精密工程测量讲解

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1、精密工程测量技术及应用 第一章 概论 精密工程测量的特点及发展 1 精密工程测量的精度 2 精密工程测量的实施方案 3 研究背景 随着科学技术的飞速发展和建设事业的迅猛 发展，各种新型的特大型工程及建筑群体（数百 米高的特大型水电工程，特大跨距的斜拉桥、悬 索桥、大型工业和民用建筑群体）纷纷涌现。对 传统的工程测量在内容、精度、技术要求、测控 技术等方面提出了众多急需解决的问题。为适应 现代工程建设的需要，确保这些大型工程建设的 顺利实施和工程的优质，并对其日常运营状况进 行安全监测，研究现代精密工程测量技术显得十 分重要。 精密工程测量的含义 v 主要是指结合现代测绘科技的新进展，研究和解决

2、大型工 程或特种工程对测量的高精度、可靠性、自动测控等各个 方面要求的测量科学。 v 测量精度要求：1-2mm，甚至达亚毫米级。 v 有别于传统的工程测量，但又与其密切相关。主要解决精 度要求特高、特难、测值要求高可靠性和安全监测等问题 。 v 精密工程测量具有典型的多学科交叉的性质。 v 精度工程所使用的仪器设备，必须具备优良的性能和适合 于从事服务对象的专门要求。 精密工程测量的发展方向 v 1、对经典测量理论和方法的研究 v 2、减弱环境因素作用的影响 v 3、研究合理的数据处理方法 v 4、专用测量仪器的进一步研究 各种工程精度的要求 各种工程建设对精度的要求，因工程而异各 不相同。同

3、时由于各部位的重要性不同，实现的 目地不同，构成的材料不同，允许的误差不同等 诸因素的不同，而有不同的精密要求。 土石坝安全监测精度4-5mm； 混凝土坝安全监测的精度1-2mm； 质子加速器粒子巨型磁铁安装误差，径向 不大于0.2mm，高程方向不大于0.2mm； 各种工程精度的要求 主跨628m的南京长江第二大桥，桥轴线的 拼接误差不大于1mm，两合龙端面的对接误差 不大于3mm； 南京某全高150m的塔形大楼，各层间的垂 直度误差不大于2mm，全楼垂直度误差不大于 8mm； 某核电站，厂区首级控制网的点位中误差 小于1mm，核反应堆所建微型控制网点位误差 小于1mm，反应堆心各构件的同轴度

4、误差不大 于0.2mm； 各种工程精度的要求 上海过黄浦江底30m深的排水顶管工程，要 求顶管全中误差在10mm以内； 综上，精密工程测量的精度，将因各种工 程的特点、重要性、环境条件、拟实现的目标等 诸因素不同而异。 此外，应结合各种分析，根据材料的特征 ，确定误差的允许值，测量人员应根据此要求， 拟定测量方案，选择仪器，满足精度要求。 一些工程中的精度要求 大量的工程构筑物，如果已有“规范”规定 的精度要求，则必须严格按照“规范”要求执行 ；若无要求，则可参照已有的工程实施。 一些工程中的精度要求 名称精度要求实现精度采用方法 1.大坝变形监测 坝基水平位移0.30.3倒垂，真空激光准直

5、坝顶水平位移1.01.0张引线、正锤、激光准直、GPS技术 坝体位移1.0张引线、正锤、激光准直、GPS技术 坝体垂直位移1.01.0精密水准、静力水准 坝体裂缝0.20.2裂缝仪、应变计 坝基倾斜1.0”1.0”精密水准、静力水准、电子倾斜仪 近坝区岩体2.02.0监控网 闸门、闸墙3.01-2近景摄影 一些工程中的精度要求 名称精度要求实现精度采用方法 2. 高精度控制网2.01.0-2.0TC2003全站仪、GPS测量、ME-3000 配合T3 3. 大桥精密测量 高塔柱变形3.03.0TC2003，GPS技术 钢箱梁拼装1.01.0TC2003 桥梁曲线控制5.03.0现场测控系统 高

6、塔柱垂直度1/200001/50000TC2003、自动整平垂准仪 合拢段拼接3.03.0精密测距、测温及模型拟合 一些工程中的精度要求 名称精度要求实现精度采用方法 4. 88m灵山大佛造型 微型控制网 数字化成像 安装定位 1.0 10.0 8.0 0.3 5.0 5.0 ME-3000，T2000 近景摄影，数字化处理技术、解析测图仪 分层投影导线，距离交会 5. 800m顶管工程 方位传递7.0”3.5”联系三角测量，GAK陀螺经纬仪 贯通误差（平面）12.58.0TC1800智能测控系统，精密水准 贯通误差（竖直）4.01.8TC1800智能测控系统，精密水准 一些工程中的精度要求

7、名称精度要求实现精 度 采用方法 6. 垂准测量 高楼垂直度 电视塔变形 8.0 2.0 2.0 1.6 自动安平（1”）垂准仪 激光铅锤仪加竖直面温度梯度改正 7. 大型机械安装 汽车发电机轴线 汽轮发电机高程 0.1 0.05 0.03 0.02 波带级激光准直系统 液体静力水准仪 8. 核电站 微型控制网1.00.8边角网，ME-3000测距 堆心各构件同轴0.20.2专用对中器 边孔同轴度0.60.4水银池自准直仪 一些工程中的精度要求 名称精度要求实现精度采用方法 9. 精密跨江工程1.21.0L=1.5km，采用经纬仪测角法及强反光标志 10. 电子对撞机 地面控制网1.00.3边

8、角网，ME-3000测距 地下控制网1.00.3边角网，ME-3000测距 地下高程控制网1.00.5几何水准及静力水准 漂移管0.20.06激光准直仪及调节设备 磁铁体0.20.12多种专用测量设备 精密工程测量中精度的确定 v 1、根据确保工程最主要的目标及不利情况，进行多种模 拟计算分析，并结合目前的先进技术能实现的精度初步确 定 v 2、根据类似工程安全运行资料并结合专门分析的结果而 认定 v 3、借助于同类工程执行的并已被验证能确保工程质量的 精度指标 精密工程测量实施方案 v 1、收集各种有关的资料及深刻理解对精度要求的含义 v 2、找出关键问题及拟定处理方案 v 3、成功经验的吸

9、收 v 4、能考虑以不同方法进行验证 精密工程测量实施方案的基本步骤 v 1、对工程区的环境条件、工程及水文地质、气候的特点 进行详细的分析及描述，并分析总结这些条件对测量作业 的影响。要全面完整地掌握该地区已有的测量资料，分析 和评定这些资料的精度和利用价值； v 2、工程区基准的确定，在详细进行精度分析和遵循有关 “规范”条款的基础上，兼顾整个工程区建设的需要，提 出控制方案和实施方法，以及对精度进行预估等； 精密工程测量实施方案的基本步骤 v 3、 确定出测量中的关键精度所在，并结合自己的经验以 及广泛吸收同类工程成功的实例，提出数个实施方案。实 施方案包括采用的仪器、测量的方法、关键技

10、术的解决内 容、预期精度的估计，以及不同方案的比较； v 4、数据处理的方法； v 5、对方案可行性的论证，工作量及经费的概算。 精密工程测量实施方案的基本步骤 v 1、对工程区的环境条件、工程及水文地质、气候的特点 进行详细的分析及描述，并分析总结这些条件对测量作业 的影响。要全面完整地掌握该地区已有的测量资料，分析 和评定这些资料的精度和利用价值； v 2、工程区基准的确定，在详细进行精度分析和遵循有关 “规范”条款的基础上，兼顾整个工程区建设的需要，提 出控制方案和实施方法，以及对精度进行预估等； 各建 筑物 、构 筑物 的主 要轴 线 根据确保工 程最主要的 目标及不利 情况，进行 多

11、种模拟计 算分析，并 结合目前的 先进技术能 实现的精度 初步确定 细 部 放 样 精密工程测量中精度的确定 123 施工放样的精度 建筑限差：建筑物竣工后的实际位置相对于设计位置 的极限偏差，它一般由测量误差、施工误差和构件加 工误差造成，常常用施工总误差允许值来表示。 一般土建工程的施工总误差允许值：1030cm； 钢结构施工的总误差允许值：18mm； 高层建筑物轴线倾斜度允许值：1/10001/2000； 施工放样的精度 土石方的施工总误差允许值：10cm； 对特殊要求的工程项目，其设计图纸都有明确的限 差要求。 具体工程放样精度的要求： 若规范有规定，则按规范执行； 若无规定，则按工程

12、的需要来确定精度，使之既能 满足工程建设的需要，又不至于浪费。 施工放样的精度 放样方法的种类 实际放样时，按照精度要求的不同，常采用直接放样 法和归化法放样。 一般放样方法：只测设必要放样数据的一种简便直接 的放样方法。 一般而言是只用盘左（正镜）测设角度和（或）距 离来确定点的位置。 放样点位的精度仅为仪器半测回的精度。 放样方法的种类 归化法放样：为了满足高精度的放样。 先用一般放样方法放样一个点作为临时过度点； 接着测量该过度点与设计点之间的角度、距离，计 算实测值与设计值的差值； 然后根据差值将过度点修正归化到更精度的位置； 最后在精确的位置上设立标志，作为放样点的设计 位置。 距离

13、放样 定义：从一个已知点沿已知方向确定所需的距离。 放样方法： 1，钢尺直接法放样 2，光电测距仪直接法放样 3，归化法放样 钢尺直接法放样 钢尺法测设：经纬仪定线； 钢尺测设DAB ； 用大木桩标定B。 已有：起点A、和AB方向 已知：水平距离D AB (设计已知) 定：终点B 注：测设精度要求较高时，考虑 距离的改正数，实际测设的距离 为D= D -Dk -Dt -Dh 光电测距仪直接法放样 在A安置测距仪(或全站仪) ；在B附近安置反光棱镜； 观测AB距离、调整棱镜位 置，直至与设计距离相等， 定B标志。 测距仪观测斜距时，应读 竖直角，改正成平距； 全站仪直接读取平距。 归化法放样 1

14、，先用直接放样法定出待放样点B； 2，精确测定A与B之间的距离D测； 3，计算D=D设-D测 4，根据D对B的位置进行调整，直到D设=D测 正倒镜投点法 P P P 精密角度放样法 A O P P 点位放样 将设计的平面点位测设到实地上。 测设方法测设数据 极坐标法 角度、距离D 直角坐标法 角度(直角)、距离D 距离交会法 距离D1、距离D2 角度交会法 角度1、角度2 直接坐标法（GPS RTK法） 现场至少有一条基线(两个相互通视的已知点) 极坐标法 原理：在控制点上测设角度和距离来确定点的平面位置。 测设元素：角度和距离。 用途：极为广泛，适合各种工程放样。 适用条件：若采用经纬仪和钢

15、尺放样则适用于放样点离控 制点较近且便于量距的情况；若用全站仪放样则不受限制 。 极坐标法 1、计算放样元素： 2，将经纬仪或全站仪安置于已知点O上，后视已知点A，测 设角度，得到方向OB，然后在此方向上测设距离D，设立 标志作为B点的设计位置。 (XO,YO) A O O (XA,YA) B (XB ,YB) OA OB D 极坐标法 J、K为已知导线点，P为某设计点位。在J点用极坐标法测 设P点，J，K、P的坐标分别为J（746.202，456.588）、K （502.110m，496.225m）和P(450.000，560.000) 、D计算： = XP- XJ=-52.110，YJP=YP-YJ=+63.775 XJK=XK-XJ=+244.092 ，YJK=YK-YJ=-39.637 D= 82.357m ，JK=35004635” ，JP=12901507” =JP -JK=12901507”-35004635”=13802832” 极坐标法 直角坐标法 原理：通过在控制基线及其垂直方向量取