浅谈测量放线基本技巧毕业论文设计

1、 毕业论文（设计） 题 目： 浅谈测量放线基本技术 班 级： 姓 名： 轩富坤 指 导 教 师： 完 成 日 期： 2012年 1月 3日 工程测量放线摘 要本论文主要讲述我益通项目部凌钢办公楼工程的测量放线基本放线技术和测量的基本概念，建筑施工放线是施工管理人员的基本技能之一。每项建筑工程施工开始就是施工定位放线，它关系到整个工程的成败。由于放线错误造成的房屋错位，不能满足满足功能设施要求的现象，屡见不鲜。施工放线是保证工程质量至关重要的一环。工程测量学是研究地球空间(地面、地下、水下、空中)中具体几何实体的测量描绘和抽象几何实体的测设实现的理论方法和技术的一门应用性学科。它主要以建筑工程、

2、机器和设备为研究服务对象。测绘科学和技术(或称测绘学)是一门具有悠久历史和现代发展的一级学科。该学科无论怎样发展，服务领域无论怎样拓宽，与其他学科的交叉无论怎样增多或加强，学科无论出现怎样的综合和细分，学科名称无论怎样改变，学科的本质和特点都不会改变。建筑施工测量作为工程施工的基础性工作,对工程质量的形成起着关键作用。关键字 放线；标高;控制线;弹线 1 测量技术建筑施工放线是施工管理人员的基本技能之一。每项建筑工程施工开始就是施工定位放线，它关系到整个工程的成败。由于放线错误造成的房屋错位，不能满足功能设施要求的现象，屡见不鲜。施工放线是保证工程质量至关重要的一环，下面共同探讨建筑施工测量放

3、线技术。1.1 一般矩形建筑放线技术1.1.1复核规划定点位置施工放线的第一步是复核规划定点位置。一般施工总平面图上绘出的坐标，由规划技术人员到现场定位。但是规划定位是根据理论值进行的。这与现场建筑物的实际位置可能会有差别。如果存在这样的差别时，一定要复核、纠正。2005年龙元集团负责的承接施工的某办公大楼工程，按规划定点放线，一条长长的弧线错位100cm，无法吻合。由于面积特大，相关尺寸多，用有关坐标设计的理论有错误，设计图改正后，再规划定点，重新划线，与之相连的外广场又不吻合，再所以需要综合设计意图，根据现场实际情况调整合适确定位置，历时10多天完成。然后再将控制点引出建筑物场外，保护好桩

4、位。1.1.2建筑物轴线、标高的测定第二步是测定建筑物轴线、标高。常规做法是打龙门桩、钉铁钉、标记红三角标高。（图一）挖土方洒灰线，捣制垫层后弹墨线。特别注意，垫层上要弹出桩子的位置，且用红油漆标记出四个角，以便柱子钢筋定位。在地梁处准确弹出各轴线网，且要复核，如果ab轴间5000，复核时应该是从ba测量，再测建筑物的总长与各轴线间相加是否吻合。基础工程完成后，就可以向上引线。以后再接各分层工序，依次往上弹线。每层标高都设置一个。1.2常见异形平面建筑物放线技术车库坡道为弧形，需要使用异形平面放线技术。1.2.1弧线确定一个或一段弧需要有圆心和半径。但是若缺少圆心怎么办？采用弓高法（微积分），

5、宜州市政广场工程面层，其半径为200米，圆心在室内，无法确定，只能求得圆弧上的两个点再通过计算，得出一个点后再分段求得另一个点，逐步分下去，以微小的直线段组合成圆弧。1.2.2圆心的引用 定位圆心在场地平整时尽可以应用，而挖土方时，或建筑往上升高，圆心点即被占用或无法延高，需要引线控制。例如，我龙元建设集团在某行政办公大楼的圆心点从开始到最后抹灰，都要用到，必须精确地引出，挖基础土方时，需保留其到其他基础垫层完成及弹线后才能破坏，然后垂直层层向上应用控制点。行政办公大楼平面图由两个1/4圆和两个矩形组成，其中一个的圆心可按楼层引上去，而另一个圆心在建筑物之外无法引上。0.000以上施工放线将经

6、纬仪置于圆心，按弧角分多线垂直引上，再在各楼层平面以弓高法分出内外弧线。1.2.3 直角（垂直）做法放垂直线或直角是施工放线最基本的方法，每个工程要用无数次，在放线时应根据实际情况采用才能速度快、效率高。1)勾股定理法它适合20米以内的定位放线，是最简单方便的手工放线，如独立桩基础框边及较短的建筑物轴线。若延长线过长，则造成误差较大。2)等腰三角形法已知一条直线段、做垂直段用此方法将准确、快捷地做出垂直线。3）工具法根据建筑物的平面图，制作出大小直角三角形、矩形、圆形框、在放线时找到轴线即套上模型非常快捷精确地弹出柱脚边线及其他边线。4）经纬仪放线建筑物长超过20米，必须采用经纬仪放线，其优点

7、是精确，缺点是素的慢，要搬动移动仪器定垂直线，转角时容易出错，故每一平面放线时必须做一个闭合差计算。1.2.4非同一垂直面的定位方法若墙、柱面在同一垂直面内，将轴线引上时可掉锤线或经纬仪直线引上即可，但不在同一垂直面时必须采取一定措施。1）引延长线再做垂直线例如二层挑出阳台，在一层将阳台的轴线引出，做标记，在施工二层时再吊锤线从一层引出线引上。2）分线延长例如二层是挑出阳台，在一层四角引锤线到二层，分出各轴线弹出轴线网，将轴线延长得到挑出阳台轴线，该法仅适用于短小建筑工程。3）经纬仪定位非同一垂直面（牛腿正面）必须将仪器置于轴线上，否则造成差错。4）借线引线屋面有排水天沟，女儿墙、阳台等，外墙

8、面一般不是同一垂直面无法用吊锤将一层墙轴线引到屋面，需在地面将墙体轴线延长出建筑物外600mm，在屋面用木杆伸出，再用经纬仪在建筑物外600mm处引垂线，到屋面后水平度量600mm引到建筑物内。1.2.5 楼梯放线按质量评定要求，楼梯的每踏步之间的高差不能大于10mm，必须准确定位才能满足质量要求。在准确定出第一步和楼层处的踏步标高后即需将分隔网状弹于楼梯的墙面上，那种仅拉斜线等分踏步的方法是不妥的。1.2.6 放线涉及的各类线1）总控制线 总控制线也可以说成是辅助线，是墙边线和20公分控制线的测量依据。这种线也是测量要求很准确的线。2）20公分控制线20公分控制线是离墙边线20公分处的线，它

9、的用途也很多，例如：木工制模、浇筑导墙、砌砖墙等都根据此控制线。3）墙边线控制墙的厚度和平整度的线4）五零线（图五）五零线分建筑五零线和结构五零线。建筑五零线，一般置于建筑物的底层，建筑物正负零以上500mm，主要作用为一建筑物标高控制基点，二建筑楼地面工程标高控制线，还有窗门的位置标高，以及地面抹灰、吊顶、踢脚线等的标高。结构五零线就要控制结构施工过程中结构面的标高，如混凝土浇筑时。一般相差在30mm左右，由设计确定。5）一米线（图三）在施工单位将建筑主体施工完后，需要在室内确定地面最终的完成高度，该高度由主体结构地面上浇注混凝土地坪来调节高度，其地坪的高度由墙上的“一米线”控制；地坪浇注完

10、后理论上是在同一平面上，这个完成面到墙上弹的一米线的距离为一米，所以称其为“一米线”。一米线也是室内装修，室外安装的重要标准线。2放线主要测量工具2.1 常用测量仪器1) 光学经纬仪经纬仪是用于测量水平角的仪器，必须具备一个能置于水平位置的刻度盘，且水平度盘的中心位于水平角顶点的铅垂线上。为了能瞄准高低远近不同的目标，仪器上的望远镜不仅可以在水平位置上转动，而且还可以在竖直面内转动。2) 水准仪 水准仪是水准测量所使用的仪器，它主要由望远镜、水准器及基座三部分组成。望远镜是用来精确瞄准远处目标并对水准尺进行读数的。3）激光垂直仪激光垂直仪是用于垂直测量的仪器。4）红外线水准仪红外线水准仪主要是

11、用于水平面测量的仪器。 2.2 测量器具1）墨斗 在弹线的时候需要用到，是测量最常见的器具之一。2）5米卷尺、10米卷尺、30米三角卷尺测量建筑物长度的工具，根据长度用不同的尺。3）线锤在弹线的过程中遇到不在同一直线的线或遇到障碍物时需要吊线锤。4）拉伸钢尺和水准仪配合使用，根据水平高低的不同拉伸钢尺，钢尺要摆放垂直，下面需要放置铁钉或者垫板等器具。5）石笔、红铅笔、标记笔在测量时经常用到的做标记用的笔，石笔是在二结构放线的时候用的，例如：导墙、砌砖、门窗等测量。红铅笔用处挺多，一般用于五零线标记，和红油漆配合使用。6）油漆油漆也是用于标记的，在标五零线的时候用到（附图一、六）3 工程施工测量

12、的专业特点及工作方法施工测量是建筑施工中十分重要的环节之一,施工测量包括以下内容:1）定位、引测、基准点复核及敷设保护。2）布置控制网、高程测量。 3）建筑物平面内部控制点布置测量。其专业特点是高层房屋建筑施工测量,由于地形条件复杂,外部施测时不断移动点位,并受施工条件和周边环境的影响,使测量精度不高、误差较大。为确保建筑物平面位置准确,高程和结构尺寸符合设计要求,故采用内控法测量。具体工作方法如下: a.基坑开挖施工前,对业主或规划部门提供的建筑物控制坐标点复核,结合施工图设计的轴线尺寸进行定位、检查、引桩建立控制网,并严格按要求做好控制基准点的敷设和保护。b.测量按照施工图设计轴线位置,考

13、虑基础宽度和基础埋深、放坡宽度等因素,确定基槽开挖尺寸和定位控制。c.基槽开挖完成以后,在建筑物控制线方向设置龙门板,依据基准控制点将轴线及0.00的标高标注在龙门板上,以此控制建筑物的平面定位和高程测量。d. 在0.000结构层上,依据测量放线施工方案,基准控制点,在平面内选定相对控制点位置,埋置钢板,经复测校正后,做好控制点,用水准仪将高程（相对标高）引测在每个控制点上,并对高程测量误差进行校正,用来控制每层层高和总体的高度。e. 在每层楼板结构相对于控制点位置上预留孔洞（15cm15cm）。定位放线施测时,一方面用激光铅锤仪支于控制点上,调平对中后向上投点;另一方面在各层预留洞上磨砂玻璃

14、,经纬仪支设在该洞口上,对中铅锤仪投上光点,调平施测,放出各轴线的控制线后,再用钢尺对其他轴线进行细分。钢尺在经纬仪投测的指引下,测距划分精度是比较高的,往返施测校核放线误差。依此类推,各层施工均按此方法测量。f. 高程控制测量,以基准控制点向平面内引入相对标高,对平面内各点标高校核高差,用水准仪施放水平线,并逐层传递控制层高,以首层平面标高与各施工层高差校核高程误差,总高控制可用gps仪器测量校对。 4现场测量对测量员岗位的工作要求现场测量是一项专业性很强的工作，它要求实施操作的人员有测量员的资质、熟练的现场测绘技术。在工作开始之前，需做好以下准备：a、认真阅读图纸，熟悉和掌握建筑物的基础层

15、高，标高，柱、梁、板的标高，轴线定位等方面的尺寸。b、做好所用仪器的校准等准备工作。c、相关人员的组织协调。在测量放线中，应要求：d 测量放线必须正确，不允许因测量问题造成的质量事故。e 在标高、放线定位的测量中，要多重复多记，避免误差和错误。f 配合施工员做好对垂直的建筑物（如柱）的垂直度测量以及水平建筑物体（梁、板）的水平垂直的测量，复检复测的工作。g对使用的监视和测量装置的使用台账，核定使用周期，及时组织巡检，以保证其使用精确度。从测量实践来看，要求测量人员特别要熟练掌握以下内容的测绘：1）建筑物的定位、标高引测和土方灰线2）柱基工程的样桩、数量、位置的测定3）基础工程的位置、标高、尺寸

16、4）模板工程（柱、墙、梁、板）的弹线、标高、轴线、几何尺寸。5）砖墙、墙体的轴线、弹力线、皮杆数、标高预留洞口位置尺寸（如门、窗、洞口、预埋件位置等）6）吊顶与隔墙的弹线、标高尺寸。施工放线时一项严谨、细致的工作，要按部就班，一步一个脚印，来不得半点马虎。关键轴线、尺寸都由施工技术员亲自操作，如钢卷尺的“0”，起点是距尺端点有100mm左右，而皮卷尺的“0”起点是扣钩的端点，若拉尺时一端是非专业人员，一端是技术员，由于是非专业人员看错尺位经常出现放线误差10cm的事，所以我们必须仔细复查。 5总结本论文主要讲述了测量放线的基本技术和一些基本概念，很多人看它很简单，其实真的要去做的时候才发现它的

17、技术要求很高，在施工过程中要求的精确程度也是最高的，在作业过程中要求反复的测量、检查，确保无误。文中介绍的几种测量放线方法告诉我们：建筑施工放线是一项运用立体几何与平面几何、解析几何等多项知识结合的综合技术，包含有多种技能，需要不断总结经验掌握技巧，善于运用，能提高效益。参 考 文 献1. 钟孝顺.测量学【m】.北京：人民交通出版社.20002. 黄浩.测量【m】.北京：中国环境科学出版社.19953. 欧建岸.建筑工程测量（第三版）【m】.广州：华南理工大学出版社.2001目录1 测量技术1.1 一般矩形建筑放线技术1.1.1复核规划定点位置1.1.2建筑物轴线、标高的测定1.2常见异形平面

18、建筑物放线技术1.2.1弧线1.2.2圆心的引用1.2.3 直角（垂直）做法1.2.4非同一垂直面的定位方法1.2.5 楼梯放线1.2.6 放线涉及的各类线2放线主要测量工具2.1 常用测量仪器2.2 测量器具3 工程施工测量的专业特点及工作方法4现场测量对测量员岗位的工作要求5总结gps控制网的优化设计题 目: gps控制网的优化设计 1 gps的基础知识gps是全球定位系统（global positioning system）的英文缩写，它是随着现代化科学技术的发展而建立的第一代精密卫星定位系统。本章主要介绍gps卫星定位系统发展的概况、特点、以及gps定位技术的应用前景。1.1 全球定位

19、技术的概况全球定位系统（global positioning system - gps）是美国从本世纪70年代开始研制，历时20年，耗资200亿美元，于1994年全面建成，具有在海、陆、空进行全方位实时三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统。经近10年我国测绘等部门的使用表明，gps以全天候、高精度、 自动化、高效益等显著特点，赢得广大测绘工作者的信赖，并成功地应用于大地测量、工程测量、航空摄影测量、运载工具导航和管制、地壳运动监测、工程变形监测、资源勘察、地球动力学等多种学科，从而给测绘领域带来一场深刻的技术革命。2 全球定位系统(global positioning system，缩

20、写gps)是美国第二代卫星导航系统。是在子午仪卫星导航系统的基础上发展起来的，它采纳了子午仪系统的成功经验。和子午仪系统一样，全球定位系统由空间部分、地面监控部分和用户接收机三大部分组成。 按目前的方案，全球定位系统的空间部分使用24颗高度约2.02万千米的卫星组成卫星星座。21+3颗卫星均为近圆形轨道，运行周期约为11小时58分，分布在六个轨道面上（每轨道面四颗），轨道倾角为55度。卫星的分布使得在全球的任何地方，任何时间都可观测到四颗以上的卫星，并能保持良好定位解算精度的几何图形（dop）。这就提供了在时间上连续的全球导航能力。 地面监控部分包括四个监控间、一个上行注入站和一个主控站。监控

21、站设有gps用户接收机、原子钟、收集当地气象数据的传感器和进行数据初步处理的计算机。监控站的主要任务是取得卫星观测数据并将这些数据传送至主控站。主控站设在范登堡空军基地。它对地面监控部实行全面控制。主控站主要任务是收集各监控站对gps卫星的全部观测数据，利用这些数据计算每颗gps卫星的轨道和卫星钟改正值。上行注入站也设在范登堡空军基地。它的任务主要是在每颗卫星运行至上空时把这类导航数据及主控站的指令注入到卫星。这种注入对每颗gps卫星每天进行一次，并在卫星离开注入站作用范围之前进行最后的注入。 全球定位系统具有性能好、精度高、应用广的特点，是迄今最好的导航定位系统。随着全球定位系统的不断改进，

22、硬、软件的不断完善，应用领域正在不断地开拓， 目前已遍及国民经济各种部门，并开始逐步深入人们的日常生活。 1.2 gps的特点相对于经典的测量技术来说，gps定位技术主要有一下特点：1观测站之间无需通视这一优点既可大大减少测量工作的经费和时间，同时也使点位的选择变得更加灵活。2定位精度高试验表明，目前在小于50km的基线上，其相对定位精度可达110210，而在100500km的基线上可达1010。随着观测技术与数据处理方法的改善，可望在大于1000km的距离上，相对定位精度达到或优于10。3观测时间短随着gps系统的不段完善，目前20以内相对静态定位，仅需1520分钟；快速静态相对定位中，在流

23、动站与基准站相距在15以内时，流动站观测的时间只需12分钟；动态相对定位，出发时流动站观测12分钟，然后可随时定位，每站观测进需几秒。24提供三维坐标5操作简便6全天候作业因此，gps定位技术的发展是对经典测量技术的一次重大突破。一方面，它使经典的测量理论与方法产生了深刻的变革；另一方面，也进一步加强了测量学与其他学科之间的相互渗透，从而促进了测绘科学技术的现代化发展。 1.3 gps系统的应用前景最初设计gps的主要目的是用于导航、收集情报等军事目的。但后来得应用开发表明，gps不仅可以达到上述目的，而且用gps卫星信号能够进行厘米级甚至毫米级精度的静态相对定位，米级至亚米级精度的动态定位，

24、亚米级至厘米级精度的速度测量何毫微秒级精度的时间测量。用gps信号可以进行海、陆、空、地的导航，导弹制导，大地测量和工程测量的精密定位，时间传递和速度测量等。在测绘领域，gps定位定位技术已用于建立高精度的大地测量控制网，测定地球动态参数；建立陆地及海洋大地测量基准，进行高精度海陆联测及海洋测绘；监测地球板块运动状态和地壳形变；在工程测量方面，已成为建立城市与工程控制网的主要手段；在精密工程的变形监测方面，它也发挥着及其重要的作用；同时gps定位技术也用于测定航空航天摄影瞬间相机的位置，可在无地面控制或仅有少量地面控制点的情况下进行航测快速成图，引起了地理信息系统及全球遥感监测的技术革命。在日

25、常生活方面事一个难以用数字预测的广阔的领域，手表式的gps接收机，将成为旅游者的忠实导游。gps将像移动电话、传真机、计算机互联网对我们生活的影响一样，人们的日常生活将离不开它。2 相对定位原理及gps网优化设计简述2.1 相对定位原理由于在gps绝对定位(或单点定位)中，定位精度将受到卫星轨道误差、钟差及信号传播误差等因素的影响，虽然其中一些系统性误差可以通过模型加以削弱，但改正后的残差仍是不可忽略的。gps相对定位也叫差分gps定位，是目前gps测量中定位精度最高的定位方法，它广泛地应用于大地测量、精密工程测量、地球动力学的研究及精密导航中。相对定位的概念:用两台接收机分别安置在基线的两个

26、端点，其位置静止不动，同步观测相同的4颗以上gps卫星，确定基线两个端点在协议地球坐标系中的相对位置这种定位模式称为相对定位(见图2-1)。出于在测量过程中，通过重复观测取得了充分的多余观测数据，从而改善了gps定位的精度。22.2 gps网优化设计gps控制网的优化设计是实施gps测量的基础性工作，它是在网的精确性、可靠性和经济性方面,寻求gps控制网设计的最佳方案。根据gps测量特点分析可知，gps网需要以一个点的坐标为定位基准，而此点的精度高低直接影响到网中各基线向量的精度和网的最终精度。同时由于gps网的尺度含有系统误差以及同地面网的尺度匹配问题，所以有必要提供精度较高的外部尺度基准。

27、 由于gps网的精度与网的几何图形结构无关，且与观测权相关甚小，而影响精度的主要因素是网中各点发出基线的数目及基线的权阵。因此，提出了gps网形结构强度优化设计的概念，讨论增加的基线数目、时段数、点数对gps网的精度、可靠性、经济效益的影响。同时，经典控制网中的三类优化设计，即网的加密和改进问题，对于gps网来说，也就意味着网中增加一些点和观测基线，故仍可将其归结为对图形结构强度的优化设计。综上所述，gps网的优化设计主要归结为两类内容的设计： (1)gps网基准化的优化设计。 (2)gps网图形结构强度的优化设计，其中包括：网的精度设计能力的可靠性设计，网发现系统差能力的强度设计。2.2.1

28、 gps控制网基准的优化设计 经典控制网的基准优化设计是选择一个外部配置，使得达到一定的要求，而gps网的基准优化设计主要是对坐标未知参数x进行的设计。基准选取的不同将会对网的精度产生直接影响，其中包括gps网基线向量解中的位置基准的选择，以及gps网转换到地方坐标系所需的基准设计。另外，由于gps尺度往往存在系统误差，因此应提出对gps网尺度基准的优化设计。 1)位置基准设计 研究表明，gps基线向量解算中作为位置基准的固定点误差是引起基线误差的一个重要因素，使用测量时获得的单点定位值作为起算坐标，由于其误差可达数十米以上，所以选用不同点的单点定位坐标值作为固定点时，引起的基线向量差可达数厘

29、米。因此，必须对网的位置基准进行优化设计。 2)尺度基准设计尽管gps观测量本身已含有尺度信息，但由于gps网的尺度含有系统误差，所以，还需要提供外部尺度基准。gps网的尺度系统误差有两个特点：一是随时间变化，由于美国政府的sa政策，使广播星历误差大大增加，从而对基线带来较大的尺度误差；另一个随区域变化，由区域重力场模型不准确引起的重力摄动造成。因此，如何有效地降低或消除这种尺度误差，提供可靠的尺度基准就是尺度基准优化问题。其优化有以下几种方案：(1)提供外部尺度基准。对于边长小于50km的gps网，可用较高精度的测距仪(或更高)测量23条基线边，作为整网的尺度基准。对于大型长基线网，可采用s

30、lr站的相对定位观测值和vlbi基线作为gps网的尺度基准。(2)提供内部尺度基准。在无法提供外部尺度基准的情况下，仍可采用gps观测值作为gps网的尺度基准，只是对作为尺度基准观测量提出一些不同要求，其尺度基准设计如下。在gps网中选一条长基线对该基线尽可能多地长时间、多次观测，最后取多次观测段所得的基线的平均值，以其边长作为网的尺度基准。由于它是不同时期的平均值，尺度误差可以抵消。因此，它的精度要比网中其他短基线高得多，可以作为尺度基准。以上讨论了gps基线向量解其中位置基准以及gps尺度基准的选择与优化问题。此外，gps成果转换到地面实用坐标系中，还存在一个转换基准的选择问题，此处不再讨

31、论。2.2.2 gps网的精度设计精度是用来衡量网的坐标参数估值受观测偶然误差影响程度的指标。网的精度设计是根据偶然误差的传播规律，按照一定的精度设计方法，分析网中各未知点平差后预期能达到的精度，这常被称为网的统计强度设计与分析。一般常用坐标的方差协方差阵来分析，也可用误差椭圆(球)来描述坐标点的精度状况，或用点之间方位、距离和角度的标准差来定义。对于gps网的精度要求，一般用网中点之间的距离误差来表示。其精度与网的点位坐标无关，与观测时间无明显的相关性(整周模糊度一旦被确定后)，gps网平差的法方程只与点间的基线数目有关，且基线向量的三个坐标差分量之间又是相关的，因此，很难从数学的角度和实际

32、应用出发，建立使未知数的协因数阵逼近理想的准则矩阵。所以，目前较为可行的方法是给出坐标的协出数阵的某种纯量精度标准函数。设gps网有误差方程式中l、v分别为观测向量和改正向量;x为坐标未知参数向量阵；p为观测值权阵;为先验方差因子(在设计阶段取1)，m为观测基线数;n为待定点数。由最小二乘可得参数估值及其协因数阵：优化设计中常用的纯量精度标准，根据其由构成的函数形式的不同的可表示成不同的最优纯量精度标准函数。现在最常用的是求的轨迹，以次来表示纯量精度。3 大同矿区gps控制网设计实例3.1 任务来源及工作量大同矿区为全国最大的煤炭企业大同矿物局所属,并且预测煤炭储量丰富,工业前景可观。但是该矿

33、区原有测量控制网为90年代建立,历经十几年的采矿影响,认为破坏及地貌变化,使原有控制点大部分失去控制作用,使得服务于日常生产的多项测量工作难以正常进行,远远不能满足矿山生产和工程建设的需要。因此,该矿区急需建立新的测量控制网。该网不但要满足日常采矿生产需要,而且还要顾及远景规划及预测区,控制面积约600 km2，测量范围（如图3-1）为：图3-1 已知点分布图东至：550km(大同矿区独立坐标系)南至：4415km西至：534km北至：4439km3.2 测区概况大同矿区位于山西省大同市西南，地跨大同、朔州两市，地处东经112度53分113度12分，北纬39度55分40度零8分,距市区12。5

34、公里，辖区与大同市南郊区交叉，总面积约90平方公里，号称百里矿区。区内为平缓的丘陵地貌，西南高，东北低。尖口山最高，标高1835.9米，口泉沟最低，标高1093.6米。境内主要山脉有七峰山、鸡爪山、大钟山、马武山等；主要河流有口泉河、十里河，均为季节性河流。该区厂矿企业主要分布在口泉黑流水(口泉沟)，马军营燕子山(云岗沟)两条狭长的山沟里。 通往矿区的铁路有大同王村、大同燕子山两条矿区专用线，各煤矿集运站都分散在两条专用线周围。以横穿矿区东西向的109国道、沿矿区东侧穿行的南北向大运公路为骨干线，配以矿区内专用公路，交通十分方便。矿区供水水源以第四系潜水为主，现有大同市的白马城水源地以及时庄水

35、源地，供水量严重不足，需另找新的水源。矿区电源主要来自大同市第一热电厂和神头电厂。矿区现有生产煤矿55处，其中国有重点煤矿18处，设计能力3645万吨/年。截至1996年末，大同矿区保有探明储量386。43亿吨，其中生产矿井保有储量77。41亿吨。矿区原有国家二等三角网8个,经野外踏勘,发现有3个已明显被破坏或受采动影响;现只有代家沟、孙家沟、羊坊、怀仁、土台山5个点的标石保存完好（如图3-1）。设计采用的是比例尺为1：10000的大同矿区航摄地形图。1989年航摄，1992年成图，1994年缩编成图。地形图采用1985国家高程基准，等高距为5米。3.3 布网方案3.3.1 技术设计的依据与基

36、准设计1）技术设计的依据2001年国家质量技术监督局发布的(ch2001-92)。2）基准设计gps测量获得的是gps基线向量,它属于wgs84坐标系的三维坐标差,而实际需要的是国家坐标系或地方独立坐标系的坐标。因此需要结合测区概况和已有资料(图3-1),进行gps网的基准设计。根据大同矿区近期发展与远景规划相结合的战略目标，按照现阶段矿区建设的需要，采用大同矿区独立坐标系,中央子午线经度为11230,投影面与54北京坐标系相同而建立的坐标系统。3.3.2 方案设计的技术分析1）等级确定根据中华人民共和国测绘行业标准全球定位系统城市测量技术规程、煤矿测量规程和大同矿区的具体情况，确定该测区可建

37、立d级gps网10，有关技术要求见表3-1：表3-1 基本技术要求项目技术要求平均边长(km)510a(mm)10b(mm)10最弱边相对中误差1/450002）技术设计i时段设计根据规范对d级网的要求，采用快速静态相对定位，时段长度根据边长而定，具体时间见表3-6。gps网的时段设计有点连式、边连式和网连式三种基本方法。点连式所构成的图形几何强度太弱；网连式布网冗赘，工作量太大；边连式布网有太多的非同步闭合条件，工作量适中。根据d级gps网的要求我们采用边点结合的混合式布网方法。ii观测方法gps网的观测采用载波相位快速静态相对定位模式,作业仪器采用4台timble5700双频gps接受机,

38、它的标称精度可达5 mm1ppm,满足精度要求。作业方法是:将gps四套接收机设备分别安置在网中四边形的各个端点上,对基线边同步观测4颗卫星。这种模型的特点是:观测过的基线边构成一个闭合图形,便于观测成果的检验,从而提高观测成果的可靠性和gps网平差后的精度。93.3.3 gps网的设计及施测方法1） gps网的设计i设计原则 gps网一般应采用独立观测边构成闭合图形，如三角形、多边形或附合线路，以增加检核条件，提高网的可靠性。gps网作为测量控制网，其相邻点间基线向量的精度，应分布均匀。gps网点应尽量与原有地面控制点相结合。重合点一般不少于3个（不足时应联测），且在网中分布均匀，以可靠地确

39、定gps网与地面之间的转换参数。gps网点应考虑与水准点重合，而非重合点，一般应根据要求以水准测量（或相当精度的测量方法）进行联测，或在网中布设一定密度的水准联测点。为了便于gps的测量观测和水准联测，减少多路径影响，gps网点一般应设在视野开阔和交通便利的地方。为了便于用经典方法联测或扩展，可在gps网点附近布设一通视良好的方位点以建立联测方向，方向点与观测站距离一般应大于300米。gps网必须由非同步独立观测边构成若干个闭合环或附和线路。各级gps网中每个闭合环或附和线路中的边数应符合表3-2的规定。表3-2 最简独立闭合环或附和线路边数的规定7级别abcde闭合环或附和线路的边数5668

40、10ii 方案设计（图中1-20为同步环）图3-2 方案设计一图3-3 方案设计二3.3.4 方案比较a 基本特征值比较根据r. a sany 提出的公式计算gps网的主要特征值:c= nm/n式中c为观测时段数,n为网的总点数, m为每点设站数,n为接受机数。在网中:总基线数: j总=c*n*(n-1)/2必要基线数:j必= n-1独立基线数:j独=c*(n-1)多余基线数:j多=c*(n-1)-(n-1)2总体可靠性指标=j多/j独计算的两个方案的主要特征值见表3-3:表3-3 两个方案的主要特征值方案一方案二总点数3838总基线数120114独立基线数6057必要观测基线数3737多余观

41、测基线数2320复测基线数73观测时段数2019平均每点设站率2.112总体可靠性指数0.38330.3509最短边(km)1.82.01最长边(km)12.313.7平均边长(km)4.774.72最简独立闭合环边数45b 设计方案比较两个设计方案都以大同矿区为重点,布设gps控制网，在重点发展区域网点密度稍大。方案一采用点连接和边连接的混合连接形式,构成异步环和复测边，异步环具有良好的自检能力,能有效地发现观测成果的粗差,确保网的可靠性,复测边连接时几何强度较高。方案二是在方案一的基础上,也采用边点混合连接方式,但较方案一的连接方式不同,方案设计的指导思想是在满足精度的基础上,尽量减少人力

42、、物力、财力。c 成本比较成本取决于网点总数和重复设站率，设一台接收机观测一期的平均费用为c，则总费用为:f=c*s*m由于方案设站数多,数据处理平差费多,方案一比方案二多花费大约1万元。d 精度比较对于两种方案的精度,因为点位相差不大,边长也相差不大,所以两种方案的精度也相差不大。利用相邻点间弦长精度计算公式:2式中, -gps基线向量的弦长中误差(mm),亦即等效距离误差;a-gps接受机标称精度中的固定误差(mm);b-gps接受机标称精度中的比例误差系数(ppm);d-gps网中相邻点间的距离(km)。可计算出,方案一最弱边边长相对中误差为1/5.210,平均边长相对中误差为1/6.9

43、10;方案二最弱边边长相对中误差为1/5.210,平均边长相对中误差为1/6.8610,两者几乎无差别,且都符合四等城市测量规范的要求。e 效率比较一个gps网中,在测量点数、gps接收机数和平均重复设站次数确定后，完成该测量所需的理论最少观测期数就可以确定。但是，当按照某个具体的布网方式和观测作业方式进行作业时，要按要求完成整网的测量，所需的观测期数与理论上的最少观测期数会有所差异，理论最少观测期数与设计的观测期数的比值，称之为效率指标(e)。2设gps网中点的个数为n,用m台接收机进行观测，则该网的最少观测期数为11如重复设站率以r表示，则理论观测期数为 r2网的效率指标定义如下:式中，是

44、理论设计效率,是实际效率，e是总效率。根据以上公式,可计算出方案一的可靠性为:=0.6, =1,e=0.6方案二的可靠性为:=0.63, =1,e=0.63显然,方案二的可靠性比方案一略好。从以上分析可以看出,方案二比方案一花费少,技术指标相差不大,精度都能满足要求,所消耗的人力、物力、财力、时间都比方案一少,所以,方案二比方案一要优,故本设计选择方案二。3.3.5 所选方案的精度分析根据所选方案的独立基线边构成的gps网成图(图3-4),统计出该网中有38个控制点,其中5个为已知;57条基线。图3-4 选定方案的独立基线边构成的gps网gps控制网设计时，可以在wgs84坐标系统下进行控制点

45、三维精度估算，然后应用精度转换公式转换到二维，也可以直接估算控制点的二维精度。在这里我们用直接估算控制点二维精度的方法。设有二维基线向量观测值33个,，其相应的误差方程式系数阵为 (1)式中与是单位矩阵，对应于第i点未知数和第j点未知数，其余未知数前的系数为零。二维基线向量观测值的权阵,可以根据gps接收机的标称精度求得，具体方法为根据标称精度计算gps的边长方差，其计算公式为 (2)1式中a ,b分别是gps接收机边长测量固定误差和比例误差因子，s是基线长度。 因为: (3)因为在gps测量中,方向误差主要是由点位误差引起的,所以在这里我们把方位误差忽略不计,则有微分关系式 (4)根据协方差

46、传播律，可求得基线向量观测值的协方差阵: (5)式中,是基线近似坐标方位角，(3)到(6)式省略了下标“ij”。设单位权方差为4km，则,本设计所用的gps的标称精度为5 mm1ppm ,则为41。因此基线的权为 (7)有了误差方程式和,就可以组成法方程子阵未知数的方差阵为根据可以计算各待定点的坐标中误差和点位中误差,见表3-4:表3-4 gps网精度估算成果表点号坐标中误差（mm）点位中误差(mm)点号坐标中误差（mm）点位中误差（mm）1x1.46133.564620x1.22211.6705y3.2513y1.13892x2.06033.235421x0.28340.3369y2.494

47、6y0.18223x2.46234.783822x1.21643.2247y4.1015y2.98654x0023x3.49014.2601y0y2.44295x2.11673.258524x0.91080.9367y2.4774y0.21876x3.03124.627225x0.91482.8102y3.4961y2.65717x1.13253.549926x1.10231.8859y3.3644y1.53028x0.34441.119127x3.96525.0316y1.0648y3.09749x1.21593.485028x0.45030.5767y3.2660y0.360410x2.3

48、5292.905629x00y1.7048y011x2.96493.909330x00y2.5479y012x4.14895.258231x0.85211.2017y3.2305y0.847413x3.59214.604932x1.16911.5654y2.8813y1.041014x0033x0.83281.4916y0y1.237515x2.21412.581834x1.94074.8807y1.3280y4.478316x1.39992.674835x4.44154.8640y2.2793y1.982817x1.72934.167236x0.03910.1169y3.7914y0.110

49、218x0.99121.527937x1.87512.6352y1.1628y1.851519x0.86101.959838x00y1.7606y0该表中带边框的点号为已知点，从表中我们可以看出，该网的最大点位误差发生在12号点上，中误差为5.26mm;最小点位误差发生在36号点上，中误差为0.12mm。这里的点位误差偏小，分析其原因是，这里我们没有考虑已知点的点位误差。3.4 选点与埋标3.4.1 选点由于gps测量观测站之间不一定要求相互通视,而且网的图形结构也比较灵活,所以选点工作比常规控制测量的选点要简便。但由于点位的选择对于保证观测工作的顺利进行和保证测量结果的可靠性有着重要的意义,

50、所以在选点工作开始前,除收集和了解有关测区的地理情况,决定其适宜的点位外,选点工作还应遵守以下原则:1 点位应设在易于安装接受设备、视野开阔的较高点上;2 点位目标要显著,视场周围15以上不应有障碍物,以减小gps信号被遮挡或被障碍物吸收;3 点位应远离大功率无线电发射源(如电台、微波站等),其距离不小于200m;远离高压输电线和微波无线电信号传送通道,其距离不得小于50m。以避免电磁场对gps信号的干扰;4 点位附近不应有大面积水域或不应有强烈干扰卫星信号接受的物体,以减弱多路径效应的影响;5 点位应选在交通方便,有利于其他观测手段扩展与联测的地方;6 地面基础稳定,易于点的保存;7 选点人

51、员应按技术设计进行踏勘;在实地按要求选定点位。当利用旧点时,应对旧点的稳定性、完好性,以及觇标是否安全、可用性进行检查,符合要求方可利用。3.4.2 标志埋设gps网点应埋设具有中心标志的标石，以精确标志点位。点的标石和标志必须稳定、坚固以利长久保存和利用（如图3-5）。在基岩露头地区，也可直接在基岩嵌入金属标志。每个点位标石埋设结束后，应按表3-5填写点的记录, 并提交以下资料： (1)点的记录。 (2)gps网的选点网图。 (3)土地占用批准文件与测量标志委托保管书。(4)选点与埋石工作技术总结。点名应向当地政府部门或群众进行调查后确定，一般取村名、山岗名、地名、单位名。利用原有旧点时，点

52、名不宜更改，点号编排(码)应便于计算机计算。表3-5 gps点 点 之 记日期： 年 月 日 记录者： 绘图者： 校对者：点名及种类gps点点土质号相邻点（名号里程通视否）标石说明（单双层类型）旧点旧点名所在地交通路线所在图幅号概略位置x yl b（略图）备注3.5外业观测3.5.1 外业作业原则进行gps控制测量作业设计时，一方面要考虑经济问题，目的在于缩短野外作业时间，节约资金，使测量费用指标达到最优。另一方面，要有较多的多余观测，以提高观测成果的精度和可靠性。同时还必须考虑各待测点的点位精度的均匀性和各观测时段的独立性。基于这些因素，我们的作业设计原则是：a gps网中各待测点的设站次数应相同；b优先测量点间距离较近的点，同时沿最短距离欠站；c 应该联测相距较远的高等级已知点；d gps网中各待测点每次重复设站都使用不同的接受机。3.5.2 观测时段的选择gps卫星的观测是待gps卫星离开地平线一定的角度才开始的，高度角愈小，愈有利于减小三维位置图形强度因子- pdop值。但卫星高度角愈小，对流