基本位于同一水平基准线上的点的偏移。光学测量方法有小角法、活动标牌法；光电测量方法有激光准直法等；机械法有引张线法等。
5. 精密垂准测量：高精度垂准测量精度通常要求达到亚毫米级。是以过基准点的铅垂线为基准线测定沿垂直基准线分布的目标点相对于铅垂线的水平距离。可以用光学法、光电法或机械法。
   

四、一般精密控制网布设

一般一次布网，分级布设时，其等级一般不具有上级网控制下级网的意义，必须进行优化设计。一般布设成固定基准下的独立网。

1. 水平控制网：一般由基准线、三角形、大地四边形及中点多边形等基本图形构成，可布设成基准线、三角网、三边网、边角网、GPS。
2. 高程控制网：布设成附合或闭合结点水准网。
3. 标石埋设：常采用强制对中装置，绝对位置要求高的平面和高程控制点采用基岩标；软土地区高程控制点常用深埋钢管标，水平控制点用倒锤。

五 、特殊精密控制网

1. 直伸形三角网：在线状设备的安装或直线度、同轴度要求较高的设备安装工程中，如大坝大桥的横向变形监测、火箭发射架的安装、自动化流水线的长轴线或导轨的准直测量；
2. 环形控制网：对于环形工程，如环形粒子加速器，隧道等，为了测量弧线上各待定点的平面坐标，可以布设环形导线；如果能用高于1/1000000的相对精度量矩，则宜布设环形测边锁，每个三角形中除了测量3条边的长度外，尚需测量中间点到长边的垂距（三角形的高）。
3. 三维控制网：为了消除高山区或深切割河谷地带的的垂线偏差影响。采用高精度全站仪或激光跟踪仪可以同时获得精度相匹配的斜距、水平角、天顶距等观测元素，经过三维网整体平差可一次性得到网中待定点的三维坐标。
4. CPⅢ控制网：
   （1）概述：CPⅢ控制网是沿高铁轨道两侧布设的自由测站边角交会网，并附合在 CPⅠ、CPⅡ 或加密的高级控制点上。采用强制对中装置，标志中心偏差 0.3mm。测量标志中心引起的误差为：m β =±0.3√2ρ/S
   ρ=206265，S 为平距，0.3 为对中误差，√2代表测站点和 CPⅢ点等影响形成误差。
   （2）平面控制：每个 CPⅢ控制网测量分段长度为 4-8km，最小不小于 2km，每段至少联测 3 个高级控制点，连接处设 4-6 对公共点。
   CPⅢ控制点布设在轨道两边，每隔 50-60m 布设一对。每隔 2 对之间布设自由测站点，自由测站间距不大于 100-120m，在测站点上对前后各 3 对 CPIII 点进行边角观测，这样每个 CPⅢ控制点都有 3 测站对其进行观测，600-1000m 在相邻 2-3 个测站上对 2-3 个高级控制点进行边角观测。
   
   （3）高程控制：与平面控制网点位相同，相邻两对 CPⅢ控制点构成闭合环，每隔 2-3km附合到二等水准点上。
   （4）观测方法：
   ①水平方向：采用全圆方向观测法进行观测，一般观测 2-4 个测回。测站上观测限差为：半测回归零差不大于 6"，
   一测回内 2C 较差不大于 9"，同一方向值两测回较差不大于 6″，距离和方向同时测量时，半测回、测回间距离较差不大于 2mm。
   ②高程观测：采用高精度数字水准仪，按精密水准测量精度要求观测，观测路线可按往返路线观测或逐个闭合环观测。