高速公路施工控制网的建立与数据处理Word格式.docx
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随着昆明的不断发展，交通问题成了昆明乃至云南的发展瓶颈，建设新的高速路已经是势在必行、刻不容缓。
根据国家、云南省公路网规划，将建设国道主干线昆明绕城高速公路环线。
路线地处滇中高原北部，云贵高原西侧，其自然环境地表崎岖，群山连绵，因此昆明绕城高速公路主要以桥梁和隧道工程连接而成，这类高速公路工程复杂，技术难度大，必须建立高精度的测量控制网，以满足施工放样需要。
2.概述
2.1．工程名称及任务概述
昆明绕城高速公里土建第一合同段，起点安宁市和平村，止于明朗隧道，起止桩号为K3+813.29～K9+380，全长5566.71m，根据工程建设的要求，结合测区自然地理条件的特征，选择最佳布网方案，保证在所规定的期限内完成生产任务。
应建设单位要求，布设高速公路施工导线控制网。
控制网既要考虑与当地已有高等级控制点的联系也要考虑施工地段独立性，充分体现布网的高精度和便利性。
按设计要求将施工控制网沿测区周围布设，设计精度为一级。
概述
2.2测区概况
本测区为昆明市安宁市郊，测区内已有建筑已基本拆除完毕，但小河塘及树木等较多，给控制测量带来一定困难，该地区大气能见度差，测区总体地势呈西北高东南低，区域内的山峰与河谷组成一系列的高山河谷重叠地形，给外业测量工作带俩很大不便，但测区毗邻昆安、昆楚高速，交通较为方便！
2.3任务依据
1、国道主干线昆明绕城公路西北段勘察设计招标文件；
2、勘察设计合同；
3、交通运输部颁布的有关技术标准、规范、规程等；
4、国家发展和改革委员会文件该发改基础【2009】2202号文：
《国家发展改革委员会关于云南省昆明市国道主干线昆明绕城高速公路西北段可行性研究报告》；
5、《工程测量规范》（GB50026--93）;
6、《城市测量规范》（CJJ8-99）;
7、《导线测量规范》;
8、《国家三等、四等水准测量规范》（GB12897--91）;
9、《昆明绕城公路西北段土建一合同段项目技术设计书》（云南省交通规划设计院编）
10、主要技术标准见表2-1、主要技术指标见表2-2
2.4坐标系统的选择及处理方法
平面坐标选用昆明1987城建坐标系，高程系统采用1985国家高程基准。
由于测区范围较小，故不考虑地球曲率给平面控制带来的影响。
3.已有资料及成果的收集利用
经过对测区周边高等级控制资料及土纸的收集，有以下成果可供利用：
1、在测区内及周围经过踏勘查实有以下国家四等三角点：
黑土场、连然社区、云盘山、凤凰山，这些点标石保存完好，点位可靠，成果已转换为1987昆明坐标系统，详见表3—1
点名
N
E
H
备注
黑土场
2565618.583
857756.845
1903.451
连然社区
2566165.101
858097.807
1923.517
云盘山
2568953.752
855071.435
2068.321
凤凰山
2568201.848
854923.006
2243.764
平面控制网布设
表3—1
2、沿线路1：
2000带状地形图一份，利用该图进行图上选点，并进行精度估算，优化导线控制网的设计。
4.平面控制网布设
测区平面控制网设计为Ⅰ级导线网，沿测区布设15个点，控制范围5909616m2,所有点的布设都要埋石稳固，能够满足工程需要，并能够长期存。
电磁波测距导线的主要技术要求
等级
符合导线长度
（km）
平均边长
（m）
每边测距中误差
（mm）
测角中误差
（〞）
导线全长相对闭合差
3.6
300
±
15
5
1/15000
表4—1
4.1选点
一级导线点点名沿线路逐渐递增，选点按下列要求进行：
⑴沿路线中心线方向均匀布设导线点，分布在路线中心两侧。
⑵周围应便于安置接收设备和操作，视野开阔，所选点应与相邻的两个点通视，在通视的前提下选择控制范围大的点位；
⑶、远离大功率无线电发射源（如电视台、微波站等），其距离不小于400米，远离高压输电线200米以上；
⑷交通方便，有利于其它测量手段扩展和联测；
⑸地面基础稳固，便于点的保存，楼顶的楼板要坚固，楼房结构稳固；
⑹充分利用符合要求的旧有的点。
4.2埋石
做好每一个测点的标记工作。
标记的类型因地质的不同而不同。
部分类型如下：
（a）坚硬的土地
标识应由30平方厘米和一米长的混凝土柱组成，安置于地下75厘米处，中心还应由直径为4厘米、长度为1.5—2米的铁管加固。
混凝土柱是由沙子或沙子、橡胶和水泥的混合物按5：
1的比例混合而成。
铁管必须与混凝土柱的表面保持齐平，并在顶部一英尺处，用小石头和小圆石灌实。
在最顶部，用水泥泥浆填充，中心标志用0.22口径的弹壳或铜螺钉制作。
混凝土柱的表层应抛光摩平，以易于鉴别数字和字母。
（b）软土地
放置底标和顶标，共同组成点标志。
底标是由直径为30厘米、深度至少为15厘米的混凝土块组成，中心设置固定铜螺作为中心标志。
顶标表层不应低于地面75厘米深。
顶标是由30平方厘米的预制混凝土柱制成，中心为软钢，钢筋垂直于底标。
底标在顶标安置前，覆盖10厘米厚的沙子。
见图表所示。
（c）
坚硬的岩石
在岩石上垂直钻一个深度为30厘米的洞，然后将一根长度为46厘米直径为5厘米的管子插入洞内，露出岩石面16厘米处。
将水泥泥浆灌注到洞内，捣实，以固定中间的管子。
然后，用水泥泥浆填充至管子边缘，再插入0.22铜螺钉作为中央标志。
洞口周围的岩石表面出现裂痕，宜为水泥图章提供相应承载力。
管应与图章表面保持齐平，识别的标志印在水泥图章的上面。
4.3点之记
埋石完成后，绘制点之记，一式两份，内容要求在现场详细记录，按实地地形依一定比例尺绘制点位略图，并填写测量标志委托书一式两份。
5．高程控制网的布设
本次高程控制网布设四等水准，主要联测一级导线点，用于施工放样的高程起算。
由于全站仪的发展异常迅速，不但测角、测距精度高，而且使用十分方便，因此当前采用全站仪三角高程测量已经相当普遍，考虑到经费、工期问题，因此采用全站仪测距三角高程控制网代替传统的水准测量。
测区地处高海拔地区，大部分为高原、森林，大气折光系数K取值为0.14~0.15。
电磁波测距三角高程主要技术指标
导线边长
km
仪器
垂直角互差
指标差互差
对向观测高差互差（mm）
闭合差
一级
≤1
|mα|≤2〞
7〞
40√D
20√D
表5—1
6.外业观测
6.1仪器设备
拓普康TC302型全站仪（包括脚架、棱镜），对讲机、钢尺、记录本、记录手簿。
6.2观测主要技术指标
全站仪导线观测的主要技术指标
等级
测回数
水平角互差
一测回测距读书互差
单程各测回测距互差
竖直角互差
方位角闭合差
相对闭合差
2
18〞
10mm
15mm
15〞
10√n〞
表6—1
光电测距边各项限差
测距仪器等级
一测回读数较差（mm）
单程测回间较差（mm）
往返或不同时段测距较差（mm）
Ⅰ
7
2（a+b×
10-6D）
Ⅱ
10
表6—2
观测方法
6.3观测方法
采用测回法观测，每站两个测回，每站的观测：
在选好的控制点上架设仪器（对中、整平）量取仪器高，并在后视点上架设棱镜（对中、整平）。
上半测回：
盘左置盘定向，顺时针观测水平角、边长（距离）和天顶距；
下半测回：
盘右置盘定向，顺时针观测水平角、边长（距离）和天顶距，2个测回。
计算，检查通过方可搬站。
每站重复以上工作，至整个环观测完毕。
每站观测见图6—1：
图6—1
6.4观测时的注意事项
1、对使用的仪器、脚架要进行严格的检验、校正。
全站仪也不能例外。
不能忽略对光学对点器的检校，要固紧基座螺丝和铁插螺丝。
2、不宜在雾天、雨天、大气透明度差、目标不清晰的天气中观测。
3、全站仪要在相对180°
的2个读数装置上读取水平角和垂直角，以消除度盘的偏心差。
4、正确地选择的设置目标。
注意以下几点：
（1）架设棱镜要能通视：
作业时最好采用三联脚架法进行导线水平角观测，以提高导线水平角观测工效，减弱仪器对中误差和目标偏心对测角精度的影响，以提高方位角的推算精度。
（2）测导线水平角时，导线点上架设棱镜看不见，不用花杆做目标，而采用φ6的2.5m长而直的冷拨丝钢筋杆做照准目标。
冷拔丝杆上涂以红白相间的调和漆，杆上端绑上红白小测旗代替花杆效果较好。
立冷拔丝杆时，成90°
角的2个方向用垂球线吊直，然后用3根细铁丝成120°
角的3个方向，将其固定在导线点上。
照准目标时尽量照准下部。
5、严格按照测量规范要求作业。
测距导线测量的主要技术要求，应符合表1有规定；
水平角按方向观测法进行观测法进行观测，各项限差要符合表2规定；
天顶距观测应符合表3有关规定。
当观测不符合要求时，应进行重测，并应遵守重测的有关规定。
6、改变测距时只测平距，不加任何改正的作业习惯，严格按照水利水电测量规范要求，对仪器所测的电磁波测距边加气象改正、加常数、乘常数改正后的斜距，才能斜改平运算。
数据处理
目前现有的测距仪、全站仪都有自动气象改正装置或自动气象改正程序，只须根据实地测出的气温和气压，查出气象因子，将其输入仪器中由仪器自动改正。
仪器加常数改正值，由仪器检测结果得出，可直接加在观测结果中，仪器乘常数数值随温度等条件而变化，一般不宜加此改正。
斜距划算为平距时可根据观测高差进行，也可根据观测垂直角进行。
如果设站时存在仪器和反射镜的安置中心与标石或导线点中心不重合时，还应测量偏心距对平距进行归心改正。
依照规范的规定，将观测到的平距划算到椭球面和高斯投影面上。
7.数据处理
（注：
数据处理采用南方平差易PA2005软件）
⑴设置计算方案：
选择中误差及仪器参数、平差方法、平面和高程控制网的等级、高程平差方案、角度和高程闭合差、大气折光系数等，如图7—1所示:
7.1水平控制网的数据处理
⑴已知点数据的录入（已知点属性为10）如图7-2：
⑵测站信息的输入：
输入其他测站点点名，其属性为00，其它信息为空，如图7-3：
⑶输入观测信息：
选择边角模式→选择测站信息→输入照准点名称→输入方向值→输入观测边长，如果要考虑温度、气压对边长的影响，就需要在观测信息区中输入每条边的实际温度、气压值，然后通过概算来进行改正。
如图7—4依次输入每一个测站点的信息：
说明：
①数据为空或前面已输入过时可以不输入（对向观测例外）；
②在电子表格中输入数据时，所有零值可以省略不输；
③测站名不能为空，负责输入的数据无效，系统将会自动清除。
⑷数据输入完成，软件自动生成导线点位略图，如图7—5所示：
图7—5
7.2高程控制网的数据处理
⑴录入已知点及测站数据，如图7—6所示：
：
测站点
距离
垂直角
（°
′″）
仪器高
觇标高
高程
A
1474.4440
1.0440
1.30
96.0620
1424.7170
3.2521
1.34
3
1749.3220
-0.3808
1.35
4
1950.4120
-2.4537
1.45
1.50
B
1.52
95.9716
表7—1
三角高程路线图（模拟）
注：
上图中r为垂直角
在测站信息区中输入A、B、2、3和4号测站点，其中A、B为已知高程点，其属性为01，其高程如“三角高程原始数据表”；
2、3、4点为待测高程点，其属性为00，其它信息为空。
因为没有平面坐标数据，故在平差易软件中也没有网图显示。
⑵此控制网为三角高程，选择三角高程格式。
如图7-6“选择格式”所示：
图7—6
⑶依次在观测信息区中输入每一个测站的三角高程观测数据，如图7-7
图7—7
⑷数据输入完后，点击“另存为”，将输入的数据保存为平差易格式
7.3平差
7.3.1打开数据文件
如图7—8所示：
7.3.2近似坐标推算
图7—8
根据已知条件（测站点信息和观测信息）推算出待测点的近似坐标，作为构成动态网图和导线平差作基础。
如图7—9所示：
图7—9
推算坐标的结果如下：
表7—2
每次打开一个已有数据文件时，PA2005会自动推算各个待测点的近似坐标，并把近似坐标显示在测站信息区内。
当数据输入或修改原始数据时则需要用此功能重新进行坐标推算。
7.3.3选择概算
根据实际的需要对观测数据进行的改化和概算，如图7—10所示：
图7—10
选择概算的项目有：
归心改正、气象改正、方向改化、边长投影改正、边长高斯改化、边长加乘常数改正和Y含500公里。
需要参入概算时就在项目前打“”即可。
7.3.4闭合差计算与检核
根据观测值和“计算方案”中的设定参数来计算控制网的闭合差和限差，从而来检查控制网的角度闭合差或高差闭合差是否超限，同时检查分析观测粗差或误差，点击平差\闭合差计算，如图7—11所示：
图7—11
7.3.5平差报告的生成与输出
⑴精度统计表：
精度统计主要统计在某一误差分配的范围内点的个数。
⑵网形分析：
详见图7—12
最弱信息：
最弱点（离已知点最远的点），最弱边（离起算点最远的边）；
边长信息：
总边长，平均边长，最短边长，最大边长；
角度信息：
最小角度，最大角度。
（测量的最小或最大夹角）。
图7—12
⑶平差报告：
控制网属性、控制网概况、闭合差统计表、方向观测成果表、距离观测成果表、高差观测成果表、平面点位误差表、点间误差表、控制点成果表等。
8.检查验收
对测绘生产过程、测绘产品（控制测量记录、计算手簿）进行全面检查，内业覆盖100%，外业70%，所有检查均按规定填写，检查员应签名。
资料提交
9.资料提交
⑴测区技术设计书、仪器鉴定报告
⑵观测原始记录
⑶计算过程说明、计算资料
⑷控制点成果表
⑸测区检查记录资料、检查报告
⑹测区技术总结
10.结论
随着时代的发展，各项技术日新月异，GPS在控制测量中的应用也越来越普遍，新技术的应用给作业效率和精度都带来了很大提高，但也有它的局限性，在测区条件、仪器设备、人员经费等因素的影响下，导线测量还是具有很大的优越性，特别是在以标段为单位的高速路建设时，导线网布网灵活、选点受限制小的优点在地形地貌复杂的测区更加突出，配合上自动化的数据处理方法，能在实际工程应用中取得事半功倍的效果。
11.总结与体会
随着毕业日子的逼近，毕业设计也接近了尾声，通过这次设计我认识到了很多东西，毕业设计不仅是对日常所学知识的一种检验，而且也是对自己能力的一种提高，而且通过查阅大量有关资料，与同学交流经验和自学，并向老师请教等方式，使自己学到了不少知识，也经历了不少艰辛，但从中有了巨大的收获。
这次毕业设计也使我明白了自己的知识还比较欠缺，要学习的东西还比较多，学习是一个长期积累的过程，自己将在以后的工作、生活中不断的学习，努力提高自己知识和综合素质。
12.致谢
本次设计能够顺利完成，首先我要感谢我的母校——昆明冶金高等专科学校，是她为我们创造了优越的环境，提供了学习知识的土壤；
其次我要感谢测回学院的老师们，他们不仅教会我们专业方面的知识，而且教会我们做人做事的道理；
尤其要感谢在本次设计中给予我大力支持和帮助的刘光伟老师，每次有问题，老师总是耐心的解答，使我能够认真、充满热情地投入到毕业设计中去；
还要感谢我的同学们，创造了良好的学习氛围，在他们热心的帮助下，使我获益匪浅；
最后还要感谢相关资料的编著者，是你们的支持使本次设计圆满完成。
参考文献
[1]中国有色金属工业协会.工程测量规范GB50026-2007.人民交通出版社.2007
[2]刘绍堂.控制测量.黄河水利出版社.2007
[3]靳祥升.测量平差.黄河水利出版社.2005
[4]赵文亮.地形测量.黄河水利出版社.2005
[5]何保喜.全站仪测量技术.黄河水利出版社.2005
[6]杨仲元.公路施工技术.人民交通出版社.2009
[7]公路测量员编委会.公路测量员.人民交通出版社.2009
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