第1讲--平面控制测量

施工测量,课程介绍杨文博,1课程基本信息,2课程性质与作用本课程是土建类专业的核心专业课程之一，主要培养学生对线桥隧等工程施工过程中的施工控制测量、施工放样、变形监测、竣工测量等专业测量能力，通过本课程的学习，要求学生理解线、桥、隧工程施工放样中的测量理论，熟练掌握放样数据计算和放样方法。达到能分析和解决施工放样中的一些问题的能力，以及团结协作、制定和实施工作计划、综合分析和判断的能力。,线路施工测量,线路施工测量,隧道立井内衬施工测设,路基沉降观测,专业能力目标,3课程目标设计,通过本课程的学习，学生要具备各种线桥隧工程的施工测量能力，各种测量仪器的操作能力，数据处理软件的应用能力，资料搜集整理的能力，制定、实施工作计划的能力，综合分析判断能力，使用和判断肢体语言的能力，沟通能力，团队协作能力，安全与自我保护能力，应对紧急突发状况的能力。,掌握线路复测、线路中线及断面测量、路基施工测量等知识；掌握线路施工测量的技术设计书和总结书基本要求和格式；掌握中线复测及桥梁施工控制测量、墩台定位及标高放样、基础施工测量等知识；掌握隧道控制测量、隧道导坑延伸测量、隧道断面测量等知识。,知识目标,线桥隧测量,4考核设计,70%,第一篇施工控制测量,第一章：平面控制测量1.1概述1.2精密导线测量1.3GPS定位测量技术,第一章平面控制测量1.1概述,一、控制测量1、目的与作用为测图或工程建设的测区建立统一的平面控制网和高程控制网控制误差的积累作为进行各种细部测量的基准,2、有关名词,控制点(controlpoint)：具有精确可靠平面坐标或高程的测量基准点。控制网(controlnetwork)：由控制点分布和测量方法决定所组成的图形。控制测量(controlsurvey)：为建立控制网所进行的测量工作。,3、控制测量分类,按内容分：平面控制测量：测定各平面控制点的坐标X、Y。高程控制测量：测定各高程控制点的高程H。按精度分：一等、二等、三等、四等；一级、二级、三级按方法分：天文测量、常规测量(三角测量、导线测量、水准测量)、卫星定位测量按区域分：国家控制测量、城市控制测量、小区域工程控制测量,二、国家控制网,平面：国家平面控制网由一、二、三、四等三角网组成。高程：国家高程控制网是由一、二、三、四等水准网组成。国家控制网的特点：高级点逐级控制低级点。,图形1：国家一、二等平面控制网布置形式,一等三角网,二等三角网,三、小区域（15km2以内）控制测量,小区域平面控制：国家城市控制点首级控制图根控制。小区域高程控制：国家或城市水准点三、四等水准图根点高程。,工程施工控制网,建立工程施工控制网的任务：保证各项建筑物修建时平面位置和高程的放样精度达到规定要求；监测建筑物的变形,勘测设计阶段工程施工阶段运营管理阶段,1.2精密导线测量,一、定义及分类1导线的定义：将测区内相邻控制点（导线点）连成直线而构成的折线图形。2适用范围：主要用于带状地区(如：公路、铁路和水利)、隐蔽地区、城建区、地下工程等控制点的测量。3.等级国家：一、二、三、四级铁路：二、三、四、五级,二、导线布设形式,1闭合导线多用于面积较宽阔的独立地区。2附合导线多用于带状地区及公路、铁路、水利等工程的勘测与施工。3支导线支导线的点数不宜超过2个，仅作补点使用。还有导线网，其多用于测区情况较复杂地区。,图形：导线的布设形式,三、导线的外业,1踏勘选点及建立标志2测水平角转折角(左角、右角)、连接角3、量水平边长,附合导线外业:已知数据：AB,XB,YB；CD,XC,YC。点1、2、3、4为新建导线点。,观测数据：连接角B、C；导线转折角1,2,3,4；导线各边长DB1，D12，D4C。,附合导线图,四、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。,四、工程精密导线的布设原则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。,五、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。,测角精度、仪器型号和测回数,测站圆周角闭合差的限差,1、照准左角时的左目标，实际安置值与规定安置值之差，应小于相邻两测回测微盘位置之差的二分之一。2、顺时针方向旋转一、二周，精确照准左目标读取水平度盘和测微器读数；再用测微轮稍稍错开分划线，重新重合对经分划线，再一次读取测微轮读数。,3、顺时针方向转动照准部，精确照准右目标，读数方法同2款。以上操作为上半测回。4、纵转望远镜，顺时针方向转动照准部，精确照准右目标，读数方法同2款。5、顺时针转动照准部，精确照准左目标读数方法同2款。以上操作为下半测回。,导线水平角观测限差,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=左+右360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。,三联脚架法,为了减弱仪器对中误差和目标偏心误差对测角和测距的影响，一般使用三个既能安置全站仪又能安置带有觇牌（反射棱镜）的基座和脚架，基座具有通用光学对中器。,B,前进方向,TP1,2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。,3.数据处理,导线环角度闭合差限差检核：,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：m应符合测量设计的精度要求。,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m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。,全球定位系统,卫星大地测量及其发展全球卫星定位系统（GPS）其它导航定位系统,绪论,GPS出现之前,古老：星历导航导航仪：指南针航海表-1761年英国JolnHarrison发明,进入20世纪以后,地基电子导航系统,空基电子导航系统,绪论,卫星大地测量及其发展,1957年10月4日，世界第一颗人造地球卫星发射成功，标志着人类进入了空间技术的新时代。空基电子导航系统诞生。（卫星电子导航系统）“子午卫星导航系统”是第一代卫星电子导航系统的代表。,绪论卫星大地测量及其发展,子午卫星导航系统,优点：精度均匀、不受时间和天气制约。缺点：卫星数目少（56颗），运行高度低（平均约1000km），观测时段长,绪论卫星大地测量及其发展,全球定位系统（GPS）,1973年美国国防部批准其陆海空三军联合研制第二代卫星导航定位系统-全球定位系统,绪论全球定位系统（GPS）,理论研究阶段（1973年12月1978年2月22日）,建设阶段（1978年1989年2月14日）,建成运行阶段（1990年1999年2月）,更新阶段（2000年2030年）,至今经历四个阶段,1993年满24颗卫星；1995年达到预期工作能力；发射BLOCK,1989年2月14日年发射第一颗工作卫星,1978年2月22日发射第一颗实验卫星,一、GPS的发展,绪论全球定位系统（GPS）,GPS全球卫星分布.avi,绪论全球定位系统（GPS）,二、GPS的特点,全球性-覆盖整个地球表面全能性-可测三维位置、速度、时间全天候-24hd作业实时性-观测时间短高精度-相对定位精度在50km以内可达10-6，100500km可达10-7，1000km以上可达10-9。不需通视-只需上空开阔操作简单-只需“对中整平开机”，体积小，重量轻。（实物示例）应用广泛-测量、导航、测时、测速（图片举例）,绪论全球定位系统（GPS）,三、GPS存在的问题,1、GPS的军用保密政策与民用精度要求有冲突；2、无民用安全承诺；3、三维坐标精度不一致：高程精度最差，X坐标次之，Y坐标精度最高。,绪论全球定位系统（GPS）,四、GPS在测量方面的应用,建立和维持全球性的参考框架,绪论全球定位系统（GPS）,建立各级国家平面控制网,绪论全球定位系统（GPS）,布设城市控制网、工程测量控制网，进行各种工程测量,绪论全球定位系统（GPS）,在航空摄影测量、地籍测量、海洋测量中的应用,绪论全球定位系统（GPS）,其他导航定位系统,GLONASS全球卫星定位系统Galileo全球卫星导航定位系统北斗导航卫星定位系统,绪论其他导航定位系统,一、GLONASS全球卫星定位系统,卫星星座,俄罗斯“格洛纳斯”(GLONASS)星座,俄罗斯“质子-M”运载火箭,绪论其他导航定位系统GLONASS,Glonass即俄全球导航卫星系统，是原苏联从80年代初开始建设，1995年投入使用的全球定位导航系统。,GPS和GLONASS空间星座部分,绪论其他导航定位系统GLONASS,地面控制系统,一个系统控制中心，一个指令跟踪站，网络分布与俄罗斯境内,用户设备,接收机生产厂家较少，生产的多为专用型,绪论其他导航定位系统GLONASS,GLONASS与GPS的比较,绪论其他导航定位系统GLONASS,特点：该系统与GPS相似，因技术、经济原因，目前只有11颗工作卫星；与GPS系统不同的是GLONASS系统采用频分多址(FDMA)方式，根据载波频率来区分不同卫星（GPS是码分多址（CDMA），根据调制码来区分卫星）,绪论其他导航定位系统GLONASS,二、GPSGLONASS（双星定位系统）,产生原因：由于GPS与GLONASS的不同点是GPS用密码（CDMA）而GLONASS用频率（FDMA）来传输数据。但它们的组件和基本运作是类似的，故在确定了基准和时间的差异后，联合使用更优。,绪论其他导航定位系统双星,双星系统优势体现在：1、提高精度，定位速度及可靠度。2、改善“信号盲区”的问题。,绪论其他导航定位系统双星,三、Galileo全球卫星导航定位系统,星座由30颗卫星组成。卫星采用中等地球轨道，均匀地分布在高度约为2.3万公里的3个轨道面上，星座包括27颗工作星，另加3颗备份卫星。该系统的典型功能是信号中继。该系统确定地面位置或近地空间位置要比GPS精确10倍。其水平定位精度优于10米，时间信号精度达到100纳秒。,绪论其他导航定位系统Galileo,theGalileosatelliteconstellation,四、北斗导航卫星定位系统,我国自行研制的两颗北斗导航试验卫星分别于2000年10月31日和12月20日从西昌卫星发射中心升空并准确进入预定的地球同步轨道（东经80和140的赤道上空），此外另一颗备用卫星也被送入预定轨道（东经110.5的赤道上空），标志着我国拥有了自己的第一代卫星导航系统BD1。,绪论其他导航定位系统北斗,“北斗卫星导航系统”系统是由空间卫星、地面控制中心站和北斗用户终端三部分构成。空间