高精度控制網的一般測量方法實現畢業論文(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 ⑵ 施工控制網（如圖22所示） 核電站施工控制網是勘察設計之后，在場地基本整平的基礎上建立的控制網。 圖22 施工控制網 2 變形監測控制網（如圖23所示）圖23 監測控制網 對撞機環形段平面控制網 正負電子對撞機是一種高能物理實驗設備，旋轉速度快，定位、定向精度要求高，是一項名副其實的精密工程 測量。為了達到對撞機的高速、科學運行， 必須建立精密工程控制網，這種網是建立在地下空間的環形控制網，其精度要求高，測量工作難度大。（如圖24所示） 圖24 對撞機環形段平面控制網示意圖 本章總結本章內容首先介紹了精密工程控制網的特點和布設原則，其次介紹了精密控制網與普通控制網的區別以及精密工程控制網的測量標志（觀測點標志和照準點標志），最后介紹了幾種典型的精密工程控制網。3 高精度控制網的一般建立方法 高精度控制網的一般方法建立原理工業測量中特高精度控制網的形狀不同，而其最大控制面積一般只有數百平方米。現有如圖31所示的一個控制網，各測站（S 1，S 2，S 3，…，S 6）間必須的角度可精確量測，而為了測定 邊長時S1S2及邊長S5S6，在交會角相宜部位相應地設置了標準尺 MN與標準尺OP。在解得各站近似平面坐標之后，即可按相應的“大地網”或“工程網”進行嚴格平差，以獲得平差后的各測站的平面坐標值。圖31 一種常見的控制網在物方空間坐標系DXYZ內(注意此坐標系為左手坐標系)，如圖，自兩測站A(XA,YA,ZA)與B(XB,YB,ZB)以前方交會方式解求點P的平面坐標(XP,YP)［6］： 31 若物方空間坐標系原點與點A重合，即XA=YA=0,則式可改寫作： 32 若物方空間坐標系原點與點A重合(即XA=YA=0)，且其Y軸與AB的水平投影重合(即YB=S,XB=0)則應寫作： 33 此后可解求被測點P與B站(和A站)經緯儀豎軸間的水平距離a（及b）[2]： 34 接著，即可按“間接高差”法求得被測點P相對A站（和B站）經緯儀橫豎軸交點的高差（及）。由間接高程計算式： 35 當不考慮i與v時有： 36 因而有被測點P的高程為[6]： 37 顯然，沒有任何誤差的情況下，應存在以下關系式： 38 就是說，自兩測站測量某任意未知點的高差，應與兩測站間的高差相等。 精度估算 平面坐標精度分析依式有兩點法前方交會平面點位中誤差Mp的關系式為[4]： 39 式中：m——內角A或B的測角中誤差； ，——測站點A與B的點位中誤差。現舉兩例，以了解各有關值的影響：若=2500mm， =，=，有： 若，有： =由以上式與式的兩個例子得知，, 基線S的測定精度，內角A與B的測定精度均與比較高。此兩例中，交會角尚好。經銦瓦尺改正后距離發生變化，所以控制點坐標也會變化。由式，得：。則可以得到銦瓦尺改正后控制點的坐標精度[5]。 高程精度分析 由式，當沒有儀器高i和目標高v影響時，高程中誤差關系式為： 310現舉一例，以了解有關值對高程誤差之影響： 設即，且=，S=2500mm，有： 設 控制網建網的作業方法與其它技術問題 作業方法 (1)近似量取兩測站（A,B）間的距離，讀至cm就可以滿足要求； (2)在物方空間適宜部位布置已知長度的距離MN，如3m長一級銦瓦水準尺，1m長的日內瓦尺，并且使MN處于水平狀態； (3)自測站A與B按前述普通測量前方交會法，測定M,N的平面坐標； (4)求解比例尺歸化系數： 311 此時還可以計算兩測站A與B間水平投影的實長S： 312 按下式計算銦瓦尺M，N的平面坐標： 313 (5)根據平面坐標計算公式： 314 求出各未知控制點的平面坐標 (6)按前述間接高程方法解求各控制點的高程。 關于銦瓦尺與普通測量儀器的選擇（1）銦瓦尺的選擇問題 近景攝影測量中之所以采用上述銦瓦尺測量方法，是因為常規測量方法難以達到左右的精度要求。一般的鋼尺丈量法肯定不行，而像ME5000型高精度測距儀，其標稱精度也僅能達到的精度，其隨機加常數已不可容忍，且儀器昂貴。而未經檢定的一級銦瓦瓦水準尺，其誤差約為或更大一些，此種標準尺或日內瓦尺的利用，配合其他測量技術，可在數米至十數米的測量范圍內，滿足控制點的測定精度達到左右。（2）經緯儀的選擇問題分析式可知，測角精度要求較高。近景攝影測量控制工作中，所用的經緯儀一般是DJ2,DJ1甚至DI07等級，即按室內法檢定時，其水平方向中誤差相應地可達到，的等級，甚至更好一些。實際作業中，可參考相應規范執行，但因近景控制作業中，一般環境較好，視情況可適當減少測回數。(3)測距儀的使用可能性 一些高精度光電測距儀，當其隨機加常數較小（如）時，可以用在場面較大或精度要求較低的情況。 作業注意事項(1)水平角起始方向線的確定 水平角起始方向線的確定異常重要，因它直接影響前方交會兩個角度（A與B）的測角精度。可采用的方法有[8]：①平行光管法：同時使用兩臺經緯儀情況時，使它們調焦至無窮遠，并能互相 看到對方之十字絲。此時，已達到兩視準軸平行，如圖，但還未重合，且均與兩儀器（A,B）連線有夾角。重新調焦，瞄準對方物鏡上與物鏡同圓心的標志m，以達到縮小之目的。本方法精度可達左右，但標志m的標志位置有嚴格要求。②旋轉被測經緯儀法：確定測站A至測站B的起始方向線時，將測站B的經緯儀視準軸豎直安放，如圖所示，并在視準軸上選擇或設置鉛垂目標，讀取它的盤左與盤右的水平角讀數。此后，將測站B儀器繞豎軸旋轉，再由測站A觀測原來選擇的目標。旋轉前后，該目標水平方向讀數的平均數，即是自A站至B站的水平起始方向線讀數。選擇兩個目標可作檢查或提高測定精度。(2)兩測站間高差的確定兩測站（A與B）間高差的精確測定，需要注意的問題是：①經緯儀一測回垂直角的測定精度比一測回水平角的測定精度要低2倍以上，應據式加以分析，并確定垂直角的測回數。②可借助高度尺（如高度卡尺、垂直安放的“鋼筆尺”等），按“經緯儀水準法”，測求兩測站間的高差。高度尺應置放在與儀器大致等高的穩定位置。③應注意到：一旦重新安置儀器或使用經緯儀腳螺旋，兩測站間高差會有變化。④可選擇控制點（其空間坐標為X,Y,Z），隨時監視兩測站間的高程變化。(3)測站位置的穩定性高精度近景攝影測量控制測量中，使用一般的三腳架不一定是穩定的，需要注意的是[10]：①近景控制中，常常需要建立有強制對中裝置的測墩；②高精度控制測量中，應將基座一直保留在測墩上。 本章總結本章主要介紹了高精度控制網的一般測量方法的基本原理和精度估算方法，建立高精度控制網的具體作業方法以及高精度控制網建網過程中關于銦瓦尺和測量儀器的選擇和作業注意事項的技術問題。4 應用實例 任務簡介我們以測繪學院門前的石頭為研究對象，該石頭大約有2m多高，3m多長，通過所建立的高精度控制網，測量石頭上各近景攝影測量需要的控制點的三維坐標，經過近景攝影測量數據處理，對其進行建模和三維可視化，最后得出一幅可視化的三維影像。我們測量過程中使用到的儀器主要有：拓普康GTS225全站儀一臺，三腳架四個，三個同型號的反光鏡，兩根3m長的銦瓦尺)。 外業觀測實施（1）準備工作 因為建立控制網的目的是為了近景攝影的控制點，需要求得石頭上點的三維坐標，我們在石頭上貼了七十二張的白紙作為近景攝影測量的控制點，并編上號，白紙上標明對角線的交點，作為觀測目標。并對石頭的四面編號。：111第一面第一行第一個311第三面第一行第一個113第一面第一行第三個315第三面第一行第五個116第一面第一行第六個321第三面第二行第一個131第一面第三行第一個324第三面第二行第四個134第一面第三行第四個326第三面第二行第六個137第一面第三行第七個331第三面第三行第一個151第一面第五行第一個334第三面第三行第四個154第一面第五行第四個336第三面第三行第六個211第二面第一行第一個411第四面第一行第一個232第二面第三行第二個432第四面第三行第二個241第二面第四行第一個451第四面第五行第一個為了測距，還需要準備一塊反光紙。由于反光鏡的棱鏡常數不同，所以需要測量前在全站儀里設置棱鏡常數。因此，我們對全站儀測距和鋼尺測距做了比較，從而獲取棱鏡常數。：鋼尺測距(m)1號反光鏡測距(m)2號反光鏡測距(m)差值(m)0（2）選點 經過勘察，在保證通視的前提下，在石頭的四周找了四個點作為控制點，打下木樁。（3）架設儀器 （4）數據觀測 為了節約時間，我們采用了三架法，角度觀測了水平角和豎直角，水平角觀測了兩個測回，每一測回用了方向觀測法，即觀測控制網內角的同時觀測了銦瓦尺，每一測站要保證觀測兩根銦瓦尺，測距時