第一篇：精密測量學教案-第2章測量技術基礎

測量技術基礎教案(2學時)教學內容

1.概述--測量的概念及基本要素;（10min）2.量值傳遞系統；（20min）

3.測量方法和測量器具的選擇；（20min）4.測量誤差及數據處理。（30min）

2.1 概述

測量的任務：確定物理量的數量特征。幾個術語： 檢驗：

判斷被測物理量是否合格的過程，不一定要得到其具體數值。測量：以確定量值為目的的全部操作過程。測試：具有試驗研究性質的測量。

測量

概念：以確定量值為目的的全部操作過程。即將被測量與具有計量單位的標準量進行比較，從而確定二者比值的實驗認知過程。L/E= q L=q?E

1.基本計量單位的定義和計量基準 如米：“米是在光在真空中1/299792458s的時間間隔內所經過的距離”。一.量塊

理想量塊 2.量塊的用途（1）作為長度尺寸標準的實物載體，將國家的長度基準按照一定的規范逐級傳遞到機械產品制造環節，實現量值統一。

（2）作為標準長度標定量儀，檢定量儀的示值誤差。

（3）相對測量時調整儀器零位，用測量器具比較量塊與被測尺寸的差值。（4）也可直接用于精密測量、精密劃線和精密機床的調整。3.量塊的精度（①分級）

按制造精度分6級，即00、0、k、1、2、3級。量塊的精度（②分等）

量塊按其檢定精度分為五等：即1、2、3、4、5等.精度依次降低。4.量塊的組合使用 一.計量器具的分類

計量器具是測量儀器和測量工具的總稱。

1.標準量具：以固定形式復現量值的計量器具。

2.通用量具：可測量某一范圍內的任一尺寸，并能獲得具體數值.3.專用量具：測量某種特定參數的計量器具。專用計量器具 光滑塞規

二.計量器具的基本度量指標

度量指標：是選擇和使用計量器具、研究和判斷測

量方法正確性的依據，是表征計量器具的性能和功能的指標。基本指標主要有： 1.刻線間距

2.分度值（或分辨率）3.示值范圍

4.測量范圍

5.靈敏度

1.刻線間距（c）：測量器具標尺或刻度盤上兩相鄰刻線中心線間的距離。2.分度值（i）：測量器具的標尺上，相鄰兩刻線所代表的量值之差。

分辨率：計量器具所能顯示的最末一位數所代表的量值。5.靈敏度（s）：計量器具反映被測幾何量微小變化的能力。

S=Δx/ΔL=K 當量儀刻度均勻時：

S=K=c/i

1、按實測幾何量是否為被測幾何量分類： ⑴直接測量

被測幾何量的量值直接由計量器具讀出。⑵間接測量

被測幾何量的量值由實測幾何量的量值按一定的函 數關系式求得。

2、按讀數值是否為被測量的量值分類 ⑴絕對測量

從計量器具上直接讀到被測幾何量的量值。⑵相對測量

在計量器具上讀到的是被測量相對于標準量的偏差值。

4、按零件上同時被測參數的多少分類 ⑴單項測量

單獨地、彼此沒有聯系地測量零件的單項參數。⑵綜合測量

檢測零件幾個相關參數的綜合效應或綜合參數，從而綜 合判斷零件的合格性。

一、測量誤差的基本概念 測量誤差（δ）：被測量測得值x 與其真值Q的差值。

即δ＝ x － Q

（絕對誤差）

測量極限誤差：真值Q落在測得值x 附近的最小范圍。

則： x － │δlim │ ≤ Q ≤ x ＋ │δlim

即： Q= x ± │δlim │

δ用于比較相同尺寸的測量精度。

二.測量誤差的分類（按測量誤差的性質、規律及特點分）在相同測量條件下，n次測取同一量值x，則可得： 測量列—n個測得值xi（i=1，2，3??n）

Xi中含測量誤差δi，根據δi的分布規律，δi分為： 1）系統誤差：

絕對值和符號均保持不變或按某一確定的規律變化的測量誤差。

│2）隨機誤差：

絕對值大小和符號均以不可預知的方式變化的測量誤差。3）粗大誤差：

明顯超出規定條件下預期的誤差。

三、測量精度

按隨機誤差和系統誤差的影響： 1）精密度：

反映測量結果中隨機誤差的影響。2）正確度：

反映測量結果中系統誤差的影響。3）精確度（準確度）：

反映測量結果中隨機誤差和系統誤差的影響。四.測量列中各類測量誤差的處理 測量結果：Q= x±δ

即Q在x ¨Cδ和 x +δ之間。按測量誤差的特性規律分：

系統誤差

隨機誤差

殘余誤差 1.隨機誤差的處理

1）隨機誤差的分布及其特性：

①單峰性

②對稱性

③有界性

④抵償性

正態分布曲線方程(高斯方程)： 2）隨機誤差的評定指標 a.算術平均值 b.標準偏差σ

測量列單次測量值的標準偏差值： 計算σ的三個條件：

①Q已知；

② N →∞ ；

③無“系差”。測量列單次測量值的標準偏差估計值： 3）隨機誤差的處理

①計算測量列算術平均值

②計算測量列中單次測量值標準偏差的估計值

③計算測量列算術平均值標準偏差的估計值

④確定測量結果.2.系統誤差（“系差”）的處理 1）?°系差?±的發現方法： ①實驗對比法：

改變測量條件，對同一幾何量測量，若兩者無差異則無系差，否則存在系差。（用以發現定值?°系差?±）②殘差?±觀察法：

按測量順序觀察殘差，若殘差大體正負相間，無明顯變化規律，則無?°系差?±。否則有?°系差?±。（用以發現變值?°系差?±）2）?°系差?±的消除 ①誤差根除法：

從根源上削除。如儀器使用前對零位；量塊按“等”使用時可消除量塊的制造和磨損誤差。②誤差修正法：

預先檢定出系統誤差，將其數值反向作為修正值，用代數法加到實際測得值上。（適用定值系差）

3.粗大誤差的處理 1）粗大誤差的判斷：

可根據拉依達準則（3σ′準則）：

若∣ Vi ∣＞3σ ′則有粗大誤差的測量值。2）粗大誤差的處理：剔除。

五.等精度直接測量測量列的數據處理 步驟：

（1）判斷系統誤差。

檢查有無顯著的系統誤差，若有，測量前加以減小或消除，或在測量值中進行修正。

（2）求算術平均值、殘余誤差、標準偏差估計值。

（3）判斷粗大誤差

若有予以剔除并重新進行步 驟（2），直至無粗大誤差為止。

（4）計算測量列算術平均值的標準偏差估計值和測量極限誤差。（5）寫出測量結果的表達式。

小 結

1.測量的概念及測量的四要素。

四要素：被測對象、測量方法、計量單位、測量精度。2.量塊的使用。

3.了解測量方法的分類。4.各種測量誤差的處理。課堂練習題 ? 試從83塊一套的量塊中，同時組合下列尺寸： 46.53mm、25.385mm、40.79mm。? 解：因是同時組合，所以一塊量塊不能使用兩次以上。組合時使用的塊數越少越好。

46.53mm=（1.03+5.5+40）mm

25.385mm=(1.005+1.38+3+20)mm

40.79mm=(1.29+9.5+30)mm

課后習題 ? P22頁習題2-1至2-9 ? 下次課提問 ? P22頁習題2-11做到作業本 ? 下次課上交

第二篇：精密測量學習報告

測繪工程學院《精密工程測量》

學習報告

學 號：061410248 姓 名：張鐵棒 指導老師：魏 亮

河南城建學院測繪工程學院

2013年12月

目 錄

一、精密工程測量的定義和特點...............................................................................................2 二、精密工程測量研究的主要內容...........................................................................................3 三、精密工程測量的發展與應用...............................................................................................5

1、長江三峽工程永久船閘閘墻變形測量中的精密工程測量.............................................5

2、高速鐵路工程測量中的精密工程測量.............................................................................5

四、致謝...........................................................................................................................................6

五、參考文獻...................................................................................................................................7 一、精密工程測量的定義和特點

以毫米級或更高精度以及相對精度高于1ppm進行的工程測量。精密工程測量主要是研究地球空間中具體幾何實體的精密測量描繪和抽象幾何實體的精密測設實現的理論、方法和技術。精密工程測量代表工程測量學的發展方向。

精密工程測量的最大特點是要求的測量精度很高。精度這一概念包含的意義很廣 , 分相對精度和絕對精度。相對精度又有兩種 , 一種是一個觀測量的精度與該觀測量的比值 , 比值越小 , 相對精度越高 ,如邊長的相對精度。但比值與觀測量及其精度這兩個量都有關 ,同樣是 1∶ 1 000 000 ,觀測量是10 m和是 10 km 時 ,精度分別為 0.01 m m 和10 m m , 故有可比性較差的缺點;另一種是一點相對于另一點 ,特別是鄰近點的精度 ,這種相對精度與基準無關 ,便于比較 ,但是各種組合太多 , 如有 100 個點 , 每一個點就有 99 個這樣的相對精度。絕對精度也有兩種 ,一是指一個觀測量相對于其真值的精度 , 這一精度指標應用最多。由于真值難求 ,通常用其最或是值代替。但這一絕對精度指標也有弊病 , 有時 , 它也與觀測量的大小有關 ,如長度觀測量。另一種是指一點相對于基準點的精度 ,該精度與基準有關 , 并且只能在相同基準下比較。由于精度的含意較多 , 而且隨測量技術的發展又在不斷提高 ,有什么精度要求的測量才能稱為精密工程測量就很難給出一個確切的定義。這里我們給出以下定義 : 凡是采用一般的、通用的測量儀器和方法不能滿足工程對測量或測設精度要求的測量 ,統稱精密工程測量。

大型工程、特種工程中并非所有的測量都是精密工程測量。因此 ,大型工程、特種工程不能與精密工程并列。但是 , 大型特種工程中一定包括一些或許多精密工程測量。3 維工業測量、工程變形監測中的許多測量也屬于精密工程測量。就精度而言 ,在工業測量中 ,在設備的安裝、檢測和質量控制測量中 ,精度可能在計量級 , 如微米乃至納米;在工程變形監測中 ,精度可能在亞毫米級;在工程控制網建立中 ,精度可能在毫米級。長、大隧道的橫向貫通精度雖然在厘米、分米級 , 但對測量精度要求很高 , 仍屬于精密工程測量。精密工程測量的另一個特點是對測量的可靠性要求也很高 ,包括測量儀器的鑒定檢核、測量標志的穩定、測量方法的嚴密、測量方案的優選、觀測量之間的相互檢查控制 , 以及嚴密的數據處理和對測量的質量檢查控制以及監理等等。

精密工程測量是工程測量的分支，是測繪科學在大型工程、高新技術規程和特種工程等精密工程建設中的應用。數百米高的特大型水電工程，特大跨距的斜拉橋、懸索橋、大型工業和民用建筑群體的紛紛涌現，對傳統的工程測量在內容、精度、技術要求、測控技術等方面提出了眾多急需解決的問題。精密工程測量要滿足各種復雜大型工程、前沿科學研究中的實驗工程、現代工業安裝測量、變形監測工程等等應用的需要，確保這些大型工程建設的順利實施和工程的優質。精密工程測量的突出特點是“高精度”和“高可靠性”。二、精密工程測量研究的主要內容

精密工程測量的研究內容主要包括精密工程測量的理論、技術、方法、專用的儀器設備以及測量軟件研發等方面。精密工程測量的理論、技術和方法是以大地測量學為基礎的。因為所有測量工作都要涉及參考面和線 , 如地球橢球體、大地水準面、垂線、經緯線、真北方向等。對于工程而言 , 小范圍要求在幾何平面上進行設計施工放樣 , 范圍有時要穿過好幾個 3度帶 ,而且高差也較大 ,就必須作橢球面向平面的歸化計算 ,作局大地水準面的精化 ,以及換帶和投影計算。歸化、投影等改正計算誤差必須小于測量誤

差。因而 ,工程基準面和局部坐標系的設計是精密工程測量的重要問題。工程控制網在許多方面有別于國家大地測量控制網。網的優化設計、精度、可靠性、費用和靈敏度設計計算要求更加精細 , 如要求采用基于觀測值內部可靠性的精密測量控制網模擬法優化設計、觀測值多維粗差定位與定值和方差分量估計算法等。一般來說工程控制網的長短邊相差懸殊 , 點之間高差也很大 , G PS 和地面觀測條件都較差(頂空障礙大 ,受旁折光和垂直折光影響等),這就要求對網作精心布設。同時還涉及 G PS 邊、地面邊之間的精度匹配、地面邊角測量精度匹配的影響。G PS 網、地面邊角網以及混合網的布設問題涉及到測距三角高程測量、精密幾何水準的選取以及對規范要求的理解等問題。G PS 網在很大程度上逐漸取代地面網 , 對于邊長懸殊極大(從幾十米到幾十千米)的工程控制網 ,用精密星歷解算基線 , 精度也可達毫米級 , 但對于許多精密工程來說 ,不能采用單純的 G PS 網、G PS網與地面網、特別是與高精度測邊相結合乃是最新的發展方向。在精密工程測量特別是工程變形分析中涉及到數據處理理論和方法的研究。如非線性隨機模型的參數估計、非參數估計和半參數估計理論。對于海量變形監測數據處理 ,要研究數據挖掘理論與方法 ,即要從大量的、模糊的和隨機的各種數據源中 ,提取隱含在其中的有用信息和知識。統計分析、模糊數學、人工神經網絡、分形幾何以及小波理論等是數據挖掘的基礎理論。分類、模糊聚類、關聯分析、回歸分析、時序分析、偏差分析以及預測分析等是數據挖掘的常用方法。其中 ,分類用于規則描述 ,并用這種描述來構造模型;模糊聚類是把數據按相似性分成類 ,發現數據的分布模式以及數據屬性間的關系;關聯分析是尋找數據中隱藏的關聯網、關聯規則和相關性;預測分析是利用大量的已有數據通過建模找出變化規律 ,由此對未來數據及特征進行預測等等。采用人工神經網絡技術可用于大壩變形預報 , 用模糊數學理論處理觀測誤差 , 采用模糊聚類分析可對大壩的安全進行評判。在變形的幾何分析和物理解釋基礎上 ,要研究變形預報的理論和方法 ,涉及系統論、控制論、信息論、突變論、協同論、小波、分形、混沌理論和耗散結構等許多非線性學科變形預報的系統論方法。主要有兩種 : 一種是輸入2 輸出模型法 ,即把變形體看作是一個具有非線性、耗散性、隨機性、外界干擾不確定性等特點的復雜系統 ,各種外界影響因子為輸入 , 而變形為輸出 , 有回歸分析法、時間序列法、卡爾曼濾波法和人工神經網絡法等;另一種是動力學方程法 , 根據系統運動的物理規律建立確定的微分方程來描述系統的運動 , 在對系統受力和變形認識的基礎上 , 用低階、簡化的 , 在數學上可求解和可分析的模型來模擬變形過程。在精密工程測量儀器方面 , 多傳感器集成測繪系統、激光跟蹤儀、激光掃描儀、測量機器人、各種高精度 G PS 接收機、電子全站儀、水準儀以及各種專用測量儀器 ,為精密測繪提供了技術保障。其中 ,激光掃描儀可對被測對象在不同位置掃描、建模并轉換到 C A D 成圖 , 在土木工程、建筑監測、路橋設計、3 維建模、工業設計制造以及 G I S 數據采集等方面有廣闊的應用前景。車載、機載激光掃描測量將成為地面數據采集的主要手段。一種由測量小車、測量機器人、激光測距斷面儀、激光掃描儀和軌距、軌道高差、軌道里程傳感器組成的高速鐵路軌道測量系統是一種典型的多傳感器集成測量系統 , 可實現鐵道軌道的自動化測量 , 軌道限界 2 維斷面測量和隧道 3 維斷面測量其軌距和軌道高差精度可達到0.5 m m(圖 1)。由 G PS 接收機、激光測距儀組成的遠程位移測量系統可實現無人值守的遠距離遙控遙測遙傳實時變形監測 , 可用于活動性滑坡臨滑前的持續監測預報(圖 2)。由各種專用監測儀器、現代大地測量儀器以及空對地觀測儀器組成的立體監測系統 ,可實現對滑坡和各種工程建筑進行持續的自動監測和變形預報。

在現代測量中 , 軟件的研發與測量儀器設備的=研制具有同等重要的意義。精密工程測量的軟件包括三大方面 : 與測量儀器或多傳感器集成的測量系統相配套的隨機軟件;用于科研的科研型軟件;面向廣大用戶的商品化通用軟件。隨機軟件由廠商開發 ,如 G PS 接收機的基線向量解算和網平差軟件 ,電子全站儀的機載軟件等 ,目前多已實現漢化 ,具有最常用的功能;科研型軟件的專用性強 ,具有特殊的和高難的功能。一般來說使用較復雜 , 不易掌握。如用精密星歷解算長基線的 G am it , Berness 軟件。用于精密工程控制網數據處理和平差計算的科研型軟件除了具有一般的常用功能外 ,還具備以下功能 :可作自由網平差或擬穩自由網平差;可對不同類型、不同精度觀測值按不等權進行整體平差;可作距離改化、方向改化計算;能自動組成全部三角形并作計算閉合差和限差檢驗;自動組成測角、測邊全部極條件 ,并計算其自由項及限值;自動計算坐標方位角、基線或測距邊條件的自由項及其限值;還可以作觀測值的可靠性因子(多余觀測分量)計算、邊角權匹配計算、粗差檢驗及靈敏度分析等。商用化通用軟件的特點是功能強大 ,使用方便。

下面介紹幾個典型的商品化軟件 ：.現代精密工程測量控制網數據處理通用軟件包 C os a-W in。可作任意網形(從導線、導線網到邊角網、混合網、特殊網等)、任意規模(未知點數從 1～104)、任意等級平面網、水準網或三角高程網的各種嚴密數據處理 : 觀測值改化、概算、近似坐標、閉合差自動計算、粗差探測、方差分量估計、隧道貫通誤差影響值計算、地面網和 G PS 網優化設計、坐標轉換、網圖顯繪、報表輸出以及變形監測網的擬穩平差和變形分析等。.精密 G PS 控 制 網 通 用平差 軟 件 包(C os aG PS)。可與各種 G PS 接收機的基線向量軟件接口 ,讀入基線向量及其方差協方差 , 在 WG S 2 84 坐標系下進行 3 維網的無約束平差 , 在高斯平面坐標系下進行 2 維無約束平差、約束平差 ,與地面測邊網聯合平差 ,進行 G PS 高程擬合。.測量機器人變形監測軟件包。具有工程管理、系統初始化、學習測量、自動測量、數據處理、數據查詢、成果輸出、工具、幫助等功能。該軟件包安裝在便攜機上 ,便攜機和測量機器人連接 ,用軟件包控制測量機器人工作。以基點(測量機器人的位置)為基準 ,一已知點定向 , 另一已知點檢查 , 根據極坐標原理 ,可獲得各個測點的坐標。該法外業觀測簡單省時 ,效率高。如對某滑坡監測 ,常規方法外業觀測需 3 天 ,而采用該方法卻不到 2 小時。數據處理也實現了自動化。.測量機器人控制網自動觀測軟件包。可實現工程管理、參數設置、測站設置、學習測量、自動觀測和成果輸出等功能。該軟件包是直接植入測量機器人 ,實現測量機器人自動觀測 ,進行設置和初始觀測后 ,測量機器人就可按照設定的精度、測回數等進 行全自動觀測。這樣可大大節省外業觀測的時間和人力 ,如某滑坡監測網有 15 個點 , 采用人工觀測至少要 15 天 ,而用測量機器人僅需 5 天。還可與后續的軟件相接 ,進行網平差。三、精密工程測量的發展與應用

1、長江三峽工程永久船閘閘墻變形測量中的精密工程測量

永久船閘的變形關系到永久船閘能否正常運行。變形除受開挖邊坡的時間效應、巖體年周期變化的影響外 ,主要與船閘運行過程中充、泄水有關。如果變形太大 ,會影響人字門的啟閉和船閘的正常運行。對閘墻變形監測的精度要求極高(± 0.02 m m),觀測周

期可任意調整(最小周期為 1 m in)。為快速及時地監視永久船閘有水系統聯合調試和運行初期的建筑物的變形工況 ,建立了正、倒垂線和引張線組成的半自動化監測系統。用正、倒垂線裝置監測閘首邊墻變形對人字門門樞垂直度的影響;用引張線法監測閘室邊墻頂的水平位移;用幾何水準測量法監測閘首基礎和閘頂的垂直位移。其中正、倒 垂 線 測 點 均 采 用 遙 測 垂 線 坐 標 儀(精 度± 0.01 m m)。南五閘室充、泄水過程墻與中南邊墻頂部位移 過程線見圖 1。.閘室充滿水后 ,閘頂背向閘室位移 ,泄水后 ,閘頂向閘室位移 ,變化在 0.5 m m 以內。泄水后不可回復的最大位移為 0.06 m m。.充水用時 10 m in ,墻頂在第 11 m in 時到達最大位移0.01 m m 位置。在閘室泄水到 86 %時 ,邊墻的回復變形就已經完成 , 說明永久船閘運行初期建筑物變形工況良好。

圖-1 閘室充、泄水與閘首邊墻頂部位移過程線

2、高速鐵路工程測量中的精密工程測量

根據鐵道聯盟的定義：高速鐵路指允許速度達到２５０ｋｍ／ｈ的客運專線，或允許速度達到２００ｋｍ／ｈ的既有線。高速鐵路的突出特點是高平順性和少維修性。精密工程測量是指絕對測量精度達到

毫米量級，相對測量精度達到１０ｕｍ，在特殊條件下，采用先進的儀器設備和技術手段進行的一種特殊的工程測量工作。精密工程測量的主要內容是建立精密工程控制網。精密工程控制網的作用是在工程施工前、施工中以及施工后的各個不同的階段對被測量點、線和面提供可靠的測量基準。

精密工程測量的最大特點是要求的測量精度很高。

精密工程測量的另一個特點是對測量的可靠性要求很高，包括測量儀器的鑒定檢核，測量標志的穩定、測量方法的嚴密、測量方案的優選、觀測量之間的相互檢查控制，以及嚴密的數據處理和對測量的質量檢查控制以及監理等等。

1、高速鐵路那些測量屬于精密工程測量

高速鐵路工程變形監測和軌道板鋪設、軌道精調屬于精密工程測量，就其精度而言，其相對精度可能要求達到毫米至亞毫米級 高速鐵路工程控制網從分級布設，最弱邊長相對精度從幾萬分之一到上百萬之一，臨近點坐標精度一般10毫米左右

長大隧道的橫向貫通精度雖然在厘米到分米級，但其對方向測量精度要求很高，也屬于精密工程測量

2、高速建精密工程測量體系的必要性 高速鐵路行車速度快，列車運行安全和舒適度對軌道的高平順性和高穩定性要求高；高速鐵路建設需要大量鋪設無砟軌道，軌道板的鋪設和軌道（道岔）精調都需要高精度、高可靠性的測量技術做保證；

高速鐵路勘察設計、施工和運營檢測過程中的測量很多都屬于精密工程測量的范疇，“三網合一”建設的需要；高速鐵路建設工程測量成套技術標準體系的建設需要。

3、高速鐵路精密工程測量的特點

從控制網網形上看屬于帶狀，CPI直接閉合到國家高等級GPS點（A/B級）困難，所以有時需要做CP0；

高速鐵路精密工程測量最大的特點是精度要求高。軌道基準點和軌道（道岔）精調需要達到亞毫米級測量精度；軌道板的鋪設需達到亞毫米～毫米級的測量精度；軌道控制網CPIII測量要求1毫米測量精度；

高速鐵路精密工程測量層次多，領域廣，工作量繁重，是鐵路建設成敗的關鍵技術之一。

4、高速精密工程測量的內容及方法

①主要技術支持性文件或規范②平面控制測量的內容和作業方法 ③高程控制測量的內容和作業方法④控制網復測及加密作業方法

⑤線下施工階段的測量作業方法⑥無砟軌道鋪設階段的測量作業方法⑦構筑物變形測量作業方法⑧線路整理及竣工測量作業方法 運營及養護維修測量。

四、致謝

假如我能搏擊藍天，那是您給了我騰飛的翅膀；假如我是擊浪的勇士，那是您給了我弄潮的力量；假如我是不滅的火炬，那是您給了我青春的光亮!用語言播種，用彩筆耕耘，用汗水澆灌，用心血滋潤，這就是我們敬愛的老師崇高的勞動。敬愛的梁老師，感謝您對我的精心培育，衷心祝您健康幸福！

五、參考文獻

[ 1 ]

張正祿 , 吳棟材 , 楊

仁.精密工程測量 [ M].北京 : 測繪出版社 ,1992.[ 2 ]

張正祿.工程測量學[ M].武漢 :武漢大學出版社 ,2005.[ 3 ]

張松林 , 張正祿 , 羅年學.G PS平面控制網的模擬設計計算方法及其應用 [J ].武漢大學學報(信息科學版),2004 ,29(8):711 2 714.[ 4 ]

張正祿 , 鄧

勇 , 羅長林 , 等.精密三角高程代替一等水準測量的研究 [ J ].武漢大學學報(信息科學版),2006 ,(1):5 2 8.[ 5 ]

張正祿 ,張松林 ,張

軍 ,等.特高精度水電站施工控制網分析與研究[J ].大壩與安全 ,2002(5):17 2 20.[ 6 ]

劉祖強 ,楊

紅 ,廖永龍.三峽永久船閘建筑物變形特性分析[J ].水電站自動化與大壩觀測.2005 , 9(2): 59 263.[ 7 ] 鐵道部京滬高速鐵路建設總指揮部；京滬高速鐵路CPⅢ網測量作業指導書；2010年1月；

第三篇：高鐵精密測量

（1)三網合一：確定了無砟軌道鐵路工程控制測量“三網合一”的測量體系。即勘測控制網、施工控制網、運營維護控制網成為 “三網”,三個階段的平面和高程必須采用統一基準，即稱為“三網合一”。

（一）、“三網合一”的內容和要求

1、“三網”高程坐標系統的統一

在無砟軌道的勘測設計、線下施工、軌道施工及運營維護的各階段均采用坐標定位控制，因此，必須保證“三網”高程坐標系統的統一，各階段的工作才能順利進行。

2、“三網”起算基準的統一

“三網”平面測量應以基礎平面控制網CPⅠ為平面控制基準，以二等水準基點為高程控制測量的基準。

（2）軌排粗調 《測規》“7.6.2 軌排安裝前應測設加密基樁，加密基樁宜設于線路中線上。7.6.3 軌排粗調應以加密基樁為調整基準點。” 雙塊式軌排可分為現場組裝及預組裝，但不論何種方式，軌排的調整均為測設軌道的中心線，使軌排的中心線與線路中心線重合。為方便施工，直接在線路中心線上測設加密基樁，方便軌排調整。

因為軌排粗調只需軌排大概就位，方便上層鋼筋的綁扎，防止精調后上層鋼筋綁扎擾動軌排，故粗調軌排時，軌排中線放樣誤差應不大于5mm；鋼軌內軌頂面高程放樣誤差應不大于2.5mm。精調使用軌檢小車配合全站儀進行。（3）軌排固定 《測規》“7.7.3 軌枕固定架支腳安裝測量方法及定位誤差如下： 在支承層線路中心線兩側測設固定架支腳，直線段縱向每隔3.25m安放支腳，曲線段兩支腳中心線與線路中心線保持垂直，外側兩支腳距離為3.25m，內側兩支腳距離應小于3.25m； 先通過CPⅢ控制點測設其中一個支腳的位置，再在該支腳上架設測量儀器測定其它三個支腳的位置。支腳間軸線平面X，Y方向定位限差應不大于0.5mm，高程限差不大于0.5mm。” CRTSⅡ型雙塊式無碴軌道的測量主要特點為通過CPⅢ點直接測設其支撐系統的支腳，不測設加密基樁，減少了一道測量工序，提高了精度控制。固定架安裝支腳間距應根據軌枕設計間距和工裝確定，根據旭普林公司現采用設備，軌枕間距650mm，一組固定架上5根軌枕，因此支腳間距為3.25m(4)軌道控制網CPIII：

沿線路布設的三維控制網，起閉于基礎平面控制網（CPI）或線路控制網（CPII），一般在線下工程施工完成后進行施測，為軌道施工和運營維護的基準。CPIII網按自由設站邊角交會方法測量。點間距為縱向60m左右、橫向為線路結構物寬度，測量精度為相鄰點位的相對點位中誤差小于1mm。

1)CPIII控制網的網形

測站間距為120m時，CPIII平面控制網測量網形示意圖如圖所示。

測站間距為60m時，CPIII平面控制網測量網形示意圖如圖所示。

高程控制網測量網形

由于CPIII高程網測量方法形成的四邊形閉合環（圖中空心箭頭組成的圖形）為規則的矩形，因此簡稱此方法為矩形法。矩形法CPIII高程網測量可只進行單程觀測。

矩形法水準測量閉合環的情況如圖所示。其中箭頭方向為高差傳遞方向。由圖可知，每相鄰兩對CPIII點均構成獨立的矩形閉合環，方便形成閉合差檢核，可靠性高。

（3）基樁控制網（CPⅢ）測量 布設條件：

CPⅢ的控制網測量應待線下工程沉降和變形滿足要求，且無砟軌道鋪設條件評估通過后進行；

對竣工的線下工程在鋪設無砟軌道前應進行平面線位的復測； 布設形式： 采用自由設站邊角交會法基樁控制網布設如下圖：要求大約每 60m設一對點

CPⅢ控制網應附合在CPⅠ、CPⅡ加密的高級控制點上，約相隔500～1000m在自由設站點上對附近的高級控制 點上進行方向、邊長聯測，以傳遞坐標，控制誤差積 累。當在自由設站點上不能直接觀測高級控制點時，可設輔助設站點，如下圖：

CPⅢ的觀測：

CPⅢ自由設站邊角交會控制網觀測宜采用帶馬達自動跟蹤功 能的全站儀，測角標稱精度不低于1″,測距標稱精度不低于 2mm+2ppm。按測角中誤差和測回數統計，觀測2個測回可達 到3.5″測角中誤差（實際觀測3個測回）；一測回中2倍照 準差變動不大于9″；

同一方向值各測回較差不大于6″；

同一方向距離值各測回較差不大于3mm。邊角交會控制網的數據處理：

按間接觀測平差計算，由已知點、觀測方向和邊長解算 設站點和CPⅢ點的近似坐標，列出觀測方向和邊長誤差 方程式，組成法方程式，結算坐標改正數

（三）CPIII控制網高程測量： 測量方法

每一測段應至少與3個二等水準點進行聯測，形成檢核。聯測時，往測時以軌道一側的CPⅢ水準點為主線貫通水準測量另一側的CPⅢ水準點在進行貫通水準測量擺站時就近觀測。返測時以另一側的CPⅢ水準點為主線貫通水準測量，對側的水準點在擺站時就近聯測。往測示意如下：

往測示意如下：

CPⅢ控制點水準測量應按精密水準測量的要求施測。CPⅢ控制點高程測量工作應在CPⅢ平面測量完成后 進行，并起閉于二等水準基點，且一個測段不應少 于三個水準點。精密水準測量采用滿足精度要求的 電子水準儀（電子水準儀每千米水準測量高差中誤 差為±0.3mm），配套銦瓦尺。

沉降變形監測方法

1、沉降觀測樁（點）采用水準儀外及全站儀進行監測。

2、沉降板采用水準儀進行監測。

3、單點沉降計采用振弦頻率檢測儀進行監測。

4、剖面沉降管采用剖面沉降儀進行監測。

5、位移監測樁采用全站儀進行監測。

6、測斜管采用測斜儀進行測試。

7、土壓力盒采用振弦頻率檢測儀進行測試。

8、錨索計采用振弦頻率檢測儀進行測試。

9、滲壓計采用振弦頻率檢測儀進行監測。

10、橋涵、橋梁、隧道沉降點采用水準儀進行監測。線、橋、隧沉降觀測頻率見規范要求，不再詳述。評估指南要求的工后沉降評估判定標準見規范要求。

? CPⅢ平面控制測量要求

1)CPⅢ平面控制網在施測前，應進行詳細的技術方案設計。技術方案設計的內容應包括以下內容：CPⅢ點的埋設與編號設計、與上一級控制點的聯測方案設計、CPⅢ觀測網形設計、測量方法與精度設計、所需要的儀器設備及其周期檢定計劃、內業數據處理方法設計、人員組織計劃、應提交的成果資料清單和質量保障措施以及安全生產的注意事項等。

2)CPⅢ平面控制網觀測前應做好以下準備工作：CPⅢ點的埋設與編號，全站儀、棱鏡、木質腳架、溫度計、氣壓計、外業采集軟件等測量儀器和設備的準備,人員的組織與分工，內業數據處理軟件的準備與培訓等。3)CPⅢ平面控制網的外業觀測應采用全站儀自由測站邊角交會的測量方法。觀測時，宜從區段的一端依次觀測至區段的另一端。

4)通視情況較好時，可按120m間距自由設站，每一測站應觀測6對CPⅢ控制點、每一CPⅢ點應保證有三個方向和三個距離的交會。通視情況較差時，可按60m間距自由設站，每一測站應該觀測4對CPⅢ控制點、每一CPⅢ點應保證有四個方向和四個距離的交會。

5)CPⅢ平面網水平方向觀測應滿足下列要求：

? 每測站CPIII控制點均應采用多測回全圓方向觀測法觀測。

同一測站的所有CPIII控制點可以一次或分組觀測；

? 分組觀測時應保證分組的零方向相同，且至少有一個CPⅢ點在兩組中均觀測。兩組

中，重復觀測的同一個CPⅢ點其歸零后的方向值較差應不大于6″。

? CPⅢ高程控制測量要求)CPⅢ高程控制網在施測前，應進行詳細的技術方案設計。技術方案設計的內容應包括：CPⅢ點的埋設方案與編號設計、與上一級水準點的聯測方案設計、水準路線設計、測量方法與精度設計、所需要的儀器設備及其周期檢定計劃、內業數據處理方法設計、人員組織計劃、應提交的成果資料清單和質量保障措施以及安全生產的注意事項等。)CPⅢ高程控制網觀測前應做好下列準備工作：CPⅢ點的埋設與編號，水準儀、水準尺、尺墊、木質腳架等測量儀器和設備的準備，人員的組織與分工，內業數據處理軟件的培訓等

3)CPⅢ高程控制網的外業觀測，應采用單程精密水準測量的方法進行；CPⅢ點與上一級水準點的聯測應采用獨立往返精密水準測量的方法進行。

4)CPⅢ點與CPⅢ點之間的水準路線，應該采用水準路線形式，以保證每相鄰的四個CPⅢ點之間都構成一個閉合環。

? CPⅢ高程網精密水準測量的主要技術標準

CPⅢ高程網水準路線的主要技術標準

CPⅢ高程網水準測量測站的主要技術標準

? 當橋面與地面間高差大于3m、地面上水準點高程無法直接傳遞到橋面CPⅢ點上時，應選擇橋面與地面間高差較小的地方進行CPⅢ點高程上橋測量。高程上橋測量可采用懸掛銦鋼帶尺水準測量的方法進行高程傳遞。懸掛銦鋼帶尺水準測量進行高程上橋測量的高差，應進行水準尺零點差改正、溫度改正、銦鋼帶尺的尺長改正。

? 當高程上橋測量困難時，可采用不量儀器高和棱鏡高的中間設站三角高程測量與幾何水準測量相結合的方法進行，就是在沒有儀器高和棱鏡高量取誤差的情況下，求出點A和點B的高差，其測量原理如下圖所示。

3.1 混凝土底座施工

混凝土底座施工工藝與雙塊式類似。在底座混凝土拆模24h后，方可進行凸形擋臺的施工。凸形擋臺施工前應精確測定位置，并對底座表面凸形擋臺范圍內混凝土進行鑿毛處理。凸形擋臺位置及外形尺寸應符合規定。

軌道板鋪設可按以下工段進行流水作業：①混凝土底座清理及灌注袋鋪設，②軌道板粗鋪，③軌道板精調固定，⑤水泥瀝青砂漿灌注及養護，⑤凸形擋臺周圍填充樹脂灌注。（1）底座清理、水泥瀝青砂漿注入袋鋪設

根據砂漿灌注厚度，選擇灌注袋。

砂漿灌注袋鋪放前，應清理底座混凝土表面，底座表面應無雜物、積水。

按設計位置在兩凸形擋臺之間的底座上放置軌道板支撐墊木，然后鋪放灌注袋，灌注袋應鋪放平整，在支撐墊木處先暫時折疊。

灌注口朝軌道外側，曲線地段灌注口均朝曲線內側。

（4）水泥瀝青砂漿灌注

水泥瀝青砂漿攪拌時的材料投入順序、攪拌時間及攪拌速度等指標應根據工藝性試驗所確定的參數進行設定。每罐拌制完成，按規定檢驗流動度、含氣量等指標。

灌注前，再次確認軌道板狀態，檢查灌注袋的位置。

砂漿宜勻速、連續注入，防止產生氣泡；當板邊砂漿灌注厚度達到施工控制值、且完全覆蓋軌道板底面后，結束灌注。

水泥瀝青砂漿采用自然養護，軌道板支承螺栓的拆卸應在水泥瀝青砂漿強度達到0.1MPa后才能進行。

填充樹脂應在現場配制，采用灌注袋灌注。

樹脂材料灌注應在軌道板下水泥瀝青砂漿灌注24小時并清潔、整理完畢后進行。

樹脂應緩慢連續注入，防止帶入空氣，保證灌注密實。

（6）軌排粗調

粗調機或人工粗調軌排，軌頂標高允許偏差為0，-10 mm，中線位置允許偏差為±5mm。

（9）軌排精調

首先檢查鋼筋的絕緣和綜合接地達到設計要求。用軌道幾何狀態測量儀儀逐一檢測鋼軌調整器處的軌頂高程、軌道中線位置、線間距、軌道平順度等幾何形位，并通過鋼軌調整器進行調整。

第四篇：精密角度測量實驗

180

m?(i?1)???(i?1)????

m(i?1

2)

式中：m—測回數

i—測回序號

??--測回之間的度盤分數變動量J1為4分，J2=10分

???--測微器（測微尺或測微盤）以秒計的總分格數，J1=60秒,J2=600秒。

精密角度測量實驗要求：

1、掌握方向觀測法的基本要領

2、每人不小于一個測回的觀測，測回與測回之間度盤變換數按上述公式計算

3、照準部微動螺旋必須為旋進

4、各限差比照J2級儀器

5、進行測站平差計算，求出一測回方向值中誤差和算術平均值中誤差。

6、嚴格遵守儀器的操作規程，愛護和保管好儀器！！

7、以小組為單位提交實驗成果一份，本周星期三78和星期四1/2為精密角度測量實驗時間。

由于實驗室儀器方面的原因，兩個班不能同時進行實驗，只能分開進行。先由1班明天下午4：00（每班五組）去二教領取儀器工具，然后找地方實驗，完成實驗后再傳至2班。儀器在下周三或四歸還。

第五篇：精密工程測量 復習題

精密工程測量 復習題

一、單項選擇題

1、尺寸公差帶圖的零線表示（）尺寸線????????????（C）

A.最大極限B.最小極限C.基本D.實際

2、屬于形狀公差的是?????????????????????（A）

A.圓柱度B.同軸度

C.平行度D.圓跳動

3、圓度與徑向圓跳動的區別表達不正確的是???????????（B）

A.圓度是形狀公差，徑向圓跳動是跳動公差

B.兩者的公差帶形狀是半徑差為公差值t的兩個同心圓。

C.圓度無基準，徑向圓跳動有公共軸線做基準

D.徑向圓跳動合格，圓度也一定合格。

4、對于徑向全跳動公差，下列論述不正確的是??????????（C）

A.屬于位置公差

B.屬于跳動公差

C.與同軸度公差帶形狀相同

D.當徑向全跳動誤差不超差時，圓柱度誤差肯定也不超差。

5、對于端面全跳動公差，下列論述正確的有???????????（C）

A.屬于位置公差

B.屬于跳動公差

C.與平行度控制效果相同

D.與端面對軸線的垂直度公差帶形狀相同

二、填空題

1.光滑工件尺寸檢驗標準中規定，驗收極限應從被檢驗零件的基本尺寸向移動一個安全裕度A。

2、絕對測量是指量值直接表示測量結果的測量方法；相對測量指量值僅表示被測參數1

基本偏差的測量方法。

3.測量過程中，環境條件也會影響測量的準確度。因此，在進行測量時，需要考慮溫度、濕度、灰塵、震動等客觀條件的影響。

4.數字式光學計應根據被測工件正確選擇測帽，原則是接觸面最小，因此測量圓柱形選擇刀口形測帽，測量平面時需使用球形測帽。

5.螺旋式外徑千分尺在測量時，會產生零漂，首先需要進行校正值校正。外徑千分尺刻度分別顯示在水平的固定套筒和旋轉的微分筒上，微分筒上每格為mm。

6.內徑百分表在測量中，不能直接測量被測參數，所得讀數為被測工件的差。其測孔時，需要在指示表指針的轉折點處讀數。如果被測工件實際尺寸比調零的基本尺寸小，指示表長指針順旋轉，小指針逆旋轉。

三、簡答題

1、精密工程測量與一般工程測量相比有何特點？

答：（1）大型精密工程的規劃設計階段，要研究地形變及局部重力場不均勻性對工程穩定性的影響；

（2）對于有統一工藝流程和結構的大型建筑物，除了建立高精度的施工測量控制網外，還要建立

高精度的安裝測量控制網。

（3）精密工程測量要求在控制點上建立穩固的測量標志，并設立強制對中裝置；

（4）在精密工程測量中，各種外界影響都要考慮。

總之，在精度方面、所使用的儀器工具及測量方法手段有較大的不同，但沒有明顯的界限。

2、對于“規范”中沒有明確界定的重要建筑物的精度要求，在精度初步選定時該如何考慮？

答：（1）根據工程最主要的目標及不利情況，進行多種模擬計算分析，并結合目前的先進技術能實現的精度而初步確定。

（2）根據類似工程安全運行資料并結合專門分析的結果而認定。

（3）借助于同類工程執行的并已被驗證能確保工程質量的精度指標。

3、測角中的照準誤差，除了與儀器的質量，操作人員的水平有關外，還與照準標志有關？精密工程測量時，一個好的照準標志應滿足哪些要求？

答：（1）其形狀和大小便于精確瞄準，（2）沒有相位差，（3）反差大，亮度好.四、論述題

簡述客運專線鐵路精密工程測量體系中“三網合一”的內容、要求以及重要性?

內容和要求:

（1）勘測控制網、施工控制網、運營維護控制網坐標高程系統的統一；

（2）勘測控制網、施工控制網、運營維護控制網起算基準的統一；

（3）線下工程施工控制網與軌道施工控制網、運營維護控制網的坐標高程系統和起算基準的統一；

（4）勘測控制網、施工控制網、運營維護控制網測量精度的協調統一；

重要性:

（1）勘測控制網、施工控制網起算基準不統一的后果

平面尺度：縱向里程，橫向偏移

高程基準：線路縱斷面，穿跨越限界

（2）線下工程施工控制網與軌道施工控制網的坐標系統和測量精度不統一的后果

線下工程與軌道工程錯開

凈空限界不足