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 北京第二章第二章 控制测量控制测量第一节第一节 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第二节第二节 测量控制网的布设原则测量控制网的布设原则 第三节第三节 测量控制网方案的优化设计测量控制网方案的优化设计 第四节第四节 控制测量方法与设备要求控制测量方法与设备要求 第五节第五节 控制测量网的观测与计算控制测量网的观测与计算 第六节第六节 控制测量网的质量检查与评定控制测量网的质量检查与评定 第七节第七节 施工过程中控制网的复测、扩建与加密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一、水利工程控制测量的特点一、水利工程控制测量的特点一、水利工程控制测量的特点 水利工程建设的三个阶段水利工程建设的三个阶段n n勘测设计阶段勘测设计阶段n n施工阶段施工阶段n n运营管理阶段运营管理阶段 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：水利工程施工控制测量特点：1/61/6施工控制测量相对于测图控制而言，控制范围相对较施工控制测量相对于测图控制而言，控制范围相对较小，布点较密，精度要求较高。小，布点较密，精度要求较高。2/62/6点位的布设主要根据放样的联测方便，并能达到放样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。附近。3/63/6相对点位精度是最主要的精度指标，而不是绝对点位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，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。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：水利工程施工控制测量特点：4/64/6施工控制网常根据施工程序的先后、施工区的不同、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。施工放样的精度要求不同，而分期或分层建立。5/65/6控制点使用周期长，使用频率高，易受施工影响，因控制点使用周期长，使用频率高，易受施工影响，因此保护和维护的要求较高。此保护和维护的要求较高。 6/66/6控制网边长的投影面高程应以主要建筑物所在的高程控制网边长的投影面高程应以主要建筑物所在的高程面面( (如大坝顶面或发电厂房高程如大坝顶面或发电厂房高程) )确定，以保证关键建筑物确定，以保证关键建筑物的施工放样精度。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二、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：水利工程测量检测的内容：pp对施工单位加密控制网点进行复核测量对施工单位加密控制网点进行复核测量pp建筑物的重要点线进行复核测量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）：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。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：1 1控制测量是各项测量工作的基础和依据。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。证建筑物的准确位置，并保证各建筑物的整体联结。2 2为检查水利工程建筑物的竣工精度，提供基点和基线，以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。形或位移、设备安装以及营运管理的控制点和参考基准。3 3控制测量具有控制全局的作用，限制误差的传递和累积。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。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、测量坐标系一、测量坐标系一、测量坐标系( (一一) ) 大地坐标系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大地坐标系，地面上的一点可用大地经度(L)(L)、大地纬度、大地纬度(B)(B)及大地高及大地高(H)(H)来表示，它是利用地面上实测数据推算出来的。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。离不方便，也没有直角坐标系能更直观表示点的位置。( (二二) ) 平面直角坐标系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，即纵轴，即X X轴，东西方向的线为坐标的横轴，即轴，东西方向的线为坐标的横轴，即Y Y轴。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。象限，与数学坐标系的象限顺序相反。( (三三) ) 我国的国家坐标系我国的国家坐标系19541954年北京坐标系年北京坐标系 参考椭球参考椭球-克拉索夫斯基椭球克拉索夫斯基椭球。长半径。长半径a = a = 6378245m6378245m，扁率为，扁率为= 1= 1：298.3298.3。19801980年国家大地坐标系（年国家大地坐标系（19801980西安坐标系）西安坐标系） 参考椭球参考椭球- - 19751975年国际第三推荐值年国际第三推荐值。长半径。长半径a=6378140ma=6378140m，扁率为，扁率为=1=1：298.257298.257。 大地原点定在西安附近大地原点定在西安附近( (陕西省陉阳县永乐镇陕西省陉阳县永乐镇) ) 。 第二节 测量控制网的布设原则 l l 边长投影改正边长投影改正 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按高斯投影方法按66带或带或33带进行分带计算，并把观测成果带进行分带计算，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、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。使用和互算。(1)(1)把水平距离归算到参考椭球面上的测距边长度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)(2)把参考椭球面上的测距边长度归算到高斯面上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。( (四四) )工程测量坐标系工程测量坐标系 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改正而带来的长度变形，不应大于相应工程所要求的精度。求的精度。 选择水利工程的平面控制网坐标系主要考虑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。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 独立坐标系独立坐标系 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。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。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。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，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。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、高程系统二、高程系统二、高程系统二、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。推算地面点的高程。1 119561956年黄海高程系年黄海高程系 以青岛验潮站以青岛验潮站1950195019561956年连续验潮的结果求得的平均海水面年连续验潮的结果求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19561956年黄海高程系。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，该水准点叫作平均海水相联系的水准点，该水准点叫作国家水准原点国家水准原点。2 219851985国家高程基准国家高程基准 19871987年年5 5月经国务院同意，启用月经国务院同意，启用19851985年国家高程基准，其起算年国家高程基准，其起算点仍为点仍为19561956年所用的青岛水准原点，年所用的青岛水准原点，19851985年的新高程值比年的新高程值比19561956年年的旧高程值小的旧高程值小0.02890.0289米。米。 19851985年国家高程基准与年国家高程基准与19561956年黄海高程系比较，验潮站和年黄海高程系比较，验潮站和水准原点未变，只是更加精确。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三、平面控制网布设原则三、平面控制网布设原则三、平面控制网布设原则 1 1分级布网、逐级控制。分级布网、逐级控制。 2 2要有足够的精度和密度。要有足够的精度和密度。 3 3要有统一的规格。要有统一的规格。四、高程控制网布设原则四、高程控制网布设原则四、高程控制网布设原则四、高程控制网布设原则 1 1分级布网、逐级控制。分级布网、逐级控制。 2 2高程控制网的点位要求稳定高程控制网的点位要求稳定 。 3 3有条件时高程控制点尽量与平面控制网点共有条件时高程控制点尽量与平面控制网点共标标 。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一、控制网的优化设计的概念一、控制网的优化设计的概念一、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、费用等质量标准下，寻求网的最佳极值（精度高、可靠性强、灵敏度高可靠性强、灵敏度高 ）。）。1 1 、 控制网优化设计问题的分类控制网优化设计问题的分类零类设计问题（基准选择问题）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（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（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）类设计问题（网的改造或加密方案设计问题）2. 2. 控制网优化设计的质量标准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：变形监测控制网优化设计的质量标准一般有四类指标：n n精度精度描述误差分布离散程度的一种度量；描述误差分布离散程度的一种度量；n n可靠性可靠性发现和抵抗模型误差能力大小的一种度量；发现和抵抗模型误差能力大小的一种度量；n n灵敏度灵敏度控制网在使用中发现某一变形能力大小的一种控制网在使用中发现某一变形能力大小的一种度量；度量；n n经济经济建网费用。建网费用。 控制网优化设计的理想目标是，用合理的建网费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。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二、控制网优化设计的方法二、控制网优化设计的方法二、控制网优化设计的方法1 1）解析设计法）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。一种合适的寻优算法求出问题的最优解。l 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。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 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。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 2）机助设计法）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拟定的初始设计已有的知识和经验，通过对一个根据已有知识和经验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。修改，直到形成一个符合设计要求的方案。l 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；单、便于操作与使用的优点；l l缺点：有时计算机时间较长、结果可能是一种近似最优解。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、三、三、三、GPSGPS网的优化设计网的优化设计网的优化设计网的优化设计( ( ( (一一一一)GPS)GPS)GPS)GPS网的优化设计原则网的优化设计原则网的优化设计原则网的优化设计原则1 1GPSGPS网中不存在自由基线。网中不存在自由基线。2 2GPSGPS网中的闭合条件中基线数不可过多。网中各点最好网中的闭合条件中基线数不可过多。网中各点最好有有3 3条或更多的基线分支，以保证检核条件，提高网的可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。靠性，使网的精度、可靠性均匀。3 3GPSGPS网至少与地面网有网至少与地面网有2 2个重合点，以便个重合点，以便GPSGPS网的成果较网的成果较好地转换至地面网中。好地转换至地面网中。4 4GPSGPS网点应选择在交通便利、视野开阔的地方。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：网中相邻点间的距离中误差(mm)(mm)；a a：固定误差固定误差(mm)(mm)；b b：比例误差比例误差( (ppmppm) )；DD：相邻点间的距离相邻点间的距离(km)(km)。2GPS网的精度设计（1 1）首先根据布网的目的，在图上进行选点，然后进行实）首先根据布网的目的，在图上进行选点，然后进行实 地踏勘选定，以保证满足本次任务的测量要求和观测条件，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。并在图上获取点位的概略坐标。（2 2）根据准备投入的）根据准备投入的GPSGPS接收机的台数接收机的台数mm，依据上述的，依据上述的GPSGPS网优化设计的一般原则，选取网优化设计的一般原则，选取(m-1)(m-1)条独立基线设计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。网的观测图形，并选择网中可能追加施测的基线。（3 3）根据控制测量的精度要求，依据精度设计模型，计算）根据控制测量的精度要求，依据精度设计模型，计算GPSGPS网可达到的精度值。网可达到的精度值。（4 4）逐步增减网中的独立观测基线，直至达到网的精度指）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。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 3提高提高GPSGPS网精度的措施网精度的措施（1 1）进行控制网的优化设计，增加必要的多余观测；）进行控制网的优化设计，增加必要的多余观测；（2 2）采用高精度的）采用高精度的GPSGPS接收机和性能好的接收机和性能好的GPSGPS天线观测；天线观测；（3 3）改进测量对中标志，减少对中和目标偏心误差的影响。）改进测量对中标志，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。如采用混凝土观测墩，并安装强制对中标盘。（4 4）选择有利的观测时间。事先应作好卫星的预报和观测）选择有利的观测时间。事先应作好卫星的预报和观测计划。计划。（5 5）严格的数据预处理和平差计算。进行）严格的数据预处理和平差计算。进行GPSGPS基线处理时，基线处理时，引进高精度坐标基准的。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 ( (三三)GPS)GPS网的可靠性设计网的可靠性设计 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，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。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。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。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往以增加观测时段数来提高GPSGPS网的可靠性。网的可靠性。 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 常规的平面控制测量常规的平面控制测量: :n n三角测量三角测量n n导线测量导线测量n n测边网测边网n n边角网边角网n n前前( (后后) )方交会方交会常规的高程控制测量常规的高程控制测量: :l l 水准测量水准测量l l 三角高程测量三角高程测量 现代控制测量主要是现代控制测量主要是GPSGPS平面控制测量和平面控制测量和GPSGPS高程测量。高程测量。控制测量：平面控制测量和高程控制测量。控制测量：平面控制测量和高程控制测量。一、控制测量作业程序一、控制测量作业程序一、控制测量作业程序一、控制测量作业程序1 1收集有关资料进行分析收集有关资料进行分析2 2技术设计技术设计3 3组织与实施组织与实施4 4数据预处理及平差计算数据预处理及平差计算5 5质量控制质量控制6 6资料整理以及归档资料整理以及归档第四节 控制测量方法与设备要求 1 1收集有关资料进行分析收集有关资料进行分析 需收集的资料包括：工程区域有关的地形图和必要的地质资料；需收集的资料包括：工程区域有关的地形图和必要的地质资料；平面和高程控制测量成果；工程建筑物的总平面布置图；平面和高程控制测量成果；工程建筑物的总平面布置图； 有关的规有关的规范和招投标文件。范和招投标文件。 必要时，进行现场查勘，了解交通、水系分布情况，植被覆盖情必要时，进行现场查勘，了解交通、水系分布情况，植被覆盖情况，控制点的分布、点位间的通视及保存状况等。况，控制点的分布、点位间的通视及保存状况等。2 2技术设计技术设计 通过查勘以及分析收集的资料，制定满足控制网测量要求的技术通过查勘以及分析收集的资料，制定满足控制网测量要求的技术方案。在制定技术方案时，应进行控制网的优化设计，选定最优方案，方案。在制定技术方案时，应进行控制网的优化设计，选定最优方案，并编制技术设计报告，审查通过的技术设计报告与有关的规范、测量并编制技术设计报告，审查通过的技术设计报告与有关的规范、测量合同等一起作为测量工作的依据。合同等一起作为测量工作的依据。 技术设计报告的内容：任务概述、测区情况、已有资料情况、详技术设计报告的内容：任务概述、测区情况、已有资料情况、详细的技术设计方案（作业依据、作业方法、主要技术要求、计划的精细的技术设计方案（作业依据、作业方法、主要技术要求、计划的精度和质量目标）、资源配置、进度计划安排、质量和安全管理、提交度和质量目标）、资源配置、进度计划安排、质量和安全管理、提交资料的内容和格式等资料的内容和格式等 。第四节 控制测量方法与设备要求 3 3组织与实施组织与实施 根据技术设计方案制定详细的实施细则，然后组织实施。实施细根据技术设计方案制定详细的实施细则，然后组织实施。实施细则应包括的内容：人员组织，确定项目的项目负责人、技术负责人则应包括的内容：人员组织，确定项目的项目负责人、技术负责人（大型项目设置质量工程师和计划工程师岗位），明确各岗位职责。（大型项目设置质量工程师和计划工程师岗位），明确各岗位职责。进行资源配置，合理安排作业人员、测量仪器设备等，制定详细的观进行资源配置，合理安排作业人员、测量仪器设备等，制定详细的观测、记录、数据处理和平差计算、成果资料整理等工序的技术要求，测、记录、数据处理和平差计算、成果资料整理等工序的技术要求，并按要求进行实施。并按要求进行实施。4 4数据预处理及平差计算数据预处理及平差计算 平差计算前，一般需要对观测数据进行预处理，为平差计算打下平差计算前，一般需要对观测数据进行预处理，为平差计算打下基础，以确保观测成果质量。基础，以确保观测成果质量。 如三、四等水准测量数据预处理，应进行水准标尺长度误差的改如三、四等水准测量数据预处理，应进行水准标尺长度误差的改正和正常水准面不平行的改正。一、二等水准测量数据预处理除了上正和正常水准面不平行的改正。一、二等水准测量数据预处理除了上述的两项改正外，必要时，还进行重力异常改正和日月引力改正。述的两项改正外，必要时，还进行重力异常改正和日月引力改正。 GPSGPS网预处理的工作内容：将数据文件的格式标准化；剔除含有网预处理的工作内容：将数据文件的格式标准化；剔除含有粗差的数据；找出整周调换变位置并修复观测值；对观测值进行模型粗差的数据；找出整周调换变位置并修复观测值；对观测值进行模型改正。改正。 数据预处理及平差计算一般采用数据处理软件，所使用的软件必数据预处理及平差计算一般采用数据处理软件，所使用的软件必须是随机的软件或经过国家权威部门正式鉴定的合格软件。须是随机的软件或经过国家权威部门正式鉴定的合格软件。 第四节 控制测量方法与设备要求 二、平面控制测量方法二、平面控制测量方法二、平面控制测量方法二、平面控制测量方法 平面控制测量的方法：平面控制测量的方法：GPSGPS测量、导线测量、三角网测测量、导线测量、三角网测量、测边网测量、边角网测量量、测边网测量、边角网测量等等 。( (一一)GPS)GPS测量测量 GPSGPS是全球定位系统（是全球定位系统（Global Positioning SystemGlobal Positioning System）的英文缩写，是随着现代科学技术的迅速发展而建立起来的英文缩写，是随着现代科学技术的迅速发展而建立起来的新一代精密卫星导航定位系统。的新一代精密卫星导航定位系统。(1) WGS-84(1) WGS-84坐标系坐标系 GPSGPS定位测量中所采用的协议地球坐标系，称为定位测量中所采用的协议地球坐标系，称为WGS-WGS-8484世界大地坐标系。世界大地坐标系。第四节 控制测量方法与设备要求 GPSGPS测量定位的分类测量定位的分类测量定位的分类测量定位的分类 依定位时的状态依定位时的状态依定位时的状态依定位时的状态n n动态定位动态定位动态定位动态定位n n静态定位静态定位静态定位静态定位 依定位模式依定位模式依定位模式依定位模式n n绝对定位（单点定位）绝对定位（单点定位）绝对定位（单点定位）绝对定位（单点定位）n n相对定位相对定位相对定位相对定位n n差分定位差分定位差分定位差分定位依确定整周模糊度的方法及观测时段的长短依确定整周模糊度的方法及观测时段的长短n常规静态定位常规静态定位n快速静态定位快速静态定位第四节 控制测量方法与设备要求 (2)GPS(2)GPS定位作业模式定位作业模式 随着随着GPSGPS定位后处理软件的发展和完善，为确定两点定位后处理软件的发展和完善，为确定两点间的基线向量，已有多种定位方案可以选择，这些不同的间的基线向量，已有多种定位方案可以选择，这些不同的定位方案，称为定位方案，称为GPSGPS作业模式。作业模式。 作业模式：相对静态定位测量、快速静态定位测量、作业模式：相对静态定位测量、快速静态定位测量、动态相对定位测量等。动态相对定位测量等。 GPSGPS测量包括测量包括静态定位测量静态定位测量和和动态定位测量动态定位测量。静态定。静态定位测量又分为位测量又分为绝对静态定位测量绝对静态定位测量和和相对静态定位测量相对静态定位测量。 绝对静态定位测量是使用一台接收机，在保持绝对静态定位测量是使用一台接收机，在保持GPSGPS接接收机天线静止的状态下，确定测站的三维地心坐标。其优收机天线静止的状态下，确定测站的三维地心坐标。其优点是速度快，灵活方便，一般应用于低精度的导航。绝对点是速度快，灵活方便，一般应用于低精度的导航。绝对静态定位测量由于受到卫星轨道误差、接收机钟不同步误静态定位测量由于受到卫星轨道误差、接收机钟不同步误差，以及信号传播误差等多种干扰因素的影响，其绝对定差，以及信号传播误差等多种干扰因素的影响，其绝对定位精度为位精度为20m20m左右，远不能满足控制测量的精度要求。左右，远不能满足控制测量的精度要求。 第四节 控制测量方法与设备要求 (3)(3)相对静态定位测量相对静态定位测量 使用使用2 2台或以上的台或以上的GPSGPS接收机在保持接收机在保持GPSGPS接收机天线接收机天线静止，同步观测静止，同步观测4 4颗以上的颗以上的GPSGPS卫星，确定基线两端的相卫星，确定基线两端的相对位置，这种定位模式称为相对静态定位测量。对位置，这种定位模式称为相对静态定位测量。第四节 控制测量方法与设备要求 相对静态定位测量采用载波相位观测量为基相对静态定位测量采用载波相位观测量为基本观测量，并且采用载波相位观测量采用的线性本观测量，并且采用载波相位观测量采用的线性组合可以有效地削弱卫星星历误差、信号传播误组合可以有效地削弱卫星星历误差、信号传播误差等对定位结果的影响，可以保证获对足够多的差等对定位结果的影响，可以保证获对足够多的观测数据，从而可以准确确定整周未知数。观测数据，从而可以准确确定整周未知数。 相对静态定位测量可以达到很高的精度：相对静态定位测量可以达到很高的精度：采用广播星历，定位精度可以达到采用广播星历，定位精度可以达到1010-6-61010-7-7采用精密星历，定位精度可以达到采用精密星历，定位精度可以达到1010-8-81010-9-9 工程控制网采用的是相对静态定位测量。工程控制网采用的是相对静态定位测量。第四节 控制测量方法与设备要求 (4)(4)实时动态定位测量（实时动态定位测量（RTKRTK技术）技术） 实时动态定位技术，是以载波相位观测量为根据的实实时动态定位技术，是以载波相位观测量为根据的实时差分时差分GPSGPS定位技术，是定位技术，是GPSGPS发展的一个里程碑，现在广发展的一个里程碑，现在广泛应用在工程测量中。泛应用在工程测量中。RTKRTK的基本原理的基本原理 在在基准站基准站上安置上安置1 1台台GPSGPS接收机，对所有可见接收机，对所有可见GPSGPS卫星卫星进行连续地观测，并将其数据通过无线电设备，实时地发进行连续地观测，并将其数据通过无线电设备，实时地发送给用户观测站（送给用户观测站（流动站流动站）。流动站的）。流动站的GPSGPS接收机在接收接收机在接收GPSGPS卫星信号的同时，通过无线电设备，接收基准站的观卫星信号的同时，通过无线电设备，接收基准站的观测数据，然后利用相对定位的原理，实时计算并显示流动测数据，然后利用相对定位的原理，实时计算并显示流动站的三维坐标及精度。站的三维坐标及精度。第四节 控制测量方法与设备要求 (5)GPS(5)GPS测量误差及减弱措施测量误差及减弱措施GPSGPS测量误差：测量误差：n n GPSGPS卫星的误差卫星的误差n n GPSGPS卫星信号传播误差卫星信号传播误差n n GPSGPS接收机的误差接收机的误差第四节 控制测量方法与设备要求 n nGPSGPS卫星的误差卫星的误差GPSGPS卫星的误差主要是卫星星历误差，卫星星历给出的卫星空卫星的误差主要是卫星星历误差，卫星星历给出的卫星空间值与卫星实际位置的偏差，也称为卫星轨道误差。间值与卫星实际位置的偏差，也称为卫星轨道误差。通过精密星历来减弱该项误差的对定位精度的影响。通过精密星历来减弱该项误差的对定位精度的影响。n nGPSGPS卫星信号传播误差卫星信号传播误差是指信号穿过地球上空电离层和对流层所产生的误差，以及信是指信号穿过地球上空电离层和对流层所产生的误差，以及信号到达地面和时产生反射信号而引起的多路径干扰误差。号到达地面和时产生反射信号而引起的多路径干扰误差。 利用双频利用双频GPSGPS接收机观测可有效削弱电离层的传播误差。接收机观测可有效削弱电离层的传播误差。 点位选择时避开较强的反射面，观测时选择性能好的点位选择时避开较强的反射面，观测时选择性能好的GPSGPS天线，可以减弱多路径干扰。天线，可以减弱多路径干扰。第四节 控制测量方法与设备要求 多路径效应示意图多路径效应示意图第四节 控制测量方法与设备要求 n nGPSGPS接收机的误差接收机的误差GPSGPS观测误差观测误差接收机钟差接收机钟差天线相位中心偏移误差天线相位中心偏移误差 安置天线时，天线的指示标志向北安置天线时，天线的指示标志向北，可以减弱可以减弱天线相位中心偏移误差。天线相位中心偏移误差。第四节 控制测量方法与设备要求 ( (二二) )导线测量导线测量导线测量就是用测距仪测量各条导线的边长，用经导线测量就是用测距仪测量各条导线的边长，用经纬仪在各导线点上测量相邻导线边的水平夹角，纬仪在各导线点上测量相邻导线边的水平夹角，并至少在导线的一端测定出一条边长的方位角。并至少在导线的一端测定出一条边长的方位角。然后根据起算点的坐标和己知方位，逐点推算出然后根据起算点的坐标和己知方位，逐点推算出导线各点的坐标。导线各点的坐标。导线测量的外业工作导线测量的外业工作选点、埋石选点、埋石外业观测（导线水平观测、天顶距观测、导线外业观测（导线水平观测、天顶距观测、导线边长观测、仪器高和觇标高量测、气象数据测边长观测、仪器高和觇标高量测、气象数据测量）。量）。第四节 控制测量方法与设备要求 (1)(1)导线的类型导线的类型-单一导线和导线网单一导线和导线网n n单一导线可以分成单一导线可以分成闭合导线、附合导线和支导线闭合导线、附合导线和支导线三种。三种。 闭合导线闭合导线闭合导线闭合导线：导线起闭于同一点，形成闭合多边形。此：导线起闭于同一点，形成闭合多边形。此种导线存在着几何条件，具有检核条件。种导线存在着几何条件，具有检核条件。 附合导线附合导线附合导线附合导线：布设于两己知点之间的导线称为附合导线。：布设于两己知点之间的导线称为附合导线。此种导线从一己知点和己知的方位开始，经过导线的此种导线从一己知点和己知的方位开始，经过导线的连接，附合于另一己知点和方位。连接，附合于另一己知点和方位。 支导线支导线支导线支导线：此种导线从一己知点和己知的方位开始，但：此种导线从一己知点和己知的方位开始，但没有附合到另一己知点，也没有回到原起点。支导线没有附合到另一己知点，也没有回到原起点。支导线缺乏检核条件，故其边数一般不超过缺乏检核条件，故其边数一般不超过3 3条，只在控制精条，只在控制精度要求不高的条件下使用。度要求不高的条件下使用。n n导线网是将单导线连接起来，构成有结点的图形，一般由导线网是将单导线连接起来，构成有结点的图形，一般由数个闭合的环线组成。导线网的检核条件较多，能有效避数个闭合的环线组成。导线网的检核条件较多，能有效避免测量错误，提高控制网的精度。免测量错误，提高控制网的精度。 在实际工程测量中，一般首选导线网，其次是附合导在实际工程测量中，一般首选导线网，其次是附合导线、闭合导线。首级平面控制网应布设成导线网。线、闭合导线。首级平面控制网应布设成导线网。第四节 控制测量方法与设备要求 (2)(2)导线的布设要求导线的布设要求 根据根据水利水电工程施工测量规范水利水电工程施工测量规范(SL52-93)(SL52-93)的规定，三、四、五等平面控制网可以用相应等级的规定，三、四、五等平面控制网可以用相应等级的导线网来代替，导线网的布设，应符合以下规定：的导线网来代替，导线网的布设，应符合以下规定：当导线网作为首级平面控制时，应布设成环形结当导线网作为首级平面控制时，应布设成环形结点网，导线环的长度应不大于导线总长的点网，导线环的长度应不大于导线总长的0.70.7倍。倍。加密导线宜以直伸形状布设，附合于首级导成网加密导线宜以直伸形状布设，附合于首级导成网点上，各导线点相邻边长不应相差过大。点上，各导线点相邻边长不应相差过大。导线网的精度和技术要求，应符合规范的规定。导线网的精度和技术要求，应符合规范的规定。第四节 控制测量方法与设备要求 三、高程控制测量方法三、高程控制测量方法三、高程控制测量方法三、高程控制测量方法 水准测量水准测量 光电测距三角高程测量光电测距三角高程测量 GPSGPS高程测量高程测量 在水利工程施工的高程控制网布设时，首选的方法是在水利工程施工的高程控制网布设时，首选的方法是水准水准测量测量，它可以满足各种等级的高程控制测量的精度要求。，它可以满足各种等级的高程控制测量的精度要求。 ( (一一) )水准测量水准测量 利用水准仪提供的水平视线，分别在地面上两点垂直竖立利用水准仪提供的水平视线，分别在地面上两点垂直竖立的水准标尺上读取标尺读数，推算两点间的高差，进而求出的水准标尺上读取标尺读数，推算两点间的高差，进而求出待定点的高程，这种方法称为水准测量。待定点的高程，这种方法称为水准测量。 水准测量的目的，是测定地面各点的高差，根据高差和起水准测量的目的，是测定地面各点的高差，根据高差和起点的高程，来可求出沿线其它点的高程。点的高程，来可求出沿线其它点的高程。第四节 控制测量方法与设备要求 水准路线的布设形式：水准路线的布设形式：u单一水准路线（包括附合水准路线、闭合水准单一水准路线（包括附合水准路线、闭合水准路线、支水准路线。路线、支水准路线。 ）u水准网水准网 （由若干条单一水准路线相互连接，形（由若干条单一水准路线相互连接，形成网状的水准路线）成网状的水准路线）水准测量的主要工作：水准测量的主要工作： 现场查勘、技术方案设计、水准路线选定、选现场查勘、技术方案设计、水准路线选定、选点、埋标、仪器检校、外业观测、数据检查及预点、埋标、仪器检校、外业观测、数据检查及预处理、平差计算、检查验收及资料整理。处理、平差计算、检查验收及资料整理。 第四节 控制测量方法与设备要求 ( (二二) )光电测距三角高程测量光电测距三角高程测量 可以代替可以代替三、四、五三、四、五等水等水准测量。准测量。 基本原理是：根据由测站基本原理是：根据由测站向目标点所测定的垂直角向目标点所测定的垂直角( (或或天顶距天顶距) )和它们间的距离，计和它们间的距离，计算测站和目标点间的高差。算测站和目标点间的高差。S0为AB两点间的水平距离，a12为两点间的垂直角，i、l分别为仪器高和觇标高，K为大气折光系数，R为参考椭球的曲率半径。 第四节 控制测量方法与设备要求 两差改正（两差改正（球差改正球差改正和和气差改正气差改正）: :公式中（公式中（1-K1-K）S S0 02 2/2R/2R称为球气差称为球气差( (两差两差) )改正。改正。n n球差改正就是地球弯曲对高差的影响所进行的改正球差改正就是地球弯曲对高差的影响所进行的改正; ;n n气差改正是对大气折光对高差的影响所进行的改正。气差改正是对大气折光对高差的影响所进行的改正。根据根据水利水电工程施工测量规范水利水电工程施工测量规范(SL52-93)(SL52-93)的规定，的规定，代替三、四、五等水准测量的光电测距三角高程测量，代替三、四、五等水准测量的光电测距三角高程测量，可以采用单向、对向和隔点设站法进行。可以采用单向、对向和隔点设站法进行。为了提高三角高程测量的精度，防止观测错误产生，通为了提高三角高程测量的精度，防止观测错误产生，通常采用往返测，甚至采用同时对向观测的作业方式，常采用往返测，甚至采用同时对向观测的作业方式，以抵消大气折光系数等因素变化的影响。以抵消大气折光系数等因素变化的影响。 第四节 控制测量方法与设备要求 n n高程异常的概念高程异常的概念 在水利工程中使用的高程采在水利工程中使用的高程采用的是用的是正常高正常高系统，正常高系统，正常高HrHr是是测点沿铅垂线至似大地水准面的测点沿铅垂线至似大地水准面的距离。距离。 GPSGPS测量获得的是测量获得的是WGS-84WGS-84椭球大地坐标系上的成果，即椭球大地坐标系上的成果，即GPSGPS测量的高程是相对于测量的高程是相对于WGS-WGS-8484椭球的椭球的大地高大地高H84H84。正常高正常高HrHr与大地高与大地高H84H84间的差异间的差异 称为称为高程异常高程异常。 第四节 控制测量方法与设备要求 ( (三三)GPS)GPS高程测量高程测量=H84=H84HrHr Hr = H84Hr = H84 采用采用GPSGPS定位要获得高精度的正常高定位要获得高精度的正常高HrHr，需，需要知道高精度的要知道高精度的H84H84和高程异常值和高程异常值 ，但在一般地，但在一般地区高程异常值区高程异常值 很难求得。很难求得。 由由GPSGPS相对定位可以对得到基线向量，通过相对定位可以对得到基线向量，通过GPSGPS网平差，可以得到高精度的大地高高差。若网平差，可以得到高精度的大地高高差。若GPSGPS网中有一点或多点具有精密的水准高程，则网中有一点或多点具有精密的水准高程，则在一定的区域，可由大地高高差得到各在一定的区域，可由大地高高差得到各GPSGPS点的点的高程。高程。 为了求得各为了求得各GPSGPS点的正常高，通常采用点的正常高，通常采用GPSGPS水水准高程或准高程或GPSGPS重力高程等方法测定。重力高程等方法测定。 第四节 控制测量方法与设备要求 1 1GPSGPS水准高程水准高程GPSGPS水准高程是利用水准高程是利用GPSGPS和水准高程测量成果确定和水准高程测量成果确定似大地水准面的方法，是目前确定似大地水准面的方法，是目前确定GPSGPS高程的主高程的主要方法。其计算方法主要有：要方法。其计算方法主要有：绘等值线图法绘等值线图法、解解析内插法析内插法、曲面拟合法曲面拟合法等。等。n n绘等值线图法绘等值线图法：假设有：假设有mm个个GPSGPS点，用水准联测点，用水准联测了其中的了其中的n n个点的正常高，根据个点的正常高，根据GPSGPS测量的大地测量的大地高，因此，可以根据公式高，因此，可以根据公式=H84=H84HrHr求出求出n n个点个点的高程异常。然后，根据的高程异常。然后，根据GPSGPS点的坐标和己知高点的坐标和己知高程异常值，依据一定的比例绘制高程异常图，在程异常值，依据一定的比例绘制高程异常图，在图上图上内插内插求出未测水准的其它点的高程异常值，求出未测水准的其它点的高程异常值，从而求出这些点的正常高。从而求出这些点的正常高。 第四节 控制测量方法与设备要求 解析内插法解析内插法：根据测点的己知平面坐标和高程异常，：根据测点的己知平面坐标和高程异常，用数值拟合的方法（多项式曲线拟合法、三次样用数值拟合的方法（多项式曲线拟合法、三次样条曲线拟合法、曲面拟合法等），拟合出似大地条曲线拟合法、曲面拟合法等），拟合出似大地水准面曲线，再内插求出待定点的高程异常，从水准面曲线，再内插求出待定点的高程异常，从而求出点的正常高。而求出点的正常高。 由于所求的高程异常值是通过内插或拟合得由于所求的高程异常值是通过内插或拟合得到的，因此，在联测到的，因此，在联测GPSGPS点的水准高程时，应尽点的水准高程时，应尽量均匀选择量均匀选择GPSGPS网周边的点，以保证联测了水准网周边的点，以保证联测了水准高程的高程的GPSGPS点能控制整个点能控制整个GPSGPS网，提高网，提高GPSGPS高程高程的拟合精度的拟合精度 。第四节 控制测量方法与设备要求 2 2GPSGPS重力高程重力高程 GPSGPS重力高程是利用重力资料求定点的高程异常，结重力高程是利用重力资料求定点的高程异常，结合合GPSGPS测定的大地高，据此求出点的正常高。测定的大地高，据此求出点的正常高。 我国的似大地水准面主要采用天文重力方法测定的，我国的似大地水准面主要采用天文重力方法测定的，其精度为其精度为1m1m左右。利用地球重力场模型场的计算方法，左右。利用地球重力场模型场的计算方法，通过地面重力数据、卫星测高场数据等，由地球扰动位的通过地面重力数据、卫星测高场数据等，由地球扰动位的球谐函数求出高程异常。球谐函数求出高程异常。 目前，在我国的沿海平原地区计算的高程异常目前，在我国的沿海平原地区计算的高程异常 可以达可以达到厘米级精度，山区为到厘米级精度，山区为0 02 2米精度，沿海以外的其它地区米精度，沿海以外的其它地区高程异常精度为高程异常精度为1 10 0米左右。米左右。第四节 控制测量方法与设备要求 3 3GPSGPS高程精度高程精度影响因素：影响因素：GPSGPS大地高的测量精度、几何水准点的精度、水大地高的测量精度、几何水准点的精度、水准点分布和密度情况、准点分布和密度情况、GPSGPS高程的拟合方法。高程的拟合方法。针对措施：针对措施：n n提高提高GPSGPS大地高的测量精度。采取的措施包括改善大地高的测量精度。采取的措施包括改善GPSGPS星星历的精度、提高历的精度、提高GPSGPS基线解算的起算点坐标的精度、减弱基线解算的起算点坐标的精度、减弱电离层、对流层、多路径误差的影响等。电离层、对流层、多路径误差的影响等。n n提供足够的且满足精度要求的几何水准点，水准点须分布提供足够的且满足精度要求的几何水准点，水准点须分布均匀。均匀。n n根据不同地区，选择合适的拟合模型（方法）。根据不同地区，选择合适的拟合模型（方法）。 GPSGPS高程的绝对精度可以达到厘米级精度。高程的绝对精度可以达到厘米级精度。 第四节 控制测量方法与设备要求 四、控制测量的设备要求四、控制测量的设备要求四、控制测量的设备要求四、控制测量的设备要求( (一一) )主要测量仪器类别主要测量仪器类别1 1光学经纬仪光学经纬仪 光学经纬仪是一种最普通的测角仪器，按角度的精度将光学经纬仪是一种最普通的测角仪器，按角度的精度将光学经纬仪划分为光学经纬仪划分为DJ1DJ1、DJ2DJ2、DJ6DJ6型号。型号。2 2电磁波测距仪（电磁波测距仪（EDMEDM） 电磁波测距仪是利用电磁波作为载波和调制波进行距离电磁波测距仪是利用电磁波作为载波和调制波进行距离测量的仪器。测量的仪器。 测距原理以公式表示如下：测距原理以公式表示如下：D = D = VtVt / 2 / 2 测距仪标称精度以固定误差和比例误差测距仪标称精度以固定误差和比例误差b b表示，通常表表示，通常表示为示为a+bDa+bD。 按测距精度，分按测距精度，分、级（有的分级（有的分3 3级）。级）。 第四节 控制测量方法与设备要求 3 3电子全站仪电子全站仪电子全站仪集成了经纬仪和测距仪的功能，通过照装棱镜电子全站仪集成了经纬仪和测距仪的功能，通过照装棱镜，能同时进行水平角、垂直角和距离的观测。，能同时进行水平角、垂直角和距离的观测。4 4测量机器人测量机器人测量机器人（测量机器人（GeorobotGeorobot，或称测地机器人）是能自动寻，或称测地机器人）是能自动寻找测量目标并进行观测、记录的找测量目标并进行观测、记录的电子全站仪电子全站仪的俗称。的俗称。增加了两个步进马达和自动跟踪寻找目标的传感装置增加了两个步进马达和自动跟踪寻找目标的传感装置（CCDCCD阵列传感器），配备智能化的多功能软件包。阵列传感器），配备智能化的多功能软件包。5 5普通光学水准仪普通光学水准仪按每公里往返平均高差中误差的大小划分为按每公里往返平均高差中误差的大小划分为S05S05、S1S1、S3S3、S10S10四个系列四个系列 。第四节 控制测量方法与设备要求 6 6电子水准仪电子水准仪 电子水准仪（或俗称数字水准仪）与光学水电子水准仪（或俗称数字水准仪）与光学水准仪结构有许多相同之处，区别在于：仪器内安准仪结构有许多相同之处，区别在于：仪器内安装了装了CCDCCD阵列传感器，增加了显示器和操作面板、阵列传感器，增加了显示器和操作面板、数据记录存储器。电子水准仪的出现，不仅取代数据记录存储器。电子水准仪的出现，不仅取代了人工目视读数，还实现了数据的自动记录、检了人工目视读数，还实现了数据的自动记录、检查、传输等，有利于数据处理的自动化，提高水查、传输等，有利于数据处理的自动化，提高水准测量效率。准测量效率。 配套使用：配套使用：电子水准仪电子水准仪+ +条码影像标尺条码影像标尺。 第四节 控制测量方法与设备要求 ( (二二) )控制测量仪器选用控制测量仪器选用仪器的选用根据：仪器的选用根据：n n精度要求：控制观测所要达到的精度以及仪器的标称精度精度要求：控制观测所要达到的精度以及仪器的标称精度来决定的。来决定的。n n规范的规定：针对控制测量的等级，对仪器的选用有明确规范的规定：针对控制测量的等级，对仪器的选用有明确的规定。的规定。如如: :水准测量的仪器要求水准测量的仪器要求一等一等二等二等三等三等四等四等五等五等DS05DS05DS05DS05、DS1DS1DS05DS05、DS1DS1、DS3DS3DS05DS05、DS1DS1、DS3DS3DS10DS10第四节 控制测量方法与设备要求 ( (三三) )仪器检验仪器检验n n仪器使用前必须经过检验，并经国家技术监督局仪器使用前必须经过检验，并经国家技术监督局授权的仪器鉴定单位检定合格。授权的仪器鉴定单位检定合格。n n有些检验项目除了送仪器鉴定单位检定外，在作有些检验项目除了送仪器鉴定单位检定外，在作业过程中需按规定检验，如水准仪业过程中需按规定检验，如水准仪i i角的检验。角的检验。n n新仪器必须全面检验。新仪器必须全面检验。n n具体的检查项目和限差要求，见相应的规范规定。具体的检查项目和限差要求，见相应的规范规定。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一、一、一、一、GPSGPS控制测量网的观测与计算控制测量网的观测与计算控制测量网的观测与计算控制测量网的观测与计算二、导线测量网的观测与计算二、导线测量网的观测与计算二、导线测量网的观测与计算二、导线测量网的观测与计算三、水准网的观测与计算三、水准网的观测与计算三、水准网的观测与计算三、水准网的观测与计算 四、三角高程测量的观测与计算四、三角高程测量的观测与计算四、三角高程测量的观测与计算四、三角高程测量的观测与计算五、控制测量实例五、控制测量实例五、控制测量实例五、控制测量实例 一、一、一、一、GPSGPS控制测量网的观测与计算控制测量网的观测与计算控制测量网的观测与计算控制测量网的观测与计算( (一一)GPS)GPS网的构网要求网的构网要求 GPSGPS网网的的扩扩展展和和延延伸伸是是通通过过同同步步图图形形之之间间的的连连接接进进行行的的，其其构构网网方方式式包包括括：点点连连式式、边边连连式式、网连式网连式，不同的连接方式将有不同的图形结构。，不同的连接方式将有不同的图形结构。 布设施工控制网时，只采用布设施工控制网时，只采用边连式边连式或或网连式网连式。 若若以以n n台台GPSGPS接接收收机机进进行行同同步步图图形形观观测测，则则共共有有n n（n-1n-1）/ / 2 2条条基基线线向向量量观观测测值值，但但其其中中只只有有（n-1n-1）条是条是独立基线独立基线，其余为多余观测基线。，其余为多余观测基线。 第五节 控制测量网的观测与计算 GPSGPS控制网选点要求：控制网选点要求：除了满足工程测量的一般要求以外，还要特别注意除了满足工程测量的一般要求以外，还要特别注意以下方面：以下方面：点位周围垂直角点位周围垂直角1515以上天空无障碍物；以上天空无障碍物；点周围无强烈反射无线电波的金属或大范围的水点周围无强烈反射无线电波的金属或大范围的水面；面；点位远离大功率的电台、电视发射塔、微波站，点位远离大功率的电台、电视发射塔、微波站，也应远离高压电线、变电所等。也应远离高压电线、变电所等。第五节 控制测量网的观测与计算 ( (二二)GPS)GPS网的观测与记录网的观测与记录1 1GPSGPS天线的定向标志应指向北，以减弱相位中心偏差的问题。天线的定向标志应指向北，以减弱相位中心偏差的问题。2 2 在天线圆盘间隔在天线圆盘间隔120120的三个方向分别量取天线高，三次测量结的三个方向分别量取天线高，三次测量结果之差不益超过果之差不益超过3mm3mm，取平均结果记入测量记录手簿。，取平均结果记入测量记录手簿。3 3在高精度的在高精度的GPSGPS测量中，要求测量气象参数。每时段气象观测时，测量中，要求测量气象参数。每时段气象观测时，应在时段的开始、中间、结束的三个时间阁测量一次。气压读至应在时段的开始、中间、结束的三个时间阁测量一次。气压读至100Pa100Pa，温度读至，温度读至0 01 1。4 4接收机开始记录数据后，注意观察接收机的工作状况以及数据存接收机开始记录数据后，注意观察接收机的工作状况以及数据存储情况。储情况。5 5在一时段的观测过程中，不允许以下操作：关机又重新启动，改在一时段的观测过程中，不允许以下操作：关机又重新启动，改变天线位置，改变采样间隔，重新设置仪器参数等。变天线位置，改变采样间隔，重新设置仪器参数等。6 6观测过程中，不得在仪器附近使用对讲机；雷雨天气时，停止观观测过程中，不得在仪器附近使用对讲机；雷雨天气时，停止观测。测。7 7观测记录应在现场填写，记录格式按照规范的要求。观测记录应在现场填写，记录格式按照规范的要求。8 8每日观测结束后，将每日观测结束后，将GPSGPS数据传输至计算机，并进行数据备份。数据传输至计算机，并进行数据备份。第五节 控制测量网的观测与计算 ( (三三)GPS)GPS网的数据预处理网的数据预处理预处理：对原始数据进行传输、统一数据格式文件、探测周跳预处理：对原始数据进行传输、统一数据格式文件、探测周跳及修复载波相位观测值、对观测值进行对流层改正（单频机及修复载波相位观测值、对观测值进行对流层改正（单频机加入电离层改正）、基线向量解算。加入电离层改正）、基线向量解算。1 1基线向量解算可以采用广播星历，对于高精度的基线向量解算可以采用广播星历，对于高精度的GPSGPS网，网，应采用精密星历。应采用精密星历。2 2基线向量解算中所需的起点坐标，应按以下优先顺序采用：基线向量解算中所需的起点坐标，应按以下优先顺序采用：国家国家A A、B B级级GPSGPS网控制点或其它高级点的网控制点或其它高级点的WGS84WGS84坐标坐标系的坐标；系的坐标；不少于不少于3030分钟的单点定位结果的平差值提供的分钟的单点定位结果的平差值提供的WGS84WGS84坐标系的坐标。坐标系的坐标。第五节 控制测量网的观测与计算 3 3基线处理软件可以采用随机软件或经正规鉴定的软件，高基线处理软件可以采用随机软件或经正规鉴定的软件，高精度的精度的GPSGPS网的基线处理可以采用网的基线处理可以采用GAMITGAMIT软件。软件。s为对基线的影响D为基线的长度X为起算坐标的误差。 ( (四四)GPS)GPS网的平差计算网的平差计算GPSGPS网的平差计算分为两个步骤：网的平差计算分为两个步骤：1 1三维无约束平差三维无约束平差以所有独立基线组成闭合图形，以一个以所有独立基线组成闭合图形，以一个WGS84WGS84坐标系的三维坐坐标系的三维坐标作为起算点，进行标作为起算点，进行GPSGPS网的无约束平差。网的无约束平差。进行粗差分析，以发现观测量中的粗差并消除其影响；进行粗差分析，以发现观测量中的粗差并消除其影响；调整观测量的协方差分量因子，使其与实际精度相匹配；调整观测量的协方差分量因子，使其与实际精度相匹配；对整体网的内部精度进行检验和评估。对整体网的内部精度进行检验和评估。 2 2三维或二维约束平差三维或二维约束平差在无约束平差的基础上，在国家坐标系下进行三维约束平差或二维在无约束平差的基础上，在国家坐标系下进行三维约束平差或二维约束平差。约束的己知点、己知距离或己知方位可以作为强制约约束平差。约束的己知点、己知距离或己知方位可以作为强制约束的固定值。约束平差的结果为国家坐标系下的各束的固定值。约束平差的结果为国家坐标系下的各GPSGPS点的二维点的二维或三维坐标、基线向量改正数、基线边长、方位及精度情况。或三维坐标、基线向量改正数、基线边长、方位及精度情况。第五节 控制测量网的观测与计算 二、导线测量网的观测与计算二、导线测量网的观测与计算二、导线测量网的观测与计算二、导线测量网的观测与计算水平角的观测、边长测距、天顶距观测和仪器高、觇标高的水平角的观测、边长测距、天顶距观测和仪器高、觇标高的量取、气象数据的测量等。量取、气象数据的测量等。( (一一) )导线水平角的观测导线水平角的观测1 1观测四等以上导线水平角时，应按奇数测回和偶数测回观测四等以上导线水平角时，应按奇数测回和偶数测回分别观测导线前进方向的左角和右角。分别观测导线前进方向的左角和右角。2 2在短边的情况下，应采用三联脚架观测法，以减弱在短边的情况下，应采用三联脚架观测法，以减弱仪器仪器对中对中产生的误差。产生的误差。3 3观测应在成像清晰、目标稳定的条件下进行。观测应在成像清晰、目标稳定的条件下进行。4 4观测前，应晾置仪器，让仪器与外界温度一致后开始观观测前，应晾置仪器，让仪器与外界温度一致后开始观测。观测过程中，仪器不得受日光直接照射。测。观测过程中，仪器不得受日光直接照射。5 5仪器照准旋转时，应平稳匀速，微动螺旋应尽量使用中仪器照准旋转时，应平稳匀速，微动螺旋应尽量使用中间位置，精确照准目标时，微动螺旋最后应为间位置，精确照准目标时，微动螺旋最后应为前进方向前进方向。第五节 控制测量网的观测与计算 ( (二二) )距离测量与天顶距的观测距离测量与天顶距的观测 观测天顶距的目的，主要是为了对所观测的斜距边进观测天顶距的目的，主要是为了对所观测的斜距边进行水平距离的改正计算。观测应遵守下列规定：行水平距离的改正计算。观测应遵守下列规定：1 1测距仪应与反射棱镜配套。未经验证，不对与其它型号测距仪应与反射棱镜配套。未经验证，不对与其它型号的设备互换使用。的设备互换使用。2 2测距应在成像清晰、稳定的情况下进行，雨、雪天气不测距应在成像清晰、稳定的情况下进行，雨、雪天气不应作业。应作业。3 3测量气象的气压表、温度计应经过检验，读取的气象数测量气象的气压表、温度计应经过检验，读取的气象数据的最小读数应符合规范的要求。据的最小读数应符合规范的要求。4 4测距边及天顶距观测的测回数、测回差应满足相应等级测距边及天顶距观测的测回数、测回差应满足相应等级导线的技术要求。进行往返测距时，距离往返测较差应符导线的技术要求。进行往返测距时，距离往返测较差应符合规范的规定。合规范的规定。5 5观测记录应完整、齐全，原始观测记录及记录的计算数观测记录应完整、齐全，原始观测记录及记录的计算数字取位符合要求。字取位符合要求。第五节 控制测量网的观测与计算 ( (三三) )导线的平差计算导线的平差计算1 1计算的准备工作计算的准备工作 检检查查观观测测记记录录是是否否遗遗漏漏、记记错错或或算算错错；检检查查起起算算数数据据的来源及正确性；检查各项观测限差是否符合规范要求。的来源及正确性；检查各项观测限差是否符合规范要求。2 2测距边的改正计算测距边的改正计算 测测距距边边的的气气象象改改正正、测测距距仪仪的的加加乘乘常常数数改改正正、斜斜距距的的改正、平距投影到测区某一高程面上的归化改正等。改正、平距投影到测区某一高程面上的归化改正等。 往返测边时，检查距离往返测是否满足规范要求。往返测边时，检查距离往返测是否满足规范要求。 测测距距边边的的气气象象改改正正数数学学模模型型，一一般般不不同同的的仪仪器器生生产产厂厂家家的的仪仪器器其其气气象象改改正正数数学学模模型型不不同同，因因此此，应应根根据据仪仪器器厂厂家提供的数学模型进行改正计算。家提供的数学模型进行改正计算。3 3平差计算平差计算-利用计算软件或程序利用计算软件或程序 检检查查方方位位角角闭闭合合差差、坐坐标标闭闭合合差差和和导导线线全全长长相相对对闭闭合合差是否满足规范的要求差是否满足规范的要求 第五节 控制测量网的观测与计算 三、水准网的观测与计算三、水准网的观测与计算三、水准网的观测与计算三、水准网的观测与计算( (一一) )水准外业观测水准外业观测 ( (二二) )水准观测数据处理水准观测数据处理 （1 1）外业手簿的计算和检查。）外业手簿的计算和检查。 （2 2）高差和概略高程表的编制，由两人独立完成，并互相）高差和概略高程表的编制，由两人独立完成，并互相校核无误。计算概略高程时，对高差进行下列改正：校核无误。计算概略高程时，对高差进行下列改正： 水准标尺长度误差的改正水准标尺长度误差的改正 水准标尺温度改正（一、二等）；水准标尺温度改正（一、二等）； 正常水准面不平行的改正；正常水准面不平行的改正； 重力异常改正（一、二等）；重力异常改正（一、二等）； 日月引力改正（一、二等）日月引力改正（一、二等） ； 环线闭合差改正。环线闭合差改正。第五节 控制测量网的观测与计算 （3 3）每千米水准测量偶然中误差）每千米水准测量偶然中误差MM 的计算。的计算。 测段往返高差不符值，mmR测段长度，kmn测段数，n应不小于20。 （4）附合路线与环闭合差的计算。附合路线与环闭合差应满足规范的规定。（5）每千米水准测量全中误差MW的计算。W水准环线闭合差，mmR水准环线周长，kmN水准环数，N应不小于20。第五节 控制测量网的观测与计算 四、三角高程测量的观测与计算四、三角高程测量的观测与计算四、三角高程测量的观测与计算四、三角高程测量的观测与计算1 1三角高程测量的观测三角高程测量的观测 垂直角的观测、边长测距、仪器高和觇标高的垂直角的观测、边长测距、仪器高和觇标高的量测、气象数据的测量等。量测、气象数据的测量等。 三角高程测量的精度，在很大程度上取决于大三角高程测量的精度，在很大程度上取决于大气垂直折光的影响。气垂直折光的影响。 为了提高垂直角的观测精度，可采取如下措施：为了提高垂直角的观测精度，可采取如下措施：在大气垂直折光系数变化较小的时间段内观测垂在大气垂直折光系数变化较小的时间段内观测垂直角；或者进行同步对向观测，尽量减小大气垂直角；或者进行同步对向观测，尽量减小大气垂直折光系数变化对垂直角观测的影响。直折光系数变化对垂直角观测的影响。第五节 控制测量网的观测与计算 2 2三角高程导线测量的计算三角高程导线测量的计算测距边的改正计算。 斜距边须经气象改正、测距仪的加常数和乘常改正和水平距离改正。不同类型的测距仪其气象改正公式可能不同。计算导线各边两端点的高差。 分别计算单向的往测、返测高差，求出往高差返测较差，检查是否满足规范的要求。然后取往测、返测高差的平均值作为两端点的高差。计算高程闭合差，并检查闭合差是否满足规范要求。将高程闭合差按导线长度进行配赋，求配赋后的高差。推算导线各点的的高程，编制成果表。第五节 控制测量网的观测与计算 五、控制测量实例五、控制测量实例五、控制测量实例五、控制测量实例1 1工程概述工程概述 南水北调中线一期工程干线从陶岔至北京，渠南水北调中线一期工程干线从陶岔至北京，渠线全长线全长1427km1427km（含天津干渠），共布置各类建（含天津干渠），共布置各类建筑物筑物18411841座。建筑物不仅数量多，且类型也多。座。建筑物不仅数量多，且类型也多。 南水北调中线一期工程路线长，建筑物多，坡南水北调中线一期工程路线长，建筑物多，坡比小，一般为比小，一般为1/250001/25000，部分地区达到，部分地区达到1/300001/30000，这就要求需有相应精度的统一的平面和高程基，这就要求需有相应精度的统一的平面和高程基准，才能满足南水北调中线一期工程的顺利实施准，才能满足南水北调中线一期工程的顺利实施和干渠的正常运行。和干渠的正常运行。第五节 控制测量网的观测与计算 遵循了测量控制网的布设原则：遵循了测量控制网的布设原则： 先布设整体的先布设整体的B B级级GPSGPS骨干网，再发展首级平面和高程施骨干网，再发展首级平面和高程施工控制网，然后根据单个工程所在部位进行局部的建筑物施工控制网，然后根据单个工程所在部位进行局部的建筑物施工控制网的布设。达到了分级布网，逐级控制的目的。工控制网的布设。达到了分级布网，逐级控制的目的。骨干网（骨干网（ B B级级GPSGPS ）首级平面和高程施工控制网（首级平面和高程施工控制网（C C级级GPSGPS和一、二等水准和一、二等水准）建筑物施工控制网（建筑物施工控制网（C C级级GPSGPS和二等水准）和二等水准）2 2控制网布设层次控制网布设层次第五节 控制测量网的观测与计算 1) 1) 总干渠全线总干渠全线GPSGPS骨干网（骨干网（GPS BGPS B级）级） 由由1818点组成点组成( (新埋标石点新埋标石点1212点，联测国家一等控制点点，联测国家一等控制点6 6点点 ) )，另利用北京、武汉、西安、泰安，另利用北京、武汉、西安、泰安4 4个中国地震局网个中国地震局网络工程的框架点的长期络工程的框架点的长期GPSGPS观测数据进行联合数据处理。观测数据进行联合数据处理。 B B级网全部采用观测墩，并安装了强制对中标志。级网全部采用观测墩，并安装了强制对中标志。 2) 2) 干线首级平面和高程施工控制网干线首级平面和高程施工控制网 沿干线布设二等水准，平均沿干线布设二等水准，平均4km4km一座二等普通水准点，一座二等普通水准点，平均平均40km40km一座基本水准点。由于郑州至陶岔间长距离没一座基本水准点。由于郑州至陶岔间长距离没有国家一等点，所以该段水准按一等水准精度要求施测。有国家一等点，所以该段水准按一等水准精度要求施测。 在干渠在干渠GPSGPS骨干网的基础上，采用骨干网的基础上，采用C C级级GPSGPS网布设全线网布设全线的平面施工控制网，在已有高程控制网的基础上，平均每的平面施工控制网，在已有高程控制网的基础上，平均每隔隔8km8km选取一座水准点作为选取一座水准点作为GPSGPS点（水准点与点（水准点与GPSGPS共点）共点），在距该点约，在距该点约1000m1000m左右再设置一个互相通视的左右再设置一个互相通视的GPSGPS点，点，以便于采用常规方法测量时使用。以便于采用常规方法测量时使用。 C C级网控制点采用地面级网控制点采用地面普通混凝土标石。普通混凝土标石。第五节 控制测量网的观测与计算 3) 3) 建筑物施工控制网建筑物施工控制网 平面按平面按C C级级GPSGPS网精度施测，高程按二等水准精度施测。网精度施测，高程按二等水准精度施测。除穿黄工程、陶岔渠首外，根据建筑物规模和重要性，选除穿黄工程、陶岔渠首外，根据建筑物规模和重要性，选择择162162座河渠交叉建筑物、座河渠交叉建筑物、7 7座其它建筑物、座其它建筑物、8 8座左岸排水座左岸排水建筑物，建立首级施工控制网。建筑物，建立首级施工控制网。3 3投入的仪器设备情况投入的仪器设备情况4 4控制网的观测及数据处理控制网的观测及数据处理(1)GPS(1)GPS网的观测网的观测 B B级级GPSGPS骨干网骨干网1818个点采用个点采用1818台台Trimble 5700 GPSTrimble 5700 GPS接收机进行同步观测，每个时段接收机进行同步观测，每个时段4 4个小时。为了保证成果个小时。为了保证成果观测质量，提高观测数据的可靠性，将规范要求的观测质量，提高观测数据的可靠性，将规范要求的4 4个时个时段增加倒段增加倒6 6个。个。第五节 控制测量网的观测与计算 (2)GPS(2)GPS网数据处理网数据处理B B级基线处理软件采用美国麻省理工学院和级基线处理软件采用美国麻省理工学院和ScrippsScripps研究所研究所(SIO)(SIO)共同研制的共同研制的GAMITGAMIT（VerVer 10.06 10.06）软件。该软件采用双差观测值解算，在利用精密软件。该软件采用双差观测值解算，在利用精密星历的情况下，基线解的相对精度能够达到星历的情况下，基线解的相对精度能够达到1010-9-9左右。左右。C C级基线处理采用级基线处理采用TGO1.6TGO1.6软件，在软件，在WGS-WGS-8484系统下进行基线处理。系统下进行基线处理。B B级级GPSGPS网平差采用武汉大学（原武汉测绘科技大网平差采用武汉大学（原武汉测绘科技大学）研制的学）研制的PowerNetPowerNet科研分析版软件，该软件科研分析版软件，该软件曾用于国家曾用于国家A A、B GPSB GPS级网的整体平差。级网的整体平差。C C级级GPSGPS网平差处理软件采用网平差处理软件采用TGO1.6TGO1.6和武汉大学开和武汉大学开发的发的PowerAdj4.0PowerAdj4.0。 第五节 控制测量网的观测与计算 GPSGPS网平差步骤：网平差步骤：uuWGS-84WGS-84坐标系下的三维无约束平差坐标系下的三维无约束平差 三维无约束平差的目的主要是进行粗差分析，以发现观三维无约束平差的目的主要是进行粗差分析，以发现观测量中的粗差并消除其影响。测量中的粗差并消除其影响。GPSGPS三维无约束平差是在三维无约束平差是在WGS-84WGS-84坐标系下进行的，其平差结果客观地反映了整个坐标系下进行的，其平差结果客观地反映了整个GPSGPS网的内部符合精度。网的内部符合精度。uuWGS-84WGS-84坐标系下的三维约束平差坐标系下的三维约束平差 利用利用B B级网成果对全网进行三维约束平差，获得各点的级网成果对全网进行三维约束平差，获得各点的WGSWGS8484坐标。坐标。uu19541954年北京坐标系年北京坐标系33带二维约束平差带二维约束平差 以多个国家三角点的以多个国家三角点的33带成果为起算数据，平差计算求带成果为起算数据，平差计算求出出19541954年北京坐标系的年北京坐标系的33带带GPSGPS网成果。网成果。第五节 控制测量网的观测与计算 (3)(3)高程网数据处理高程网数据处理 数据预处理包括对观测高差进行尺长改正、重力异常改数据预处理包括对观测高差进行尺长改正、重力异常改正、正常水准面不平行改正、日月引力改正等四项改正。正、正常水准面不平行改正、日月引力改正等四项改正。 高程网平差采用国家一等水准点作为起算点。高程网平差采用国家一等水准点作为起算点。(4)(4)建筑物施工控制网建筑物施工控制网 建筑物施工控制网是为建筑物提供控制基础，根据建筑建筑物施工控制网是为建筑物提供控制基础，根据建筑物布置图进行布设。根据控制网的布设层次来划分，建筑物布置图进行布设。根据控制网的布设层次来划分，建筑物施工控制网属于物施工控制网属于C C级网的加密网。在全线级网的加密网。在全线C C级级GPSGPS网和网和二等水准高程网的基础上布设的。二等水准高程网的基础上布设的。 控制网的平面坐标采用独立坐标，联测干线控制网的平面坐标采用独立坐标，联测干线C C级级GPSGPS点点为挂靠点，至另一点的方位角为挂靠方向进行二维平差，为挂靠点，至另一点的方位角为挂靠方向进行二维平差，边长投影至建筑物区平均高程面上。边长投影至建筑物区平均高程面上。 第五节 控制测量网的观测与计算 5 5质量管理及检查验收质量管理及检查验收 在项目的实施过程中，作业单位进行了严格的在项目的实施过程中，作业单位进行了严格的质量管理，并在现场组建了项目部，下设专职检质量管理，并在现场组建了项目部，下设专职检查人员，对每环节每工序进行质量控制。项目成查人员，对每环节每工序进行质量控制。项目成果在内部检查验收的基础上，通过了由业主单位果在内部检查验收的基础上，通过了由业主单位组织的专家组的成果鉴定，获一致好评。组织的专家组的成果鉴定，获一致好评。 南水北调中线干线工程首级施工控制网的建立，南水北调中线干线工程首级施工控制网的建立，统一了工程全线的平面和高程基准，为工程的顺统一了工程全线的平面和高程基准，为工程的顺利实施打下了良好的基础。利实施打下了良好的基础。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 质量检查和评定的依据包括：质量检查和评定的依据包括：n n有关的合同及协议；有关的合同及协议；n n采用的规范和和标准；采用的规范和和标准；n n技术设计文件；技术设计文件；n n工程有关的设计文件和报告；工程有关的设计文件和报告；n nn n评价控制网的质量检查：评价控制网的质量检查： 控制网的技术设计方案控制网的技术设计方案 控制点位的合理性控制点位的合理性 标石建造质量标石建造质量 仪器检验情况仪器检验情况 观测数据质量观测数据质量 平差计算结果平差计算结果 资料整理等。资料整理等。因此，评价控制网的质量应该是综合评价，按因此，评价控制网的质量应该是综合评价，按测绘产品检测绘产品检查验收规定查验收规定（ZB A75002ZB A75002）和）和测绘产品质量评定标测绘产品质量评定标准准（ZB A75003ZB A75003）的有关规定，根据不同的类型的控）的有关规定，根据不同的类型的控制网按相应的规范要求，进行控制网的质量检查和评价。制网按相应的规范要求，进行控制网的质量检查和评价。 第六节 控制测量网的质量检查与评定 n nGPSGPS控制网测量控制网测量的质量检查与评定的质量检查与评定n n导线测量导线测量的质量检查与评定的质量检查与评定n n水准测量水准测量的质量检查与评定的质量检查与评定一、一、一、一、GPSGPSGPSGPS控制网的质量检查与评定控制网的质量检查与评定控制网的质量检查与评定控制网的质量检查与评定( (一一)GPS)GPS网数据观测质量标准网数据观测质量标准 1 1测站环境好，无干扰测站环境好，无干扰GPSGPS观测的因素；观测的因素； 2 2观测过程中大气状况稳定；观测过程中大气状况稳定； 3 3能观测到所预报的卫星；能观测到所预报的卫星； 4 4接收机运行正常，没有发生短暂失锁或故障报警；接收机运行正常，没有发生短暂失锁或故障报警； 5 5测站上的所有操作过程都符合规定，记录资料齐全。测站上的所有操作过程都符合规定，记录资料齐全。第六节 控制测量网的质量检查与评定 ( (二二) )观测成果检核观测成果检核 每个时段同步边观测数据检查、重复基线检核、同步观每个时段同步边观测数据检查、重复基线检核、同步观测环和异步环检核等。测环和异步环检核等。 1 1每个时段同步边观测数据检查每个时段同步边观测数据检查 每个时段同步边观测数据检查应控制数据的剔除率应小每个时段同步边观测数据检查应控制数据的剔除率应小于于10%10%。 2 2重复基线检核（重复基线的长度较差重复基线检核（重复基线的长度较差dsds ）第六节 控制测量网的质量检查与评定 为相应级别规定的精度(按网的实际平均边长计算)。 3 3同步观测环检核同步观测环检核第六节 控制测量网的质量检查与评定 对于四站以上同步观测时段，在处理完各边观测值后，应检查一切可能的三边环闭合差。4 4异步观测环检核异步观测环检核式中：n为闭合环边数； 为相应级别规定的精度(按网的实际平均边长计算)。 ( (三三) )平差计算成果的质量检核平差计算成果的质量检核n n起算数据的来源及其正确性；起算数据的来源及其正确性；n n使用的数据处理软件；使用的数据处理软件；n n平差计算的过程及方法是否正确。平差计算的过程及方法是否正确。n n检查平差计算结果。是否满足规范或技术设计的检查平差计算结果。是否满足规范或技术设计的要求，重点检查点位中误差、边长相对精度、基要求，重点检查点位中误差、边长相对精度、基线向量残差等。线向量残差等。第六节 控制测量网的质量检查与评定 二、导线测量的质量检查与评定二、导线测量的质量检查与评定二、导线测量的质量检查与评定二、导线测量的质量检查与评定( (一一) )点位质量检查点位质量检查 点位是否合理，标石是否稳定，点之记略图绘制是否正点位是否合理，标石是否稳定，点之记略图绘制是否正确、点位说明是否详细、清楚等。确、点位说明是否详细、清楚等。( (二二) )外业观测的质量检核外业观测的质量检核 观测所用的仪器及气象工具是否检验合格；观测所用的仪器及气象工具是否检验合格； 观测的方法及限差是否满足相应规范的要求；观测的方法及限差是否满足相应规范的要求； 观测记录齐全，符合规范要求；观测记录齐全，符合规范要求； 测站数、导线长度应符合规范对相应等级导线的规定要测站数、导线长度应符合规范对相应等级导线的规定要求。求。第六节 控制测量网的质量检查与评定 ( (三三) )数据处理的质量检核数据处理的质量检核n n是否进行测距边的仪器的加常数和乘常改正，测是否进行测距边的仪器的加常数和乘常改正，测距边的气象改正公式是否正确；气压、温度单位距边的气象改正公式是否正确；气压、温度单位是否正确；是否正确；n n起算数据的来源及其正确性；起算数据的来源及其正确性； n n平差计算是否正确，若使用程序计算，程序应经平差计算是否正确，若使用程序计算，程序应经过检验，数字模型确保正确无误；过检验，数字模型确保正确无误； n n三项主要误差：方位角闭合差、边长相对误差、三项主要误差：方位角闭合差、边长相对误差、点位中误差应满足规范要求；点位中误差应满足规范要求；n n资料整理及资料的完整性检查资料整理及资料的完整性检查 。根据上述检查的内容，按照根据上述检查的内容，按照测绘产品质量评定标测绘产品质量评定标准准中划分的缺陷的严重程度进行质量评定。中划分的缺陷的严重程度进行质量评定。第六节 控制测量网的质量检查与评定 三、水准测量的质量检查与评定三、水准测量的质量检查与评定三、水准测量的质量检查与评定三、水准测量的质量检查与评定( (一一) )选点埋石的质量检核选点埋石的质量检核1 1水准路线的选择。水准路线应沿利于施测的公路、大路水准路线的选择。水准路线应沿利于施测的公路、大路及坡度变化小的路线布设，尽量避免跨越大的湖泊、河流及坡度变化小的路线布设，尽量避免跨越大的湖泊、河流等障碍物，避免通过土质松软的地段、高速公路等。等障碍物，避免通过土质松软的地段、高速公路等。2 2位选择是否合理，点位间距是否满足规范要求。位选择是否合理，点位间距是否满足规范要求。3 3检查标石的类型及造埋质量。标石是否稳定，点之记略检查标石的类型及造埋质量。标石是否稳定，点之记略图绘制是否正确、点位说明是否详细、交通路线是否清楚图绘制是否正确、点位说明是否详细、交通路线是否清楚等。等。4 4检查水准路线图的绘制情况。检查水准路线图的绘制情况。 第六节 控制测量网的质量检查与评定 ( (二二) )外业观测的质量检核外业观测的质量检核1 1观测所用的仪器及气象工具应检验合格。观测过程中，水准仪的观测所用的仪器及气象工具应检验合格。观测过程中，水准仪的i i角角是否按规范规定进行了检查，是否按规范规定进行了检查，i i角大小是否在限差以内；角大小是否在限差以内；2 2观测条件应严格掌握，观测时应严格遵守操作规程；观测的方法及限观测条件应严格掌握，观测时应严格遵守操作规程；观测的方法及限差须满足规范对相应等级水准的要求；差须满足规范对相应等级水准的要求；3 3外业观测首选电子记录，记录应按外业观测首选电子记录，记录应按BG/T 2006BG/T 2006水准记录电子记录水准记录电子记录规定规定的要求进行。手簿记录时，应检查观测记录、计算的正确性，的要求进行。手簿记录时，应检查观测记录、计算的正确性，记录的完整性，记录数字的划改是否符合规范要求；记录的完整性，记录数字的划改是否符合规范要求； 4 4使用电子水准仪进行观测时，应检查仪器的有关参数设置是否正确。使用电子水准仪进行观测时，应检查仪器的有关参数设置是否正确。如记录的取位、视距限差、视线高限差、前后距累积差限差、读数限如记录的取位、视距限差、视线高限差、前后距累积差限差、读数限差等必须满足规范的要求。差等必须满足规范的要求。5 5检查观测成果的重测和取舍情况是否合理；检查观测成果的重测和取舍情况是否合理；6 6检查往返测高差不符值与环线闭合差等指标是否满足规范的规定。检查往返测高差不符值与环线闭合差等指标是否满足规范的规定。 7 7每千米水准测量偶然中误差每千米水准测量偶然中误差MM的计算和检查。的计算和检查。 第六节 控制测量网的质量检查与评定 ( (三三) )数据处理的质量检核数据处理的质量检核1 1检查观测高差的改正计算是否正确和漏项。检查观测高差的改正计算是否正确和漏项。2 2每千米水准测量全中误差每千米水准测量全中误差MMWW应符合规范的要求。应符合规范的要求。3 3水准路线起算数据的来源及其正确性检查。水准路线起算数据的来源及其正确性检查。4 4检查计算过程及最终结果的数值取位是否符合要求。检查计算过程及最终结果的数值取位是否符合要求。5 5平差计算是否正确，若使用程序计算，程序应经过检验，平差计算是否正确，若使用程序计算，程序应经过检验，数字模型应正确无误；数字模型应正确无误； 6 6资料整理及资料的完整性检查资料整理及资料的完整性检查根据上述检查的内容，按照根据上述检查的内容，按照测绘产品质量评定标准测绘产品质量评定标准中划中划分的缺陷的严重程度进行质量评定。分的缺陷的严重程度进行质量评定。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、扩建与加密一控制网复测、扩建、加密的作用与必要性一控制网复测、扩建、加密的作用与必要性 1)施工控制网建成后，定期和有针对性地对施工控制网进行复测，是保证控制网点成果正确、可靠的必要手段。2)有关的规范和技术设计文件规定必须进行复测。 3)由于某些特殊的原因和不良条件等因素，控制网必须进行复测，以保证控制网的精度。 4)通过复测可以恢复损毁的测量控制点。 5)根据建设时机，有时在某些关键的工序前必须进行控制网的复测，以保证控制网的精度。 6)大型的水利工程的施工，由于受场地、工序等多方面因素的影响，一般根据施工计划对所有的工程建筑物实行分期施工建设，其施工范围也不断扩大。而施工控制网也需要扩建和加密，以满足施工建设的需要。 7)由于原有的控制网点位密度和精度不能满足要求，因此，需要就近进行控制网的加密 。如金属结构和机电设备的安装 。二、控制网复测、扩建及加密的工作依据二、控制网复测、扩建及加密的工作依据二、控制网复测、扩建及加密的工作依据二、控制网复测、扩建及加密的工作依据 进行控制网复测、扩建及加密的工作时，应收进行控制网复测、扩建及加密的工作时，应收集有关设计资料和规范、测量成果等，作为控制集有关设计资料和规范、测量成果等，作为控制网复测、扩建及加密的工作依据。主要包括：网复测、扩建及加密的工作依据。主要包括： 与工程相关的设计图和设计文件；与工程相关的设计图和设计文件； 金属结构、机电设备的安装技术说明书等；金属结构、机电设备的安装技术说明书等； 测量合同及协议等；测量合同及协议等； 有关的规范和技术要求、技术设计报告等；有关的规范和技术要求、技术设计报告等； 原控制网测量时的技术设计报告、原测成果原控制网测量时的技术设计报告、原测成果及技术总结报告等测量资料。及技术总结报告等测量资料。第七节 施工过程中控制网的复测、扩建与加密三、方案设计及实施过程三、方案设计及实施过程三、方案设计及实施过程三、方案设计及实施过程1 1资料收集资料收集n n收集与工程相关的工程总体规划图、建筑总体布置图、施收集与工程相关的工程总体规划图、建筑总体布置图、施工图等设计图和设计文件，以详细了解施工布置，建筑物工图等设计图和设计文件，以详细了解施工布置，建筑物放样、金属结构安装等精度要求等。放样、金属结构安装等精度要求等。n n收集原控制网的有关测量技术资料，如设计文件、平差计收集原控制网的有关测量技术资料，如设计文件、平差计算文件、控制成果、点之记、控制网图、技术总结报告、算文件、控制成果、点之记、控制网图、技术总结报告、验收报告等资料，并对资料进行分析。验收报告等资料，并对资料进行分析。2 2现场查勘现场查勘 现场查勘主要是了解测区的交通、地质情况、施工场地现场查勘主要是了解测区的交通、地质情况、施工场地布置、点位周边环境等情况，对原控制点位的情况进行调布置、点位周边环境等情况，对原控制点位的情况进行调查，确定可以继续利用和需要恢复的点位。查，确定可以继续利用和需要恢复的点位。 第七节 施工过程中控制网的复测、扩建与加密3 3方案设计方案设计（1 1）控制网复测和扩测的技术方案，除了满足控制网的一）控制网复测和扩测的技术方案，除了满足控制网的一般设计原则外，还需要遵守以下原则：般设计原则外，还需要遵守以下原则： n n平面坐标系统和高程系统与原测控制网一致，以保证成果平面坐标系统和高程系统与原测控制网一致，以保证成果的连续使用，以及便于新旧成果的对比分析。的连续使用，以及便于新旧成果的对比分析。n n复测网的平面与高程控制的起算点应与原测控制网相同。复测网的平面与高程控制的起算点应与原测控制网相同。n n进行控制网扩测时，高程控制网的布设范围应与水平控制进行控制网扩测时，高程控制网的布设范围应与水平控制网的范围相适应。网的范围相适应。n n观测的技术方法、观测的精度要求等技术指标应与原控制观测的技术方法、观测的精度要求等技术指标应与原控制网相同，但亦可以采用测量效率和精度更高的测量方法。网相同，但亦可以采用测量效率和精度更高的测量方法。随着测量机器人等高精度、高自动化测量仪器的应用，以随着测量机器人等高精度、高自动化测量仪器的应用，以及及GPSGPS仪器精度提高和数据处理技术的进步，采用原有技仪器精度提高和数据处理技术的进步，采用原有技术手段建立的控制网可能存在一定的局限性，需要随着测术手段建立的控制网可能存在一定的局限性，需要随着测量技术和仪器设备的进步而对原网精度进行改善。量技术和仪器设备的进步而对原网精度进行改善。第七节 施工过程中控制网的复测、扩建与加密（2 2）加密控制网的精度设计）加密控制网的精度设计加密控制网是为工程施工放样、金属结构等设备安装或工程加密控制网是为工程施工放样、金属结构等设备安装或工程检测的直接使用而布设的，因此，布设时，点位应尽量靠检测的直接使用而布设的，因此，布设时，点位应尽量靠近施工区域，并保证有足够的密度和精度。近施工区域，并保证有足够的密度和精度。加密控制的的精度应根据工程的需要具体进行规定。可以分加密控制的的精度应根据工程的需要具体进行规定。可以分为两种情况：为两种情况： 用于普通的施工放样和工程检测时，控制网的加密是在首用于普通的施工放样和工程检测时，控制网的加密是在首级网的基础上，进行扩展和加密，其精度一般低于首级网级网的基础上，进行扩展和加密，其精度一般低于首级网的精度。的精度。用于金属结构等设备安装的加密网，应根据施工安装的要用于金属结构等设备安装的加密网，应根据施工安装的要求，布设高于首级网相对精度的加密网。精密控制网的精求，布设高于首级网相对精度的加密网。精密控制网的精度，是根据精密工程关键部位的竣工容许误差的要求，根度，是根据精密工程关键部位的竣工容许误差的要求，根据实际情况，综合分析合理确定。据实际情况，综合分析合理确定。第七节 施工过程中控制网的复测、扩建与加密（2 2）加密控制网的精度设计（续）加密控制网的精度设计（续）n n精密控制网的精度，一般以相邻点的相对点位中误差作为精密控制网的精度，一般以相邻点的相对点位中误差作为设计依据。设计依据。n n精密的水平控制网通常是在固定基准下的独立网，如以一精密的水平控制网通常是在固定基准下的独立网，如以一己知点和一己知方向作为加密网的起算点和方向。独立网己知点和一己知方向作为加密网的起算点和方向。独立网控制的等级，一般不具有上一级控制下一级的意义，而具控制的等级，一般不具有上一级控制下一级的意义，而具有点位配合和精度配合的意义。有点位配合和精度配合的意义。 4 4控制网复测、扩建与加密的观测控制网复测、扩建与加密的观测根据技术设计报告规定的方案和有关的规范要求，进行控根据技术设计报告规定的方案和有关的规范要求，进行控制网复测、扩建与加密的观测。制网复测、扩建与加密的观测。使用的测量仪器及工具应检验合格。使用的测量仪器及工具应检验合格。观测的各项误差应符合规范规定的要求。观测的各项误差应符合规范规定的要求。第七节 施工过程中控制网的复测、扩建与加密5 5数据预处理和平差计算数据预处理和平差计算n n采用仪器的随机软件或经有关部门鉴定合格的软件进行数采用仪器的随机软件或经有关部门鉴定合格的软件进行数据处理。据处理。n n进行数据处理时，要对参与计算的原始观测数据进行仔细进行数据处理时，要对参与计算的原始观测数据进行仔细检查和校核。检查和校核。n n按照技术设计所规定的计算方案进行平差计算和精度评定，按照技术设计所规定的计算方案进行平差计算和精度评定，检查控制网的精度是否达到了设计的精度要求。检查控制网的精度是否达到了设计的精度要求。6 6总结及资料整理总结及资料整理n n按要求进行资料整理。按要求进行资料整理。n n在技术总结报告中，应对复测结果进行分析，对变化量较在技术总结报告中，应对复测结果进行分析，对变化量较大的点位应分析原因。大的点位应分析原因。n n提出复测成果使用、复测周期等方面的建议。提出复测成果使用、复测周期等方面的建议。第七节 施工过程中控制网的复测、扩建与加密谢谢大家！祝大家身体健康，新年快乐！