精密工程测量控制网的建立方法

更新时间:2024-02-13 作者:用户投稿原创标记本站原创 点赞:13493 浏览:58040

摘 要:本文针对精密工程在进行测量工作时,需要给与重视的控制网的布设、如何实行控制测量以及测量数据的处理分析,等不同阶段进行论述,并提出了合理的操作办法,结合笔者的工作实际经验,并根据具体工程实例,对操作方法进行了总结性的说明,并且指出此法的可操作性,并且对于同类的施工作业有很强的指导意义.

关 键 词:精密控制网;全站仪测量;数据处理;方差估计

一、引言

建设工程近几年飞速发展,与之对应的是建筑施工技术也有着较大幅度的提升,人们对于建筑的要求越来越高,希望能够享受建筑的外观美感,这就使得建筑结构变得更加复杂,而且对于施工阶段的测量精度也不断的提高要求,需要更加精确的测量来保证施工的准确性.普通的工业与民用建筑,从国家的规范要求来看,对其测量的精度只要求达到厘米的数量级,很多施工现场使用的测量仪器都能达到这种精度,而对于越来越多的精密工程,对这种精度就不能达到要求了,精密工程的精度是毫米甚至是十分之一毫米,对于此种精度若采用常规测量手段和方法则难以达到精度要求.

对于这种施工测量的精度是工程技术人员,尤其是测量人员一直在给与高度关注的问题,这都说明了测量技术的发展方向和所能达到的水平,这也是对于测量技术不断推进,进而为工程的发展起到决定性作用的基础.

本文通过笔者的亲身经验加之参与工程的实际经验,对一些具体工程项目来有针对性说明有关精密工程控制网的方法,经验,并将一些值得推广的通用作法推荐给相关的工程技术人员.

二、控制网的布设

一般来讲,只有在工程测量中,精度要求比低于毫米数量级的测量精度才可以称之为精密工程测量,而且对于相对测量精度也要不低于10um,对于特殊工程,需要采用精密和先进的仪器设备,配合严谨的施工措施和周密的组织来完成的工程测量工作.对于精密工程,在施工的每个阶段,包括设计方案阶段、施工操作阶段、投入使用阶段,都需要精密工程控制网来发挥出很多关键性的作用,对于不同阶段的不同施工内容,都可以为施工操作提供被测量(放样)点、线和面提供精确有效可靠的位置标高依据.和普通的施工作业相比精密工程测量控制网的操作与之有较大区别,例如国家大地测量、普通工业与民用建筑工程测量,也都会使用控制网,但是之间的区别表现在如下几个方面:第一从控制网的初步设计上,一些国家重点工程例如东方明珠塔、鸟巢国家体育场都是将网的优化设计作为初步设计的基础来完成.对于此类大型综合性的工程,必须对于工程的整体性给与考虑,而后综合考量上述工程的整体性,包括后期结构变形的观测,对于控制网的设计,优化是必不可少的阶段,必须从施工进度,结构可靠性,观测灵敏度等多个角度给与考虑.在设计过程中要对于多余观测给与足够的重视,尽量提高网间的可靠系数,这样就能直接提高观测值的初级粗差定位,并且有利于后期的方差分量计算.现在越来越多的工程使用GPS布网,这对于布网活动就提出了更高的要求,布网时要经过细心分析,合理布网,照顾到地面的不利条件,利用精密星历来对基线进行处理.大部分的精密工程,笔者都不建议使用单一性的GPS网,最理想的办法是同时处理GPS网和边角网,形成连算机构,结果很好,需要提醒相关技术人员,GPS网和地面网相接处的精度条件必须相容,还要将地面边角的精度条件做到相容,虽然此种操作会加大作业成本,延缓工期,所以需要在更多的项目上给与实践进而得到最佳精度与进度的关系.

一般的优化控制网活动,可采用解析法和模拟法两种基本的操作法.解析法是基于优化设计理论构造目标函数和约束条件,对于目标函数进行求解,得到函数的极值,其中建立函数式需要设定基本的约束条件,建议采用网的精度、结构的可靠性和观测灵敏度这三个基本指标作为约束条件.而采用模拟法,这种优化设计需要将设计资料和相关地形地貌在原图上形成布网,将既定方案进行模拟演示,并形成观测结果,进而得到模拟计算的基本指标值,将这两种方法进行对比,模拟法相对于解析法更为灵活,而且还可以借助既有的测量经验,能够较好的完成;与之对应的解析法,其优点就是结果十分精确,误差很小,但是实施起来较为麻烦,操作性不强.

在进行操作时建议采用下述方法完成优化工作在实践中,按以下步骤进行优化设计:首先确定观测值的选取精度,对于所选择的固定网点,对可能观测道德边界和位置,意义设定坐标,对网的精确度进行分析,如果精度偏低,就需要在观测过程中加大精度的调整.可以在测量中进行有效的调整,对于已经完成部分的精度如果不满意,在后续的测量中就要注意将观测内部的可靠性,并逐一调整,如果对于个别明显偏大的分量,需要对其进行删除.采用这种方法能够较为准确地得到方案中的最优值.东方明珠工程具体操作时也是使用了模拟法完成了最终的优化设计.


三、测量仪器和控制网的实施

前文我们提及,国内所有的精密工程都使用不同精度测量仪器,包括高精度的全站仪,各种便携式的高精度GPS信号接收设备,和高精度水准仪,这样就使控制网的操作具备基本的技术支持.需要注意的是,对于控制网操作过程中的仪器设备和设施,需要在测量前给与精度的复核,需要对每个项目进行鉴定,这样在最终数据形成前,可以对全部的数据根据精度的具体情况,进行相应的修正.对于国内工程中的测量控制点都是固定的,变形因素都不应该对其产生影响,控制点最好埋设于基岩层,使其能够不产生竖向位移,同时还要用砼制作固定墩,并且利用强制归心装置,将对中误差降低到最低.

四、内业数据处理

对于精密工程在完成全部数据测量工作后,需要对得到的数据进行归纳处理,数据的处理过程是一项系统而复杂的过程,数据处理一般有如下几个阶段组成:选择合理的坐标系,进而得到有效的投影面.对于更多的工程而言需要使用地方独立坐标系,从后续工作方便的角度考虑,还应该结合国家控制网,形成联合测量数据.对于已完工程的地方独立坐标系而言,选用的主要目的是能够提高施工放样进度和速度,由于网内的既定精度的稳定性需要,必须确保其不能因为始点累计误差而形成错误,所以往往要选择既定的固定点、并将与之对应的已知方向向量,形成该计算网的数据初始值;其次需要对数据进行前期处理,需要完成数据整理、投影的统一坐标化、方向向量的量值统一化,累计周期误差的修正、将所有坐标结果进行闭合验算;最后还要进行网的平差,对于全部的观测值是从多个来源得到的,并且形成了多种类型.对于大部分工程多采用按方差分量估计来完成定权平差.方差和协方差分量估计的计算过程即为精化平差的随机模型,对此过程能够形成模型参数的基本的随机性质,这样就得到了平差理论了基本要求.

五、结语

本文详细地阐述了关于精密工程测量的相关理论问题,对于如何合理的布设控制网、如何操作具体的测量作业,包括将测量数据的筛选和处理的完整的操作方案,还将在操作中需要给与重视的情况给与论述,本文结合了笔者的多年测量经验,并将国内一些典型的工程的控制网的形成相结合,可靠的说明了前述通用操作法的可行性,希望被问能够对国内后续高精度工程建立控制网有着积极的指导作用.