范文一:贺凯波毕业设计-工程测量方案
哈尔滨职业技术学院
题 目: 工程测量方案
系 ,部,:
专 业:
班 级:
学生姓名:
1
毕业设计,论文,评语、评定结果
毕业设计,论文,指导教师评语:
指导教师,签字,:
2008年 月 日 毕业答辩委员会评定意见:
毕业设计成绩:
答辩委员会主任,签字,:
2008年 月 日
哈尔滨职业技术学院印制
2
毕业设计任务书
一、设计(论文)题目:工程测量方案
二、设计(论文)的要求:
(一)设计(论文)目的
通过编制一个具体工程的单位施工方案,使学生对建筑工程施工测量方案及测有一个全面的了解和掌握,锻炼学生独立思考的工作作风,增强学生的工程实践意识和创新能力,为今后从事本专业工作打下坚实基础。
(二)设计(论文)内容
摘要:本套测量方案主要介绍了本工程的工程概况、测量所用仪器的检验与校正、房屋的测量定位、基础施工测量方案、主体工程施工测量方案以及屋面、装修工程施工的测量方案等。
关键词:仪器检验与校正、房屋定位、基础施工、标高检测、墙体与柱子定位、屋面装修施工
(三)毕业设计(论文)进度安排
序号 时间 设计内容
1 3月10,3月16 工程概况
2 3月17,3月23 测量仪器的检验与校正
3 3月24,3月30 房屋定位测量方案
4 3月31,4月6 基础施工测量方案
5 4月7,4月13 主体工程施工测量方案
6 4月14,4月20 屋面、装修工程施工及沉降观测测量
方案
3
《工程测量方案》毕业设计任务书 一、毕业设计的目的
通过编制一个具体工程的单位工程施工方案,使我对建筑工程施工测量方案及抄测有了一个全面的了解和掌握,锻炼了我独立思考的工作作风,加强了我的工程实践意识和创新能力,为今后从事本专业工作打下了坚实的基础。
二、毕业设计内容
(一)工程概况:
1. 工程建设概况:
本工程为哈尔滨市南岗区红旗乡敬老院。经上级主管部门审核批准建立的;基建手续完整,符合基建程序要求;建设征地完成并已申请施工执照。本工程由市建筑勘察设计院设计,图纸齐全并已会审;由市建二公司一队施工建设。工程施工协议书已与公司签订。 2. 工程建筑设计情况:
本工程为地上三层的宿舍楼,L形平面。全长35.7米,宽30.6
2米,建筑面积1909.47米;总高15.1米,层高3.6米;其平面、剖面简图见下图。
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36400
13300
31300
13300
敬老院工程平面图
5
15.10
900
900
6.900
102003.600
0.000
630051002400
敬老院工程剖面图
室内墙面普通抹灰;办公室、宿舍刷(喷)内墙涂料,5厚1:2.5水泥砂浆抹面,压实赶光,13厚1:3水泥砂浆打底,240厚红砖墙;卫生间、厨房贴面砖,5厚1:2.5水泥砂浆抹面,压实赶光,13厚1:3水泥砂浆打底,刷混凝土界面处理剂一道(随刷随抹底灰)240厚红砖;一层大厅楼梯间地面铺大理石面砖,卫生间及厨房地面铺设
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防滑地砖;办公室、宿舍及走廊地面铺设塑胶材料(防滑防静电,甲方选购厂家提供施工技术);二层以上房间(除卫生间)地面也铺设塑胶材料(防滑防静电,甲方选购厂家提供施工技术);二层以上卫生间铺设防滑面砖;外墙上均为塑钢门窗,室内为实木门。外墙:为彩色高级外墙面砖彩钢板及米黄色高级外墙涂料;楼梯栏杆为钢筋焊接、钢管扶手二层屋面铺设块材三元乙丙防水卷材一道20厚1:2水泥砂浆找平层1:8水泥炉渣找坡拍实坡度2%最薄处20 80厚挤塑板(40厚两层错缝搭接)SBS防水卷材一道(隔气层)20厚水泥砂浆找平层现浇钢筋混凝土楼板;三层屋面铺设压型彩钢板坡屋面三元乙丙防水卷材一道20厚1:2水泥砂浆找平层1:8水泥炉渣找坡拍实坡度2%最薄处20 80厚挤塑板(40厚两层错缝搭接)SBS防水卷材一道(隔气层)20厚水泥砂浆找平层现浇钢筋混凝土楼板。 3(工程结构设计情况:
砖砼结构;混凝土筑条型基础、混凝土垫层,深2.45米;现浇钢筋混凝土板及屋面板;楼梯为悬臂踏步板;设地圈梁一道,二层设圈梁一道。其框架柱尺寸分别为方柱500*500、500*370、450*450和圆柱Φ=450其混凝土强度为C30
4(工程自然条件:
本工程位于哈尔滨市南岗区红旗乡红旗大街与中山路交叉口,交通方便;现场有90000*60000的平整空地一块,可作施工使用。 开工竣工日期:2007年4月15日开工,8月10日竣工,除假日、雨天等,实际施工100天左右控制。
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00气温及雨情:最低温度约为-30C,最高约为35C;施工开始后,气温逐月上升,七月初最高,以后开始下降。三月上旬至五月初为雨季,雨量:大暴雨最高记录为150毫米左右,雨季雨量历年最高记录为450毫米。主导风向:西北风。
土壤及地下水:三类土,-1米以下为黄色粘土;4-6月地下水位约3米;7-9月约2米。
5(工程施工条件:
施工现场场地平整,道路已经及时修好,可满足施工所用。
施工水电:可从施工现场南面引入水、北面引入电,均可满足施工需求。
构件预制及供应:全部钢筋混凝土构件由一处预制队加工生产并负责运输到现场;木门窗由公司木加工厂生产并运输到现场;全部钢门窗由市金属结构厂预定供应;钢栏杆由本队预制加工;水泥、钢材及大宗材料均由公司材料科按计划负责供应并运输到现场。
本工程所需各种工种劳动力,各种需用施工机械设备等,本队均可落实。
水电卫生设备、管线安装均由一处水电施工队负责,与土建施工协调配合施工。
由于本工程处于市郊,离公司、队部不算太远,除中午负责送伙食外,不在现场设置临时住房、食堂。
本工程为一般砖混结构宿舍,装修无特殊要求。共三层总高为15.1米,各种材料等垂直运输较大;抹灰工程量也相对较大为保证
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按期竣工,除各项材料、构件等应按照计划及时供应外,应在施工中作好各项施工项目的互相交叉配合,组织流水施工,土建与水卫等协调配合施工,应避免返工修补,减少二次施工。
(二)测量仪器的检验与校正方案
1(水准仪的检验与校正
(1)水准仪的主要轴线及应满足条件
如图所示,水准仪主要轴线是视准轴CC.水准管轴LL.仪器竖轴L`L`.各轴线间应满足的几何条件是:
1)圆水准器轴平行于仪器竖轴,既L`L`//VV.当条件满足时,圆水准 气泡居中,仪器的竖轴处垂直位置,这样仪器转动到任何位置,圆水准气泡都应居中
2)十字丝横丝垂直于竖轴,既十字丝横丝水平.这样,在水准尺上进行读数时,可以用横丝的任何部位读数.
3)水准管轴平行于视准轴,既LL //CC.当此条件满足时,水准管气泡居中,水准管轴水平,视准轴处于平行位置.
以上这些条件,在水准器出厂前经过严格检校都是满足的,但是由于仪器长期使用和运输中的震动等原因,可能使某些部件松动,上述各轴线间的关系会发生变化.因此,为保证水准测量质量,在正式工作之前,必须对水准仪进行检验于校正.
(2).水准仪的检验和校正
1).圆水准仪平行于仪器竖轴的检验与校正
目的:使圆水准器轴平行于竖轴,既L`L`//VV.
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检验:转动脚螺旋使圆水准器气泡居中,见图2.19a,然后将仪器转动180度,这时,如果气泡不再居中.而偏离一边,如图2.19b所示,说明L`L`不平行于VV,需要校正.
校正:旋转脚螺旋使气泡向中心移动偏距的一半,然后用校正针拔圆水准器底下的三个校正螺旋使气泡居中(如图2.20).
校正工作一般难以一次完成,需反复检校数次,直到仪器旋转在任何位置气泡居中为止.最后,应注意拧紧固紧螺丝.
该项检验于校正的原理如图2.19所示,假设圆水准器轴L`L`不平行于竖轴VV,二者相交一个角a,转动脚螺旋,使圆水准器气泡居中,则圆水准轴处于铅垂位置,而竖轴倾斜拉一个a角(2.19a);将水准绕竖轴 180度.圆水准轴转到竖轴另一侧,此时圆水准器气泡不居中,因旋转时圆水准轴与竖轴保持a角,所以旋转后圆水准轴与铅垂线之间的夹角为2a角(2.19b),这样气泡也同样偏离与2a相对应的一段弧长.校正时,旋转螺旋使气泡向中心移动偏离值的一半,从而消除竖轴本身倾斜的一个角a(2.19c),使竖轴处于铅垂方向.然后在拔圆水准器上校正螺旋,使气泡退回另一半居中,这样就消除了圆水准器轴于竖轴间的夹角a,如图2.19d所示,使两者平行,达到L`L`//VV的目的.
2)十字丝横丝垂直于仪器竖轴的检验与校正
目的:当仪器整平后,十字丝的横丝应水平,即横丝应垂直于竖轴.
检验:平整仪器,在望远镜中用横丝的十字丝中心对准某一标志P,拧紧制动螺旋,转动微动螺旋.微动时,如果标志始终在横丝上移动,则表明横丝水平.如果标志不在横丝上移动(图2.21),表明横丝的检
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验和校正.
校正:松开四个十字丝环的固定螺丝(图2.22),按十字丝倾斜方向的反方向微微转动十字丝环座,直至P点的移动轨迹与横丝重合,表明横丝水平.校正后应将固定螺丝拧紧.
3).视准轴平行于水准管轴的检验和校正
目的:使水准管轴平行于望远镜的视准轴,即LL//CC.
检验:在平坦的地面上选定距离为80m左右的A.B两点,各打一大木桩或放尺垫,并在上面立尺,然后按以下步骤对水准仪进行检验(图2.23).
第一步:将水准仪置于与A.B等距离处的C点,用仪器高法(或双面尺法)测定A.B两点间的高差h,设其读数分别为a和b,则h=a-b.AB11AB11两次高差之差应小于3mm时,取其平均值作为A,B间的高差.此时,测出的高差h 值是正确的.因此,假设此时水准仪的视准轴不平行于水AB
准轴,即倾斜拉i角,分别引起读数误差?a和?b,但因BC=AC则?a=?b=?,则,
h=(a-?)-(b-?)=a-b AB1111
这说明不论视准轴与否,由于水准仪安置在距水准尺等距处,测出的是正确高差.
第二步:将水准器搬至距A尺(或B尺)3m左右,精平仪器后,在A尺上读数a.因为仪器距A尺很近,忽略i角的影响.根据近尺读数a和22高差h算出B尺上水平视线时的应有读数为: AB
b=a-h 22AB
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然后,调转望远镜照准B点上水准尺,精平仪器读取读数.如果实际读出的数b`=b,说明LL//CC.否则,存在i角,其值为: 22
i=(b`-b/D)×p″ 22AB
式中:D——A,B两点间的距离。 AB
对于DS水准仪,当i>20〞时,则需校正。 3
校正:仪器在原位置不动,转动微倾螺旋,使中丝在B尺上的读数从b` 移到b,此时视准轴水平,而水准管气泡不居中。用校正针拨22
动水准管一端的上、下校正螺丝(如图2.24所示),使符合气泡居中。校正以后,变动仪器高再进行一次检验,直到仪器在A端观测并计算出的i值符合要求为止。
通过以上的检验校正方法也可以看出,如果视准轴平行于水准管轴,当水准管气泡居中时,水准管轴LL和视准轴CC都呈水平。此时,不管仪器放在何处,所测得的高差都是正确的。但实际上由于两轴不严格平行,所以水准测量时应力求前后视距尽量相等,以消除水准管轴不平行于视准轴的误差。
2(经纬仪的检验与校正
经纬仪的检验与校正,就是用一定的方法检查仪器各轴线是否满足所要求的条件,若不满足,则进行校正使其满足。经纬仪检验和校正的项目较多,但通常只进行主要轴线间的几何关系的检校。 (1)经纬仪应满足的几何条件
如图3.14所示,经纬仪的主要轴线有:照准部的旋转轴(即竖轴)VV、照准部水准管轴LL、望远镜的旋转轴(即横轴)HH及视准
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轴CC。各轴线之间应满足的几何条件有:
1)照准部水准管轴应垂直于仪器竖轴,即LL?VV。 2)望远镜十字丝竖丝应垂直于仪器横轴HH。
3)视准轴应垂直于仪器横轴,即CC?HH。
4)仪器横轴应垂直于仪器竖轴,即HH?VV。
除此以外,经纬仪一般还应满足竖盘指标差为零,以及光学对点器的光学垂线与仪器竖轴重合等条件。
一般仪器在出厂时,以上各条件都能满足,但在搬运或长期使用中也会使各方面条件发生变化。因此,在使用仪器作业前,必须对仪器进行检验与校正,即使新仪器也不例外。
(2)检验与校正
在经纬仪检校之前,应先作一般性检验,如三脚架是否稳定完好,仪器与三角架头的连接是否牢固,仪器各部件有无松动,仪器各螺旋是否灵活有效等到。确认性能良好后,可继续进行仪器检校。否则,应查明原因并及时处理。
1)照准部水准管轴垂直于仪器竖轴的检验与校正
检验:首先将仪器粗略整平,然后转动照准确部使水准管平行任意两个肢螺旋连线方向,调节这两个脚螺旋使水准管气泡居中,再将仪器旋转180?,如果气泡仍然居中,表明条件满足,否则,需要校正。
校正:若竖轴与水准管轴不垂直,则如科3.15a所示,当水管轴水平时,竖轴倾斜,且与铅垂线偏离了a角。当仪器绕竖轴旋转
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180?后,竖轴不垂直于水准管轴的偏角为2a,如图3.15b所示。角2a的大小可由气泡偏离的格数来度量。
校正时,先用校正针拨动水准管一端的校正螺丝,使气泡返回偏离量的一半,如图3.15c所示。再转动角螺旋,使气泡居中,此时水管轴水平并垂直于竖轴,如图3.15d所示。此项检校需反复进行,直到仪器旋转到任意方向,气泡仍然居中,或偏离不超过一个分划格。
2)十字丝的竖丝垂直于仪器横轴的检验与校正
检验:用十字丝竖丝的上端或下端精确对准远处一明显的目标点,固定水平制动螺旋和望远镜制动螺旋,用望远镜微动螺旋使望远镜微动螺旋使望远镜绕横轴作微小转动,如果目标点始终在竖丝上移动,说明条件满足。否则,就需要校正,如图3.16所示。
校正:与水准仪中横丝应垂直于竖轴的校正方法相同,只不过此处应使竖丝竖直。如图3.17所示,微微旋松十字丝环的四个固定螺丝,直到望远镜上下俯仰时竖丝与点状目标始终重合为止。最后拧紧各固定螺丝,并旋上护盖。此项检校也需反复进行,直到条件满足。
3)视准轴垂直于横轴的检验与校正
当望远镜绕横轴旋转时,若视准轴与横轴垂直,视准轴所扫过的面为一竖立直平面;若视准轴与横轴不垂直,所扫过的面则为圆锥面。检校的方法有两种。
盘左盘右瞄点法:
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检验:先在盘左位置瞄准远处水平方向一明显目标点A,读取水平度盘读数,设为M;然后在盘右位置瞄准同一目标A,读取水L
平度盘读数,设为M。若M=M,说明条件满足。否则,条件不满RLR
足。视准轴不垂直于横轴所偏离的角度称为视准轴误差,用C表示,即按式(3.3)计算的结果除以2。对普通经纬仪,当c超过?1`时,需进行校正。
校正:在盘右位置用水平微动螺旋使水平度盘读数为:
M=1/2[M+(M?180?) RRL
再从望远镜中观察,此时十字丝交点已偏离目标点A。校正时,取下十字丝环的保护罩,通过调节十字丝环的左右两个校正螺丝(图3.17),使十字丝交点重新照准目标点A。此项检校应反复进行,直至c??1`。
这种方法适用于DJ经纬仪和其他双指标读数的仪器。对于单2
指标读数的经纬仪(DJ或DJ以下),只有在度盘偏心差很小时才66
能见效。否则,2c中包含了较大的偏心差,校正时将得不到正确结果。因此,对于单指标读数仪器,常用另一种方法检校。
四分之一法。
检验:在平坦地面上A,B两点,相距应大于20m将经纬仪安置在A,B中间的O点处,并在A点设置一瞄准标志,在B点横置一支有毫米刻的尺子,注意标志和横置的直尺应与仪器同高。以盘左位置瞄准A点,固定照准部,倒转望远镜,在B点横尺上读得B点,如图3.18a所示。再以盘右位置照准A点,固定照准部,倒1
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转望远镜,在B点横尺上读得B点(图3.18a)若B,B两点重合,212说明条件满足,否则,需要校正。
校正:校正时,在横尺上定出B,B两点连线中点B点的位置,12
然后定出B,B两点连线中点B的位置。此时,与盘左盘右瞄点法23
的校正方法一样先取下十字丝环的保护罩,再通过调节十字丝环的校正螺丝,使十字丝交点对准B点。 3
4)横轴垂直于竖轴的检验与校正
此项检校的目的是使仪器水平时,望远镜绕横轴旋转所扫过的平
面成为竖直状态,而不是倾斜的。
检验:在距墙壁30m处安置经纬仪,盘左位置瞄准一明显的目标点P点(可事先做好巾在墙面上)如图3.19所示,要求望远镜瞄准P点时的仰角大于30?。固定照准部,调整竖盘指标水准管气泡居中后,读取竖盘读数L,然后放平望远镜,在墙上标出十字丝中点所对位置P。盘右位置同样瞄准P点,读得竖盘读数R,放平望远镜后在1
墙上得出另一点P,P、P放在同一高度。若P,P两点重合,说明21212
条件满足。若P,P两点不重合,则需要校正。 12
校正:如图3.19所示,在墙上定出PP的中点PM。调节水平微12
动螺旋使望远镜瞄准PM点,再将望远镜往上仰,此时,十字丝交点必定偏离P点而照准P`点。校正横轴一端支架上的偏心环,使横轴的一端升高或降低,移动十字丝交点位置,并精确照准P点。横轴不垂直于竖轴所构成的倾斜角i可通过下式计算:
i=?cota/2D×p
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式中:a——瞄准P点的竖直角,通过瞄准P点时所得的L和R算出;
D——仪器至建筑物的距离;
?——P,P的间距。 12
反复检校的直至i角值不大于1`为止。
由于近代光学经纬仪将横轴密封在支架内,故使用仪器时,一般只进行检验,如i值超过规定的范围,应由专业修理人员进行修理。
竖盘指标差的检验与校正:
检验:在地面上安置好经纬仪,用盘左、盘右分别瞄准同一目标,正确读取竖盘读数,并按式(3.13)和式(3.14)分别计算出竖直角a和指标差x。当x值超过?1`时,应加以校正。
校正:用盘右位置照准原目标。调节竖盘指标水准管微动螺旋,使竖盘读数对准正确读数。
正确读数R=a+盘右视线水平时的读数
此时,气泡不再居中,用校正针调节竖盘指标水准管校正螺丝,使气泡居中,注意勿使十字丝偏离原来的目标。应反复检校,直至指标差在?1`以内为止。
光学对中器的检验的校正:
检校的目的是使光学对中器的视准轴与仪器旋转轴(竖轴)重合,
即仪器对中后,绕竖轴旋转至任何方向仍然对中。
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检验:先安置好仪器,整平后在仪器正下方放置一块白色纸板,将光学对点器分划板中心投影到纸板上,如图3.20a所示,并作一标志点P。然后,将照准部旋转180?,若P点仍在光学对点器内划圈内,说明条件满足,否则需校正。
校正:在纸板上画出分划圈中心与P点的连线,取中点P〞。通过调节对点器上相应的校正螺钉,使P点移至P〞,如图3.20b所示。反复1到2次,直到照准部旋转到任何位置时,目标都落在分划圈中心为止。要注意的是,仪器类型不同,校正部位不同,有的校正直角转向棱镜,有的校正光学对点器分划板,有的两者均可校正。
要使经纬仪的各项检校满足理论上的要求是相当困难的,在实际检校中,只要求达到实际作业所需要的精度即可。
设:C是E2-B栋墙角轴线的交点,并过C点垂直于红线AD,垂足为B,在BA上截取E点,使BE=24cm。
a.将经纬仪架设于A点,瞄准D点,并沿此方向量取109.83(110-0.17),作为AB距离,并在此方向上在截取85.83(109.83-24),做为E点,
b.分别将经纬仪架设在B,E,两点,后视A点,测设270度,在向该方向线上量取54.17(54+0.17),分别确定a,b,在向该方向线上量取17.97(18.14-0.17),分别确定c,d.
c.定位校核:
校核ab,cd.距离是否相等。
校核,?cab,?abd,?bdc,?acd,是否等于90度。
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校核,ad,bc对角线是
(三)房屋定位测量方案
1、测设前的准备工作:
首先是熟悉图纸,了解设计意图。设计图纸是施工测量的主要依据。与测设有关的图纸主要有:建筑总平面图、建筑平面图、立面图、剖面图、基础平面图和基础详图。设计总平面图是施工放线的总体依据,建筑物都是根据总平面图上所有给的尺寸关系进行定位的。建筑平面图岀了建筑物各轴线的间距。立面图和剖面图给岀了基础、室内外地坪、门窗、楼板、屋架、屋面等处设计标高。基础平面图和基础详图给岀基础轴线、基础宽度和标高的尺寸关系。在测设工作之前,需了解施工的建筑物与相邻建筑物的相互关系,以及建筑的尺寸和施工要求等。对各种设计图纸的有关尺寸及测设数据应仔细核对,必要时要将图纸上主要尺寸摘抄于施测笔记本上,以便随时查找使用。
其次要现场踏勘,全面了解现场情况,检测所给原有控制点。平整和清理施工现场,以便进行测设工作。
然后按照施工进度计划要求,制定测设计划,包括测设方法、测设数据计算和绘制测设草图。
在测设过程中,还必须清楚测的技术要求,因此,测量人员对施工规范和工程测量规范的相关要求应进行学习和掌握。 2(建筑物的定位
建筑物的定位是根据设计条件,将建筑物外廓的各轴线交点(简称角点)测设到地面上,作为基础放线和细部放线的依据。由于设计
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条件不同,本工程定位方法根据与原有建筑物的关系定位: 根据设计图上给出的新建筑物与附近原有建筑物的相互关系,如下图所示,图中绘斜线的为原有建筑物,没有绘斜线的为拟建建筑物。 如下图所示,拟建的建筑物轴线AB在原有建筑物轴线MN的延长线上,可用延长直线法定位。为了能够准确地测设AB,应先做MN的平行线M’N’。做法是沿原有建筑物PM与QN墙面向外量出MM’及NN’,使MM’=NN’=2米,在地面上定出M’和N’两点作为建筑基线。再安
0置经纬仪于M’点,后视N’点,然后打倒镜180前视前方,根据图纸上所给的NA和AB尺寸,从N’点用距离方法依次定出A’和B’
0两点。再分别安置经纬仪于A’和B’两点测设90而定出AF和,,。 确定完,、,、,、,四点后依据直角坐标法以及图纸上所给的建筑物各角的位置关系从而确定出如下图所示的,、,点。
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N 'M 'A'B '
ABMN
FEQP
CD
定位方法及过程:
操作步骤如下:
1)将罗盘仪架在0点上定出A点,在A点上架罗盘仪测得B点。 2)用经纬仪架在B点后视A点打镜270?用尺测31300得C点。 3)在由B点向C点量取13300得点M将经纬仪分别架于M、C点后视B点转角270?分别测13300,36400和13300得E、F和D点。 如下图所示:
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(四)基础施工测量方案
1(基槽平面位置的确定:
基槽平面位置的确定是根据定位的主轴线桩(即角桩),详细测设其它各轴线交点的位置,并用木桩(桩顶钉小钉)标定出来,称为中心桩,并据此按基槽宽和放坡宽用白灰线撒出基槽边界线。 由于在施工开挖基槽时中心桩要被挖掉,因此,在基槽外各轴线的依据。控制桩一般钉在槽边外2-4米不受施工干扰并便于引测和保护桩
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位的地方,如附近有建筑物,亦可把轴线投测到建筑物上,用红油漆作出标志,以代替控制桩。
(1)龙门板的测设
在一般民用建筑中,为了便于施工,常在基槽开挖之前将各轴线引测到槽外的水平木板上,以作为挖槽后各阶段施工恢复轴线的依据。水平木板称为龙门板,固定木板的桩称为龙门桩,如下图所示
98
C
B
中心订A
基础开挖白灰线
89定位桩
小线
A
轴线
中心桩0.000控制桩(引桩)龙门桩
98龙门桩
控制桩(引桩)控制桩(引桩)
设置龙门板的步骤如下:
1) 在建筑物四角和中间隔墙的两端基槽外1.5-2米处设置龙门
桩。桩要竖直、牢固,桩的侧面应与基槽平行。
2) 根据附近水准点,用水准仪在每个龙门桩外侧测设出该建筑物
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室内设计地坪高程骊即?0标高线,并作出标志。在地形条件受到
限制时,可测设比?0高或低整分米数的标高线,但同一个建筑物
最好选择同一个标高。如地形起伏较大需用两个坐标时,必须标
注清楚,以免使用时发生错误。
3) 沿龙门桩上?0标高线钉设龙门板,这样龙门板顶面的高程就
同在?0的水平面上。然后用水准仪校核龙门板的高程,如有差错
应及时更正。
4) 把经纬仪安置在中心桩上,将各轴线引测到龙门板各板顶顶面
上,并钉小钉作标志。如果建筑物较小,也可用垂球对准定位桩
中心,在轴线两端龙门板间拉一小线绳,使其贴靠垂球线,用这
种方法将轴线延长标在龙门板上。
5) 用钢尺沿龙门板顶面,检查中心桩的间距,其误差不超过
1/20000。检查合格后,以中心钉为准,将墙宽、基础宽标在龙门
板上。最后根据基槽上口宽度拉线,用石灰撒出开挖边界线。 2.基底标高的确定
已知:?0到基底面上0.5米的距离为B点,A为基准点。 设:水准仪到B点的距离为HB,
如图1算得:(1)Hi=HA+A (2)HB=Hi-B
已知HB的距离,在B点的水平方向上每隔3~5米处留下标记,作为基底抄平的依据。
3.基础平面位置的确定
基础平面的位置确定是根据定位轴线详细测设其他各轴线交
24
点在图纸上的位置,根据图纸上轴线与基础边的位置从轴线用钢尺向两侧返出基础的两条边并用墨斗弹出。如下图所示:
4.基础标高的确定
砌筑基础时,一般用皮数杆作为标高控制。立基础皮数杆时,可先在立杆处打一木桩,用水准仪在木桩侧面抄
出一条高于垫层某一数值的水平线。然后将皮数杆上相同的一条标高线对准木桩上的水平线,并用钉子把皮数杆竖直钉牢,作为砌筑时的标高依据。当基础墙砌到?0.000标高下一层砖时,应用水准仪
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测设防潮层标高,其误差不应大于?5mm
基础施工结束后,要检查各轴线交点上的基础面的标高是否符合设计要求。一般建筑物的基础面标高允许误差为?10mm (五)主体施工测量方案
1.墙体及柱子平面位置的确定
墙体施工中的测量工作,主要是墙体及柱子的定位和提供墙体与柱子各部位的高程标志.
1)墙体定位
根据设计图纸的要求,利用控制桩或龙门板上已经做出的中轴线和墙边线标志,在基础面上弹出轴线和墙边线,然后在量出门洞位置。施工人员就可以按照墙边线进行墙体的砌筑,中轴线则作为向上投测轴线的依据。
墙边线是整个房屋主体的尺寸线,其位置是否正确,直接关系到房屋的施工质量。因此,弹出的墙边线要进行严格的校核。
当墙砌到窗台面高度时,要在外墙面上,根据轴线量出窗的位置,以便砌墙时预留窗洞。
2)柱子的确定
柱子位置的确定是根据其与墙体及轴线在图纸中的平面位置而确定的。如下图所示涂黑部分为柱子。
26
21
Z
C
B
A
12
2.墙体及柱子各部位标高的控制
1)墙体各部位标高的控制
在墙边线弹出后,在内墙的转角处树立皮数杆,如下图所式:
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49楼板48
47楼板下皮标高46
42
过梁41
40
39过梁下皮标高38
20
19
18
17内窗台板16
15内窗台板标高14
13
2
1
室内地坪标高
皮数杆是用来表明在一定高度内应砌砖的行数和砖缝厚度的专用木杆。在制作皮数杆时,若墙体上各构件的标高可以稍有变动,则按标准缝厚把砖的行数画成整皮数。否则就要用调节灰缝厚度,使规定高度内成整皮数。砖缝的厚度可按下式计算:
h缝=(H-nh砖)/n
式中h缝——砖缝的厚度;
H——墙体上某一高度点;
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n——砖的皮数;
h砖——砖的厚度。
计算时可先根据H大致估计一个n值进行计算,然后再作调节,最后得出h缝`的值。按砌体施工规范规定,砖缝厚度应在0.8~1.2cm。
立皮数杆时,先在地面打一木桩,用水准仪在桩的一侧测出?0.000线与之对齐;并将皮数杆固定即可。
每层的墙体砌到窗台时,要在内墙面上、高出室内地坪0.5m处用水准仪测设一条标高线,并用墨线弹出在墙面上。在安装楼板时,可用做检查墙面的标高,并可作为室内装修等工作的标高依据。
墙的垂直度是用托板线来校正的。把托板线紧靠墙面,如果垂球线与板上的墨线不重合,就要对砌砖的位置进行校正。
在楼板安装好后,将底层的墙体轴线引测到楼面上,并定出墙边线。在砌墙开始前,要重新立皮数杆,立杆处要进行“抄平”,是皮数杆底的标高与相应的标高一致。
2)柱子各部位标高的确定
柱子标高根据上层板顶在图纸上的标高来确定,如下图所示:A点所示标高为板底标高。
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21
Z
C
B
A
12
(六)屋面工程施工测量方案
按照屋面平面图所示的位置、尺寸、坡度用经纬仪将屋面尺寸线定位于屋顶地面,并用墨斗弹出。按照图纸说明的坡度尺寸边施工边用水准仪及其钢尺测出标高位置。
(七)装修工程施工测量方案
装饰工程施工测量方案是根据图纸所示标高利用水准仪测出地面以上500mm的位置,在此处作出标记并用墨斗弹出,施工时可根据此500线作为标准进行房屋装修。如下图所示:
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21
Z
C
B
A
12
如图所示从窗外将标高线用水准仪引如室内,投射到墙体A、B、C上,然后用墨斗弹出。
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范文二:工程测量毕业设计
天津交通职业学院
毕 业 作 品
题 目: 关于辽宁大连太平湾港池疏浚工程
与控制测量 调查研究报告
系 部: 路桥工程系
专 业: _工程测量 _
年 级 班 级: 2011级工程测量(2)班 学 生 姓 名: __葛金理_ _
学 号: 11140157
指 导 教 师: 华英杰 、 刘春起 完 成 日 期: 2014 年 4
目 录
一、施工企业概况
二、工程概况
三、工程目标
四、工程管理体系
五、施工平面布置
六、施工组织情况
七、本工程施工工艺及方法
八、本工程施工技术措施
九、质量体系及质量保证措施
十、遵循的规范和标准
十一、文明施工的保证措施及创建文明工地的规划
十二、本人在此项工程中所做的工作
十三、通过参加实习,本人的感受
十四、结束语
一、施工企业概况
我是交通职业学院路桥工程系工程测量2011级测量(2)班的葛金理,我参加顶岗实习的公司是中交天津港航勘察设计研究院有限公司,它隶属于中交天津航道局,是一家国有企业。在国内外有许多的大型项目,公司内部测量员工达一百多人,都分布在各个地方的项目参加工作,在这一百多人当中有不少想我这样的实习员工在内。
随着数字海洋基础框架的构建,我国海洋测绘发生了历史性的变革,进入了以数字式测量为主体、以计算机技术为支撑、以3S技术为代表的新阶段。以岸基、船舶、飞机、和卫星为平台的立体测量框架及综合要素探测,已成为海洋测绘的主要模式。海洋测绘作为测绘科学技术的一个重要分支,在国民经济建设和国防建设等方面,发挥着重要的作用。现代科技的发展,使海洋测绘科学经历了跨时代的转变,进入了数字化的测量时代。以数字式测量为主体、以计算机技术为支撑、以3S(GPS、GIS、RS)技术为代表的海洋测绘新阶段。GPS技术及北斗导航定位技术已成为海洋测绘、导航定位不可或缺的手段。GIS技术已被广泛应用于海洋测绘数据库的建设和信息共享,数字海图已形成了较为完善的生产、管理和发行体系。RS技术在军事斗争准备和保卫国家海洋权益方面发挥了重要作用,海岸带航拍技术早已成熟。
目前,以信息技术为主要标志的科技进步日新月异。以岸基、船舶、飞机和卫星为平台的立体测量框架和综合要素测量,正成为海洋测绘的主要模式,地理信息系统和服务保障体系的建设,将进一步改变和丰富成果产品的形式,提高精度和效率。 这次实习包括港区控制测量以及水深测量两大部分,工作流程包括工作区域的任务介绍及目的,港区控制测量的准备工作,水深测量的准备工作,人员配置,工作工艺流程,成果资料的存档整理,以及最后的验收工作。其中控制测量采用GPS 网控制测量、一级导线控制测量、水深测量采用Odom单波束测深仪测量。
二、工程概况
(一) 基本情况 本工程位于大连港太平湾港区,太平湾港区位于辽东半岛、大连市渤海一侧海岸线的中段。地理坐标39°59′55″N,121°46′25″E。太平湾年平均气温10.2℃,年平均降水量616.8毫米,气候宜人,温度适中。全年港池、航道不封冻,最冷的1月份可正常通航。太平湾水深岸陡,距岸4.8公里,水深可达-10米。陆域广阔,全是盐碱荒滩,不占良田,不用拆迁,工程地质条件良好,适合建成运输、仓储、加工三位一体的综合性多功能港口,本工程为太平湾港区航道-港池疏浚工程,是参坝拆除、港池泊位疏浚和航道疏浚等工艺相结合的工程。
(二)工程概况
2.1工程名称:
大连港太平湾港区疏浚工程与控制测量
2.2施工内容:
(1)、 疏浚扫浅工作的目标是测量港池水深以及水下地形。输出图形数字产品以给予疏浚船舶以技术上的支持和工作检测。并在此基础上为业主提供工程进度以及项目部对工程量的计算。来为港口的建设服务。
(2)、 太平湾港池扫浅测绘主要任务是对港池整体水深的一次大规模调查。同时把水深信息反馈给津航浚挖泥船,以指导其工作姿态,进度,以及整个项目部的工程量计算。而且再起进行避让时提供水文信息。每周工作结束后在进行一次检测,以保证其作业的精度,以及工程量与油耗的油耗比,来节省工程的开支。
2.3施工区域面积:
(1)、本工程施工区位于太平湾港区内,港池疏浚面积约150万平(不含泊位面积),内航道长约3.5公里,外航道长约18公里。
(2)、外航道有效底宽为220m,设计长度约18km,外航道Ⅰ段(外航道里程4+740以外)设计底高程为-17.1m,外航道Ⅱ段(外航道里程0+000至4+740,以设计断面36为外航道里程0+000)设计底高程为-16.7m;
(3)、内航道为太平湾港区起步码头工程的停泊水域和回旋水域,满足10万吨级散
货船调头,内航道分为两段:第一段有效底宽为195m,设计底高程为-16.3m;第二段有效底宽为220m,设计底高程为-16.7m;
(4)、港池区域北侧设计为2个7万吨级的杂货码头,设计底高程-15.2m,4个5万吨级的杂货码头,设计底高程-13.8m,掉头圆区域设计底高程为-16.3m,调头圆直径为460m;南侧设计为4个10万吨级的集装箱码头,设计底高程-15.5m,掉头圆区域设计底高程为-16.3m,调头圆直径为692m;
(5)、根据业主提供的水深图、各施工区域设计规格、超深0.5m,超宽3m,边坡为1:5,疏浚施工工程量为5936.46万方;设计净工程量为5549.72万方。其中绞吸船施工总工程量为4104.39万方,耙吸船施工总工程量约1652.07万方,抓斗船清杂约180万方(清杂区域为港池内的现有海参圈)。此外,参坝拆除量约155万方(包括水上拆除与水下拆除)。
(6)、受滨海公司太平湾项目部委托,测绘处承担本项工程的测量任务。本次任务包括水深测量,测量范围见下图,外航道测量面积390万m2;内航道测量面积82万m2,内港池测量面积172万m2;测图比例尺要求1:2000。
2.4自然条件与交通概况
(1)水文资料:
潮汐: 为不规则日潮型,最高潮位2.24米,最低潮位0.04米,平均潮位1.24米。 潮流: 呈往复流,涨潮流向西南,落潮流向东北。最大流速0.5-0.6米/秒。
1.1基面关系:
据太平角临时潮位站2010 年5 月29 日~6 月27 日(历时30 整天)潮位观测资料,经过调和分析计算基面关系见下图:
(2)交通概况:
铁路:总长177.3公里,年运输能力1200万吨的铁路,与国铁干线哈大线、京大线接轨。
公路:9.1公里的太平大街、14.4公里的以及21公里的滨海路,永宁大街。太平湾永宁大街位于太平湾临港经济区,是太平湾 “五纵四横”城区主干路网系统的第二横,也是“四横”中最主要的横向干道,是唯一一条将路网中的“五纵”串联后接入沈大高速公路的横向主干路。
高速公路:沈大高速公路、京沈高速公路网,大大缩短了太平湾港与北京、天津和东北各省市的距离。从太平湾港到北京、天津分别是283公里和308公里,只需三个小时车程。
三、 工程目标
(一) 质量目标
达到国家质量验收规范合格标准。创造优质工程。
(二) 工期要求
本工程计划2013年4月开工,计划于2015年四月竣工,工期两年。
(三) 施工安全目标
1.认真执行“安全第一、预防为主”的安全生产力针。
2.掌握施工企业的安全特点及安全生产的重要性,熟悉了解有关安全生产政策法规知识。
3.本公司有关安全生产制度、纪律和本工种有相关的安全生产重点。
4.学习“一标准”、“三规范”的基本内容。
5.分析公司安全生产形势、教育吸取事故教训、了解公司安全生产方针目标,提高全员安全意识。
6避免施工安全事故发生,工伤率控制为零,安全生产。
(四) 文明施工目标
确保施工现场自然环境卫生,降低扬尘、减少噪声污染,杜绝影响周边居民生活,创建文明施工工地。
四、工程管理体系
(一) 组织准备
1.1管理机构
成立项目部,下属各个分支部门,统筹管理,统一调度。人员表如下:
工程部 测绘部 管线部 船机部 财政部 安调部 经理部
工程队长 测量队长 管线队长 船长 财政秘书 安调部长 项目经理 各小组负
责人及技
术人员 各小组负责人及技术人员 各小组负责人及技术人员 大副,二副及船员 文员 交通船 各项目总施工用车 工 领导用车
(二) 人员组织
(三) 仪器设备配置
五、施工平面布置
(一) 施工项目的布置情况
港池测量面积172万m2;测图比例尺要求1:2000。本工程计划2013年4月开工,工期两年。
太平湾平面施工图
1、工程开工前根据业主提供的基础测量资料对施工区进行控制测量,确保各级控制点的分布、数量和精度满足测量施工要求;
2、在施工区内建立DGPS差分导航系统,校核DGPS精度,确保施工船导航和施工测
量平面定位精度;
3、施工区浚前测量、施工检测、竣工测量等相关测量工作;
4、吹填区地形测量及吹填区边线及标高放样等相关测量工作;
5、其它疏浚工程所需的相关测量工作;
6、保质、按期完成业主下达的各项测量任务。
(二) 施工作业队布置
施工作业队分为海陆两部分,海上主要是航道疏浚和水深测量,陆地主要是软基处理。
(三) 临时设施建设
临时设施建设主要有临时公路建设、临时码头建设和临时项目部建设。本工程临时设施主要是临时码头、临时材料堆场、管线堆放场,施工基地、施工警戒线、系缆浮漂,娱乐设备、食堂等。
(四) 修建施工便道
施工便道建设主要有临时航道建设和临时水下管安装。
(五)施工平面布置的原则
1、有利于施工集中管理和组织施工的原则;
2、符合文明施工、安全生产的原则;
3、按材料集中堆放,节省成本的原则;
4、充分利用既有场地,紧凑合理布置的原则。
(六) 施工平面布置的依据
1、现场勘察成果;
2、总平面图、招标文件及相关资料;
3、施工总体安排、进度计划及相关措施;
4、安全文明施工及环境保护要求;
5、甲方的其他要求。
六、施工组织情况
(一) 工程进度计划
工程计划两年完成疏浚工程,第一期是2013年4月-2014年4月,第二期是2014年4月-2015年4月竣工。
(二) 劳动力使用情况
测量技术人员,施工员,管线员工,海上作业人员,软基处理工作人员,这些员工负责自己的工作岗位。
(三) 施工所用机械设备
施工所用的机械设备包括施工车辆、绞吸船、耙吸船、抓斗船、炸礁船、抛泥船、
交通船、测量仪器以及各种施工机械设备等。
(四) 资金计划
国家投资和地方省级投资共同建设工程项目。
(五) 材料供应计划
所需材料沙石,砂子、片石、碎石、在就近的山上供应;砖由就近的砖厂供应。
七、本工程施工工艺及方法
本工程是以疏浚为主的工程,在疏浚的同时向围堰里面进行吹填,疏浚用的是绞吸船、耙吸船,抓斗船,抛泥船相互配合完成此项目工程。
吹填区软基工程是工程质量的关键,软基处理是施工的重点,施工准备工作侧重于落实好砂石料来源和合格土源。路基软基处理确保在填土开始前完工,为减少填土缺口,提高填土质量,创造填土贯通施工条件。
八、本工程施工技术措施 (一) RTK GPS技术在水深测量中的原理及应用技术
应用RTK GPS技术原理及进行水深测量的基本法、思路,在水深测量中使用RTK技术越来越得到成熟而广泛的应用。
GPS测量分为静态测量和动态测量两部分,RTK是动态测量部分的一种重要形式,我国海域辽阔,海上定位仅靠光学交会定位、无线电测距定位是远远不够的。随着GPS的不段发展及应用,特别是RTK测量技术的出现,使得水上测量更加方便快捷,而且提高了精度,大大减少了测量人员的劳动强度,提高了工作效率。
1、GPS全球定位系统基本原理
GPS全球定位系统由三大部分组成:GPS卫星星座,地面监控系统,GPS信号接收机。GPS全球导航定位系统采用的定位原理是测距后方交会的原理,通常称之为空间后方交会法。RTK技术又称为载波相位差分技术,是实时处理两个测站载波相位测量的差分方法,即是将基准站采集的载波相位发给用户接收机,进行求差结算坐标。
2、水深测量的基本作业步骤
水深测量的作业系统主要由GPS接收机、数字化测深仪、数据通讯链和便携式计算机及相关软件组成。测量作业分三步来进行,及测前的准备、外业的数据采集测量和数据的后期处理形成成果输出。
2.、1测前的准备
2.1.1、校核坐标系统
WGS-84坐标系统是目前GPS所采用的坐标系统,GPS所发布的星历参数就是基于此坐标系统的。我国目前广泛采用的大地测量坐标系统是1954年北京坐标系,该坐标系采用的参考椭球是克拉索夫斯基椭球。而目前我国有些地方使用的是当地地方坐标,这就需要在GPS测量前做好工地校正工作,求解WGS-84坐标系统与地方坐标系统的转换参数。在校正过程中建议使用具有当地投影的最少4个3D当地网格坐标,这样可以提供足够的亢余度。
2.1.2、GPS接收机的设置
通常情况下,RTK作业模式一般是采集数据并把数据储存在记录卡或控制器中。而在水深测量时,GPS接收机直接连接计算机,此时应使用相关软件对接收机进行设置,使接收机按设定的输出率实时输出NMEA-0183位置信息,水上导航软件读取此信息并储存。
2.1.3、水上测量软件的设置
水上导航软件的设置包括接收机端口、测深仪端口和记录设置。
2.2、外业测量与数据采集
架好基准站,启动GPS,将GPS接收机、数字化测深仪和便携式计算机连接好。设置好记录设置、定位仪和测深仪接口、接收机数据格式、测深仪配置、天线偏差改正及延迟
校正后,就可以进行测量工作了。记录限制为RTK固定解,同步测量记录。在测量过程中,跑船线路利用电脑设置基线导航,提高了工作效率。
测深仪原理:如图1所示,假设声波在水中的传播水面速度为v,当在换能器探头加载脉冲声波信号,声波经探头发射到水底,并由水底反射回到探头被接受,测得声波信号往返行程所经历的时间为t,则:z=v×t/2。Z为从探头到水底的深度,再加加上探头吃水深度h为水深。
2.3、数据的处理及出图 数据出炉是指利用相应配套的数据处理软件对测量数据进行后期处理,形成所需要的测量成果——水深图及其统计分析报告等。应用南方CASS6.0成图软件,所有测量成果可以通过打印机或绘图机输出,方便快捷。
RTK技术在陆地测量和放样的应用中已经比较成熟,在海洋测量和海洋工程中的应用也已经兴起。以往的水深测量多采用交会定位,故测量工作受气象的影响较大,精度难以保证,测量工作难度大,外业测量人员也很艰苦,且成图时间长。使用GPS技术后,这些困扰水上测量工作的问题就迎刃而解了。随着GPS技术的不断发展,特别是RTK技术的出现,使得水上测量可以采用GPS无验潮方式进行工作(RTK方式)成为可能。大大减少了测量人员的劳动强度,自动化程度高,省工省时,精度高,全天候,提高了工作效率,使工程变得更经济。
(二) 无验潮水深测量的理论基础(基本原理)
如图A所示,h为测深仪探头吃水线到RTK测得底部高程点的高度,Z0已知吃水,Z为测得的水深度。Zm为绘图水深,H为RTK测得实际高程。则:
瞬时水位=H-h
Z m =Z+Z0-瞬时水位=Z-(H-h) (1)
当水面由于潮水或者波浪升高时,H增大,相应地Z也增加相同的值,根据(1
)式,Zm将不变。因此从理论上讲,RTK无验潮测深将消除波浪和潮位的影响,是一种理想的水上测量方法。
(三) 水深测量的基本作业步骤
水深测量的作业系统主要由GPS接收机、数字化测深仪、数据通信链和便携式计算机及相关软件等组成。测量作业分三布来进行,即测前的准备、外业的数据采集测量作业和数据的后处理形成成果输出。
1、测前的准备
1.1求转换参数
(1)将GPS基准站架设在已知点A上,设置好参考坐标系、投影参数、差分电文数据格式、发射间隔及最大卫星使用数,关闭转换参数和七参数,输入基准站坐标(该点的单点84坐标)后设置为基准站。
(2)将GPS移动站架设在已知点B上,设置好参考坐标系、投影参数、差分电文数据格式、接收间隔,关闭转换参数和七参数后,求得该点的固定解(84坐标)。
(3)通过A、B两点的84坐标及当地坐标,求得转换参数。
1.2建立任务,设置好坐标系、投影、一级变换及图定义。
1.3作计划线。如果已经有了测量断面就要重新布设,但可以根据需要进行加密。 2、外业的数据采集
(1)架设基准站在求转换参数时架设的基准点上,且坐标不变。(2)将GPS接收机、数字化测深仪和便携机等连接好后,打开电源。设置好记录设置、定位仪和测深仪接口、接受机数据格式、测深仪配置、天线偏差改正及延迟校正后,就可以进行测量工作了。3、数据后处理是指利用相应配套的数据处理软件对测量数据进行后期处理,形成所需要的测量成果——水深图及其统计分析报告等,所有测量成果可以通过打印机或绘图机输出。
(四) 影响水深测量精度的几种因素及相应对策
在实际的使用无验潮方式进行水深测量时,测量结果精度会由于船体的摇摆、采样速率、同步时差及RTK高程的可靠性等因素造成的误差的影响,这些误差远远大于RTK定位误差,从而成为无验潮方式水深测量精度提高的瓶颈因素。
4.1船体摇摆姿态的修正
船的姿态可用电磁式姿态仪进行修正,修正包括位置的修正和高程的修正。姿态仪可输出船的航向、横摆、纵摆等参数,通过专用的的测量软件接入进行修正。
4.2采样速率和延迟造成的误差
GPS定位输出的更新率将直接影响到瞬时采集的精度和密度,现在大多数RTK GPS都可以最高输出率达20HZ,而测深仪的输出速度各种品牌差别很大,数据输出的延迟也各不相同。因此,定位数据的定位时刻和水深数据的测量时刻的时间差造成定位延迟。对于这项误差可以在延迟校正中加以修正,修正量可在斜坡上往返测量结果计算得到,也可以采用以往的经验数据。
4.3 RTK高程可靠性的问题
RTK高程用于测量水深,其可信度问题是倍受关注的问题。在作业之前可以把使用RTK测量的水位与人工观测的水位进行比较,判断起可靠性,实践证明RTK高程是可靠的。为了确保作业无误,可从采集的数据中提取高程信息绘制水位曲线(由专用软件自动完成)。根据曲线的圆滑程度来分析RTK高程有没有产生个别跳点,然后使用圆滑修正的方法来改善个别错误的点。
五、作业时应该注意的若干问题
5.1有关基准站的问题
(1)因为RTK技术的关键在于数据处理技术和数据传输技术,RTK定位时要求基准站接收机实时地把观测数据(伪距观测值,相位观测值)及已知数据传输给流动站接收机。所以: a.电台天线要尽量高。如果距离较远,则要使用高增益天线;否则将影响到作业距离。 b.电源电量要充足,否则也将影响到作业距离。
(2)设站时要限制最大卫星使用数,一般为8颗。如果太多,则影响作业距离;太少,则影响RTK初始化。
(3)如果不是使用七参数,则在设置基准站时要使Transform To WGS84(转换到WGS84坐标系)处于off(关闭)状态。
(4)如果使用七参数,则△X、△Y、△Z都小于±100较好,否则重求。
(5)在求转换参数前,要使参数转换和七参数关闭。
(6)在RTK作业模式下,基准站通过数据链将其观测值和测站坐标信息一起传送给流动站。流动站不仅通过数据链接收来自基准站的数据,还要采集GPS观测数据,并在系统内组成差分观测值进行实时处理,同时给出厘米级定位结果,历时不到一秒钟。基准站和移动站必须要保持四颗以上相同卫星相位观测值的跟踪和必要的几何图形,则流动站可随时给出厘米级定位结果;所以有时偶尔RTK没有固定解也是很正常的。
5.2有关流动站的问题
(1)解的模式要使用RTK Extrap(外推)模式。
(2)数据链接受间隔要与基准站设置的发射间隔一致,都要为1。
(3)如果使用海洋测量软件导航、定位,则:
a. 记录限制要为RTK固定解。
b. 高程改正要在天线高里去改正。
(4)差分天线要尽可能的高。
5.3有关求转换参数的问题
已知两点在测程及测区内要尽量远。同时,这两点不能在同一条经线或同一条纬线上。
利用RTK技术进行水深测量,使得水深测量这项工程变得简单、方便、快捷、轻松、高效、经济,所以不失为一种先进的测量技术,必将得到更加广泛的应用
九、质量体系及质量保证措施 (一) 质量管理措施 1、加强技术管理,认真贯彻规范、标准及各项管理制度,建立岗位责任制,形成项目 技术措施管理体系。搞好从技术措施的提出、审批、交底、执行、检查及修正一系列的工作。加强监督检查和考核工作,积极开展质量管理小组,制定工程质量控制程序,建立信息反馈系统。
2、贯彻全面质量管理,是全体员工树立“质量第一”和“全心全意为顾客服务”的思想,以员工的工作质量保证工程的质量。形成质量管理体系与技术管理体系,明确分工,责任到人,加强施工技术措施的贯彻与落实。
3、根据业主提供的现场地形图,对地下或地上障碍物进行妥善保管,同时要和业主及监理工程师联系圆满解决问题。
(二) 质量控制的要点
施工必须符合图纸和规范要求,使用的材料也要通过送检或监理,这样才能过监理这关,只要施工过程中按图纸和规范施工,材料没问题,质量当然就没什么问题了;然后隐蔽之后别人能看到的质量也就是外观了,外观再做漂亮一点。
(三) 质量检测设备
无损检测设备和测厚设备。
十、遵循的规范和标准
(一) 基础控制资料
(1)《水运工程测量规范》(JTJ203-2001);
(2)《城市测量规范》(CJJ-899);
(3)《全球定位系统实时动态测量(RTK)技术规范》(CH/T2009-2010);
(4)《全球定位系统(GPS)测量规范》(GB/T 18314-2009);
(5)《1:500 1:1000 1:2000地形图图式》(GB/T 20257.1-2007);
(6) 院质量体系文件。
(二) 引用文件
1.测绘参考标准
1.S-57国际海道测量组织(IHO)标准
2.GB/T18314~2001《全球定位系统(GPS)测量标准》
3.GB/T7929~1995《1:1000、1:2000地形图图式》
(三) 检查验收依据
1.GB/T18316-2001 《数字测绘产品检查验收规定和质量评定》
2.业主合同内规定标准
(四) 参考文献
[1]李世平,王占利.数字化测图[M].教育科学出版社.2004
[2]赵国忱,李孝文.工程测量[M].煤炭工业出版社.2008
[3]杨华,米志强.控制测量学[M].煤炭工业出版社.2008
[4]赵建虎.现代海洋测绘[M].武汉大学出版社.2007
[5]贺英魁.GPS测量技术[M].煤炭工业出版社.2007
[6]吴贵才.工程测量学[M].中国矿业大学出版社.2011
[7]索效荣,李天和.地形测量[M]煤炭工业出版社.2007
[8]翟国君.Hydrographic Surveying and Charting[J].2012
十一、文明施工的保证措施及创建文明工地的规划
1文明环保施工管理制度
根据建设部《建筑工程施工现场管理规定》、省建委《辽宁省建筑工程文明施工检查评分细则》、招标文件及业主有关要求,结合本工程施工特点,项目部制定出适合本工程的文明施工管理制度,力争在文明施工中再创佳绩。
2文明环保施工领导机构
为确保文明施工及环境保护目标的实现,项目部将专门成立“文明施工领导小组”,成员由项目总经理、主管生产(文明施工)的副总经理及项目其他党、政、工、团和工程部主要领导组成,全面指导本工程的文明施工工作,负责转达上级有关文明施工管理的精神,并落实公司月检制度。
3、文明环保施工督促机构
在文明施工领导小组的直接领导下,项目部还将成立“工程文明施工稽查小组”, 成员由项目主管生产(文明施工)的副总经理及公司党、政、工、团和工程部主要领导组成,对本工程文明施工进行监督管理。“稽查小组”属于机动组,对本工地文明施工进行不定期、突击式检查,并严格执行公司及有关部门文明施工的制度。
4、文明环保施工管理机构
项目经理部成立“文明施工管理小组”,成员由项目经理、项目部各部门负责人、各施工分区负责人组成,负责本标段工程文明施工管理制度的制定、落实,并实施周检制度。小组内设专职文明施工督导员,全面负责监控本标段的文明施工工作。 十二、本人在此项工程中所做的工作
1、平面控制测量
1. 业主提供的控制点精度和数量能够满足测区首级控制。拟采用莱卡1230 GPS对位于太平角TG01点进行校核,仪器标称精度为±10mm+1ppm,点位精度均优于±20mm,可满足控制测量精度要求。
测量的基本方案为:
1)选项目部驻地四楼顶上作为参考站。
2)分别在业主提供的其他控制点的点位上设立移动站观测并记录数据。
3)校核无误后方可进行施工控制点的加密工作。
2平面控制选点应注意以下问题:
1)控制点应较均匀地分布在测区,以便于保证所求取的转换参数的精度。
2)所选控制点应便于安置接收设备和埋设标志,视场内障碍物的仰角应不大于15°。
3)控制点与大功率无线电发射源的距离应大于300m,与变电站、高压线的距离应大于100m。
4)在观测时,每条基线的观测时间不少于40分钟,GDOP值应小于8。
2、高程控制测量
1拟在靠近施工区2km处设立水尺,采用的方法用RTK移动站做一个临时高程控制点,在水尺附近同时引测工作水准点,以便水尺的设立和今后水尺的校核。
2为了保证水准仪的准确度和正常使用,在使用前需进行i角检验,满足规范要求后方能投入使用(工前和工后各一次)。
3为保证施工船施工和测量精度,在施工期间每月定期校核一次水尺,若出现大风、大浪等特殊气象,过后必须校核水尺以确保报潮仪精度。
3、水深测量
1测深线布设及定位间距
外业测量前,需先将大地测量参数(椭球参数、各投影元素、坐标转换参数)、测区的范围,测线布设数据输入到计算机内。测线布设的方向和间距根据现场情况和测图比例而定。垂直于主测线要布设检测线,其长度不小于主测线总长度的5%。按规范要求测深线间距不应大于图上2cm。
2平面定位
外业测量时平面定位采用一台天宝 GPS作为移动站,实时接收来自基准站的差分信号。在HYPACK MAX软件的支持下,实现定位数据采集。该套仪器的标称定位精度优于1m,对于1:1000测图而言,其图上最大误差为±1mm,所以此仪器可满足水深测量定位需要。
DGPS在工前需要在控制点上进行稳定性比对,采集1个小时以上数据,内、外符合精度需达到标称精度和满足规范要求。
3水深测量
采用HY1600型回声测深仪实时采集水深数据。此仪器的测深精度为5cm+0.1%*D(D为水深),满足规范要求,同时该仪器有标准RS-232接口,可与计算机联机,在HYPACK MAX水道测量软件的支持下,实现全自动化水深数据采集。
为保证仪器的精准度和稳定性,在工前进行测深仪稳定性试验,找一个水域波动较小的区域,在换能器下方5米处固定实验板,开机采集数据时间要大于最长实际测量时间,满足精度要求后方可使用。 4 深度改正
4.1每次外业测量前后用试验板各校核一次测深仪测深误差,并记录在测深纸上。3.4.2从测量前20分钟由专人开始观测记录潮位,每隔20分钟记录一次水位,至外业测量完成20分钟后停止记录。
4.2每次外业测量前后观察记录换能器吃水数据。 4.3 水深测量数据处理与成图
用HYPACK软件对外业采集的数据进行处理。先对原始数据进行打假,输入原始水深,然后加入潮位改正数、测深仪仪器改正数和吃水改正数,依据成图比例尺,按《水运工程测量规范》(JTJ 203-2001)要求的水深点间距进行排序,形成xyz文件,通过HASS转换软件转换后形成scr文件,调入AutoCAD,再在AutoCAD软件中绘制岸线、管线、灯标等地物符号。
4、地形测量
外业地形测量所用仪器拟选用RTK。在碎步测量前,根据现场情况加密图根控制点,并在每次测量前在固定图根点对仪器进行校核。碎步测量时,用RTK直接测得各碎步点的三维坐标,并记录存储在存储卡中。测图的比例尺要求是1:1000,故细部坐标点按20*20m布设。测量的各碎步点须充分反映测区的地形情况,地物测绘的取舍要符合《水运工程测量规范》(JTJ 203-2001)的规定。
存入RTK的外业测量数据将输入到计算机内,编辑形成XYZ文件,通过hass3.0软件转化,调入Autocad软件中,并勾画地物、岸线、等高线等地形要素。图廓整饰会按照我院颁布的《产品标识清单》要求进行图纸编号、整饰,最后通过和计算机相连的打印机按比例出图。
5、成 图、编 绘
绘图文件经专用软件转换,在AUTOCAD中成图。按业主要求,对于太平湾施工区的测
量按1:2000的比例成图。最后由计算机控制高精度的HP E500 plus绘图仪绘制各种所需图纸。图纸整饰需符合《水运工程测量规范》(JTJ203-2001)的要求。
6、控制测量
1 已有资料情况
坐标系统:西安80坐标系 高程基准:85国家高程 2采用的坐标、高程系统
2.1坐标系为西安80坐标系(高斯投影,1.5度带,中央子午线为 121.5 o) 2.2高程系统采用当地理论基准面作为施工的高程基准。 85国家高程基准与当地理论基准面转换关系:(示意图) 85国家高程基准
2.3控制点校核
我队根据提供的控制点分布图及坐标,搜集并踏勘图中标示的控制点,确认控制
点保存完好,标记清楚。利用RTK-GPS校核控制点,其精度满足作为施测区域控制测量起算点的要求。 2.4平面控制测量
业主提供的控制点精度和数量能够满足测区首级控制。DGPS工前在控制点上进行稳定性比对,采集1个小时以上数据,内、外符合精度需达到标称精度和满足规范要求。
在控制点TG02上架设DGPS,接收国家沿海信标站播发的信号,采集控制点的WGS-84坐标系的坐标,经内业处理求得WGS84到西安80坐标系下转换三参数(见附件1)。在其他控制点上现场校核并对测量数据与已知成果比对分析,确定三参数正确可用于施工测量的平面定位。
2.5高程控制测量
由于测区范围很大,为了保证测量成果符合规范要求,我们采用任意基站法在太行度假村楼顶架设GPS参考站,设立基准站基地。在基准站基地架设GPS参考站,用RTK分别联测测量范围内的已知控制点,采集得到其WGS-84坐标,根据测区范围及具体情况,对起算点进行可靠性检验,采取合理的数学模型,进行多种点组合方式分别计算坐标系转化关系并优选最佳转换七参数(见附件2)。
求取七参数后用RTK校核业主提供的用于控制水位的H1,H2点,水位控制点无误可以用于水位控制测量。
7、附件
附件1:三参数
附件2:七参数
8、 主要技术规格和精度要求
1 坐标、高程系统
坐标系统:西安80坐标系
高程系统:85高程基准
2 图符规格和编号
采用中交天航设计勘察研究院统一标准,采用1:1000和1:2000两种比例尺。且X、
Y坐标与国标相反,水深值选取半径4-6个单位。
3主要精度指标
3.1一、二级GPS测量精度
表4-1 一、二级GPS测量精度表
等级
平均距离
/km 0.6
a/mm
闭合环或
最弱边相
附合线路
对中误差
边数/条
1/20000
观测卫星数 静态 ≥4
快速静态 ≥5
b/1?10
?6
一级 ≤10 ≤10 ≤10
二级 0.4 ≤15 ≤20
1/10000
≤10 ≥4 ≥5
3.2 Odom Hypack 精度标准
表4-2 水深测量精度要求表
3.3图根导线控制测量精度
表4-3 导线控制测量精度表
测回数 J2
级 级
J6 测回差 /” 测角中误差 /”
最弱点点位中误差
方位角闭合差 /”
全长相对闭合差
坐标闭合差 /m 等级
导线长度
平均长度
/
cm
3.4一、二级导线精度要求
表4-4 一、二级导线测量精度表
等级
附合导线长度/km 平均边长/m
测量中误差/”/
全长相对闭合差 ≤1/14000 ≤1/10000
水平角测回数DJ2 2
测距中误差
方位角闭合差/”
一级 3.6 300
≤
?5
≤?15
≤?10
二级
2.4 200
≤?8
1
≤?15
≤?16n
9.控制测量
港区测量坐标测量需要先做控制点,利用已有的GPS点,布设一、二级导线网以及图
根点,以满足港区测量需要。
1 GPS测量
以D、E级GPS控制点作为起算点,布设满足本测区所需的一、二级导线网。一级GPS
点的布设可根据已知点的分布情况,布设成附合导线网。在一级导线不能满足要求时布设二级导线。
导线网中结点与高级点间或结点与结点间的长度不应大于附和导线规定长度的70%,相邻边长之比不宜超过1:3
2 选点、埋石
根据业主要求全测区GPS点均设置为永久标志:在控制点处设立永久性的水准点标石,
标石埋设于地下一定深度,也可以将标志直接灌注在坚硬的的岩石层上或坚固的永久性的建筑物上,以保证水准点能够稳固安全、长久保存以及便于观测使用。
3 一、二级导线观测
外业观测记录采用全站仪电子手簿进行,各项观测限差要求预置于全站仪内。
软件平差。
所用全站仪必须检定合格。
4一、二级GPS观测
技术指标如下:
表6-1 一、二级GPS观测技术要求表
等级 作业方法 卫星高度表 有效观测卫星数
平均重复设站数 时间段长度/min PDOP值
观测时,应考虑点位观测接收卫星信号情况,点位环境和基线向量长度等诸多因素的
影响,必要时应适当延长同步观测时间。
正确两区和记录天线高,并要求测前,侧后各量取一次,取平均值为天线高,两次量
取差值不超过3mm,否则应重新观测。 经检验合格,进行平差。
6 一、二级图根测量
1 图根布设
图根控制网以D、E级GPS点和一二级导线为起算点进行布设;图根控制全部采用测距导线。图根导线的附和次数不超过两次。
2 选点和埋石
图根点密度应满足界址点及测量要素的测绘,点位的选取必须有利于港区测量工作数据采集。图根点一般采用木桩或钢钉、铁钉、十字刻痕作为标志,应尽可能地利用原有的点位。按要求为每幅1:1000比例尺的地形图不少于12个永久控制点.
3 图根点编号
图根点编号其实可以采用地籍测量的编号规范。
4 观测与计算
外业观测记录使用全站仪电子手簿进行,各项观测限差要求预置于全站仪内。
10、水深测量
1 测量准备
做好边界文件如图:
在Hypack
软件中先画好测线,如图
测线编辑图
调试Hypack硬件设置如图:
Hypack硬件调试图
调试好Odom各项参数就可以外业测量了。
2 外业测量
外业测量是此次测量的重要部分。
2.1 声速实验
对应相关水深,误差对照表:
表7-1 声速实验表
水深/m 10 12 14 16 18 20
误差 ±0.01 ±0.01 ±0.01 ±0.01 ±0.02 ±
0.02
2.2 潮位记录与校验
一般每隔二十分钟记一次潮位,单位以m计算
大连太平湾验潮仪校验记录表
2.3测深仪稳定性实验统计表
港口: 大连太平湾港区 测试水域: 港池 仪器型号: hy1600 仪器编号: 09099 测区深度: 10m 检查板深度: 9m
测量日期: 2014年3月 测量单位: 天航设研院 测 量:葛金理 校 核: 张国敬
2.4测深仪实验板校验记录
2.5 仪器架设
测深仪一般架设在船的两侧甲板上,由于本次测量任务采用的是单波束测深仪,所以只在船的一侧甲板,所以在设置船舶的模型是最好选用圆形而不是船形从而避免测深仪到船正中心这一系统误差。
DGPS的接收天线最好超过船的高度,防止影像信号。
2.6 开始测量
在测线上往复扫浅,有手动点选记录和自动上线下线两种方式,根据具体情况具体选择。值得注意的是,在测量过程中,DGPS的卫星数不能低于4个,以保证测量的精度。测线与船偏离不能超过1m。
2.7 测量结束
将测深仪打印机中的测深纸取出,用来内业处理时取用。注意仪器的收放,而且沾到海水的仪器必须及时清理,防止腐蚀。
3 内业处理
3.1 假点的剔除
在测量时难免遇到一些假点,在处理时我们就应该将这些点剔除,来保证整条测线的精度要求,所以我们通常把这叫做“打假”。如图:
根据测深纸上的实时数据记载来对照断面中的图像,像图中的这种与测深纸不符且突然突出的峰(谷)必须剔除。
3.2 潮位改正
根据记录的潮位数据,根据时间顺序输入Hypack软件,会得到关于时间和潮位的函数图像,在内业处理时将此函数图像加到里面去,从而起到平差的作用。
3.3 声速改正
根据之前提到的声速实验将所得到的声速改正加入到软件中如图:
水深改正
生成DC格式文件
3.4 水深值排序
测量出的数据是一条条的测线所以我们要对这些水深数据进行排序,在Hypack中也有专门的选项进行排序,操作如图:
水深值排序
4 成果输出
成果输出有两种方式直接保存成Hypack的项目,另一种就是转换成AutoCAD的水深图。
保存成项目直接保存就可以,这里主要是介绍转换成AutoCAD的水深图。
4.1 抽取xyz文件
在项目文件夹下找到格式为xyz的水深文件
4.2 用xyz转换
利用HASS将xyz文件转换成AutoCAD运行脚本。
4.3 出图
11. 检查验收
1 成果检查
1.1 检查制度
根据设研院统一规定进行成果检查。
1.2 提交检查的成果和资料
1.项目受理,申请资料:
(1)项目申请书
(2)质量手册
(3)程序文件
(4)作业指导书
(5)质量记录格式
(6)技术管理标准汇编
2.项目基础数据:
(1)Hypack项目文件
(2)测深纸
(3)AutoCAD图像
3.检查记录
1.3 检查程序和检查方法
根据设研院总【2013】019《关于下发设研院2013年质量记录清单的通知》进行。 2 成果验收
成果验收以项目部为单位组织实施。应及时总结,编写工作报告,并向设研院申请验收。
设研院收到申请后,应及时成立验收组,采用听汇报、看材料、抽件袋、查现场等方式,对测绘成果进行全面的评价、验收,并出具验收意见。
12.成果资料整理及归档入库
成果经业主审核无异议后,申请数据入库。将所得到的信息编写进数据库。在事先建好的数据库中存入测绘成果。 成果入库后,织人员对测量形成的有关成果资料进行整理和归档
2014年 3 月
十三、通过参加实习,本人的感受
经过长时间的学习和工作,我终于完成了太平湾港港池扫浅工程论文技术设计与控制测量。到论文文章的完成,至一步步对我来说都是一次次的尝试与挑战。整体的规划还不够全面。但也有一些缺点.希望在日后的工作中,能学到更多的知识,以此来完善我的个人及专业素养。
通过本次实习,巩固、扩大和加深了我们从课堂上所学的理论知识,掌握了水深测量仪器的基本操作与RTK的一些基本操作,并达到了一定的熟练程度,而且还运用CAD绘也积累自己的绘图经验和提高自己的绘图速度。不仅从此次专业实习中获得了测量实际工作的初步经验和基本技能,还着重培养了我们的独立工作能力,培养我们在施测现场发现问题、解决问题的能力,而且进一步熟练了测量仪器的使用技能。
本次实习也让我真正体会到测绘专业是一个团队的工种!每个人的工作任务和各自的长处是不一样的,我们配合起来才能发挥出较高的效率。我的主要任务是使用仪器测出数据。同时这次实习也拓展了我们的交际和合作的能力。因为以前人家说测绘专业特别需要团队合作精神,我都没有能够完全了解。的确,一次测量实习要完整的做完,单靠一个人的力量和构思是远远不够的,也是不可能将要做的工作做好。只有小组全体成员的合作和团结才能让实习快速而高效的完成。正所谓“三个臭皮匠,顶个诸葛亮”。另外这次测量实习培养了我分工协作的能力,增进了同事之间的感情,深化了友谊。在实习过程中难免会碰到一些疙疙瘩瘩的事情,闹得大家都不愉快,但是我们能够及时地进行交流和沟通,忘记昨天的不愉快,迎接新的朝阳!
实习使我学到知识而且会实际操作,并且能够单独的完成一项工作,达到相应的锻炼效果。而不是单纯抢时间,赶进度,草草了事收工,这样也达不到实习的预期目标。即使收工了,百分之百也要重新来过,这样的话太划不来,既浪费时间和精力,百害而不一利。因为测绘专业有自己的《测绘法》,它规定了测图的精度要求,这是每一位测绘人员都必须遵守的。另外,如果我们在平时就这样马马乎乎,对我们自己而言是自己对自己不负责,现在马虎惯了,对待以后的工作也回、会草草了事!另外,我们拥有这样让你锻炼的机会
是少之又少的,马马乎乎就等于将一次绝佳的机会给浪费了,丢掉了确实很可惜!所以,发现问题及时解决。我们深知搞工程这一行,需要的就是细心、耐心、毅力和做事严谨的态度。只有这样,日后走上正式工作岗位才会得心应手,少走弯路。
总的来说,这次实习让我体会到了外业的艰辛,内业的耐心,工作的细心,甚至还有了对建国初的测绘人员的敬畏之心。锻炼了实际的能力,让我在未来面对选择时更有信心和勇气。 十四、结束语
本设计在选题及进行过程中得到华老师的悉心指导。论文行文过程中,华老师多次帮助我分析思路,开拓视角,在我遇到问题想放弃的时候给予我最大的支持和鼓励。华老师严谨求实的教学态度,踏实坚韧的工作精神,将使我终生受益。再多华丽的语言也显苍白。在此,谨向华老师致以最诚挚的谢意和崇高的敬意。
感谢我的朋友们,在我课题研究过程中给予我技术上的极大支持和心理上的鼓励。感谢室友们,是你们的陪伴让我度过了最难过的时光,是你们教会了我如何简单地快乐!友情的无私为我们的大学时光重重地写下了无悔!
感谢天津交通职业技术学院给了我们参与这次实际工程的机会,同时也要感谢中交天津港航勘察设计研究院有限公司对我们耐心指导。
祝愿即将工作的同学们未来的工作道路上一帆风顺,老师们身体健康、工作顺利。最后祝愿我的母校在以后的发展中创造辉煌,更上一层楼,相信明天会更美好。
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范文三:工程测量毕业设计
毕业设计(论文) 题目
学生姓名
学 号
专 业
班 级
指导教师
评阅教师
完成日期 年 月 日
工程测量概述
学 生:
指导老师:
摘 要:本文对传统的测绘理论和技术内容进行了筛选, 介绍了水准测量、 角度 测量、的相关概念,并简单介绍了水准仪、经纬仪、全站仪、 GPS 等它们的使用 原理和操作方法, 同样也普及了一些现如今测量的发展状况和未来测量的发展趋 势。
关键词:水准仪 经纬仪 全站仪 GPS 测量的发展
前言
随着计算机技术、微电子技术、技术、空间技术、通讯技术和信息技术的 不断进步, 测绘仪器设备不断更新换代, 测绘技术领域也发生了深刻变化。 从数 据的采集、 处理和管理, 到数据的储存、 输出, 不断向自动化、 数字化、 集成化、 科学化的方向迈进, GPS 技术、 RS 技术、 GIG 技术、数字化测绘技术已经广泛地 应用于国民经济建设的各个领域之中。目前,传统的测绘技术仍被大量的使用, 基本原理、基本方法、基本操作过程答题未改变,在老新仪器、新老方法、新老 测绘技术的转换时期,如果只追求新技术的充实、过多的删除传统的测绘内容, 会脱离当前的实际生活和生产。
1 水准测量
1.1水准测量之水准仪
高程测量是测绘地形图的基本工作之一,另外大量的工程、建筑施工也必 须量测地面高程,利用水准仪进行水准测量是精密测量高程的主要方法
1.1.1水准仪器组合:
1. 望远镜 2.调整手轮 3.圆水准器 4.微调手轮 5.水平制动手轮 6.管水 准器 7.水平微调手轮 8.脚架
1.1.2 操作要点:
在未知两点间,摆开三脚架,从仪器箱取出水准仪安放在三脚架上,利用 三个机座螺丝调平, 使圆气泡居中, 跟着调平管水准器。 水平制动手轮是调平的, 在水平镜内通过三角棱镜反射,水平重合,就是平水。将望远镜对准未知点(1) 上的塔尺,再次调平管水平器重合,读出塔尺的读数(后视),把望远镜旋转到 未知点(2)的塔尺,调整管水平器,读出塔尺的读数(前视),记到记录本上。 计算公式:两点高差 =后视-前视。
1.1.3校正方法:
将仪器摆在两固定点中间,标出两点的水平线,称为 a 、 b 线,移动仪器到 固定点一端, 标出两点的水平线, 称为 a’、 b ’。 计算如果 a -b≠a’-b’时, 将望远镜横丝对准偏差一半的数值。 用校针将水准仪的上下螺钉调整, 使管水平 泡吻合为止。重复以上做法,直到相等为止。
1.2 水准仪的使用方法
水准仪的使用包括:水准仪的安置、粗平、瞄准、精平、读数五个步骤。 1. 安置
安置是将仪器安装在可以伸缩的三脚架上并置于两观测点之间。 首先打开三 脚架并使高度适中, 用目估法使架头大致水平并检查脚架是否牢固, 然后打开仪 器箱,用连接螺旋将水准仪器连接在三脚架上。
2. 粗平
粗平是使仪器的视线粗略水平,利用脚螺旋置园水准气泡居于园指标圈之 中。 具体方法用仪器练习。 在整平过程中, 气泡移动的方向与大姆指运动的方向 一致。
3. 瞄准
瞄准是用望远镜准确地瞄准目标。 首先是把望远镜对向远处明亮的背景, 转 动目镜调焦螺旋,使十字丝最清晰。再松开固定螺旋,旋转望远镜,使照门和准 星的连接对准水准尺, 拧紧固定螺旋。 最后转动物镜对光螺旋, 使水准尺的清晰 地落在十字丝平面上,再转动微动螺旋,使水准尺的像靠于十字竖丝的一侧。 4. 精平
精平是使望远镜的视线精确水平。 微倾水准仪, 在水准管上部装有一组棱镜, 可将水准管气泡两端, 折射到镜管旁的符合水准观察窗内, 若气泡居中时, 气泡 两端的象将符合成一抛物线型, 说明视线水平。 若气泡两端的象不相符合, 说明 视线不水平。 这时可用右手转动微倾螺旋使气泡两端的象完全符合, 仪器便可提
供一条水平视线, 以满足水准测量基本原理的要求。 注意?气泡左半部份的移动 方向,总与右手大拇指的方向不一致。
5. 读数
用十字丝, 截读水准尺上的读数。 现在的水准仪多是倒象望远镜, 读数时应 由上而下进行。先估读毫米级读数,后报出全部读数。
注意, 水准仪使用步骤一定要按上面顺序进行, 不能颠倒, 特别是读数前的符合 水泡调整,一定要在读数前进行。
1.3水准仪的测量
测定地面点高程的工作,称为高程测量。高程测量是测量的基本工作之一。 高程测量按所使用的仪器和施测方法的不同, 可以分为水准测量、 三角高程测量、 GPS 高程测量和气压高程测量。水准测量是目前精度最高的一种高程测量方法, 它广泛应用于国家高程控制测量、工程勘测和施工测量中。
水准测量的原理是利用水准仪提供的水平视线, 读取竖立于两个点上的水准尺上 的读数,来测定两点间的高差,再根据已知点高程计算待定点高程。
如下图所示, 在地面上有 A 、 B 两点, 已知 A 点的高程为 HA 、 为求 B 点的高程 HB , 在 A 、 B 两点之间安骨水准仪, A 、 B 两点亡各竖立一把水准尺,通过水准仪的望 远镜读取水平视线分别在 A 、 B 两点水准尺上截取的读数为 a 和 b ,可以求出 A 、 B 两点问的高差为:
设水准测量的前进方向为 A 点至 B 点,则称 A 点为后视点,其水准尺读数 a 为后视读数;称 B 点为前视点,其水准尺读数 b 为前视读数。因此,两点间的高 差等于:
hAB=后视读数 -前视读数
若后视读数大于前视读数,则高差为正,表示 B 点比 A 点高, hAB>0;若后 视读数小于前视读数,则高差为负,表示 B 点比 A 点低, hAB<>
如果 A 、 B 两点相距不远, 且高差不大, 则安置一次水准仪, 就可以测得高差 hAB 。 此时 B 点高程为:
当架设一次水准仪需要测量多个前视点 B1, B2,?, Bn 的高程时,采用视 线高程计算这些点的高程就非常方便。设水准仪对竖立在 B1, B2,?, Bn 点上 的水准尺读数分别为 b1, b2,?, bn 时,则高程计算公式为:
如果 A 、 B 两点相距较远或高差较大,安置一次仪器无法测得其高差时,就 需要在两点间增设若干个作为传递高程的临时立尺点,称为转点 (简称 TP 点 ) , 如图中的 TP1, TP 2,?点,并依次连续设站观测,设测得的各站高差为:
1.4 水准仪保养与维修
1.水准仪是精密的光学仪器,正确合理使用和保管对仪器精度和寿命有很 大的作用;
2.避免阳光直晒,不许可证随便拆卸仪器;
3.每个微调都应轻轻转动,不要用力过大。镜片、光学片不准用手触片;
4.仪器有故障,由熟悉仪器结构者或修理部修理;
5.每次使用完后,应对仪器擦干净,保持干燥。
2 角度测量及经纬仪
2.1 角度测量原理
角度测量包括水平角测量和竖直角测量, 是测量的三项基本工作之一。 角度 测量最常用的仪器是经纬仪。 水平角测量用于计算点的平面位置, 竖直角测量用 于测定高差或将倾斜距离改算成水平距离。
2.1.1水平角测量原理
水平角是地面上一点到两目标的方向线投影到水平面上的夹角, 也就是过这 两方向线所作两竖直面间的二面角。用 β表示,角值范围 0o~360 o。如图 2-1所 示,设 A 、 B 、 C 是任意三个位于地面上不同高程的点, B 1A 1、 B 1C 1为空间直线 BA 、 BC 在水平面上的投影, B 1A 1与 B 1C 1的夹角 β就是为地面上 BA 、 BC 两方 向之间的水平角。
为了测出水平角的大小,可以设想在 B 点的上方水平地安置一个带有顺时 针刻画、注记的圆盘,并使其圆心 O 在过 B 点的铅垂线上,有一刻度盘和在刻 度盘上读数的指标。观测水平角时,刻度盘中心应安放在过测站点的铅垂线上, 直线 BA 、 BC 在水平圆盘上的投影是 om 、 on ,此时如果能读出 om 、 on 在水平 圆盘上的读数 m 和 n ,那么水平角 β就等于 m 减去 n ,即 n
m -
=
β。
因此, 用于测量水平角的仪器必须有一个能读数的度盘, 并能使之水平。 为 了瞄准不同方向, 该度盘应能沿水平方向转动, 也能高低俯仰。 当度盘高低俯仰 时, 其视准独应划出一竖直面, 这样才能使得在同一竖直面内高低不同的目标有 相同的水平度盘读数。
经纬仪就是根据上述要求设计制造的一种测角仪器。
图 2-1 水平角测量原理 图 2-2 竖直角测量原理 2.1.2竖直角测量原理
竖直角是同一竖直面内视线与水平线间的夹角。 角值范围为 -90°~+ 90°。 视 线向上倾斜,竖直角为仰角,符号为正。视线向下倾斜,竖直角为俯角,符号为 负。
竖直角与水平角一样, 其角值也是度盘上两个方向读数之差。 不同的是竖直 角的两个方向中必有一个是水平方向。 任何类型的经纬仪, 制作上都要求当竖直 指标水准管气泡居中,望远镜视准轴水平时,其竖盘读数是一个固定值。因此, 在观测竖直角时, 只要观测目标点一个方向并读取竖盘读数便可算得该目标点的 竖直角,而不必观测水平方向。
2.2 DJ6级光学经纬仪
2.2.1经纬仪概述
1.按读数系统区分类:光学经纬仪(如图 2-3)、游标经纬仪、电子经纬仪 (如图 2-4)
2.按编制了标准分类:DJ07、 DJ1、 DJ2、 DJ6、 DJ15及 DJ60
图 2-3 光学经纬仪 图 2-4 电子经纬仪
2.2.2 DJ 6级光学经纬仪的构造
经纬仪的构造主要分三部分,如图 2-5所示。
图 2-5 DJ6型光学经纬仪构造
1.基座
基座用来支承整个仪器, 并借助中心螺旋使经纬仪与脚架结合。 其上有三个 脚螺旋,用来整平仪器。竖轴轴套与基座连在一起。轴座连接螺旋拧紧后,可将 照准部固定在基座上, 使用仪器时, 切勿松动该螺旋, 以免照准部与基座分离而 坠落。
2.水平度盘
水平度盘是玻璃制成的圆环, 在其上刻有分划, 从 0°~360°, 顺时针方向注 记,用来测量水平角。度盘轴套套在竖轴轴套的外面,绕轴套旋转。在水平度盘 下方的度盘轴套上,有些仪器装有金属圆盘,用于复测,称为复测盘。
3.照准部
照准部上有望远镜、横轴、支架、竖轴、水准管、水平制微动、竖直制微动 及读数装置等。
经纬仪的各部分构件名称如图 2-6所示。
图 2-6 DJ6型光学经纬仪
2.2.3 DJ6级光学经纬仪的读数方法
1.分微尺测微器及其读数方法,如图 2-7(a )所示。
分微尺测微器的结构简单,读数方便,具有一定的读数精度,广泛应用于 J6级光学经纬仪。
读数的主要设备为读数窗上的分微尺,水平度盘与竖盘上 1°的分划间隔, 成象后与分微尺的全长相等。 上面的窗格里是水平度盘及其分微尺的影象, 下面 的窗格里是竖盘和其分微尺的影象。 分微尺分成 60等分, 格值 1′ , 可估读到 0.1′ 。 读数时, 以分微尺上的零线为指标。 度数由落在分微尺上的度盘分划的注记读出, 小于 1′ 的数值,即分微尺零线至该度盘刻度线间的角值,由分微尺上读出。
(a )测微尺读数窗 (b )单平板玻璃测微器的读数方法 图 2-7 DJ6光学经纬仪读数方法
2.单平板玻璃测微器及其读数方法
单平板玻璃测微器主要由平板玻璃、 测微尺、 连接机构和测微轮组成。 转动 测微轮, 通过齿轮带动平板玻璃和与之固连在一起的测微尺一起转动; 测微尺和 平板玻璃同步转动,单平板玻璃测微器读数窗的影象下面的窗格为水平度盘影 象; 中间的窗格为竖直度盘影象; 上面较小的窗格为测微尺影象。 度盘分划值为 30′ ,测微尺的量程也为 30′ ,将其分为 90格,即测微尺最小分划值为 20″ ,当 度盘分划影象移动一个分划值(30′ )时,测微尺也正好转动 30′ 。
2.3 DJ2光学经纬仪
2.3.1 DJ2级光学经纬仪的构造
与 DJ 6级光学经纬仪相比, DJ 2级光学经纬仪的精度较高,在结构上除望远 镜的放大倍数
较大, 照准部水准管的灵敏度较高, 度盘格值较小外, 主要表现在读数设备的不 同。
DJ 2级光学经纬仪常用于较高精度的工程测量。 如图 2-8所示, 为国产的 DJ 2级光学经纬仪的外形,其各部件的名称如图所注。
图 2-8 DJ2级光学经纬仪
1-读数显微镜; 2-照准部水准管;
3-水平制动螺旋; 4-轴座连接螺旋; 5-望远镜制动螺旋; 6-瞄准器;
7-测微轮; 8-望远镜微动螺旋; 9-换像手轮; 10-水平制动螺旋; 11-水平度 盘位置变换手轮; 12-竖盘照明反光镜; 13-竖盘指标水准管; 14-竖盘指标水准 管微动螺旋; 15-光学对点器; 16-水平度盘照明反光镜
2.3.2 DJ2级光学经纬仪的读数方法
近年来生产的 DJ 2级光学经纬仪, 都采用了数字化读数装置。 如图 3-9所示, 右下方为分划重合窗, 右上方读数窗中上面的数字为整度数, 凸出的小方框中所 注数字为整 10′ 数;左下方为测微尺读数窗。
图 2-9 DJ2光学经纬仪读数窗
测微尺刻划有 600小格,每格为 1〞,可估读至 0.1〞。测微尺读数窗左边 注记数字为分,右边注记为 10〞。读数步骤如下:
1.转动测微轮,使分划重合窗中上、下分划线重合,见图 2-9(b ) ,并在 读数窗中读出度数;
2.在凸出的小方框中读出整 10′ 数;
3.在测微尺读数窗中读出分及秒数;
4.将以上读数相加即为度盘度数。如图 2-9(b )中度数为 96°37′15〞。 观测竖直角时读数方法同上, 只是必须转动换像手轮, 使度盘从水平度盘到 竖直度盘。
2.4水平角测量
2.4.1 经纬仪的使用
经纬仪的使用主要包括经纬仪的对中、整平、瞄准和读数等操作步骤。 (一)对中
对中目的是使仪器的中心与测站点位于同一铅线上。
1.打开三脚架,调节脚架高度适中,目估三脚架头大致水平,且三脚架中 心大致对准地面标志中心。
2.将仪器放在脚架上,并拧紧连接仪器和三脚架的中心连接螺旋,双手分 别握住另两条架腿稍离地面前后左右摆动, 眼睛看对中器的望远镜, 直至分划圈 中心对准地面标志中心为止,放下两架腿并踏紧。
3.升落脚架腿使气泡基本居中,然后用脚螺旋精确整平。
4.检查地面标志是否位于对中器分划圈中心,若不居中,可稍旋松连接螺 旋,在架头上移动仪器,使其精确对中。
(二)整平
整平是利用其座上三个脚螺旋使照准部水准管气泡居中, 从而使竖轴竖直和 水平度盘水平。
整平时, 先转动照准部, 使照准部水准管与任一对脚螺旋的连线平行, 两手 同时向内或外转动这两个脚螺旋,使水准管气泡居中。将照准部旋转 90°,转动 第三个脚螺旋, 使水准管气泡居中, 按以上步骤反复进行, 直到照准部转至任意 位置气泡皆居中为止。如图 3-10所示。
图 2-10 经纬仪整平 图 2-11 瞄准目标 (三)瞄准
测水平角时, 瞄准是指用十字丝的纵丝精确地瞄准目标, 具体操作步骤如下:
1.调节目镜调焦螺旋,使十字丝清晰。
2.松开望远镜制动螺旋和照准部制动螺旋,先利用望远镜上的准星瞄准目 标,使在望远镜内能看到目标物象,然后旋紧上述两制动螺旋。
3.转动物镜调焦使物象清晰,注意消除视差。
4.旋转望远镜和照准部制动螺旋,使十字丝的纵丝精确地瞄准目标,如图 2-11所示。
(四)读数
照准目标后,打开反光镜,并调整其位置,使读数窗内进光明亮均匀。然后 进行读数显微镜调焦, 使读数窗内分划清晰, 并消除视差。 最后读取度盘读数并 记录。
2.4.2 水平角观测
(一)测回法
这种方法用于观测两个方向之间的单角。 如图 2-12所示,观测程序如下:
图 2-12 测回法观测
1.在 O 点安置经纬仪,对中、整平后盘左位置精确瞄准左目标 A ,调整水 平度盘为零度稍大,读数 A 左。
2.松开水平制动螺旋,顺时针转动照准部,瞄准右方 B 目标,读取水平度 盘读数 B 左。以上称上半测回,角值为 左
左 左 A B -=β (2-1)
3.松开水平及竖直制动螺旋,盘右瞄准右方 B 目标,读取水平度盘读数 B 右,再瞄准左方目标 A ,读取水平度盘读数 A 右。以上称下半测回,角值为
右 右 右 A B -=β (2-2)
4.上、下半测回合称一测回。 )
右 左 βββ+=21
(2-3)
必须注意:
1)上、下半测回的角值之差不大于 40〞时,才能取其平均值作为一测回观 测成果。
2)水平度盘是按顺时针方向注记的,因此半测回角值必须是右目标读数减 去左目标读数,当不够减时则将右目标读数加上按 360°。
3)当测角精度要求较高时,往往要测几个测回,为了减少度盘分划误差的 影响,各测回间应根据测回数 n 按 180°/n 变换水平度盘位置。 测回法测角记录计算格式如表 2-1 。
(二)方向观测法
适用于观测两个以上的方向。 当方向多于二个时, 每半测回都从一个选定 的起始方向(零方向)开始观测,在依次观测所需的各个目标之后,应再次观测 起始方向(称为归零)称为全圆方向法。如图 2-13所示。
图 2-13 方向观测法 如需观测 n 个测回, 则各测回间仍应按 n
180变动水平度盘位置。 记录计算见 表 2-2方向观测法计算手簿。
表 2-2
方向观测法计算手簿
手簿中两倍照准误差 2C 值的计算式为
)
(盘右度数
盘左读数
180
2±
-
=
C
2.5. 竖直角测量
2.5.1 竖直度盘结构
竖盘固定在望远镜旋转轴的一端, 随望远镜在竖直面内转动, 而用来读取竖 盘读数的指标, 并不随望远镜转动, 因此, 当望远镜照准不同目标时可读出不同 的竖盘读数。
2.5.2 竖直角计算公式
竖直角是同一竖直面内倾斜视线与水平视线间的夹角, 与水平角计算原理一 样, 竖直角也是度盘上两个方向读数之差, 但是由于视线水平时的竖盘读数为一 常数(90°的整数倍)。
竖直度盘结构特点是, 当竖盘水准管气泡居中, 且望远镜视线水平时, 盘左 位置的竖盘读数应为 90°,盘右应为 270°。
因此, 进行竖直角测量时, 只需读取目标方向的竖盘读数, 便可根据不同度 盘注记形式相对应的计算公式计算出所测目标的竖直角。
竖直度盘注记形式常用的有两种,如图 3-14所示。
图 2-14 竖直度盘
图 2-15 顺时针竖直角测量
(a )盘左 (b )盘右
现以顺时针刻划注记的竖盘为例, 得出竖直角的计算公式。 如图 3-15所示。 盘左,如图 2-15(a )所示,当抬高视线观测一目标时,竖盘读数为 L ,则 竖直角为
L L -=
90α (2-4)
盘右,如图 2-15(b )所示, 当抬高视线观测原目标,竖盘读数为 R ,则 竖直角为
270-=R R α (2-5)
对于逆时针刻划注记的竖盘,如图 2-16所示,可用类似的方法得出竖直角 的计算公式为
90-=L L α (2-6) R R -= 270α (2-7)
图 2-16 逆时针竖直角测量 (a )盘左 (b )盘右
2.5.3 竖直角的观测与计算
如图 2-17所示,竖直角的观测的计算步骤如下:
图 2-17 竖直角观测 图 2-18 竖直角观测瞄准
1.仪器安置于测站点 O 上,盘左瞄准目标点 A (中丝切于目标顶部)如图 2-18。
2.调节竖盘指标水准管气泡居中,读数 L ,并记入表 2-3中。
3.盘右再瞄准 A 点并调节竖盘指标水准管气泡居中,读数 R ,记入表 2-3中。
4.计算竖直角 α。
) (2
1R L ααα+= (2-8)
表 2-3 竖 直 角 观 测 记 录 手 簿
2.5.4 竖盘指标差
当视线水平时,盘左竖盘读数应为 90°,盘右为 270°。事实上,读数指标往 往偏离正确位置即 90°或 270°,而与正确位置相差一个小角度 x ,该角度称为竖 盘指标差, 简称指标差。 指标差本身有正负号, 一般规定当竖盘读数指标偏离方 向与竖盘注记方向一致时, x 取正号,反之取负号。见表 2-4。 竖盘指标差为:
) (2
1
L R x αα-= (2-9)
2.6 经纬仪的检验与校正
一、照准部水准轴应垂直于仪器竖轴的检验和校正
检验 先整平仪器, 照准部水准管平行于任意一对脚螺旋, 转动该对角螺旋 使气泡居中,再将照准部旋转 180°,若气泡仍居中,说明此条件满足,否则需 要校正,如图 3-19所示。
校正 用校正针拨动水准管一端的校正螺丝, 先松一个后紧一个, 使气泡退 回偏离格数的一半, 再转动脚螺旋使气泡居中。 重复检验校正, 直到期水准管在 任何位置时气泡偏离量都在一格以内。
二、十字丝竖丝应垂直于仪器横轴的检验校正
检验 如图 2-20所示,用十字丝竖丝一端瞄准细小点状目标转动望远镜微 动螺旋,使其移至竖丝另一端,若目标点始终在竖丝上移动,说明此条件满足, 否则需要校正。
校正 旋下十字丝分划板护罩, 用小改锥松开十字丝分划板的固定螺丝, 微 微转动十字丝分划板, 使竖丝端点至点状目标的间隔减小一半, 再返转到起始端 点。重复上述检验校正,直到无显著误差为止,最后将固定螺丝拧紧。
图 2-19 照准部水准管轴的检校
图 2-20 十字丝检验
三、视准轴应垂直于横轴的检验和校正
方法一:
检验 盘左瞄准远处与仪器同高点 A , 读取水平度盘读数 α
左
, 盘右再瞄准 A
点, 读取水平度盘读数 α右 。 若 α
左
=α
右
±180°, 说明此条件已满足, 若差值超过 2′ ,
则需要校正。
校正 计算正确读数 α右 ′=[α右 +(α左 ±180°) ]/2,转动水平微动螺旋,使水 平度盘读数为 α
右 ′ , 此时目标偏离十字丝交点,用校正针拨动十线左、右校正螺 旋,使十字丝交点对准 A 点。如此重复检验校正,直到差值在 2′ 内为止,最后旋 上十字丝分划板护罩。
方法二:
图 2-21 视准轴检验
检验 如图 2-21所示,在平坦场地选择相距 100m 的 A 、 B 两点,仪器安置 在两点中间的 O 点,在 A 点设置和经纬仪同高的点标志(或在墙上设同高的点 标志),在 B 点设一根水平尺,该尺与仪器同高且与 OB 垂直。检验时用盘左瞄 准 A 点标志,固定照准部,倒转望远镜,在 B 点尺上定出 B 1点的读数,再用盘 右同法定出 B 2点读数。若 B 1与 B 2重合,说明此条件满足,否则需要校正。
校正 在 B 1、 B 2点间 1/4处定出 B 3读数, 使 4/) (1223B B B B --=。 拨动-十 字丝左、 右校正螺旋, 使十字丝交点与 B 3点重合。 如此反复检校, 直到 B 1B 2≤ 2mm 为止。最后旋上十字丝分划板护罩。
四、横轴与竖轴垂直的检验和校正
在离建筑物 10m 处安置仪器,盘左瞄准墙上高目标点标志 P (垂直角大于 30°),将望远镜放平,十字丝交点投在墙上定出 P 1点。盘右瞄准 P 点同法定出 P 2点。若 P 1P 2点重合,则说明此条件满足,若 P 1P 2>5mm ,则需要校正。由于 仪器横轴是密封的,故该项校正应由专业维修人员进行,如图 2-22所示。
图 2-22 横轴检验
五、竖盘指标差的检验和校正
竖盘指标差检校的目的是使竖盘指标差 x 等于 0,如图 2-23所示。 检校方法 安置经纬仪整平后, 用盘左、 盘右两个位置瞄准同一个目标, 分 别调竖盘指标水准管气泡居中后,读取竖盘读数 L 和 R ,然后按式(2-7)计算 竖盘指标差 x 。若 x 值超过 1′ 时,应进行校正。
校正方法 保持望远镜盘右位置瞄准目标 P 不变, 计算不含指标差 x 时的盘 右正确读数 0R , x R R -=0。转动竖盘指标水准管微动螺旋使竖盘读数为 0R ,此 时竖盘指标水准管气泡一定不会居中。 用校正针拨动竖盘指标水准管一端的校正 螺丝,使气泡居中即可。此项校正须反复进行。
图 2-23 竖盘指标差
六、光学对中器的检验校正
检校的目的是使光学对中器的光学垂线与仪器竖轴重合,即仪器对中后, 绕竖轴旋转转至任何方向仍然对中,如图 2-24所示。
图 2-24 光学对中器
2.7 水平角测量的误差来源及注意事项
影响水平角测量精度的原因很多, 归纳起来主要有仪器误差、 观测误差和外 界条件的影响。
一、仪器误差
1.视准轴误差
望远镜视准轴不垂直于横轴时,其偏离垂直位置的角值 C 称视准差或照准 差。
2.横轴误差
当竖轴铅垂时,横轴不水平,而有一偏离值 i ,称横轴误差或支架差。 3.竖轴误差
观测水平角时, 仪器竖轴不处于铅垂方向, 而偏离一个 δ角度, 称竖轴误差。 二、观测误差
1.对中误差
观测水平角时, 对中不准确, 使得仪器中心与测站点的标志中心不在同一铅 垂线上即是对中误差,也称测站偏心。
2.目标偏心
当照准的目标与其它地面标志中心不在一条铅垂线上时, 两点位置的差异称 目标偏心或照准点偏心。其影响类似对中误差,边长越短,偏心距越大,影响也 越大。
3.瞄准误差
人眼分辩两个的最小视角约为 60″ ,瞄准误差为
v m v 06''±= 4.读数误差
用分微尺测微器读数,可估读到最小格值十分之一,以此作为读数误差。
三、外界条件的影响 观测在一定的条件下进行, 外界条件对观测质量有直接影响, 如松软的土壤 和大风影响仪器的稳定; 日晒和温度变化影响水准管气泡的运动; 大气层受地面 热辐射的影响会引起目标影像的跳动等等, 这此都会给观测水平角带来误差。 因 此, 要选择目标成象清晰稳定的有利时间观测, 设法克服或避开不利条件的影响, 以提高观测成果的质量。
2.8 三角高程测量
若两点间的高差难以用水准测量方法测得, 例如山区地面坡度陡峭, 以及跨 越河流、湖泊等,用常规的水准测量方法则速度慢,困难大,故可采用三角高程 测量的方法。 但必须用水准测量的方法在测区内引测一定数量的水准点, 作为高 程起算的依据。
如图 2-25所示,欲测地面 A 、 B 两点间的高差 AB h ,步骤如下:
(1)在 A 点安置经纬仪, B 点竖立目标尺。
(2)量取桩顶到经纬仪横轴的高度 i 和目标尺高 v 。
(3)测出竖直角 α。
(4)若 A 、 B 间的水平距离 D 已知,则由图 2-25可知
v i Dtg h AB -+=α (2-10)
(5) B 点的高程为
v i Dtg H H A B -++=α (2-11)
当两点距离大于 300m 时,应考虑地球曲率和大气折光对高差的影响。 三 角高程测量,一般应进行往返观测(双向观测),它可消除地球曲率和大气折光 的影响。
图 2-25 三角高程测量原理
2.9 电子经纬仪简介
电子经纬仪与光学经纬仪的根本区别在于它用微机控制的电子测角系统代 替光学读数系统。其主要特点是:
1.使用电子测角系统,能将测量结果自动显示出来,实现了读数的自动化 和数字化。
2.采用积木式结构,可和光电测距仪组合成全站型电子速测仪,配合适当 的接口可将电子手簿记录的数据输入计算机,以进行数据处理和绘图。
图 2-26 电子经纬仪 图 2-27 光电测距仪 图 2-28 全站仪
3 全站仪
3.1全站仪简介
全站仪,即全站型电子速测仪(Electronic Total Station )。是一种集光、 机、电为一体的高技术测量仪器,是集水平角、垂直角、距离 (斜距、平距 ) 、高 差测量功能于一体的测绘仪器系统。 因其一次安置仪器就可完成该测站上全部测
量工作, 所以称之为全站仪。 广泛用于地上大型建筑和地下隧道施工等精密工程 测量或变形监测领域。
全站仪是一种集光、 机、 电为一体的新型测角仪器, 与光学经纬仪比较 电子经纬仪将光学度盘换为光电扫描度盘, 将人工光学测微读数代之以自动记录 和显示读数, 使测角操作简单化, 且可避免读数误差的产生。 电子经纬仪的自动 记录、储存、计算功能,以及数据通讯功能,进一步提高了测量作业的自动化程 度。
全站仪与光学经纬仪区别在于度盘读数及显示系统, 电子经纬仪的水平 度盘和竖直度盘及其读数装置是分别采用两个相同的光栅度盘 (或编码盘) 和读 数传感器进行角度测量的。 根据测角精度可分为 0.5″,1″,2″,3″,5″, 10″等几个等级。
3.2 全站仪的组成
全站仪几乎可以用在所有的测量领域。电子全站仪由电源部分、测角系统、 测距系统、数据处理部分、通讯接口、及显示屏、键盘等组成。
同电子经纬仪、 光学经纬仪相比, 全站仪增加了许多特殊部件, 因此而使得 全站仪具有比其它测角、 测距仪器更多的功能, 使用也更方便。 这些特殊部件构 成了全站仪在结构方面独树一帜的特点。
1.同轴望远镜
全站仪的望远镜实现了视准轴、 测距光波的发射、 接收光轴同轴化。 同轴化 的基本原理是:在望远物镜与调焦透镜间设置分光棱镜系统, 通过该系统实现望 远镜的多功能,即既可瞄准目标,使之成像于十字丝分划板,进行角度测量。同 时其测距部分的外光路系统又能使测距部分的光敏二极管发射的调制红外光在 经物镜射向反光棱镜后, 经同一路径反射回来, 再经分光棱镜作用使回光被光电 二极管接收; 为测距需要在仪器内部另设一内光路系统, 通过分光棱镜系统中的 光导纤维将由光敏二极管发射的调制红外光传也送给光电二极管接收 ,进行而 由内、外光路调制光的相位差间接计算光的传播时间,计算实测距离。
同轴性使得望远镜一次瞄准即可实现同时测定水平角、 垂直角和斜距等全部 基本测量要素的测定功能。 加之全站仪强大、 便捷的数据处理功能, 使全站仪使 用极其方便。
2.双轴自动补偿
在仪器的检验校正中已介绍了双轴自动补偿原理,作业时若全站仪纵轴倾 斜,会引起角度观测的误差,盘左、盘右观测值取中不能使之抵消。而全站仪特 有的双轴(或单轴)倾斜自动补偿系统,可对纵轴的倾斜进行监测,并在度盘读
数中对因纵轴倾斜造成的测角误差自动加以改正 (某些全站仪纵轴最大倾斜可允 许至±6') , 也可通过将由竖轴倾斜引起的角度误差, 由微处理器自动按竖轴倾 斜改正计算式计算, 并加入度盘读数中加以改正, 使度盘显示读数为正确值, 即 所谓纵轴倾斜自动补偿。
双轴自动补偿的所采用的构造 (现有水平 , 包括 Topcon,Trimble):使用一水 泡 (该水泡不是从外部可以看到的, 与检验校正中所描述的不是一个水泡) 来标 定绝对水平面, 该水泡是中间填充液体, 两端是气体。 在水泡的上部两侧各放置 一发光二极管, 而在水泡的下部两侧各放置一光电管, 用一接收发光二极管透过 水泡发出的光。 而后, 通过运算电路比较两二极管获得的光的强度。 当在初始位 置,即绝对水平时,将运算值置零。当作业中全站仪器倾斜时,运算电路实时计 算出光强的差值, 从而换算成倾斜的位移, 将此信息传达给控制系统, 以决定自 动补偿的值。 自动补偿的方式初由微处理器计算后修正输出外, 还有一种方式即 通过步进马达驱动微型丝杆, 把此轴方向上的偏移进行补正, 从而使轴时刻保证 绝对水平。
3.键盘
键盘是全站仪在测量时输入操作指令或数据的硬件, 全站型仪器的键盘和显 示屏均为双面式,便于正、倒镜作业时操作。
4.存储器
全站仪存储器的作用是将实时采集的测量数据存储起来, 再根据需要传送到 其它设备如计算机等中, 供进一步的处理或利用, 全站仪的存储器有内存储器和 存储卡两种。
全站仪内存储器相当于计算机的内存 (RAM),存储卡是一种外存储媒体,又 称 PC 卡,作用相当于计算机的磁盘。
5.通讯接口
全站仪可以通过 BS — 232C 通讯接口和通讯电缆将内存中存储的数据输入计 算机, 或将计算机中的数据和信息经通讯电缆传输给全站仪, 实现双向信息传输。 3.3全站仪的使用
全站仪具有角度测量、距离 (斜距、平距、高差 ) 测量、三维坐标测量、导线 测量、 交会定点测量和放样测量等多种用途。 内置专用软件后, 功能还可进一步 拓展。
全站仪的基本操作与使用方法 :
1、水平角测量
(1)按角度测量键,使全站仪处于角度测量模式,照准第一个目标 A 。
(2)设置 A 方向的水平度盘读数为 0°00′00〃。
(3)照准第二个目标 B ,此时显示的水平度盘读数即为两方向间的水平夹 角。
2、距离测量
(1)设置棱镜常数
测距前须将棱镜常数输入仪器中,仪器会自动对所测距离进行改正。
(2)设置大气改正值或气温、气压值
光在大气中的传播速度会随大气的温度和气压而变化, 15℃和 760mmHg 是仪 器设置的一个标准值,此时的大气改正为 0ppm 。实测时,可输入温度和气压值, 全站仪会自动计算大气改正值 (也可直接输入大气改正值) , 并对测距结果进行 改正。
(3)量仪器高、棱镜高并输入全站仪。
(4)距离测量
照准目标棱镜中心,按测距键,距离测量开始,测距完成时显示斜距、平 距、高差。
全站仪的测距模式有精测模式、 跟踪模式、 粗测模式三种。 精测模式是最常 用的测距模式,测量时间约 2.5S ,最小显示单位 1mm ;跟踪模式,常用于跟踪移 动目标或放样时连续测距, 最小显示一般为 1cm , 每次测距时间约 0.3S ; 粗测模 式,测量时间约 0.7S ,最小显示单位 1cm 或 1mm 。在距离测量或坐标测量时,可 按测距模式(MODE )键选择不同的测距模式。
应注意, 有些型号的全站仪在距离测量时不能设定仪器高和棱镜高, 显示的 高差值是全站仪横轴中心与棱镜中心的高差。
3、坐标测量
(1)设定测站点的三维坐标。
(2)设定后视点的坐标或设定后视方向的水平度盘读数为其方位角。当设 定后视点的坐标时, 全站仪会自动计算后视方向的方位角, 并设定后视方向的水 平度盘读数为其方位角。
(3)设置棱镜常数。
(4)设置大气改正值或气温、气压值。
(5)量仪器高、棱镜高并输入全站仪。
(6)照准目标棱镜,按坐标测量键,全站仪开始测距并计算显示测点的三 维坐标。
3.4全站仪的数据通讯
全站仪的的数据通讯是指全站仪与电子计算机之间进行的双向数据交换。 全站仪与计算机之间的数据通讯的方式主要有两种,一种是利用全站仪配置的
PCMCIA (personal computer memory card internation association) , 个人计 算机存储卡国际协会,简称 PC 卡,也称存储卡)卡进行数字通讯,特点是通用 性强, 各种电子产品间均可互换使用; 另一种是利用全站仪的通讯接口, 通过电 缆进行数据传输。
3.5全站仪详细放线步骤
(一)、建立文件,输入导线点及放样点坐标(如果临时现场输入坐标,则 不需此步)
1.按(MENU )键进入 [菜单 ]/
2.翻页到 [菜单 ]第 2页有 [存储管理 ]项,选 [存储管理 ]/
3.翻页到 [存储管理 ] 第 3页,选 [输入坐标 ]/
4.按(输入)键,输入文件名:“ DXA ” (导线 A) 或“ DXB ”(导线 B ),用 于存导线点的坐标 /
5.按(输入)键,输入导线点的点号 /
6.按(输入)键,输入导线点的坐标 /
7.最后,按 [ESC]键退出〔菜单〕回到测量模式
(二)、选定测站数据文件
1.按(MENU )键进入 [菜单 ]
2.选子菜单 [放样 ]项
3.按(输入)键,输入文件名“DXA”,按(确定)键
4.显示回到 [放样 ]界面
(三) 、 设置测站点坐标 (采用从内存 DXA 或 DXB 坐标文件取数据设置测站)
1.在 [菜单 ]/ [放样 ]显示界面,选 [测站设置 ]
2. . 按(输入)键,输入测站点号,按(确定)
3.按(确定)键,显示回到 [放样 ]界面
(四)、设置后视(采用从内存 DXA 或 DXB 坐标文件取数据设置后视)
1.在 [菜单 ]/ [放样 ]显示界面,选 [后视点设置 ]项
2.按(输入)键,输入后视点号,按(确定)键
3.按(确定),显示 [坐标方位角值 ]界面
4. 望远镜瞄准后视点,按(是)键
(五)、放样
1.在 [菜单 ]/ [放样 ]显示界面,选 [放样 ]项
2.按(输入)键,输入放样点号,按(确定)键
3.显示放样点号,按(确定)键
4.显示棱镜高,按(确定)键
5.显示放样数据:水平角与水平距离,按(极差)键
6.显示放样数据:水平角度差与距离差。转动照准部,直至显示的水平角 度差为 0。
7. 在望远镜的方向放棱镜, 按(测距)键,显示距离差。根据距离差移 动棱镜,按(测距)键。
8. 重复步骤(7),直至显示距离差为 0。
9. 当显示的水平角度差与距离差同时为 0时,在地面标记该点。
10. 按(下点)键,进入下一个放样点的测设。
4 测量误差的基本概念
4.1 测量误差存在的必然性和普遍性
在测量过程中, 由于实验原理和实验方法的不完善, 所采用的测量装置性能 指标的局限, 在环境中存在着各种干扰因素, 以及操作人员技术水平的限制, 必 然使测量值与被测量的真实量值之间存在着差异。 测量结果与被测量的真实量值 之间的差异,称为测量误差,简称误差。
误差公理认为:在测量过程中各种各样的测量误差的产生是不可避免的, 测 量误差自始至终存在于测量过程中, 一切测量结果都存在误差。 因此, 误差的存 在具有必然性和普遍性。
随着科学技术的发展和我们认识水平的不断提高, 可以将测量误差控制得越 来越小,但是测量误差的存在仍是不可避免的。
4.2 有关量值的几个基本概念
1.真值
真值是指在一定的时间和空间条件下, 能够准确反映某一被测量真实状态和 属性的量值,也就是某一被测量客观存在的、实际具有的量值。
2.理论真值和约定真值
真值有理论真值和约定真值两种。
理论真值是在理想情况下表征某一被测量真实状态和属性的量值。 理论真值 是客观存在的,或者是根据一定的理论所定义的。例如,三角形三内角之和为 180°。由于测量误差的普遍存在,一般情况下被测量的理论真值是不可能通过 测量得到的,但却是实际存在的。
由于被测量的理论真值不能通过测量得到, 为解决测量中的真值问题, 只能 用约定的办法来确定真值。 约定真值就是指人们为了达到某种目的, 按照约定的 办法所确定的量值。 约定真值是人们定义的, 得到国际上公认的某个物理量的标 准量值。例如:光速被约定为 3×108m /s ;以高精度等级仪器的测量值约定为 低精度等级仪器测量值的约定真值。
3.实际值
在满足实际需要的前提下, 相对于实际测量所考虑的精确程度, 其测量误差 可以忽略的测量结果, 称为实际值。 实际值在满足规定的精确程度时用以代替被 测量的真值。 例如在标定测量装置时, 把高精度等级的标准器所测得的量值作为 实际值。
4.测量值和指示值
通过测量所得到的量值称为测量值。测量值一般是被测量真值的近似值。 由测量装置的显示部件直接给出来的测量值,称为指示值,简称示值。
5.标称值
测量装置的显示部件上标注的量值称为标称值。 因受制造、 测量条件或环境 变化的影响,标称值并不一定等于被测量的实际值,通常在给出标称值的同时, 也给出它的误差范围或精度等级。
4.3 测量误差的定义
测量误差,简称误差,它的定义为被测量的测量值与真值之差,即
误差=测量值-真值
4.4 误差的表示方法
误差常用的表示方法有三种:绝对误差、相对误差和引用误差。
1.绝对误差
绝对误差△的定义为被测量的测量值 x 与真值 L 之差,即
x L ?=- (2-1)
绝对误差具有与被测量相同的单位。 其值可为正, 亦可为负。 由于被测量的 真值 L 往往无法得到,因此常用实际值 A 来代替真值,因此有
x A ?=- (2-2)
在用于校准仪表和对测量结果进行修正时, 常常使用的是修正值。 修正值用 来对测量值进行修正。修正值 C 定义为
C A x =-=-? (2-3)
修正值的值为绝对误差的负值。测量值加上修正值等于实际值,即 x +C =A 。通过修正使测量结果得到更准确的数值。
采用绝对误差来表示测量误差往往不能很确切地表明测量质量的好坏。例 如,温度测量的绝对误差 δ=±1℃,如果用于人的体温测量,这是不允许的;但 如果用于炼钢炉的钢水温度测量,就是非常理想的情况了。
2.相对误差
相对误差 δ的定义为绝对误差△与真值 L 的比值,用百分数来表示,即
100L
δ?=? (2-4)
由于实际测量中真值无法得到,因此可用实际值 A 或测得值 x 代替真值 L 来计算相对误差。
用实际值 A 代替真值 L 来计算的相对误差称为实际相对误差, 用 δ
A 来表示, 即
100A A δ?=
? (2-5) 用测得值 x 代替真值 L 来计算的相对误差称为示值相对误差, 用 δx 来表示, 即
100x x δ?=
? (2-6) 在实际应用中,因测得值与实际值相差很小,即 A ≈ x ,故 δA ≈ δx ,一般 δA 与 δx 不加以区别。
采用相对误差来表示测量误差能够较确切地表明测量的精确程度。
3.引用误差
绝对误差和相对误差仅能表明某个测量点的误差。 实际的测量装置往往可以 在一个测量范围内使用,为了表明测量装置的精确程度而引入了引用误差。
引用误差定义为绝对误差△与测量装置的量程 B 的比值,用百分数来表示, 即
100B γ?=
? (2-7) 测量装置的量程 B 是指测量装置测量范围上限 x max 与测量范围下限 x min 之 差,即
m a x
m i B x x =- 引用误差实际上是采用相对误差形式来表示测量装置所具有的测量精确程 度。
测量装置在测量范围内的最大引用误差,称为引用误差限 γm ,它等于测量 装置测量范围内最大的绝对误差△ 与量程 B 之比的绝对值,即
m a 100m B γ?=? (2-8) 这个
规定值称为仪表的允许误差。允许误差能够很好地表征测量装置的测量精确程 度,它是测量装置最主要的质量指标之一。
4.5 测量误差的来源
测量误差的来源很多。 根据测量误差的来源, 测量误差归纳起来有如下几个 方面:
1.测量环境误差
任何测量都有一定环境条件, 如温度、 湿度、 大气压、 机械振动、 电源波动、 电磁干扰等等。 测量时, 由于实际的环境条件与所使用的测量装置要求的环境条
件不一致,就会产生测量误差,这种测量误差就是测量环境误差。
2.测量装置误差
对测量中所使用的测量装置的性能指标有一定的要求。 由于实际测量所使用 的测量装置的性能指标达不到要求,或安装、调整、接线不符合要求,或使用不 当, 或因内部噪声、 元器件老化等使测量装置的性能劣化等等, 都会引起测量误 差,这种测量误差就是测量装置误差。
3.测量方法误差
由于测量方法的不合理或不完善, 测量所依据的理论不严密等等, 也会产生 测量误差,这种测量误差就是测量方法误差。例如,用电压表测量电压时,由于 没有正确地估计电压表的内阻而引起的误差; 用近似公式、 经验公式或简化的电 路模型作为测量依据而引起的误差; 通过测量圆的半径来计算其周长, 因所用圆 周率 π为近似值而引起的误差,都是测量方法误差。
4.测量人员误差
由于测量操作人员的操作经验、 知识水平、 素质条件的差异, 操作人员的责 任感不强、 操作不规范和疏忽大意等等原因, 也会产生测量误差, 这种测量误差 就是测量人员误差。
4.6 测量误差的类型
很多原因可以产生测量误差, 根据研究目的的不同, 通常将测量误差可按不 同的角度进行分类。
1.系统误差、随机误差和粗大误差
根据测量误差的性质和表现形式, 可将误差分为系统误差、 随机误差和粗大 误差。
(1)系统误差
在相同的条件下, 对同一被测量进行多次重复测量时, 所出现的数值大小和 符号都保持不变的误差, 或者在条件改变时, 按某一确定规律变化的误差, 称为 系统误差。系统误差的主要特性是规律性。
(2)随机误差
在相同的条件下, 对同一被测量进行多次重复测量时, 所出现的数值大小和 符号都以不可预知的方式变化的误差, 称为随机误差。 随机误差的主要特性是随 机性。
(3)粗大误差
明显地偏离被测量真值的测量值所对应的误差,称为粗大误差。
在实际测量中, 系统误差和随机误差之间不存在明显的界限, 两者在一定条 件下可以相互转化。 对某项具体误差, 在一定条件下为随机误差, 而在另一条件
下可为系统误差,反之亦然。
2.基本误差和附加误差
任何测量装置都有一个正常的使用环境要求, 这就是测量装置的规定使用条 件。 根据测量装置实际工作的条件, 可将测量所产生的误差分为基本误差和附加 误差。
(1)基本误差
测量装置在规定使用条件下工作时所产生的误差,称为基本误差。
(2)附加误差
在实际工作中,由于外界条件变动,使测量装置不在规定使用条件下工作, 这将产生额外的误差,这个额外的误差称为附加误差。
3.静态误差和动态误差
根据被测量随时间变化的速度,可将误差分为静态误差和动态误差。
(1)静态误差
在测量过程中,被测量稳定不变,所产生的误差称为静态误差。
(2)动态误差
在测量过程中,被测量随时间发生变化,所产生的误差称为动态误差。 在实际的测量过程中, 被测量往往是在不断地变化的。 当被测量随时间的变 化很缓慢时,这时所产生的误差也可认为是静态误差。
4.7 测量的精度
为了定性地描述测量结果与真值的接近程度和各个测量值分布的密集程度, 引入了测量的精度。测量的精度包含了准确度、精密度和精确度这三个概念。 1.测量的准确度
测量的准确度表征了测量值和被测量真值的接近程度。 准确度越高则表征测 量值越接近真值。准确度反映了测量结果中系统误差的大小程度,准确度越高, 则表示系统误差越小。
2.测量的精密度
测量的精密度表征了多次重复对同一被测量进行测量时, 各个测量值分布的 密集程度。 精密度越高则表征各测量值彼此越接近, 即越密集。 精密度反映了测 量结果中随机误差的大小程度,精密度越高,则表示随机误差越小。
3.测量的精确度
测量的精确度是准确度和精密度的综合, 精确度高则表征了准确度和精密度 都高。 精确度反映了系统误差和随机误差对测量结果的综合影响, 精确度高, 则 反映了测量结果中系统误差和随机误差都小。
对于具体的测量,精密度高的准确度不一定高;准确度高的,精密度也不一 定高;但是精确度高
的, 精密度和准确度都
高。
下面以图 2-1所示
的射击打靶的结果作
为例子来加深对准确 度、 精密度和精确度的
理解。在图 2-1中每个点代表弹着点,相当于测量值;圆心位置代表靶心,相当 于被测量真值。图(a )的弹着点分散,但比较接近靶心,相当于测量值分散性 大,但比较接近被测量真值,表明随机误差大,精密度低;系统误差小,准确度 高。图(b )的弹着点密集,但偏离靶心较大,相当于测量值密集,但偏离被测 量真值较大,表明随机误差小,测量精密度高;系统误差大,准确度低。图(c ) 的弹着点密集且比较接近靶心, 相当于测量值密集且比较接近被测量真值, 表明 系统误差和随机误差都小,精确度高。
在应用准确度、精密度和精确度时,应注意:它们都是定性的概念,不能用 数值作定量表示。
5工程测量的现状与未来发展方向
5.1 我国工程测量技术现状
5.1.1 先进的技术工具和手段在工程测量中的应用
先进的地面测量仪器在工程测量中的应用 20 世纪 80 年代以来出现许多先 进的地面测量仪器, 为工程测量提供了先进的技术工具和手段, 如:光电测距仪、 精密测距仪、电子经纬仪、全站仪、电子水准仪、数字水准仪、激光准直仪、激 光扫平仪等, 为工程测量向现代化、 自动化、 数字化方向发展创造了有利的条件, 改变了传统的工程控制网布网、地形测量、道路测量和施工测量等的作业方法。 三角网已被三边网、 边角网、 测距导线网所替代; 光电测距三角高程测量代替三、 四等水准测量; 具有自动跟踪和连续显示功能的测距仪用于施工放样测量; 无需 棱镜的测距仪解决了难以攀登和无法到达的测量点的测距工作; 电子速测仪为细 部测量提供了理想的仪器;精密测距仪的应用代替了传统的基线丈量。
5.1.2 GPS 定位技术在工程测量中的应用
GPS 是美国从 20 世纪 70 年代开始研制,历时 20 年,耗资 200 亿美元, 于 1994 年全面建成,具有对海、陆、空进行全方位实施三维导航与定位能力的 新一代卫星导航与定位系统。随着 GPS 定位技术的不断改进,软、硬件的不断 完善,长期使用的测角、测距、测水准为主体的常规地面定位技术,
正在逐步 图 2-1
被以一次性确定三维坐标的高速度、高精度、费用省、操作简单的 GPS 技术代 替。在我国, GPS 定位技术的应用已深入各个领域,国家大地网、城市控制网、 工程控制网的建立与改造已普遍地应用 GPS 技术,在石油勘探、高速公路、通 信线路、地下铁路、隧道贯通、建筑变形、大坝监测、山体滑坡、地震的形变监 测、海岛或海域测量等也已广泛的使用 GPS 技术。随着 DGPS 差分定位技术和 RTK 实时差分定位系统的发展和美国 AS 技术的解除,单点定位精度不断提高, GPS 技术在导航、运载工具实时监控、石油物探点定位、地质勘查剖面测量、碎 部点的测绘与放样等领域将有广泛的应用前景。
5.1.3 数字化测绘技术在工程测量中的应用
数字化测绘技术在测绘工程领域得以广泛应用, 使大比例尺测图技术向数字 化、 信息化发展。 大比例尺地形图和工程图的测绘, 历来就是城市与工程测量的 重要内容和任务。 常规的成图方法是一项脑力劳动和体力劳动结合的艰苦的野外 工作, 同时还有大量的室内数据处理和绘图工作, 成图周期长,产品单一, 难以适应飞速发展的城市建设和现代化工程建设的需要。 随着电子经纬仪、 全站 仪的应用和 GEOMAP 系统的出现, 把野外数据采集的先进设备与微机及数控绘 图仪三者结合起来, 形成一个从野外或室内数据采集、 数据处理、 图形编辑和绘 图的自动测图系统。 系统的开发研究主要是面向城市大比例尺基本图、 工程地形 图、带状地形图、纵横断面图、地籍图、地下管线图等各类图件的自动绘制。系 统可直接提供纸图,也可提供软盘,为专业设计自动化, 建立专业数据库和基 础地理信息系统打下基础。 20 世纪 80 年代以来,我国数字化测绘技术的开发 研究和应用发展很快, 成效显著。 由于技术标准和规范不同, 国外研究成功的数 字化测绘系统不适合国情,难以推广应用,只有依靠自己研究开发。 1987 年北 京市测绘设计研究院在国内首先完成了“大比例尺数字化测图系统” (即 DGJ) 的 软件开发, 并通过技术鉴定, 1990 年被建设部列为第一批技术推广应用项目之 一,在 80 多个城市及工程测量单位推广应用,同时又有十几个大专院校、仪器 公司和工程测量单位,先后开发和研制出多个类似的数字测图系统软件。 5.1.4 摄影测量技术在工程测绘中的应用
摄影测量技术已越来越广泛的在城市和工程测绘领域中得以应用, 由于高质 量、 高精度的摄影测量仪器的研制生产, 结合计算机技术中的应用, 使得摄影测 量能够提供完全的、 实时的三维空间信息。 不仅不需要接触物体, 而且减少了外 业工作量,具有测量的高效率、高精度,成果品种繁多等特点。在城市和工程大 比例尺地形测绘、地籍测绘、公路、铁路以及长距离通讯和电力选线、描述被测 物体状态、 建筑物变形监测、 文物保护和医学上异物定位中都起到了一般测量难 以起到的作用, 具有广泛的应用前景。 由于全数字摄影测量工作站的出现, 为摄
影测量技术应用提供了新的技术手段和方法, 该技术已在一些大中城市和大型工 程勘察单位得以引进和应用。航空摄影测量是进行城市大面积大比例尺地形图、 地籍图测绘与更新以及大型工程勘测的重要手段与方法, 它可以提供数字的、 影 像的、线划的等多种形式的地图成果。目前,我国有 100 多个城市或工程测量 单位利用航测技术来测制大比例尺地形图和地籍图,最大比例尺为 1/500。采用 的仪器除利用高精度的模拟测图仪和解析测图仪成图方法外, 还用立体坐标测图 仪与微机连接进行数据采集,经微机数据处理输入绘图机自动绘图。
5.2 工程测量技术的发展展望
展望 21 世纪,工程测量将在以下方面将得到显著发展 :测量机器人将作为 多传感器集成系统在人工智能方面得到进一步发展, 其应用范围将进一步扩大, 影像、 图形和数据处理方面的能力进一步增强。 在变形观测数据处理和大型工程 建设中,将发展基于知识的信息系统,并进一步与大地测量、地球物理、工程与 水文地质以及土木建筑等学科相结合, 解决工程建设中以及运行期间的安全监 测、灾害防治和环境保护的各种问题。大型复杂结构建筑、设备的三维测量,几 何重构及质量控制, 以及由于现代工业生产对自动化流程,生产过程控制,产 品质量检验与监控的数据与定位要求越来越高, 将促使三维业测量技术的进一 步发展。 工程测量将从土木工程测量、 三维工业测量扩展到人体科学测量。 多传 感器的混合测量系统将得到迅速发展和广泛应用, 如 GPS 接收机与电子全站仪 或测量机器人集成, 可在大区域乃至国家范围内进行无控制网的各种测量工作。 GPS 、 GIS 技术将紧密结合工程项目,在勘测、设计、施工管理一体化方面发挥 重大作用。
在人类活动中, 工程测量是无处不在、 无时不用, 只要有建设就必然存在工 程测量,因而其发展和应用的前景更是广阔的。
在当前的大环境下, 要在测量领域发展, 仅仅只会测量是不够的, 要跟得上 发展。 怎么才能与其他的测量人员区别开?无疑要在知道技术的前提下, 还要懂 得原理, 以及高科技的技术手段, 并进行研究创新, 能很快接受最新的技术手段。 而不满足于仅仅只是测测量量,交出一组数据,测设出正确的点位。
如今的测量已不是单纯的测测量量, 开始采用先进的测量手段和测量仪器以 及融入高科技。无人机、测量车、 3S 技术、摄影测量、数字化成图以及三维技 术与地理信息系统的结合等,现都出于发展的阶段,都是未来发展的方向。
致 谢
转眼三年就要毕业了, 感谢在学校学习三年教导我的老师们。 测绘这一行业, 虽然辛苦点, 但毕业后找工作却是很受欢迎, 这里也感谢学院给了我们去工地实 习的机会, 我一定会好好把握, 在实习期间我会巩固课堂上学的知识, 并在工地 上学会应用,只有熟练地运用了所学知识才不会辜负老师们对我们的辛勤教导。 论文写完,很感谢 老师,我在外实习,她百忙之中帮我着想论文的事,最后还 帮我修改指点,在此表示深深的谢意。最后再次感谢学校及辛勤工作的老师们!
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[13]吴来瑞,邓学才 . 建筑施工测量手册 [M] .北京:中国建筑工业出版社, 2005.
范文四:工程测量毕业设计
存档号: 学号:
石家庄铁路职业技术学院
毕 业 设 计
分析水准测量的误差的来源及控制方法
---以山西省某高速公路一期工程 TJ4-4标段为例
系 部: 专业名称: 指导教师Ⅰ: 姓 名:
二0一二 年 十二月
诚 信 承 诺
本人慎重承诺和声明:
我承诺在毕业论文(设计)活动中遵守学校有关规定,恪守学术规范,在本人的毕业论文中未剽窃、抄袭他人的学术观点、思想和成果,未篡改研究数据,如有违规行为发生,我愿承担一切责任,接受学校的处理。
承诺人:
2012年 12 月 5
毕 业 设 计 (论文)评 定 表
毕业设计(论文)任务书
摘 要
本次作业以山西省某高速公路一期工程TJ4-4标段控制点SB43至SB48的三等水准测量为实例,阐述了水准测量的基本原理及其水准测量的方法与水准路线。总结了在水准测量过程当中遇到的问题,并对山西省测量误差进行了详细的分析,指出了在测量过程中容易忽略的细节从而导致测量成果不符合要求的问题,进一步改进了在水准测量过程中发现的这些问题,最终得到满足要求的测量结果。
关键词:水准测量 水准仪 高程 误差
目 录
第1章 绪论 .................................................... 1 1.1论文的背景和意义............................................. 1 1.2论文的主要内容 .............................................. 1 第2章 水准测量的基本原理和方法 ................................ 2 2.1 水准测量的基本原理 .......................................... 2 2.2 水准测量方法与水准路线 ...................................... 3 第3章 勘察设计过程中水准测量的问题及控制方法 .................. 5 3.1 水准测量的现状 .............................................. 5 3.2水准测量中出现的问题 ......................................... 5 3.3仪器误差(系统误差)及控制方法 ............................... 8 3.3.1 视准轴不平行水准管轴产生的误差及控制方法 ................. 8 3.3.2水准尺误差及控制方法 ....................................... 9 3.4观测误差(偶然误差)和控制方法 ................................. 9 3.4.1符合水准管气泡居中误差及控制方法 ........................... 9 3.4.2调焦误差和视差的影响及控制方法 ............................ 10 3.4.3水准尺的倾斜误差及控制方法 ................................ 10 3.5 外界条件(偶然误差)影响和控制方法 ......................... 11 3.5.1 地球球气差和日照风力引起的误差及控制方法 ................. 11 3.5.2 仪器升降和水准尺下沉的影响 ............................... 12 3.6水准测量时应注意的事项 ...................................... 14 第4章 结论 ................................................... 15 参考文献 ....................................................... 16
第1章 绪论
1.1论文的背景和意义
在测量工作中,要确定地面点的空间位置,就必须要确定地面点的高程。确定地面点的高程测量工作称为高程测量。高程测量是是测量任务中的重要一部分。根据测量原理和实测方法的不同,高程测量分为几何水准测量、三角高程测量、气压高程测量等。其中,几何水准测量在工程建设应用中发挥着很重要的作用。它为施工放样、设备安装、变形监测及分析与预报领域中提供基础资料,为工程的顺利进行做铺垫。在这里,节选来自山西某高速公路一期工程TJ4-4标段控制点SB43至SB48的三等水准测量为例,我们初次测量时的成果显示,其高差允许值都超出了规范要求,不能符合工程建设需要。最后经过认真检查发现,在现场作业时没有按精密水准测量规范操作,一个水准点段测完后没有立即进行检查、复核,为误差的积累创造了条件。最后我们又从新复测了该段的高程,从仪器到测量人员做了全面的分析,从而发现了前期误差来源的主要问题。今天来写这个题目,就是来探讨水准测量在工程建设应用当中产生的一些问题和解决方法。只要我们在作业时按照其规范来要求测量人员,会在很大程度上提高我们的作业速度、效率和质量,把水准测量的误差限制最小,做到精益求精,以更好地为工程的顺利进行服务。
1.2论文的主要内容
根据山西某高速公路一期工程TJ4-4标段控制点SB43至SB48的三等水准测量数据从而探讨在测量过程中出现的问题及其解决办法。在这里主要论述水准测量在工程测量中的基本原理,以及在勘察设计过程中水准测量的问题及控制方法。其分为:
1.仪器误差(系统误差)及控制方法; 2.观测误差(偶然误差)及控制方法; 3.外界条件(偶然误差)影响和控制方法。
第2章 水准测量的基本原理和方法
2.1 水准测量的基本原理
水准测量的基本原理是根据几何关系,利用仪器提供的水平视线观测立在两点间上的水准尺以测定两点间的高差。如图1所示,在需要测定高差的A、B两点上分别立上水准尺,在A、B两点的中点安置可获得水平视线的仪器(水准仪),水平视线在A、B两尺上的截尺数分别为a、b,设水准测量的前进方向是由A点向B点,则规定A点为后视点,其水准读数为a,称为后视读数;B点为前视点,其水准读数为b,称为前视读数。由于AB距离很短,地球曲率影响可忽略不计,则A、B两点的高差为:
图1 水准测量几何原理
hab = a - b (2-1)
于是B点的高程Hb可按下式计算:
Hb = Ha + hab (2-2)
高差hab本身可正可负,当a大于b时,hab值为正,这种情况是B点高于A点;当a小于b时,hab值为负,即B点低于A点。
为了避免计算高差时发生正、负号的错误,在书写高差hab时必须注意h下标的写法。如,hab是表示由A点至B点的高差;而hab表示由B点至A点的高差,即
hab =- hba (2-3)
从图1中还可以看出,B点的高程也可以利用水准仪的视线高程Hi(也称为
仪器高程)来计算:
Hi= Ha +a (2-4)
Hb = Ha +(a - b)= Hi –b (2-5)
当安置一次水准仪根据一个已知高程的后视点,需要求若干个未知点的高程时,用上式计算较为方便,此法成为视线高法,它在建筑工程中经常应用。
2.2 水准测量方法与水准路线
当地面上两点间的距离较长或高差较大时,仅安置一次仪器不能直接测得两点间的高差,则进行连续的分段测量,将所得各段高差相加、即可求得两点间的高差。如某一点的高程通过转1、转2、转3、转n等点传递到另一点,这些用来传递高程的点,称为转点。任意转点位置的变动,都会直接影响到某一点的高程,因此,转点位置应选在坚实的地面上,在其上放置尺垫并踩实。
水准路线是水准测量进行的路线。根据测区的具体情况,可选用不同的水准路线,水准路线分为附合水准路线、闭合水准路线、支水准路线等三种。
1)附合水准路线(如图二所示):从已知高程的水准点BMA出发,沿待定高程的水准点1、2、3进行水准测量,最后附合到另一已知高程的水准点BMB所构成的水准路线,称为附合水准路线。
图二 附合水准路线
2)闭合水准路线(如图三所示):从已知高程的水准点BMA出发,沿各待定高程的水准点1、2、3、4进行水准测量,最后又回到原出发点BMA的环形路线,称为闭合水准 路线。
图三 闭合水准路线
3)支水准路线(如图四所示):从已知高程的水准点BMA出发,沿待定高程的水准点1进行水准测量,这种既不闭合又不附合的水准路线,称为支水准路线。支水准路线要进行往返测量,以资检核。
图四 支水准路线
第3章 勘察设计过程中水准测量的问题及控制方法
3.1 水准测量的现状
现在应用水准点与中桩分开观测的方法,水准点观测采取往返测量,成果
整理要求高差闭合差fh容(fh容=Σh往+Σh返)达到平原微丘区三等水准测量的精度不大于±20·L(1/2)。平原微丘地区影响水准测量精度的主要因素是水准路线的长度,长度越长,精度越低。山区,则是测站,测站越多,精度越低。
3.2水准测量中出现的问题
水准测量是采用几何原理,利用水平视线测定两点间高差。仪器使用DS3
型水准仪,工具是3m的双面木质水准标尺和尺垫。渠道工程测量一般使用DS3型微倾式自动安平水准仪,每公里能达到的精度是3mm,水准仪在一个测站使用的基本程序是安置仪器、粗略整平、瞄准水准尺、精确整平和读数。我们在实际勘测过程中按这个顺序施行,在每一水准点段测完后复核结果。
在一个测区内所有的工程采用同一个高程系统,现在应用三等水准点观测方法采取往返测量,并且按照双面水准标尺和中丝测高法并且每站按照“后—前—前—后”的观测程序进行观测读数,最终成果整理要求高差闭合差fh容(fh容=Σh往+Σh返)达到平原微丘区三等水准测量的精度不大于±12·L(1/2)。平原微丘地区影响水准测量精度的主要因素是水准路线的长度,长度越长,精度越低。山区,则是测站,测站越多,精度越低。
一个水准点段测完后应立即进行检核,在每一测站,没有检查、复核,为误差的积累创造了条件,容易返工,耽误时间、浪费人力。通过工程实践证明,这一方法经常出现错误,这里节选取在山西省某高速公路TJ4-4标段控制点SB43至SB48测段水准点外业测量结果所出现的错误整理如下:
表3.1 控制点 SB43至SB48水准点外业测量结果
表3.2 控制点SB43至SB48水准点外业复测测量结果
表3.1经过成果整理,读数差Δh=Σ后视-Σ前视,Δh大于2mm不满足
规范要求。但是施工过程中,施工单位和监理提出问题要求复测,经过表3.2复核补充测量成果证实,外业测量的结果符合设计要求。因此,有必要分析水准测量的误差,找出控制纠正的方法,避免错误的出现,保证项目的顺利施工。
3.3仪器误差(系统误差)及控制方法
3.3.1 视准轴不平行水准管轴产生的误差及控制方法
仪器虽在测量前经过校正,仍会存在残余误差。一方面是制造误差,即仪器在制造过程中就存在制造缺陷误差,这项误差是无法消除的;另一方面是检验和校正后的残余误差。在这些误差中,影响最大、表现突出的就是照准轴和水准管轴不平行的误差,即i角误差。设A、B分别为同一测站的后视点和前视点,SA、SB分别为后视和前视的距离,XA、XB为由于视准轴与水准管轴不平行而引起的读数误差。如果不考虑地球曲率和大气折光的影响,B点对A点的高差为:
hab = (a – XA)–(b –XB) =(a – b)–(XA –XB) (3-1) 因
x =S tan i (3-2) 故
hab = (a – b)–(SA–SB)tani =(a – b)–(SA–SB)1/ρ" (3-3) 对于一测段有
∑h = ∑(a – b)–1/ρ"×∑(SA–SB) (3-4) 通过分析,i角误差的影响与仪器至前后视标尺的视距差及视距积累有关。因此造成水准管气泡居中,水准管轴居于水平位置而望远镜视准轴却发生倾斜,致使读数误差。要消除i角误差的影响,在实际作业中只要做到前后视距相等即可,这种误与视距长度成正比。观测时可通过中间法(前后视
距相等)和距离补偿法(前视距离和等于后视距离总和)消除。针对中间法在实际过程中的控制,立尺人是关键,通过应用普通皮尺测距离,之后立尺,简单易行。而距离补偿法不仅繁琐,并且不容易掌握。
残余i 角也不是固定不变的,即使在同一测站上,后视和前视的i 角往往由于太阳光照射的不同而不一样。为了避免这种误差的产生,在阳光下进行观测必须用测伞遮住仪器。在照准同一测站的前、后视尺时,尽量避免调焦。
3.3.2水准尺误差及控制方法
主要包含尺长误差(尺子长度不准确)、刻划误差(尺上的分划不均匀)和零点差(尺的零刻划位置不准确),对于较精密的水准测量,一般应选用尺长误差和刻划误差小的标尺。对于尺长误差较大水准尺,使用时应在最后的高差加上水准尺每1m的尺长改正。水准尺的底面与标尺第一个分格的起始线(黑面为零、红面为4687或4787)应当是一致的。但由于使用磨损等原因,有时不能完全一致,这个差数 是标尺的零点差(包括黑红面零点差及一对标尺零点差)。标尺零点差的影响对于测站数为偶数的水准路线是可以自行抵消的。当测站数为奇数时,高差中含有这种误差的影响。所以,在水准测量中,每测段的测站数应取偶数为好,这样就消除标尺的零点差对高程的影响;或者标尺的零误差的影响,控制方法可以通过在一个水准测段内,两根水准尺交替轮换使用(在本测站用作后视尺,下测站则用为前视尺),并把测段站数目布设成偶数,即在高差中相互抵消。同时可以减弱刻划误差和尺长误差的影响。
3.4观测误差(偶然误差)和控制方法 3.4.1符合水准管气泡居中误差及控制方法
水准测量的主要条件是视线必须水平。假设当水准仪不存在i角误差的情况下,我们用微倾螺旋使管水准气泡居中,此时一般认为管水准轴就水平了因而望远镜照准轴水平了。其实不然,在观察到气泡居中的一瞬间,还不能认为水准轴是水平的。由于符合水准气泡未能做到严格居中,造成望远镜
视准轴倾斜,产生读数误差。读数误差的大小与水准管的灵敏度有关,主要是水准管分划值τ的大小。此外,读数误差与视线长度成正比。水准管居中误差一般认为是0.1·τ,根据公式m居=0.1·τ″·S/2ρ″,DS3级水准仪水准管的分划值一般为20″,视线长度S为75m,ρ=206265″,那么,m居=0.4mm。由此看来,只要观测时符合水准管气泡能够认真仔细进行居中,且对视线长度加以限制,与中间法一致,此误差可以消除。
3.4.2调焦误差和视差的影响及控制方法
在观测时,若在照准后、前尺时均调焦,必然使在前、后尺读数时i角高度不一致,从而引起读数误差。前后视距相等时可避免在一站中重复调焦。当存在视差时,尺像不与十字丝平面重合,观测时眼睛所在的位置不同,读出的数也不同,因此,产生读数误差。所以在每次读数前,控制方法就是要仔细进行物镜对光,消除视差。
普通水准测量中水准尺以厘米刻划,考虑仪器的基本性能,影响估读精度的因素主要与十字丝的粗细、望远镜放大倍率及视线长度等因素有关。其中视线长度影响较大,有关规范对不同等级水准测量时的视线均作了规定,作业时应认真执行。
3.4.3水准尺的倾斜误差及控制方法
水准尺如果是向视线的左**斜,观测时通过望远镜十字丝很容易察觉而纠正。但是,如果水准尺的倾斜方向与视线方向一致,则不易察觉。尺子倾斜总是使尺上读数增大。它对读数的影响与尺的倾斜角和尺上读数的大小(即视线距地面的高度)有关。尺的倾斜角越大,对读数的影响就越大;尺上读数越大,对读数的影响就越大。如图2所示。当水准尺的倾斜角为γ时,其尺上读数为a1,则由图五可知
a = a1 * cos γ (3-5) △a = a1- a = a1 * (1-cos γ) (3-6)
图五 水准尺倾斜对读数影响
即△a得大小取决于水准尺倾斜角γ和标尺上读数a1的大小。所产生的读数误差为Δa =a(1-cosγ)。当γ=3o,a=1.5m时,Δa = 2mm,由此可以看出,此项影响是不可忽视的,通常我们立镜高度是1.7m, 则Δa = 2.33mm,。因此,在水准测量中,立尺是一项十分重要的工作,一定要认真立尺,使尺处于铅垂位置。尺上有圆水准的应使气泡居中。必要时可用摇尺法,即读数时尺底置于点上,尺的上部在视线方向前后慢慢摇动,读取最小的读数。当地面坡度较大时,尤其应注意将尺子扶直,并应限制尺的最大读数。最重要的是在转点位置。
3.5 外界条件(偶然误差)影响和控制方法
3.5.1 地球球气差和日照风力引起的误差及控制方法
如上图六所示,A、B为地面上两点,大地水准面是一个曲面,如果水准仪的视线a′b′平行于大地水准面,则A、B两点的正确高差为:
hab = a′ - b′ (3-7)
但是,水平视线在水准尺上的读数分别为a″、b″。a′、a″之差与b′、b″之差,就是地球曲率对读数的影响,用c表示。即:
C = D2/2R (3-8)
式中 D——水准仪到水准尺的距离(km); R——地球的平均半径,R=6 371km。
由于大气折光的影响,视线是一条曲线,在水准尺上的读数分别为a、b;a、a″之差与b、b″之差,就是大气折光对读数的影响,用r表示。在稳定的气象条件下,r约为c的1/7,即
r = 1/7(C)=0.07(D2/2R) (3-9)
地球曲率和大气折光的共同影响为:
f =c- r =0.43(D2/2R) (3-10)
由于地球曲率的缘故,在同一水准面上的两个点其高差并不为零。由此产生用水平面代替水准面对高程的影响,可以用公式C =D2/(2R)表示,地球半径R =6 371Km,当D =1Km时,C =8cm;显然,以水平面代替水准面时高程所产生的误差要远大于测量高程的误差。所以,对于高程而言,即使距离很短,也不能将水准面当作水平面,一定要考虑地球曲率对高程的影响。实测中采用中间法可自动消除曲率对前后视读数的影响。大气折光使视线成为一条曲率约为地球半径7倍的曲线,使读数减小,可以用公式Δh =D2/(2x7R)表示,视线离地面越近,折射越大,因此,视线距离地面的高度不应小于0.3m,并且其影响也可用中间法消除或减弱。此外,应选择有利的时间,一日之中,上午10时至下午4时这段时间大气比较稳定,便于消除大气折光的影响,但在中午前后观测时,尺像会有跳动,影响读数,应避开这段时间,阴天、有微风的天气可全天观测。日照及风力引起的误差影响是综合的,比较复杂。如果光照会造成仪器各部分受热不均使轴线关系发生改变、风大时会使仪器抖动、不易精平等会引起误差。处选择好的天气测量外,给仪器打伞遮光等都是消除和减弱其影响的好办法。
3.5.2 仪器升降和水准尺下沉的影响
水准尺下沉的误差是指仪器在搬迁过程中,转点发生下沉,使迁站后的后视读数增大,算得的高差也增大。这项误差的产生主要是由于仪器的自重、测站上
土质松软等原因,使仪器随时间逐渐下沉;或由于土壤的弹性会使仪器上升,它将使尺上读数减小或增大,造成测量的结果和实际不符。
⑴仪器下沉(或上升)所引起的误差。假设仪器下沉(或上升)的速度与时间成正比,如图七所示读取后视读数a1后,仪器转向前尺时下沉了△,前视读数为b1则有
h1?a1(-b1??)
为了减少该项误差的影响,可在同一测站进行第二次观测,且第二次观测先读前视读数b2,在读后视读数a2,则
h2?a2??-b2
取两次高差的平均值,即
h?
h1?h2(a1?b1)?(a2?b2)?22
可消除仪器下沉对高差的影响。一般上述操作顺序为“后、前、前、后”。 实际测量中,仪器下沉(或上升)的速度与时间并不完全成正比,因此这种 措施只能减弱不能完全消除该项误差。同时,熟练操作仪器可减少操作时间,从
而控制该项误差的影
图七 仪器下沉或上升
⑵尺子下沉(或上升)引起的误差。当仪器在观测完第一站转向第二站时,前视尺变动了一个△值,如图八所示,这就造成了第二站的后视读数和第一站的
前视读数的尺子零点不相同。对于同类土壤的水准路线,他们所造成的影响是系统性的。如果属于尺子下沉,则使高差增大,反之则使高差减小。
图八 尺子下沉
因此仪器必须安置在土质坚固的地面上,为减小下沉的影响,仪器应安置在土质坚实的地方,脚架要踏实。在测站采用往返观测法,提高观测速度,可消除其影响,以提高观测精度。
3.6水准测量时应注意的事项
由于误差是不可避免的,因此无法完全消除误差的影响,但可以采取一定的措施减小误差的影响,提高测量结果的精度。同时应避免测量人员疏忽大意造成的错误。水准测量时测量人员应认真执行水准测量规范,并注意以下事项:
⑴ 放置仪器时,应尽量是前后视距相等。 ⑵ 读数时符合水准管气泡必须严格居中。
⑶ 前后视线长度一般不超过100米,视线离地面高度一般应大于0.3米,使三丝都能读数。
⑷ 读数时水准尺要竖直。
⑸ 未完成本站观测,立尺员不能将后视点上的尺垫碰动或拔起,在下一站观测完成前应保持不动。
⑹ 用塔尺进行水准测量时,应注意尽头处连接是否正确,避免自动下滑而未被发现。
⑺ 记录员应大声回报观测者报出的数据,避免听错、记错,或错记前、后视读数位置。
⑻ 避免误把十字丝的上、下视距丝当作十字丝横丝在水准尺上的读数。
⑼ 在光线强烈的情况下观测,必须撑伞。
第4章 结论
TJ4-4标段控制点SB43至SB48的三等水准测量采用的水准测量路线为附合水准路线,本次水准测量遇到的问题主要是一些该避免的误差没有注意到,从而导致第一次测得的数据超出限差,经过第一次的测量后总结了一些经验教训分析了产生误差的原因,所以在此之后圆满的完成了测量任务。
(1/2)根据误差来源分析3.2,应用偶然中误差MΔ=±([Δ·Δ]/[4·n·R])
计算合格,附合路线闭合差公式计算同样合格。那么,这个比较隐蔽的错误主要来源是立尺方向出现倾斜和转点位置下沉或移动,中间法距离控制不好。解决的方法是首先改变水准测量的模式,基平与中平分开。其次在每一个测站检核,在同一测站上以不同的仪器高度(或称视线高度)观测两次,两次所测高差之差不超过规定的容许值2.0mm,取其算术平均值作为本测站的观测结果。严格执行上述控制误差的方法。就能够有效的把误差控制在精度要求内。
总之,水准测量是测量中的一个需要频繁操作的工作。水准测量成果的精确与否,直接影响到工程的质量。所以,我们要熟练掌握技术,把水准测量的误差限制最小,做到精益求精,以更好地为工程服务。
15
参考文献
1.王金玲 工程测量 武汉:武汉大学出版社 2006
2.李玉宝 控制测量 北京:中国建筑工业出版 2003
3.高井祥 测量学 徐州:中国矿业大学出 2002
4.张坤宜 :人民交通出版 1999
16 交通土木工程测量 北京
致 谢
在离开这个美丽的校园之际,我向曾经给予我帮助和支持的人们表示衷心的感谢。
首先要感谢在论文编写过程中我的指导老师孙玉梅老师,是在她的悉心的指导和教诲下完成的。她严肃的科学态度,严谨的治学精神,精益求精的工作作风,深深地感染和激励着我。虽然孙老师工作很忙,但却坚持每周对我们的论文写作过程给予详细的指导,并且认真的检查我们论文的完成情况,对我们写作过程遇到的问题进行详细的解释。在此,我谨向敬爱的老师致以最诚挚的谢意!
转眼间,三年学习生涯即将结束,感谢在一路上帮助我的老师和同学,正是由于你们的帮助和支持,我才能克服一个一个的困难和疑惑,我会在以后的工作生涯中做的更好!
最后,向多年来一直默默关心和支持我的家人致以深深的谢意。
张旭
17
范文五:工程测量毕业设计
存档号: 108073117 学号: 200708031017
石家庄铁路职业技术学院
毕 业 设 计
线路施工中特殊问题的处理
系 部: 专业名称: 摄影测量与遥感技术 指导教师Ⅰ姓 名:
二○一○年 五 月
石家庄铁路职业技术学院
石家庄铁路职业技术学院
毕 业 设 计(论 文)评 定 表
石家庄铁路职业技术学院
毕业设计(论文)任务书
指导教师签名:
年 月 日
摘 要
线路中线测量是施工测量阶段的主要任务,其中尤以计算线路的中桩坐标较为繁琐,在某些地区还会出现线路的相交问题,例如桥涵的中心定位就涉及到直线与中线相交问题,因此准确的计算出交点的坐标就是施工中不可避免的工作,本设计就是借助Excel来减少坐标计算的工作量。
Excel作为电子表格软件里的旗舰软件已日趋成熟。强大的功能使它在办公自动化领域成为人们得力助手的同时,也为工程施工计算提供了快速有效的手段。本设计以图文并茂的方式,以具体的应用实例为基础,围绕提出问题、分析实例、解决问题的思路,介绍了Excel在线路工程施工的计算中的作用。
关键字:线路施工的特殊问题 中线相交 Excel编程
目 录
第一章直线与直线相交 ................................................................................................................... 1
1.1已知条件及图示 ................................................................................................................ 1 1.2计算步骤 ............................................................................................................................ 1 1.3编程步骤 ............................................................................................................................ 2 1.4已编制Excel的使用说明 ................................................................................................ 3 1.5实例 .................................................................................................................................... 4 第二章直线与圆曲线相交 ............................................................................................................... 5
2.1已知条件及图示 ................................................................................................................ 5 2.2计算步骤 ............................................................................................................................ 5 2.3编程步骤 ............................................................................................................................ 6 2.4已编制Excel的使用说明 ................................................................................................ 9 2.5实例 .................................................................................................................................... 9 第三章直线与缓和曲线相交 ......................................................................................................... 10
3.1已知条件及图示 .............................................................................................................. 10 3.2计算原理 .......................................................................................................................... 10 3.3计算的步骤 ...................................................................................................................... 10 3.4编程的步骤 ...................................................................................................................... 11 3.5已编制Excel的使用说明 ................................................................................................ 14 3.6举例说明已编制Excel的应用 ........................................................................................ 14 第四章全文总结 ............................................................................................................................. 16 致 谢......................................................................................................................................... 17 参考文献......................................................................................................................................... 18
第一章 直线与直线相交
1.1已知条件及图示
已知条件:直线A为被交道,直线B为某高速公路 ,已知被交道的切线方位角aΑ和被交道中线上一个已知点的坐标XA,YA,某高速公路的切线方位角α和高速公路上一个已知点的坐标XB,YB以及里程KB。
B
图 1-1 直线与直线相交
1.2计算步骤
1.根据公式Q= YBcos?B?XBsin?B、S= YAcos?A?XAsin?A先求出Q和S;
?Xp??Qcos?A?Scos?B?/sin??A??B??
2.根据公式?求出交点的坐标;
?Y??Qsin?A?Scos?B?/sin(?A??B)?p
3.根据公式d?
XP?YP
22
、K=K+d求出交点里程。
P
B
1.3编程步骤
(1
)在
Excel中新建一个空白表,在Sheet1中命名为“直线与直线相交计算表。
(2)将已知条件输入单元格内。
图1-2 已知条件的输入
(3)因为本程序不能用角度直接计算,所以需要将角度转化成弧度制,用公
式:弧度=
秒/3600*π/180+分/60*π/180+度*π/180,结果放在Sheet1的I4与M4的位置上。
图1-3 将角度转换为弧度制
(4)根据计算步骤1求式中S 、Q,结果放在Sheet1的O4、N4中。
图1-4 式中S、Q的计算
(5)根据计算步骤2求出交点的坐标(X,Y),结果放在Sheet1中的P4
、Q4中。
图1-5 交点坐标(X,Y)的计算
(6)根据计算步骤3求出交点到点B的距离,结果放在Sheet1的R4中。
图1-6交点到点B的距离
(7)根据计算步骤3求出交点的里程,结果放在Sheet1的S4中。
图1-7 求出交点的里程
1.4已编制Excel的使用说明
首先输入已知条件如图1-3,已编制Excel表格就会自动将角度转换为弧度制,求出式中Q和S,然后求出交点的坐标,再算出交点到点B的距离,得到交点的坐标与里程。
1.5实例
已知某高速公路直线段与以乡村小路相交,如图1-1,高速公路直线段的切线方位角为11°11′11.11″,直线段上一点的A坐标为(5000,5000),里程为K2+100.000乡村小路的切线方位角为30°30′30″,乡村小路上一点的B坐标为(2000,2000),求涵洞中心坐标和里程。
按使用说明将已知条件A点坐标及过A点方位角和B点坐标及过B点方位角输入已编制的Excel表格中,Excel表格就会自动得到如下数据以及需要求的交点坐标和里程。
图1-8 实例的计算结果
第二章直线与圆曲线相交
2.1已知条件及图示
已知条件:直线A为被交道,圆弧为某圆曲线桥,已知被交道的切线方位角aΑ和被交道中线上一个已知点的坐标XA,YA,圆弧的切线方位角αZY和ZY点的坐标XZY,YZY以及ZY点的里程KZY。
OA
?ZY
O
图 2-1 直线与圆曲线相交
2.2计算步骤
?Xo?XZY?Rcos??ZY?K90?
?
1.根据公式?(K左偏为负,右偏为正)先求出
?Y?Y?Rcos(??K90)
ZYZY?O
圆心O的坐标;
?XM?XO?Rcos?OA
?
2.根据公式?求出交点M的坐标;
?X?X?Rcos?
OOA?M
3.根据公式??2???ZY求出特殊角度 ?;
?X
?XZY?x?cos??K?sin??4.根据公式?(K左偏为负,右偏为正)转坐标;
?Y?Y?x?sin??K?cos?ZY?
5.根据公式d?XP?YP22;K=K+d求出交点里程。 PB
2.3
编程步骤
(1)将Excel的Sheet2命名为“直线与圆曲线相交计算表”
(2)将已知条件输入单元格内
图2-2 已知条件的输入
(3)因为本程序不能用角度直接计算,所以需要将角度转化成弧度制。用公式:弧度=秒/3600*π/180+分/60*π/180+秒*π/180,结果放在Sheet2的G5和Q5的位置上。
图2-3 弧度制的转换
(4)根据计算步骤1计算圆心0的坐标X,结果放在Sheet2的R5中
图2-4 圆心O坐标X的计算
(5)根据公计算步骤1计算圆心O的坐标Y,结果放在Sheet2
的S5中
图2-5 圆心坐标Y的计算
(6)根据计算步骤2计算交点的坐标X,结果放在Sheet2的BG5中
图2-6 交点坐标X的计算
(7)根据计算步骤2计算交点的坐标Y,结果放在Sheet2的BH5中
图2-7 交点坐标Y的计算
(8)根据计算步骤3计算出特殊角度γ,结果放在
Sheet2中的BI5中
图2-8 特殊角度γ的计算
(9)根据计算步骤4算出转坐标以后交点的X坐标,结果放在
Sheet2的BJ5中
图2-9 转坐标后交点坐标X的计算
(9)根据计算步骤4算出转坐标以后交点的Y坐标,结果放在Sheet2的BK5中
图2-10 转坐标后交点坐标Y的计算
(10)根据计算步骤5求出交点到A点的距离,结果放在Sheet2的BL5中
图2-11交点到点A距离的计算
(11)根据计算步骤5求出交点的里程,结果放在Sheet2的BJ5中
图2-11 交点里程的计算
2.4已编制Excel的使用说明
先输入已知条件如图2-2,编制好的Excel表格会自动将角度转换为弧度制,再算出圆心的坐标,交点的坐标,然后算出转坐标以后A点坐标,最后算出点A到交点的距离及交点的里程。
2.5实例
某高速公路右偏圆曲线段与一乡村公路相交,已知ZY点坐标为(
5000,5000),ZY点切线方位角为12°13′14.5″,半径为3000米,乡村公路中线上一点A坐标为(1000,1000),A点里程为DK123+456.000,公路中线的切线方位角为10°20′10″,需求出涵洞中心点的坐标和里程。
按Excel的使用说明将已知条件ZY点坐标及切线方位角、半径、A点坐标及里程和已知直线的方位角输入已编制的Excel表格中,就会得到以下数据以及需求的交点坐标及里程。
图2-12 实例计算结果
第三章直线与缓和曲线相交
3.1已知条件及图示
已知条件:直线为被交道,圆弧为某缓和曲线桥,已知被交道的切线方位角aΑ和被交道中线上A点的坐标XA,YA,还有到那A的里程KA,圆弧的切线方位角αZY和ZY点的坐标XZY,YZY以及ZY点的里程KZY还有HY点里程β0,P,M,L,T,L0,R,γ。
图3-1直线与缓和曲线相交
3.2计算原理
直线与缓和曲线相交是采用无限趋近的方法解算的,既过ZH点做直线的垂线得到交点1,算出ZH与交点1的距离,在缓和曲线上找一点01使得(K点01—Kzh)等于ZH与交点1的距离,如图3-1所示以此类推知道垂距小于2cm既该垂足点为直线与缓和曲线交点。
3.3计算的步骤
1.根据公式Q=YBcos?B?XBsin?B、S=YAcos?A?XAsin?A、
?XP??Qcos?A?Scos?B?/sin??A??B??算出ZH点向已知直线作垂线垂足的坐??Y??Qsin?A?Scos?B?/sin(?A??B)?P
标;
2.根据公式d?XP?XZH2?YP?YZH2算出垂足到ZH点的距离;
?XP?XZH?dcosdZH?P?3.根据公式?算出到ZH点的里程差为d的点的坐标;
?Y?Y?dcosdZHZH?P?P
4.以此类推下去,直到ε<>
5.根据公式??2???ZH求出特殊角?;
?L5L9
?????x?L?224440RL3456RL??6.根据公式?求出x,y;
?3711LLL?y?L??????3355?6RL336RL42240RL?
?X?XZH?x?cos??K?y?sin??7.根据公式?转换坐标;
?Y?Y?x?sin??K?y?cos?ZH?8.根据公式d?XP?XA2?
YP?YA2算出交点到A点的距离,最后根据公式KP=KB+d算出交点里程。
3.4编程的步骤
(1)将Excel的Sheet3命名为“直线与缓和曲线相交计算表”
(2)将已知条件输入单元格内
图3-2 已知条件的输入
(3)根据计算步骤1算出ZH点向已知直线作垂线垂足1的坐标X,
图3-3垂足1的坐标X
(4)根据计算步骤1算出ZH点向已知直线作垂线垂足的坐标Y,
图3-4 垂足的Y坐标
(5)根据计算步骤2算出ZH点到垂足的距离,
图3-5 ZH点到垂足的距离
(6)根据计算步骤3算出到ZH点的里程差与垂足到ZH点的距离相等的点的坐标X,
图3-6到ZH点的里程差与垂足到ZH点的距离相等的点的X坐标
(7)根据计算步骤3算出到ZH点的里程差与垂足到ZH点的距离相等的点的坐标Y,
图 3-7到ZH点的里程差与垂足到ZH点的距离相等的点的Y坐标
(9)然后循环下去,直到ε<>
(10)根据计算步骤5和7算出转坐标以后交点的X坐标,
图3-8 转坐标后X坐标的计算
(11)根据计算步骤5和7算出转坐标以后交点的Y坐标,
图3-9 转坐标以后Y坐标的计算
(12)根据计算步骤8算出交点到点A的距离,
图3-10 交点到A点的距离
(13)根据计算步骤8算出交点的里程,
图3-11 交点里程的计算
3.5已编制Excel的使用说明
先输入已知条件如图3-2,编制好的Excel表格会自动将角度转换为弧度制,再算出第一次作垂线的垂足坐标,垂足到ZH点的距离d,到ZH点的里程差为d的点的坐标,依此类推,直到得到符合要求的点的坐标以及里程。
3.6实例
某高速公路曲线为左偏,直缓点(ZH)坐标为(4211784.153,482284.227),
该点的切线方位角为11°13′36″,里程为K16+072.14,该曲线半径R=3000米,曲线长L=2501
,缓和曲线长Lo=450
,切线长T=1320.73。经测量得到被交道上两点A、B的坐标分别为(4211823.112,482352.298)和(4211773.924,482343.325)且已知A点里程为K15+423.21。求被交道与线路中线交点的坐标和里程。
按上述说明,将已知条件输入已编制好的Excel中,得到第一次作垂线的数值
图3-12 第一次作垂线的计算
然后Excel表格会根据已编制的程序进行推算,直到符合要求。即可得到做球坐标及里程。
图3-13 第六次作垂线的计算
第四章全文总结
通过这一次的编程,使我更加深刻的理解了线路施工中特殊问题解决的办法,让我深刻的理解了解决线路施工中特殊问题的重要性,使我在以后的工作中更加有信心。
本文主要介绍了,直线与直线相交,直线与圆曲线相交,直线与缓和曲线相交的交点坐标与里程的计算等内容,并运用实例具体说明了线路施工中特殊问题的解决过程,叙述了计算细则,并且详细介绍了焦点的测设过程。
致 谢
《礼记》有云:大学之道,在明德,在亲民。在提笔撰写我的毕业设计论文的时候,我也在向我的大学生活做最后的告别仪式。我不清楚过去的一切留给现在的我一些什么,也无从知晓未来将赋予我什么,但只要流泪流汗,拼过闯过,人生才会少些遗憾!
一个月的精心准备,毕业论文终于到了划句号的时候。敲完最后一个字符,重新从头细细阅读早已不陌生的文字,我感触颇多。虽然其中没有什么值得特别炫耀的成果,但对我而言,是宝贵的。它是无数教诲、关爱和帮助的结果。
我要感谢我的指导教师李老师。李老师虽身负教学、科研重任,仍抽出时间,不时召集我和同门以督责课业,耳提面命,殷殷之情尽在谆谆教诲中。这篇论文更倾注了他的大量心血。从初稿到定稿,李老师不厌其烦,一审再审,大到篇章布局的偏颇,小到语句格式的瑕疵,都一一予以指出。同时,我要感谢石家庄铁路职业技术学院所有给我上过课老师,是他们传授给我方方面面的知识,拓宽了我的知识面,培养了我的功底,对论文的完成不无裨益。我还要感谢学院的各位工作人员,他们细致的工作使我和同学们的学习和生活井然有序。
让我依依不舍的还有各位学友、同门和室友。在我需要帮助的时候学友伸出温暖的双手,鼎立襄助。能相遇、相交、相知是人生的一大幸事。
本论文的完成远非终点,文中的不足和浅显之处则是我新的征程上一个个新的起点。
我将继续前行!
参考文献:
[1] 李青岳. 工程测量学[M]. 北京: 测绘出版社,1984
[2] 李青岳, 陈永奇. 工程测量学[M]. 北京: 测绘出版社,1995
[3] 张正禄. 工程测量学[M]. 武汉: 武汉大学出版社,2002
[4] 张正禄等. 工程的变形监测分析与预报[M]. 北京: 测绘出版社, 2007
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