水利水电工程质量检测人员

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1、水利水电工程质量检测人员 从业资格培训（量测类测量）二OO七年十二月 北京第二章 控制测量 第一节 控制测量在水利工程测量检测工作中的作 用 第二节 测量控制网的布设原则 第三节 测量控制网方案的优化设计 第四节 控制测量方法与设备要求 第五节 控制测量网的观测与计算 第六节 控制测量网的质量检查与评定 第七节 施工过程中控制网的复测、扩建与加密 第一节 控制测量在水利工程测量检测 工作中的作用一、水利工程控制测量的特点 水利工程建设的三个阶段n勘测设计阶段n施工阶段n运营管理阶段 勘测设计又可分为规划设计、初步设计和施工设计 水利工程施工控制测量特点：1/6施工控制测量相对于测图控制而言，控

2、制范围相对较 小，布点较密，精度要求较高。 2/6点位的布设主要根据放样的联测方便，并能达到放样 的精度要求，布点不一定均匀，主要布设在放样的工作 区附近。 3/6相对点位精度是最主要的精度指标，而不是绝对点位 精度。另外，施工控制网的精度具有针对性的非均匀性 ，其二级网的精度不一定比首级控制控制网的相对精度 低。 第一节 控制测量在水利工程测量检测工作中的作用控制测量在水利工程测量检测工作中的作用水利工程施工控制测量特点：4/6施工控制网常根据施工程序的先后、施工区的不同、 施工放样的精度要求不同，而分期或分层建立。 5/6控制点使用周期长，使用频率高，易受施工影响，因 此保护和维护的要求较

3、高。 6/6控制网边长的投影面高程应以主要建筑物所在的高程 面(如大坝顶面或发电厂房高程)确定，以保证关键建筑 物的施工放样精度。 第一节 控制测量在水利工程测量检测工作中的作用控制测量在水利工程测量检测工作中的作用二、控制测量在水利工程测量检测工作中的作用水利工程测量检测的内容：p对施工单位加密控制网点进行复核测量p建筑物的重要点线进行复核测量水利工程的重要点线（主要的）：建筑物的定位轴线、标高、水平桩、主体建 筑物基础块和预埋件的立模点、大型金属结构安 装定位点、管网配线定位点等。第一节 控制测量在水利工程测量检测工作中的作用控制测量在水利工程测量检测工作中的作用控制测量在水利工程测量检测

4、工作中的作用： 1控制测量是各项测量工作的基础和依据。在水利工程测量中，控制点能提供满足施工定位精度并 便于放样的依据，利用控制点进行水工建筑物的放样，保 证建筑物的准确位置，并保证各建筑物的整体联结。 2为检查水利工程建筑物的竣工精度，提供基点和基线， 以及测绘竣工图的基础控制。提供施工过程中监测建筑物 变形或位移、设备安装以及营运管理的控制点和参考基准 。 3控制测量具有控制全局的作用，限制误差的传递和累积 。 任何测量都会由于仪器、人为因素、天气状况等诸多因 素产生测量误差，控制测量可以使工程的待测点或放样点 附近有控制点，无需通过远距离引测而产生误差的积累。第一节 控制测量在水利工程测

5、量检测工作中的作用控制测量在水利工程测量检测工作中的作用第二节 测量控制网的布设原则 一、测量坐标系 (一) 大地坐标系 以参考椭球体表面为基准面，以其法线为基准线建立起来的坐标系称 为大地坐标系，地面上的一点可用大地经度(L)、大地纬度(B)及大 地高(H)来表示，它是利用地面上实测数据推算出来的。 地形图上的经纬度一般是用大地坐标来表示。在水利工程测量中，一 般不使用大地坐标系，原因是工程的范围相对较小，利用经纬度换 算距离不方便，也没有直角坐标系能更直观表示点的位置。 (二) 平面直角坐标系 平面直角坐标系是由两条相互垂直的直线构成，南北方向的线为坐标 的纵轴，即X轴，东西方向的线为坐标

6、的横轴，即Y轴。 测量上采用的平面直角坐标系与数学上定义的坐标系不同，其象限顺 序是：从坐标轴的东北象限开始，以顺时针方向依次为、 、象限，与数学坐标系的象限顺序相反。(三) 我国的国家坐标系 1954年北京坐标系参考椭球-克拉索夫斯基椭球。长半径a = 6378245m，扁率为= 1：298.3。 1980年国家大地坐标系（1980西安坐标系）参考椭球- 1975年国际第三推荐值。长半径 a=6378140m，扁率为=1：298.257。 大地原点定在西安附近(陕西省陉阳县永乐镇) 。第二节 测量控制网的布设原则 l 边长投影改正根据我国有关测量规范的要求，国家大地测量控制网依 高斯投影方法

7、按6带或3带进行分带计算，并把观测成果 归算到参考椭球体面上。这样的规定，不但符合高斯投影 的分带原则和计算方法，而且也便于大地测量成果的统一 、使用和互算。 (1)把水平距离归算到参考椭球面上的测距边长度式中：式中：D1-D1-归算到参考椭球面上的测距边长度，归算到参考椭球面上的测距边长度，mm；hmhm-测区大地水准面高出参考椭球面的高差，测区大地水准面高出参考椭球面的高差，mm。HmHm-测距边高出大地水准面的平均高程测距边高出大地水准面的平均高程 ，mm。第二节 测量控制网的布设原则 (2)把参考椭球面上的测距边长度归算到高斯面上式中：式中：y-y-测距边两端点横坐标之差，测距边两端点

8、横坐标之差，mm；y ymm -测距边两端点横坐标的平均值，测距边两端点横坐标的平均值，mm；R Rmm -参考椭球面上测距边中点的平均曲率半径，参考椭球面上测距边中点的平均曲率半径，mm。测距边距中央子午线越远，长度的投影变形越大。测距边距中央子午线越远，长度的投影变形越大。(四)工程测量坐标系施工控制网必须满足施工放样的准确性，要 求由控制点坐标直接反算的边长与实地量测的边 长，在长度上应该相等，也就是说边长经过投影 改正而带来的长度变形，不应大于相应工程所要 求的精度。 选择水利工程的平面控制网坐标系主要考虑 因素，是观测边长的投影改正的变形值的大小。 第二节 测量控制网的布设原则 独立

9、坐标系以一个国家的坐标为控制网的起算点，以该点至另 外的一个国家点的方位为己知的起始方位，建立坐标系 统。边长不进行高斯投影改正，仅归算到某一高程面上 。高程面一般以工程的主要建筑物所在的高程来确定。 为了与国家的坐标系进行区别，称为独立坐标系统。水利工程的施工控制网通常采用此种方法建立坐标 系，这种坐标系一般与国家三角点进行了挂靠，建立了 联系。第二节 测量控制网的布设原则 二、高程系统为了布设全国统一的高程控制网，首先必须建立一个统一的高 程基准面，以使所有的水准测量测定的高程都以这个面为零起算点 ，来推算地面点的高程。 11956年黄海高程系以青岛验潮站19501956年连续验潮的结果求

10、得的平均海水 面作为全国统一的高程基准面，以此基准面所建立的高程系统，即 为1956年黄海高程系。为了稳固地表示基准面的位置，在山东省青岛市建立了一个与 该平均海水相联系的水准点，该水准点叫作国家水准原点。 21985国家高程基准1987年5月经国务院同意，启用1985年国家高程基准，其起算 点仍为1956年所用的青岛水准原点，1985年的新高程值比1956 年的旧高程值小0.0289米。1985年国家高程基准与1956年黄海高程系比较，验潮站和 水准原点未变，只是更加精确。 第二节 测量控制网的布设原则 三、平面控制网布设原则1分级布网、逐级控制。2要有足够的精度和密度。3要有统一的规格。

11、四、高程控制网布设原则1分级布网、逐级控制。 2高程控制网的点位要求稳定 。3有条件时高程控制点尽量与平面控制网点 共标 。第二节 测量控制网的布设原则 第三节 测量控制网方案的优化设计一、控制网的优化设计的概念控制网的优化设计，是在限定精度、可靠性和 费用等质量标准下，寻求网的最佳极值（精度高 、可靠性强、灵敏度高 ）。 1 、 控制网优化设计问题的分类 零类设计问题（基准选择问题） 类设计问题（结构图形设计问题） 类设计问题（观测权分配问题） 类设计问题（网的改造或加密方案设计问题 ）2. 控制网优化设计的质量标准 变形监测控制网优化设计的质量标准一般有四类指标：n精度描述误差分布离散程度

12、的一种度量；n可靠性发现和抵抗模型误差能力大小的一种度量；n灵敏度控制网在使用中发现某一变形能力大小的一 种度量；n经济建网费用。控制网优化设计的理想目标是，用合理的建网 费用，建成精度高、可靠性强、灵敏度高的控制网 。二、控制网优化设计的方法 1）解析设计法通过建立优化设计的数据模型，包括目标函数和约束条件，选 择一种合适的寻优算法求出问题的最优解。 l 优点：理论比较严密，最终结果严格最优，使用计算时间较少 。 l 缺点：数学模型复杂，难以建立，最终结果有可能是理想化的 。2）机助设计法机助设计法是充分利用计算机的计算能力和判断能力，同时结 合已有的知识和经验，通过对一个根据已有知识和经验

13、拟定的初始 设计方案，进行分析，计算并求出质量指标，在此基础上对方案进 行反复修改，直到形成一个符合设计要求的方案。 l 优点：适应性强、设计结果合理、具有可行性、计算模型相对 简单、便于操作与使用的优点； l 缺点：有时计算机时间较长、结果可能是一种近似最优解。第三节 测量控制网方案的优化设计 三、GPS网的优化设计 (一)GPS网的优化设计原则 1GPS网中不存在自由基线。 2GPS网中的闭合条件中基线数不可过多。网中各点最好 有3条或更多的基线分支，以保证检核条件，提高网的可 靠性，使网的精度、可靠性均匀。 3GPS网至少与地面网有2个重合点，以便GPS网的成果 较好地转换至地面网中。

14、4GPS网点应选择在交通便利、视野开阔的地方。第三节 测量控制网方案的优化设计 (二)GPS网的精度设计 1GPS网的精度要求 GPS网的精度要求，通常是用网中点之间的距离误差来表示：第三节 测量控制网方案的优化设计 对于水利工程的控制网而言，相对国家GPS网，边长相对较短， 因此，仅有点之间的距离相对精度还不能足以评价网的精度，还需要 以网中各点的点位精度，或网的平均点位精度等指标反映GPS网的精 度情况。 ：网中相邻点间的距离中误差(mm)； a：固定误差(mm)； b：比例误差(ppm)； D：相邻点间的距离(km)。2GPS网的精度设计 （1）首先根据布网的目的，在图上进行选点，然后进

15、行实 地踏勘选定，以保证满足本次任务的测量要求和观测条 件，并在图上获取点位的概略坐标。 （2）根据准备投入的GPS接收机的台数m，依据上述的 GPS网优化设计的一般原则，选取(m-1)条独立基线设 计网的观测图形，并选择网中可能追加施测的基线。 （3）根据控制测量的精度要求，依据精度设计模型，计算 GPS网可达到的精度值。 （4）逐步增减网中的独立观测基线，直至达到网的精度指 标，并获得最终网形和观测方案。第三节 测量控制网方案的优化设计 3提高GPS网精度的措施 （1）进行控制网的优化设计，增加必要的多余观测； （2）采用高精度的GPS接收机和性能好的GPS天线观测； （3）改进测量对中标

16、志，减少对中和目标偏心误差的影响 。如采用混凝土观测墩，并安装强制对中标盘。 （4）选择有利的观测时间。事先应作好卫星的预报和观测 计划。 （5）严格的数据预处理和平差计算。进行GPS基线处理时 ，引进高精度坐标基准的。 第三节 测量控制网方案的优化设计 (三)GPS网的可靠性设计控制网的可靠性是用于衡量控制网辨别粗差、抵抗 粗差影响能力的度量指标 。 内可靠性指标是指在一定的置信水平和检验功效下， 可以发现网中存在的粗差最小值，即当粗差达到一定 标准时，可以被发现。 外可靠性指标是指不可发现的粗差对网的坐标未知参 数的影响，即未能发现的粗差对测量成果的影响。 一般网中的多余观测分量愈多，则网的可靠性愈高 。在实际的工程中，为避免复杂的可靠性指标的计算， 往往以增加观测时段数来提高GPS网的可靠性。 第三节 测