工程测量网络技术的研究

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发布时间：2012-07-17 09:42:51  更新时间：2023-06-02 18:46:05

【摘要】本文分析了工程测量控制网的特点，并根据这些特点对控制网建设提出了一些建议。笔者对目前常用两种控制网技术做了探析，说明了目前现场应用的技术概况，以供参考。

【关键词】工程测量;控制网技术;特点;导线测量

1 引言

工程测量在一个工程的施工建设中起着举足轻重的作用，它不仅是整个工程建设的基础，而且对工程的质量还有着巨大的影响。工程测量学是一门拥有悠久历史的学科，随着科学技术的发展，越来越多的高新技术都应用到了工程测量中来。

然而，工程测量会受到地形地貌和测区周围环境的影响，因此需要有系统的测量技术和不同的测量方法。测量方法概括有如下几种：GPS控制测量、导线测量、导线测量与GPS控制测量二者相结合的方法。系统的测量技术就要通过工程建网的方法实现，本文从这个角度出发探讨了建网技术的特点和技术要求。

2 工程测量建网的特点和质量要求

工程建网是现代工程测量中必须具备的技术手段之一，建网指的是控制网的建设。工程测量控制网一般可以包含精密工程控制网，施工控制网，工程测图控制网，工程摄影基础测量控制网，变形和位移监测控制网等部分。在工程中，占有主导地位的则是施工控制网的布设和施测。

工程测量控制网具有以下特点：控制点便于经常性的恢复因施工而被破坏的放样点，且点位非常稳定;控制网点位精度的设计准则是根据放样点之间要求的相对点位精度来确定具体的位置;施工控制点的点位选择前提是要同施工步骤、施工总图以及施工方法配合完好;控制网样点能够作为变形监测控制点，这个可能性无论是在施工过程中还是在竣工后都要存在;控制网还要提供在工程完工之后的设备安装、运营管理以及工程改造而不引起工程损坏的保证。

从对控制网特点的要求来看，全面保证工程控制网的质量安全要求是必须要做到的。具体的工程施工不能仅仅要求一般的可靠性、精度、监测网的灵敏度、费用等，还要对满足工程测量控制网的特定的条件提出特殊的要求。

3 导线测量

3.1 导线点布设

根据设计中心选定的位置，在施工现场用插红白旗的方式来标定其大概位置，具体操作应满足以下要求[3]：

(1)为了方便实用，所选点位应该距离大旗线路的位置较近。

(2)在出现地貌形态变化的位置应设点，比如桥梁及隧道端口附近等位置。

(3)为保证测量点位的前后通视以及能够更方便的便于地形测量，地势较高、易于保存、视野开阔的地方时最好的点位选择。

(4)导线间距应适中，从而避免因过短或过长而降低了精度，这个间距的最佳距离是400米左右。当用全站仪时是一种特殊情况，这时候的导线间距可以增加到1000米。

3.2 导线点测量

在进行实际测量之前，要保证测量仪器已经过校正，各种指标都要符合规定的要求。

(1)边长测量。采用全站仪测量导线的边长，经过合理的布置，读取仪器上的水平距离，并对观测记录数据进行多次观测，确定数据符合要求，取平均数。

(2)水平角观测。用水平角观测法从线路一端已知点开始测到另一端已知点，全站仪这是的功能就是对右角的测定，导线等级的不同以及仪器的精度不同，则要求测量的次数也不尽相同。但是都会有一点，就是对实测数据取平均值。

3.3 导线联测

这个过程需要用到平差软件，设置好平差参数后将测量记录和已知点坐标输入其中，运行软件进行平差，所得结果应和等级测量精度要求相对应，如果结果不符合相应的规范要求，则要重新观测，直到达到精度要求。

对于一些线路较长的校核，需要使用的措施就是利用国家控制点。检核用的控制点同导线所用的起算点必须要出在同一高斯投影带以内，如相异，则需进行换带计算。

高斯平面上的坐标包含着国家控制点的所有坐标，因此，在进行校核前，要将所要处理的坐标换到高斯投影面上。其公式如下：

上式中，均为换算后的横坐标和纵坐标增量，单位是米，这两个坐标的参考系是椭球面。Hm为导线平均高程，单位是千米，R是地球平均曲率半径，单位千米。运用上述两个公式，再椭球参考系换算至高斯投影面上可得下列公式：

上式中，同样是改化后的物理量，其定义是高斯平面上横坐标和纵坐标的增量总和，单位是米，Ym定义为导线两端点横坐标的平均值，单位为千米。经过两个步骤的改进后，其最终的测量同导线全场的误差不能大于1/2000。

3.4 高程测量

(1)水准测量。沿线路一般每隔2公里左右设立一个水准点，当遇到地形比较复杂的路段时，水准点间距可适当缩短。在进行工程的测量时，采用DS3级以上的水准仪是必须地要求，并且测量时尽量保持前后视距相当，并且按两组或多组单程的测量方法施测。这样做的目的就是保证测量的最高精度。

(2)全站仪法，又称三角高程法。这种方法可以在观测导线水平角的过程中进行，在对垂直角的数据进行记录时，仪器望远镜十字中心必须要对准待测目标的中心点，即棱镜的中心处。每次测量得到的指标的误差都不能超过所使用仪器的限定范围。这个过程需要用到平差软件，设置好平差参数后将测量记录和已知点高程输入其中，运行软件进行平差，所得结果应和等级测量精度要求相对应，如果不符合相应规范要求，则要重新观测，直到达到精度要求的标准。

4 GPS测量

4.1 GPS测量特点[4]

(1)定位精度高。红外仪标称精度是5mm+5ppm，而一般的双频GPS收受机的基线解算精度则为5mm+1ppm，由此可见，在一定范围内，红外线的精度同GPS测量的精度相当，随着测量距离的增大，GPS的优点更加突出。

(2)测点之间无需通视。这个特点也保证了更加灵活的选点和更准确的数据。虽然如此，但仍需保持测站上空的开阔，保证信号不被干扰。

(3)观测时间短，操作方便。对小于20公里的距离内，5min的观测即能获得准确的结果。GPS测量很高的自动化程度也保证了简便的操作。

(4)全天候作业。只要卫星信号能接收到，任何时间的作业都可持续进行。

4.2 GPS测量控制网模式

(1)静态定位模式[5]。这个模式需要两台以上的GPS接收机，对不同的控制点设置而后构成基线，同步观测四颗以上的同一时段的卫星，每个时间段的持续时间约为45~90分钟，这样就会获得比较完整的载波相位的整周位知数，通过已经测到的基线组成系列的闭合图形，让外业检核更加方便，也获得成果的可靠度得到大大提高。

(2)快速静态模式。在待测区中首先选择两个基准站，而后安置一台接收机，并通过可见卫星进行连续跟踪。基准站的选择应遵循一个原则：地势高，位置开阔，上方无杂物遮拦，且基准站周围无信号干扰源。另一台接收机的作用是在各个未定点上设站。这样设置的会出现一些去点，比如两个接收机不能进行闭合差检验，不能形成闭合图形，最终导致了模式的可靠性较差，对于观测精度有特殊要求的桥梁、隧道等构造物不适宜用此方法建设测量控制网。

5 结论

对工程测量控制网的布设要考虑多方面的因素和影响，对控制网的选择要特别注意对工程完成后以及后续施工有利的位置。控制点的施测方法要现场的具体情况具体分析，根据不同的设计要求，应选用适宜的策略，确保满足精度和施工效率。

参考文献

[1] 刘仁钊,刘廷明. 精密工程测量控制网的简历方法[J]. 地理空间信息,2007,(4).

[2] 叶达忠. 利用GPS建议水利工程测量控制网[J]. 广西水利水电,2003,(6).

[3] 潘国盛. 工程控制网的投影变形分析与计算[J]. 大众科技,2009,(6).

[4] 赵永华. GPS技术在工程测量中得应用[J]. 煤炭科技,2004,(3).