陕西桥梁工程平面控制网布设方案简要阐述

简要阐述桥梁平面控制网布设方案【摘要】本文简要阐述常用三种控制网的布设方案，通过对比分析来确定适合本次控制网布设的形式，为现场施工放样提供满足精度要求的控制点。使得桥梁施工顺利进行。【关键词】桥梁平面控制导线网三角网GPS网布设方案作者：中铁12局集团xxxx项目部xxxx前言：通过对三种常用控制网布设形式比较，确定xx改扩建项目“xx”布网形式。建立平面施工控制网主要用于测定桥轴线长度和桥墩、桥台位置。因此，在建立控制网时，既要考虑网型本身精度即图形强度又要考虑以后施工需要，所以在布网之前应对桥梁的方案设计，施工方法，场地布置，桥址，地形及周围环境条件，精度要求等方面进行研究后，在地形图上拟定布网方案。常用的布设控制网方法有导线网、三角网、GPS网三种。方案一（导线网）导线——导线测量的方法和基本原理：在地面上按一定的要求选定一系列的点，每一个点都设置测量标志，将相邻点连接后构成地面上的条线。导线网布设的优缺点：导线布设的优点：布设的图形呈单折线，除节点外，每个点只需前后两个相邻点通视，故布设比较灵活。容易越过地形和地物障碍；各导线边长均直接测定，精度高而均匀，导线的纵向误差小。缺点是：控制面积狭窄；几何条件数少，导线的横向误差较大。施工导线点选点要求：通视良好。施工导线点位一般都选在路堑堑顶的适当位置以及路线结构物的附近，不易受施工干扰。所选的电位既要保证导线点通视又要保证能够通视线路上便于放样，不须转点。施工导线点点位的密度能满足施工现场放样的需要。为便于施工放样又为保证放样的精度，施工导线点间距易在400~800m，应视线清晰，视野开阔。点位桩编号要醒目，易识别。便于架设仪器，方便观测员操作。加密施工导线点的原则：首先要遵循由高级到低级的原则，即必须从设计单位提供的导线带内到施工导线点。施工导线点的坐标系统必须与设计单位的导线点的坐标系统一致。施工导线点起始点必须是设计单位提供的导线点，其测定结果的限差应符合规范要求。施工导线的测量精度必须满足施工放样的精度。施工导线点的密度应满足施工放样的需要。实践证明，放样点若距控制点远，则放样不方便，且误差较大。放样时应一站到位，放样视锯不宜超过500m.布网形式利用勘察设计院提供已知控制点，选好本次布设导线的起算边与附合边，再根据测区的地理位置加密布设控制网的待定点，待定点宜布设在稳定性比较好、不易被破坏的地方，控制网应布设为满足施工控制等级要求的附合导线，由于此级控制网直接为施工放样服务，所以待定点应布设在桥轴线的附近。导线测量的外业工作：踏勘选点选点前，应尽可能收集侧区及附近已有的高级控制点的有关资料。然后在图上大致拟定导线走向及点位，定出初步方案，再到实地踏勘，选择导线点的位置，需要分级布设时，应先确定首级导线。边长测量 各级导线边均可用电磁波测距仪测定，测量时要同时观测竖直角，以供倾斜改正之用。对一，二，三级导线，应在导线边一段测量各测回，或在两端各测一个测回，取其中值并加气象改正；对图根导线，只需在各导线边的一个端点上安置仪器测定一个测回，并无须气象改正。角度测量 角度测量按三联脚架法施测。对符合导线或支导线，一律测导线前进方向统一测的角，通常测左侧角，也可以测右角，闭合导线一般测内角。连接测量 导线连接角的测量叫做导线定向，目的是使导线点的坐标纳入国家坐标系，或该地区的统一坐标系中。对于与高程控制点连接的导线，要测出连接角。导线网小结在不考虑起始数据误差情况下，到下推算边方位角中误差与成正比，而与导线形状关系不大。为了保证导线边方位角精度，应当限制导线转折角数目。在导线长度一定时，适当加强导线边，可以减少转折角个数。在导线边数目相同时，为了提高导线边的方位角精度，应该尽量布设成附和导线。导线直伸时，纵向误差由测距误差引起，横向误差由测角误差引起。在不考虑起始数据误差影响的情况下，单导线最弱点位置中误差与导线的总长L，导线边长D，导线点数n有关。当平均边长一定时，导线的点位中误差与L近似成正比；而当L一定时，点位中误差与近似成正比。导线的形式不同，最弱点的位置也不同，它们的点位误差大小差异甚大。方案二（三角网）三角网——三角测量的方法和基本原理：在地面上按一定的要求选定一系列的点，每一个点都设置测量标志，并以三角形的图形把它们连接成地面上的三角网。三角控制网的优缺点：优点：布设的图形呈网形，控制面积大；测角精度高，几何条件多；相邻点的相对点位误差较小。缺点：除起始边和起始方位角是用水平角推算出来的；由于测角误差的传播，各边及其方位角的精度不均匀，并且距起始边和起始方位角越远，它们的精度就越低。另外，三角测量在布测过程中难度较大，效率也较低。布网形式 根据测区现场的实际情况：东西长度相对南北长度差值较大，施工现场呈狭长的带状；根据估算的结果，拟定布设四等三角锁作为首级控制网，以Q1、Q3-2和DS2三个已知控制点，组成两个已知起算边，布设四个待定点，组成五个三角形。 根据布设的控制网和测区实际情况，很明显地可以看出，三角网（或边角网）不能和好的满足施工需要，因为测区十分狭长，有个别三角形夹角小于三角网布设规定的>30°的要求，而布设三角网的很大一个作用是解决测边的误差影响，测角往往是影响三角测量精度的主要因素；三角测量精度取决于网型的图形强度，网型必须坚强，这样三角网的解算精度就比较高，所以控制网以三角网形式布设不适合此测区；同理，三角高程测量也不适用此测区，这里这对单三角锁和三角高程测量的方法作理论性的介绍，不做精度估算。三角测量技术要求表3-3等级平均边长（kmm）测角中误差(″″)起始边边长相对对中误差最弱边边长相对对中误差测回数三角形最大闭合合差(″)DJ1DJ2DJ6三等2.0±1.8≤1／150000≤1／7000069－±7.0四等1.0±2.5≤1／100000≤1／4000046－±9.0一级小三角0.5±5.0≤1／40000≤1／20000－34±15.0二级小三角0.3±10.0≤1／20000≤1／10000－13±30.0等级三角锁布设要求：线性锁尽量布设成直伸状，待定点偏离已知边的垂距不应超过已知边长度的1/8，传距角不应小于4°。三角形个数一般不多于8个。采用插网和插点时，应联测相邻点因故未作联测的相邻点间的距离，三等应不小于5㎞；四等应不小于2㎞，否则必须联测。用插点方法布设三四等三角点时，每一插点应由三个方向测点，且方向均须双向观测。条件许可时可越级布网。三角点的点位要求： 三角点应选在视野开阔，易于扩展，土层坚实的地方，一般应选在制高点上；应尽量利用原有的三角点，避免在同一制高点上出现不同的三角点；视线应高于地面或障碍物1~2m，旁离山坡，树林或建筑物3m以上；由各相邻三角点构成的三角形，其边长应接近规范规定的平均边长，起角度一般不小于30°。结论全站仪完全可以同时布设平面及高程控制网,不必单独再进行水准测量,一次瞄准,多次读数,这样可以减少工作量一半以上,大大提高工作效率。几何水准测量虽然可获得较高的精度，但存在着不足之处，地球磁场对补偿式水准仪的影响达2mm/Km；当在坡度较大的水准路线上进行测量时受大气折光影响大；丘陵，山区地区难以实施等。采用全站仪对象观测法进行三角高程测量时，其精度取决于观测时A,B两点间的气象条件，应选择气象条件不大的时间段进行观测，如阴天，微风天或两天的相同时间等。方案三(GPS网) 三角网和导线网是以前工程控制网布设的主要形式，GPS技术是近几年新兴的一种测量方法，随着科学技术的发展和GPS技术的成熟，GPS技术已经在国民建设中发挥着巨大的经济和技术效应。这里，我对其在控制测量中的一些应用作以下简要地介绍。GPS网——GPS布网设计的技术依据主要是测量任务书和GPS测量规范。测量任务书是测量单位的上级主管部分下达的相邻主文件，或者是测量单位与用户鉴定的。GPS测量规范：测量规范是国家测绘管理部门制定的技术法规。国家技术监督局2001年3月5日发布了《全球定位系统（GPS）测量规范》；GPS定位按其精度划分为AA、A、B、C、D、E六级。GPS网布设的总原则是：着眼整个测区，固定全球结构。根据以上布网原则，GPS网的布设通常采用点连式、边连式和网连式布网。GPS网的基本图形选择测区内建立首级控制网，精度与当前的要求相匹配，点位保存完整。这时可按其等级顺序布设加密网点，测区内无首级控制网，如测区内及周边附近地区有一定数量的国家高级大地点具有布设加密网的条件。且加密网的精度有符合测区测量工作对控制测量的要求，这时应选择布设加密网作为测区的首级控制网。如果首级控制网密度不够，则考虑进一步加密低等网以作补充。首级的等级以高等及点的具体等级顺序选择或根据需要越及布设。三角网（网连式）网连式布网方法：所谓网连式布网方法，是指相邻同步图形之间有两个以上公共点相连接的布网方法，该方法则需要多台接收机同步作业时才能实现。如图（4-1）所示，GPS网中的三角形边由独立观测边组成，这种图形的几何结构强，具有良好的自检能力，能够有效地发现观测成果的粗差，以保障网的可靠性。同时，经平差后网中相邻点间基线向量的精度分布均匀。但是，图形的观测工作量大，当接收机数量较少时，将使观测工作的总时间大为延长。通常只有当网的精度和可靠性要求较高时，才单独采用这种图形。环形网（边连式）环边连式布网方法：所谓边连式布网方法，是指相邻同步图形之间有两个公共点，也就是同步图形采用一条基线进行连接。形网是由若干含有多条观测边的闭合环组成，如图4-2所示。这种网型与导线网相似，其图形的结构强度比三角网较差。显然，环形网的自检能力和可靠性，与闭合环中所含基线边的数量有关。闭合环中的边数越多，自检能力和可靠性越差。所以，根据环形网的不同精度要求，以限制闭合环中所含基线边的数量。 环形网较三角网的工作量小，也具有较好的自检能力和可靠性。但由于网中非直接观测的极限边（或间接边）的精度要比直接观测边低。星形网（点连式）点连式布网方法：所谓点连式布网方法，是指相邻同步图形之间仅有一个公共点连接 星形网的几何条件如图4-3所示。 星形网的几何图形简单，但其直接观测边之间，一般不构成闭合图形，所以检测能力差。 由于这种网型在观测中一般只需要两台GPS接收机，作业简单，因此在快速静态定位和准动态定位等快速作业模式中，大都采用这种网型。它被广泛应用于工程测量，地籍测量和碎部测量。GPS网的图形设计原则GPS网一般应布设成有独立观测边构成的闭合图形，如三角形，多边形或复合路线，以增加检核条件，提高网的可靠性。网中相邻两点间基线向量精度应分布均匀。GPS网应尽可能与原有地面控制网点相重合。重合点一般应不少于三个，不足时应进行联测。而且重合点在网中分布的要均匀。这是为了可靠的确定GPS网与地面网之间的坐标转换参数。GPS网点应考虑与水准点相重合，对于不能重合的，可根据精度要求用水准测量方法或三角高程测量方法进行联测，区的大地高于正常高的转换参数（高程异常）。为了便于GPS测量的实施和水准联测，GPS网点一般应设在视野开阔和交通便利的地方。GPS测量不要求GPS网点之间相互通视，但是为了以后用一般的测量方法进行量测和扩展，可在GPS网点附近布设通视良好的方位点，以建立联测方向。方位点与其网点的距离，一般应不小于三百米。GPS网型设计技术要求GPS相对定位的精度指标测量分级常量误差()比例误差（）使用范围C≤10≤5桥梁，隧道，大大型枢纽，立立交控制D≤10≤10线路首级控制，国国家三四等等加密测量量布网形式根据布设GPS网的技术要求和测区的实际情况：根据已知点坐标，拟定布设C级精度要求布网；设计GPS控制网网型如下图，因为在施工放样时采用的是常规的放样方法，所以，网中布设的GPS点相互都可以通视，且必须满足控制网点与通视的方向点边长相对精度应满足国家四等网最弱边四万分之一的精度，此时边长最短为：GPS网精度标准对于GPS网的精度要求,主要取决于网的用途.精度指标通常以往中相邻之间的距离误差表示,其形式为:式中：——网中相邻点的距离误差()；——与GPS接收机有关的常量误差()；——比例误差（或）；D——相邻点间的距离（㎞）。则由上式可估算GPS控制网各相邻之间的距离误差。GPS卫星定位技术与常规测量相比具有以下优点:GPS之间不要求相互同视，对GPS网的几何图形也没有严格的要求﹑因而对GPS点定位的选择更为灵活,可以自由布设。定位精度高。目前采用载波相位进行相对定位﹑精度可达到1ppm.观测速度快。目前，利用静态定位方法，完成一条基线的相对定位所需要的观测时间，根据要求得精度不同，一般约为1～3h。如果采用快速静态相对定位技术，观测时间可缩短到数分钟。功能齐全。GPS测量可同时测定测点的平面位置和高程。采用实时动态测量还可以进行施工放样。操作简便。GPS测量的自动化程度很高，作业员在观测中只需要安置和开启，关闭仪器，量取天线高度，监视仪器的工作状态及测区环境的气象数据，而其他如捕获，跟踪观测卫星和记录观测数据等一系列测量工作均由仪器自动完成。全天候，全球性作业。由于GPS卫星有24颗且分布合理，在地球上任何地点，任何时刻均可连续同步观测到四项以上卫星，因此在任何地点，任何时间均可进行GPS测量。GPS测量一般不受天气状况的影响。通过以上三种布网方式结合测区的实际情况分析：第一中方案导线网布设的图形呈单折线，除节点外，每个点只需前后两个相邻点通视，故布设比较灵活。容易越过地形和地物障碍；各导线边长均直接测定，精度高而均匀，导线的纵向误差小,适宜用于狭长的工程，实测方便，各项精度均能满足施工放样的要求，是最常