第2章施工控制测量

第二章施工控制测量•第一节施工控制网的特点•第二节三角测量基本原理•第三节三角测量的外业工作•第四节精密导线•第五节高程控制网西北民族大学土木工程学院第一节施工控制网的特点•1．控制的范围小，控制点的密度大•2．点位布设和精度有特定的要求•3．使用频繁•4．受施工干扰•5．投影面的选择不同西北民族大学土木工程学院第二节三角测量基本原理按坐标正算方法可得：1313131313131213sincos213SyySxxX2α12S12α131S133其中：S13按正弦定理计算132sin123sin1213SS西北民族大学土木工程学院•起算数据――为了得到所有点的坐标，必须已知的数据。包括：网中某一点的坐标x1、y1，某一边长度S1及其坐标方位角α12。•观测元素――在各三角点上进行观测得到的数据。一般是水平角（方向值）或边长。•推算元素――根据起算数据和观测元素的平差值推算出来的数据。包括：三角网中各边长、坐标方位角和三角点的坐标。一、三角网中的数据类型：西北民族大学土木工程学院二、起算数据的获得1．起算边长•测区内已有国家三角网，且精度能够满足要求，可直接利用其作为起算边长。•已有网边长精度不能满足要求或无边长可利用时，可采用光电测距或GPS基线法直接测定三角网的某一边或某些边的边长作为起算边长。西北民族大学土木工程学院2．起算坐标•测区内已有国家三角网时，由已有的三角网传递起算坐标。•测区附近无三角网成果可供利用，可在一个三角点上用天文测量方法测定其经纬度，再换算成高斯平面直角坐标作为起算坐标。•保密工程或小测区也可采用假定坐标或建筑坐标系统。西北民族大学土木工程学院3．起算方位角•测区附近已有控制网时，由已有网传递方位角。•无已知控制网成果可利用时，一般用天文测量方法测定三角网某一边的天文方位角作为起算方位角或用陀螺经纬仪测定真方位角作为起算方位角。•方向精度要求不高时，也可测定一条边的磁方位角作为起算方位角。西北民族大学土木工程学院第三节三角测量的外业工作一、三角网的设计和选点1.主要内容•地形图上选择点位，布置网形；•精度估算（与控制网形状有关）；•现场踏勘布点。西北民族大学土木工程学院2.三角网的基本图形•三角锁•中点多边形大地四边形西北民族大学土木工程学院3.选点布网的基本要求•（1）三角形的内角不应小于30°；受地形限制时，个别角亦不应小于25°。•（2）相邻点间应通视良好，便于观测，不受旁折光影响；•（3）测距边应满足相应测距方法对地形等因素的要求；•（4）控制点应便于长期保存和寻找，点位应有利于控制网的加密、扩展。•（5）要考虑三角测量的基本要求和施工放样的特殊需要。西北民族大学土木工程学院二、角度观测1.观测方法：方向观测法CABED选择起始方向（如A）；盘左：照准起始方向，配置水平度盘，读数；顺时针依次照准各目标，直至归零，即：A—C—D—E—A盘右：照准起始方向，读数；逆时针依次照准各目标，直至归零，即：A—E—D—C—A西北民族大学土木工程学院各测回起始方向的读数按下列公式计算式中：m—总测回数；j—测回序号（j=1、2、3…、m）；i'—水平度盘最小间隔分划值，DJ1型仪器为4’，DJ2型仪器为10’；w—测微器分格数，DJ1型仪器w=60格，DJ2型仪器w=600”。)()1(')1(21180jjijmm西北民族大学土木工程学院2.全圆方向法记录计算水平度盘读数盘左盘右左—右2c(左+右)/2方向值归零方向值各测回的平均值测站测回目标(°′)(″)(″)(°′)(″)(″)(″)(°′″)(°′″)(°′″)12345678910111206.654.6A900104.405.22700056.055.3+9.9(02.2)900100.200000.000.347.0C1484700.700.53284650.248.6+11.91484654.6584552.436.632.0D1932638.637.6132630.531.2+6.41932634.41032532.242.030.2E2484042.542.2684028.629.4+12.82484035.81583933.610.358.1B2A900108.409.42700059.959.0+10.4900104.2西北民族大学土木工程学院3.方向观测注意事项（1）选择最有利的时间观测，通视良好，成象清晰、稳定。（2）注意旁折光的影响。（3）在每半个测回中，照准部只按一个方向转动。（4）微动螺旋必须以旋进方向照准目标。测微器以旋进方向使度盘分划线重合。（5）认真消除视差。在一测回的观测过程中不得重新调焦，以免引起视准轴的变动。（6）仪器(包括三脚架)不要受阳光直接照射。（7）观测过程中，照准部水准管不得偏离中心位置一格。（8）水平角观测的结果超过限差时，应在原度盘位置上进行重测。西北民族大学土木工程学院4.成果检核•（1）三角形的闭合差检核•三角形闭合差•三角形闭合差的限值式中m为该等级三角网限制的测角中误差。180iiiicbaw32mw限西北民族大学土木工程学院(2)测角中误差检核测角中误差计算：式中，w为各三角形的角度闭合差；n为所测三角形的个数。实际得出的测角中误差mβ应小于设计要求的测角中误差。否则应检查原因，首先在角度闭合差较大的有关各测站上进行重测。nwwm3][西北民族大学土木工程学院三、基线测量1.方法：光电测距，基线尺测距。2.光电测距注意事项：•基线两端的高差不宜过大，一般h0.2D•测距边直接选在地面覆盖物相同的地段，不宜选在烟囱、散热塔、散热池等发热体的上空；•测线上不应有树枝、电线等障碍物，四等及以上的测线应离开地面或障碍物1.3m以上；•测线应避开高压线等强电磁场的干扰。西北民族大学土木工程学院第四节精密导线一.工程精密导线的布设原则1．宜布设成直伸形状，在必要的情况下，可以布设成直伸的导线闭合环。2．导线边所在位置应便于测距。3．导线点彼此之间通视良好，减弱折光的影响。4．尽量布置长边，以提高测距的相对精度并使导线点数减少。5．导线点所在位置应便于放样和连测。6.导线点位置应尽量避开地质不稳定的地方，并避免施工的干扰。西北民族大学土木工程学院二、工程精密导线的测量方法1.角度测量用测回法观测。奇数测回测左角，偶数测回测右角。左、右角分别取中数。西北民族大学土木工程学院角度观测注意事项：•观测右角时，仍以左角起始方向为准配置度盘位置。•检查左、右角之和与圆周角的闭合差Δ=β左+β右–360ºΔ不应大于表2-8的规定(P.22)•为了消除旁折光影响，一个测站的全部测回数，至少应分配在两个不同的时间段观测。西北民族大学土木工程学院2．边长测量根据测量设计所需的精度，结合仪器设备条件，采用光电测距方法往返观测，或按不同时段观测。测距精度测距仪精度等级往返测回数1/200000І41/150000І、ІІ41/100000І2ІІ31/50000І、ІІ1ІІІ2西北民族大学土木工程学院3.数据处理•导线环角度闭合差限差检核：nmf2限式中：m—设计所需的测角中误差；n—导线环内角个数。•测角中误差计算：mβ应符合测量设计的精度要求。Nnfm/2西北民族大学土木工程学院导线的平差计算：宜采用间接平差、条件平差。角、边观测值应按下式确定权数：式中mβ—导线测角中误差；mD—导线边长中误差。当导线精度要求不高时，如四、五等导线亦可采用近似平差。221DDmmPP第五节高程控制网•目的：确定水准点的高程，为工程建设的施工放样和建筑物沉降变形的监测提供高程基准•工作程序：图上设计水准点的分布和水准网的图形（路线走向）、实地选定水准点的位置，埋设水准标石、实施水准测量外业观测、进行内业平差计算、编制水准测量成果表。•观测方法：水准测量，三角高程测量。跨河水准测量当水准路线跨越江河、湖塘、宽沟、山谷等，视线长度在200米以内时，可以不用顾及测量方法上的误差，而用一般观测方法进行，但在测站上应变换一次仪器高度，观测两次。当两次高差之差不超过7mm时，取两次结果的中数作为最终测量结果。当视线长度超过200米，则由于跨河测量不能保证前后视距相等，必须考虑地球曲率、水准仪视准轴不平行于水准管轴等多种因素对测量结果的影响，必须按照对称测量的原理，按照一定的测量程序，从观测方法上尽量消除由于前后视距不相等带来的观测误差。因此，跨河水准测量的实质是前后视距不相等条件下的对称测量。跨河水准测量的方法有直接读尺法、微动觇标法、经纬仪倾角法或测距三角高程法。其中直接读尺法最常用。跨河水准测量场地应选择在水面较窄、土质坚硬、便于设站的河段，应当尽可能有较高的视线高度，以免地面植被等影响视线。另外，安置标尺和仪器点应尽量等高。跨河水准测量仪器和标尺位置一般应按“Z”字形或类似图形布设。如图，A1和A2是分别位于河谷两岸的两个水准点，跨河水准测量的目的就是要测量hA1A2。（1）如图布设测量路线。T1和T2处为仪器轮换安置点（同时也是远标尺轮换安置点），A1和A2处为近标尺安置点。要求A1T1=A2T2，且为10～20m。图中各点应当用直径不小于5cm，长度为30～50cm的木桩牢固地打入地面，其顶端钉上铁帽钉供安装标尺用。施测程序（2）在A1和T1中间的L1位置整平水准仪，且使L1A1=L1T1。用同一只标尺按一般操作规程，测定高差hT1A1。（3）移动仪器到T1点，精密整平仪器后，照准本岸A1点上的水准标尺，用中丝读标尺基、辅分划各一次。（4）将仪器转向，照准对岸T2点上的远标尺。对准焦距后用胶布将调焦螺旋固定，用中丝法读标尺基、辅分划各两次。以上（2）（3）（4）步骤为上半测回。西北民族大学土木工程学院（5）在确保调焦螺旋不受触动的条件下，立即将仪器搬到对岸T2点上，同时，A1点上的标尺也移到T1点上。待仪器精密整平后，首先照准对岸T1点上的远标尺，用中丝法读标尺基、辅分划各两次。（6）精密整平仪器后，照准本岸A2点上的水准标尺，用中丝读标尺基、辅分划各一次。（7）在A2和T2中间L2位置整平水准仪，且使L2A2=L2T2。用同一只标尺按一般操作规程，测定高差hT2A2。以上（5）（6）（7）步骤为下半测回。西北民族大学土木工程学院跨河水准测量的一测回高差按下式计算：hA1A2=（hA1A2-1-hA2A1-2）/2hA1A2-1=hA1T2+hT2A2hA2A1-2=hA2T1+hT1A1hA1A2-1为上半测回所测高差；hA2A1-2为下半测回所测高差。西北民族大学土木工程学院跨河水准测量仪器和标尺位置一般应按“Z”字形或类似图形布设。如图，A1和A2是分别位于河谷两岸的两个水准点，跨河水准测量的目的就是要测量hA1A2。注意事项西北民族大学土木工程学院采用对向观测一、三角高程测量原理Bh0ADABihabviαvitgDhABab远距离三角高程测量西北民族大学土木工程学院西北民族大学土木工程学院两点距离D＞300ｍ时，考虑地球曲率和大气折光的影响地球曲率的影响：RDc22大气折光的影响：RDr142综合两项的影响：cmDRDrcf227.643.0fvitgDhABab高差计算公式为:西北民族大学土木工程学院二、三角高程测量的观测与计算1、在测站安置仪器，量仪器高i和标杆高v（精确到0.5cm）2、用经纬仪观测竖直角α，1~2个测回3、三角高程测量，一般进行往返观测，称对向观测,消除球气差影响。4、当观测成果满足要求时，取往返高差平均值计算高程。高差较差应小于0.1Dｍ（D为距离，单位：km）