水電站大壩安全監(jiān)測(cè)管理與操作實(shí)務(wù).ppt

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水電站大壩安全監(jiān)測(cè)管理與操作實(shí)務(wù) 濮久武工作簡(jiǎn)歷 主要經(jīng)歷 從事過(guò)包括重力壩 拱壩 支墩壩 面板堆石壩 土壩等幾十座大壩等水工建筑物的安全監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì) 施工 監(jiān)測(cè)以及施工管理 運(yùn)行期維護(hù)管理及技術(shù)咨詢(xún)等 主要著作 在國(guó)內(nèi)水電站管理 大壩安全 大壩監(jiān)測(cè)技術(shù) 工程測(cè)繪等相關(guān)刊物上發(fā)表過(guò)數(shù)十篇文章 聯(lián)系電話(huà) 13505707311 水庫(kù)大壩安全管理制度 水電站運(yùn)行單位有關(guān)大壩安全管理制度政府監(jiān)管必須以法律法規(guī)為準(zhǔn)繩 依法行政 企業(yè)則必須按照國(guó)家頒布的法律法規(guī)和規(guī)章制度依法管壩 依法辦事 這樣才能使大壩安全管理工作逐步走上正規(guī)化 制度化的軌道 作為水電站運(yùn)行單位防汛及大壩安全管理工作 必須根據(jù)各電站水庫(kù)大壩的實(shí)際情況建立相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)及制度 并根據(jù)水庫(kù)大壩的運(yùn)行需要不斷健全完善 如 五規(guī)五制 水務(wù)管理規(guī)程 水工建筑物安全監(jiān)測(cè)規(guī)程 水工機(jī)械運(yùn)行檢修規(guī)程 水工建筑物維護(hù)規(guī)程 水工作業(yè)安全規(guī)程 以及防汛崗位責(zé)任制 現(xiàn)場(chǎng)安全檢查制 大壩檢查評(píng)級(jí)制 報(bào)汛制 年度防汛計(jì)劃及總結(jié)制 水工技術(shù)監(jiān)督工作制度 安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)檢定維護(hù)規(guī)程 水庫(kù)經(jīng)濟(jì)調(diào)度規(guī)程等 根據(jù)各水庫(kù)大壩運(yùn)行需要建立洪水調(diào)度規(guī)程 水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)運(yùn)行檢修規(guī)程 大壩安全監(jiān)測(cè)自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)規(guī)程 地震監(jiān)測(cè)規(guī)程等 還可根據(jù)工作需要建立相關(guān)的崗位工作標(biāo)準(zhǔn)及崗位職責(zé)等標(biāo)準(zhǔn) 水工建筑物安全監(jiān)測(cè)的目的意義 1 監(jiān)視掌握水工建筑物的狀態(tài)變化 及時(shí)發(fā)現(xiàn)不正常跡象 分析原因采取措施 改善運(yùn)用方式 防止發(fā)生破壞事故 確保其安全 2 掌握水位 蓄水量等情況 了解水工建筑物在各種狀態(tài)下的安全程度 為正確運(yùn)用提供依據(jù) 確定科學(xué)合理的運(yùn)行方案 發(fā)揮工程最大效益 3 及時(shí)掌握施工期間水工建筑物的狀態(tài)變化 據(jù)以指導(dǎo)施工 保證工程質(zhì)量 4 分析判斷水工建筑物的運(yùn)用和變化規(guī)律 驗(yàn)證設(shè)計(jì)數(shù)據(jù) 鑒定施工質(zhì)量 為提高設(shè)計(jì)施工和科學(xué)研究工作水平提供資料 安全監(jiān)測(cè)工作現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)中的 四無(wú) 是指無(wú)缺測(cè) 無(wú)漏測(cè) 無(wú)不符合精度要求 無(wú)違時(shí) 五隨 是指隨觀測(cè) 隨記錄 隨計(jì)算 隨校核 隨整理 四固定 是指固定人員 固定儀器 固定測(cè)次 固定時(shí)間 水工建筑物的現(xiàn)場(chǎng)安全監(jiān)測(cè)主要分為 巡視檢查 環(huán)境量監(jiān)測(cè) 水文 氣象等 變形監(jiān)測(cè) 滲流監(jiān)測(cè) 應(yīng)力應(yīng)變及溫度監(jiān)測(cè)等 巡視檢查 大壩的監(jiān)測(cè)儀器僅能布設(shè)在大壩的局部部位 進(jìn)行的監(jiān)測(cè)的也只是定期的 這就造成了空間和時(shí)間上的不連續(xù) 而大壩的缺陷并非都發(fā)生在儀器監(jiān)測(cè)的部位 也不一定發(fā)生在定期監(jiān)測(cè)的時(shí)間內(nèi) 所以只有把儀器監(jiān)測(cè)和巡視檢查兩者加以密切配合 才能確保大壩安全監(jiān)測(cè)工作的實(shí)效 實(shí)踐表明水工建筑物的許多缺陷都是通過(guò)有經(jīng)驗(yàn)的工作者在巡視檢查中發(fā)現(xiàn)的 大壩安全檢查分為日常巡查 年度巡查 定期檢查和特種檢查四種 日常巡查是由水電廠(chǎng)有經(jīng)驗(yàn)的現(xiàn)場(chǎng)專(zhuān)業(yè)人員對(duì)大壩進(jìn)行的經(jīng)常性巡視和檢查 年度巡查由水電廠(chǎng)組織專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員對(duì)大壩進(jìn)行詳細(xì)檢查 定期檢查是每隔一定時(shí)間由主管單位組織運(yùn)行 設(shè)計(jì) 施工 科研等有關(guān)單位高級(jí)專(zhuān)業(yè)人員對(duì)大壩進(jìn)行的全面檢查和評(píng)價(jià) 其內(nèi)容包括按照現(xiàn)行規(guī)范復(fù)查原設(shè)計(jì)數(shù)據(jù) 方法及安全度 審議施工方法 質(zhì)量和施工中出現(xiàn)的特殊情況及其影響 復(fù)核洪水 庫(kù)容 泄洪能力 全面了解和審查大壩運(yùn)行記錄和觀測(cè)資料分析成果 現(xiàn)場(chǎng)檢查 包括水下檢查 評(píng)定大壩的結(jié)構(gòu)性態(tài)和安全狀況 提出大壩安全定期檢查報(bào)告 檢查頻次一般為每五年一次 對(duì)沒(méi)有潛在危險(xiǎn) 結(jié)構(gòu)完整 運(yùn)行性態(tài)良好的大壩 由主管單位報(bào)部大壩安全監(jiān)察中心 經(jīng)會(huì)商后可以減少檢查頻次 但間隔時(shí)間不得超過(guò)十年 特種檢查是在特殊情況下對(duì)大壩重大安全問(wèn)題的檢查 環(huán)境量及水力學(xué)監(jiān)測(cè) 環(huán)境量監(jiān)測(cè)包括水位 庫(kù)水溫 氣溫 降水量 冰壓力 壩前淤積和下游沖刷及風(fēng)向風(fēng)速等監(jiān)測(cè) 環(huán)境量又稱(chēng)為原因量 因素或自變量 與之相應(yīng)的稱(chēng)為效應(yīng)量 物理量 變量等 任何效應(yīng)量均是對(duì)一定環(huán)境量作用下的反應(yīng) 作為安全監(jiān)測(cè)工作 只有準(zhǔn)確掌握各環(huán)境量的變化情況才能正確分析評(píng)判相應(yīng)效應(yīng)量的變化情況 據(jù)以判斷建筑物的運(yùn)行性態(tài) 同時(shí)根據(jù)各環(huán)境量的變化 妥善地采取相應(yīng)措施開(kāi)展水工建筑物的安全管理工作 為了解水工建筑物上 下游水流對(duì)水工建筑物的影響及消能設(shè)施工作效能 以便改善調(diào)整運(yùn)用方式 正確地運(yùn)用水工建筑物 避免發(fā)生不利的水流情況 保證建筑物安全運(yùn)行 應(yīng)進(jìn)行水力學(xué)監(jiān)測(cè) 測(cè)量誤差 測(cè)量誤差的分類(lèi)根據(jù)對(duì)觀測(cè)成果影響的不同 測(cè)量誤差可分為系統(tǒng)誤差和偶然誤差兩種 1 系統(tǒng)誤差在相同的觀測(cè)條件下 即用同樣的儀器 同樣的方法 在同樣的自然條件下 對(duì)某一定量進(jìn)行多次觀測(cè) 如果所產(chǎn)生的誤差在大小和符號(hào)上是一定的 或者按一定的規(guī)律變化或保持常數(shù) 則這種誤差稱(chēng)為系統(tǒng)誤差 2 偶然誤差在相同的觀測(cè)條件下 對(duì)某一量進(jìn)行了多次觀測(cè) 其誤差在大小和符號(hào)上都不相同 也就是從表面上來(lái)看 它們的大小不等 符號(hào)不同 沒(méi)有明顯的規(guī)律 這種誤差稱(chēng)為偶然誤差 偶然誤差的特性 在測(cè)量工作中 偶然誤差是無(wú)法消除的 因此觀測(cè)成果的精度與偶然誤差有密切的關(guān)系 偶然誤差的特性如下 1 在一定的觀測(cè)條件下 偶然誤差的絕對(duì)值不會(huì)超過(guò)一定的限值 2 絕對(duì)值較小的誤差比絕對(duì)值大的誤差出現(xiàn)的機(jī)會(huì)多 3 絕對(duì)值相等的正誤差和負(fù)誤差出現(xiàn)的機(jī)會(huì)幾乎相等 4 當(dāng)觀測(cè)次數(shù)無(wú)限增加時(shí) 偶然誤差的算術(shù)平均值趨向于零 數(shù)字湊整規(guī)則 1 加和減中的合理取位加或減的湊整規(guī)則是 在各數(shù)中 以小數(shù)最少的數(shù)為標(biāo)準(zhǔn) 其余各數(shù)均湊整成比該數(shù)多一位 2 乘和除中的合理取位乘和除的湊整規(guī)則是 在各因素中 以 數(shù)字 個(gè)數(shù)最少的為準(zhǔn) 其余各因素及乘積 商 均湊整成比該因數(shù)多一個(gè) 數(shù)字 而與小數(shù)點(diǎn)的位置無(wú)關(guān) 3 乘方與開(kāi)方中的合理取位乘方的湊整規(guī)則是 湊整到與底數(shù)同樣字位數(shù)的有效數(shù)字 4 對(duì)數(shù)計(jì)算 湊整到比近似數(shù)有效數(shù)字位數(shù)多一位的對(duì)數(shù)值 5 三角函數(shù) 當(dāng)角度湊整到1 應(yīng)采用六位函數(shù)表 當(dāng)角度湊整到0 1 應(yīng)采用七位函數(shù)表 當(dāng)角度湊整到0 01 應(yīng)采用八位函數(shù)表 變形監(jiān)測(cè) 變形監(jiān)測(cè)是反映大壩安全狀態(tài)的三大物理量之一 大壩的異常變形可導(dǎo)致裂縫 滲流 滑坡 傾覆等破壞現(xiàn)象 往往是大壩破壞事故的先兆 由于變形監(jiān)測(cè)能較直觀地反映大壩性態(tài)的運(yùn)行情況 常常被視為大壩安全監(jiān)測(cè)的重點(diǎn)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目 變形監(jiān)測(cè)工作在及早發(fā)現(xiàn)問(wèn)題 防止大壩失事 減輕災(zāi)害損失方面已經(jīng)取得了十分顯著的成效 作為水工建筑物的安全監(jiān)控量 變形監(jiān)測(cè)量比應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測(cè)量更有效 一是變形監(jiān)測(cè)是反映建筑物的宏觀量 整體量 而應(yīng)力應(yīng)變反映的則是微觀量 局部量 如壩頂變形反映的是大壩自基礎(chǔ) 壩體直至壩頂所有變形量的綜合情況 而壩體應(yīng)力應(yīng)變反映的是測(cè)點(diǎn)部位的情況 其與測(cè)點(diǎn)部位的荷載及壩體本身材料有關(guān) 并不能代表壩的整體 變形可以得到絕對(duì)量 而應(yīng)力應(yīng)變一般代表測(cè)點(diǎn)兩端的相對(duì)變化 如整個(gè)壩體發(fā)生位移的時(shí)候 壩體測(cè)點(diǎn)的應(yīng)力應(yīng)變不一定得到反映 而應(yīng)力應(yīng)變測(cè)點(diǎn)應(yīng)力超限產(chǎn)生裂縫不一定代表整個(gè)大壩出現(xiàn)大的變形或出現(xiàn)異常 當(dāng)然很多情況下建筑物的變形是由非荷載因素的溫度引起的彈性變形 這種彈性變形有時(shí)會(huì)很大但對(duì)建筑物并不構(gòu)成危害 溫度引起的彈性變形掩蓋了荷載 時(shí)效等因素引起的變形 影響了變形量用作建筑物安全監(jiān)控的直觀性 二是變形反映的是終極量 較直觀 而應(yīng)力應(yīng)變則是中間量 較抽象 變形量是一個(gè)反映大壩運(yùn)行的最終成果 其物理意義很明確 用作大壩安全監(jiān)控很直觀 容易操作 而壩體應(yīng)力應(yīng)變量是一個(gè)中間過(guò)程 壩體的應(yīng)力需經(jīng)過(guò)一系列繁雜的計(jì)算 最終成果會(huì)包含一系列的計(jì)算及設(shè)定誤差 用以監(jiān)控大壩安全指標(biāo)難以認(rèn)定 三是變形監(jiān)測(cè)點(diǎn)容易修建 而應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測(cè)點(diǎn)損壞后難以修復(fù) 一般大壩等內(nèi)部埋設(shè)儀器由于所處的工作環(huán)境均較差 使用壽命較短 且隨著大壩的運(yùn)行會(huì)不斷損壞而難以修復(fù) 變形監(jiān)測(cè)包括壩體及壩基表面水平及垂直位移 內(nèi)部水平及垂直位移 近壩庫(kù)岸邊坡變形 傾斜 接縫及裂縫變位等監(jiān)測(cè) 工程建筑物的變形監(jiān)測(cè)能否達(dá)到預(yù)定目的 要受很多因素的影響 其中 最基本的因素是觀測(cè)點(diǎn)的布置 觀測(cè)的精度與頻次 以及每次觀測(cè)所進(jìn)行的時(shí)間 變形監(jiān)測(cè)一般規(guī)定水工建筑物各位移量的測(cè)量中誤差不應(yīng)大于下表的規(guī)定 表中位移量中誤差是指兩次觀測(cè)值之差的偶然誤差和系統(tǒng)誤差的綜合值 監(jiān)測(cè)物理量正負(fù)號(hào)按以下規(guī)定執(zhí)行 1 水平位移 徑向或上下游向 Y向 向圓心方向或下游為正 切向或左右岸向 X向 向左岸為正 反之為負(fù) 2 垂直位移 下沉為正 上升為負(fù) 3 接縫和裂縫變位 縫開(kāi)合 X向 張開(kāi)為正 縫剪切 Y向 左側(cè)塊相對(duì)于右側(cè)塊向下游為正 據(jù)工程具體情況而有所差異 縫沉陷 Z向 左側(cè)塊相對(duì)于右側(cè)塊向下沉為正 據(jù)工程具體情況而有所差異 反之為負(fù) 對(duì)于面板壩周邊縫變位 接縫開(kāi)合 X向 張開(kāi)為正 接縫剪切 Y向 面板相對(duì)于趾板向坡下為正 接縫沉陷 Z向 面板相對(duì)于趾板向下沉為正 反之為負(fù) 4 基巖變位 向巖體外部為正 向巖體內(nèi)部為負(fù) 5 鋼筋 混凝土應(yīng)力應(yīng)變 拉伸為正 壓縮為負(fù) 6 土壓力 滲流壓力等 壓應(yīng)力為正 拉應(yīng)力為負(fù) 水準(zhǔn)儀等級(jí)分類(lèi) 水準(zhǔn)儀按每公里往返測(cè)高差中數(shù)的中誤差這一精度指標(biāo)為依據(jù) 劃分為四個(gè)等級(jí) 分別為S05 每公里往返測(cè)高差中數(shù)中誤差 0 5mm 級(jí) S1級(jí) S3級(jí) S10級(jí) 其中S05級(jí)水準(zhǔn)儀如DNA03 NA3003 NA2 GPM3 NI002 數(shù)字水準(zhǔn)測(cè)量系統(tǒng)的組成及工作原理 一個(gè)數(shù)字水準(zhǔn)儀測(cè)量系統(tǒng)主要是由編碼標(biāo)尺 光學(xué)望遠(yuǎn)鏡 補(bǔ)償器 CCD傳感器以及微處理控制器和相關(guān)的圖像處理軟件等組成 雖然各廠(chǎng)家生產(chǎn)的數(shù)字水準(zhǔn)儀采用的結(jié)構(gòu)不完全相同 但是其基本工作原理相似 即標(biāo)尺上的條碼圖案經(jīng)過(guò)光反射 一部分光束直接成像在望遠(yuǎn)鏡分劃板上 供目視觀測(cè) 另一部分光束通過(guò)分光鏡被轉(zhuǎn)折到線(xiàn)陣CCD傳感器的像平面上 經(jīng)光電轉(zhuǎn)換 整形后再經(jīng)過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換 輸出的數(shù)字信號(hào)被送到微處理器進(jìn)行處理和存儲(chǔ) 并將其與儀器內(nèi)存的標(biāo)準(zhǔn)碼 參考信號(hào) 按一定方式進(jìn)行比較 即可獲得高度和水平距離讀數(shù) 在數(shù)字水準(zhǔn)測(cè)量系統(tǒng)中 作為高程標(biāo)準(zhǔn)其使用的數(shù)字水準(zhǔn)標(biāo)尺的編碼方式 讀數(shù)原理對(duì)系統(tǒng)測(cè)量精度的影響是顯而易見(jiàn)的 數(shù)字水準(zhǔn)儀的特點(diǎn) 與傳統(tǒng)儀器相比數(shù)字水準(zhǔn)儀有以下共同特點(diǎn) 1 讀數(shù)客觀 不存在誤差 誤記問(wèn)題 沒(méi)有人為讀數(shù)誤差 2 精度高 視線(xiàn)高和視距讀數(shù)都是采用大量條碼分劃圖象經(jīng)處理后取平均得出來(lái)的 因此削弱了標(biāo)尺分劃誤差的影響 多數(shù)儀器都有進(jìn)行多次讀數(shù)取平均的功能 可以削弱外界條件影響 不熟練的作業(yè)人員業(yè)也能進(jìn)行高精度測(cè)量 3 速度快 由于省去了報(bào)數(shù) 聽(tīng)記 現(xiàn)場(chǎng)計(jì)算的時(shí)間以及人為出錯(cuò)的重測(cè)數(shù)量 測(cè)量時(shí)間與傳統(tǒng)儀器相比可以節(jié)省1 3左右 4 效率高 只需調(diào)焦和按鍵就可以自動(dòng)讀數(shù) 減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度 視距還能自動(dòng)記錄 檢核 給定測(cè)量限差值 儀器可自動(dòng)判斷測(cè)量現(xiàn)差 超限時(shí)提示重測(cè) 能自動(dòng)計(jì)算線(xiàn)路閉合差等 測(cè)量數(shù)據(jù)與電子計(jì)算機(jī)通訊進(jìn)行后處理 可實(shí)線(xiàn)內(nèi)外業(yè)一體化 有倒置標(biāo)尺功能 適合于天花板 地下水準(zhǔn)測(cè)量 即可以進(jìn)行自動(dòng)測(cè)量 用條碼標(biāo)尺 又可以進(jìn)行人工讀數(shù) 普通標(biāo)尺 5 在野外可方便地進(jìn)行i角檢驗(yàn)及校正 6 在黑暗中可采用手電筒或聚光燈照亮豎立標(biāo)尺的測(cè)量區(qū) 對(duì)于精密測(cè)量 視場(chǎng)中心區(qū) 如1 視場(chǎng)角范圍內(nèi) 應(yīng)無(wú)任何遮擋 視場(chǎng)內(nèi)應(yīng)有的編碼長(zhǎng)度與儀器到標(biāo)尺的距離有關(guān) 如LeicaDNA03水準(zhǔn)儀 距離為10m以?xún)?nèi) 在視場(chǎng)內(nèi)的標(biāo)尺長(zhǎng)度不允許有遮擋 距離為10 50m 在視場(chǎng)內(nèi)的標(biāo)尺長(zhǎng)度允許有20 邊緣遮擋 水準(zhǔn)測(cè)量誤差來(lái)源 一 儀器誤差 1 水準(zhǔn)儀的交叉誤差 自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀的補(bǔ)償誤差 2 水準(zhǔn)儀的角誤差 3 平行玻璃板測(cè)微器的誤差 4 水準(zhǔn)尺的尺長(zhǎng)誤差 5 兩水準(zhǔn)標(biāo)尺的零點(diǎn)誤差二 觀測(cè)誤差三 外界因素導(dǎo)致的誤差 1 溫度變化對(duì)儀器的影響 2 儀器腳架升沉的影響 3 尺臺(tái)升沉的影響 4 大氣折光的影響 大壩沉陷觀測(cè) 國(guó)家一 二等水準(zhǔn)測(cè)量測(cè)站觀測(cè)順序 后 前 前 后 前 后 后 前 1 大壩垂直位移觀測(cè)中 對(duì)于各轉(zhuǎn)點(diǎn)為穩(wěn)定的水準(zhǔn)點(diǎn) 硬質(zhì)路面水準(zhǔn)線(xiàn)路 通視情況良好 觀測(cè)線(xiàn)路不長(zhǎng)時(shí)間較短的情況 精密水準(zhǔn)測(cè)量亦可采用 往測(cè)時(shí)奇數(shù)測(cè)站后 后 前 前 偶數(shù)測(cè)站前 前 后 后的觀測(cè)順序 以提高觀測(cè)速度 返測(cè)時(shí)兩支標(biāo)尺必須互換位置 各測(cè)站觀測(cè)以始終先照準(zhǔn)往測(cè)時(shí)先照準(zhǔn)的某支標(biāo)尺為原則 即當(dāng)該水準(zhǔn)線(xiàn)路的測(cè)站數(shù)為偶數(shù)的 返測(cè)時(shí) 奇 偶測(cè)站照準(zhǔn)標(biāo)尺的順序分別與往測(cè)偶 奇測(cè)站相同 當(dāng)該水準(zhǔn)線(xiàn)路的測(cè)站數(shù)為奇數(shù)的 返測(cè)時(shí) 奇 偶測(cè)站照準(zhǔn)標(biāo)尺的順序分別與往測(cè)奇 偶測(cè)站相同 2 各測(cè)站儀器安置時(shí) 始終 往返測(cè)均同樣 將水準(zhǔn)儀物鏡朝向某支固定的水準(zhǔn)標(biāo)尺進(jìn)行整平 3 兩水準(zhǔn)標(biāo)尺的零點(diǎn)誤差不等稱(chēng)為一對(duì)標(biāo)尺零點(diǎn)不等差 其對(duì)一測(cè)站往返測(cè)不符值的影響較為明顯 三角高程測(cè)量 精密水準(zhǔn)法測(cè)定測(cè)點(diǎn)的高程雖然精度高 但工作量大 速度較慢 且必須要具備通行條件良好的水準(zhǔn)線(xiàn)路 在起伏變化較大的山區(qū) 精密水準(zhǔn)就很難得以實(shí)施 這時(shí)便可采用三角測(cè)量的方法測(cè)點(diǎn)高程 三角高程測(cè)量的基本思想是根據(jù)由測(cè)站向照準(zhǔn)點(diǎn)所觀測(cè)的垂直角 或天頂距 和它們之間的水平距離 計(jì)算測(cè)站點(diǎn)與照準(zhǔn)點(diǎn)之間的高差 這種方法簡(jiǎn)便靈活 受地形條件的限制較少 故適用于測(cè)定三角點(diǎn)的高程 在大地測(cè)量中 三角點(diǎn)的高程主要是作為各種比例尺測(cè)圖的高程控制的一部分 一般都是在一定密度的水準(zhǔn)網(wǎng)控制下 用三角高程測(cè)量的方法測(cè)定三角點(diǎn)的高程 傳統(tǒng)的三角高程測(cè)量的邊長(zhǎng)一般是由三角網(wǎng)的已知邊通過(guò)三角測(cè)量推算而得 隨著光電測(cè)距技術(shù)的快速推廣應(yīng)用 三角高程測(cè)量的邊長(zhǎng)可直接由光電測(cè)距儀測(cè)定 從而大大提高了三角測(cè)量的精度 這就是EDM ElectronicDistanceMeasurement 電子距離測(cè)量 三角高程測(cè)量 近幾年在工程測(cè)量中EDM三角高程測(cè)量技術(shù)不斷發(fā)展 觀測(cè)精度已得到了很大的提高 部分工程已替代了二等水準(zhǔn)的測(cè)量 圖1 38三角高程測(cè)量 單向觀測(cè)計(jì)算高差的基本公式 令式中 C C一般稱(chēng)為球氣差系數(shù) 三角高程測(cè)量計(jì)算高差嚴(yán)密公式參見(jiàn)教材 5 88 1 觀測(cè)方法 2 計(jì)算方法累計(jì)沉陷量 H 首次HP 本次HP 首次h 本次h間隔沉陷量 H 上次HP 本次HP 3 垂直角觀測(cè)要求每一方向采用 雙照準(zhǔn)法 觀測(cè) 各測(cè)次橫絲照準(zhǔn)目標(biāo)的部位應(yīng)固定不變 且在手簿上注記或繪草圖說(shuō)明 所用的鋼尺應(yīng)無(wú)零點(diǎn)差且保持不變 圖1 41三角高程觀測(cè) 經(jīng)緯儀等級(jí)分類(lèi) 經(jīng)緯儀按野外一測(cè)回水平方向中誤差這一精度指標(biāo)為依據(jù) 劃分為五個(gè)等級(jí) 分別為J07 一測(cè)回水平方向中誤差 0 7 J1 J2 J6 J15級(jí) J1級(jí)經(jīng)緯儀如WILDT3光學(xué)經(jīng)緯儀以及全站儀TC A 2003 1201 1800 TM30 TS30 的測(cè)角部分 方向觀測(cè)法 方向觀測(cè)法的特征是在一個(gè)測(cè)回中把測(cè)站上所有要觀測(cè)的方向逐一照準(zhǔn)進(jìn)行觀測(cè) 并在水平度盤(pán)上讀數(shù) 求出各方向的方向觀測(cè)值 三角網(wǎng)計(jì)算時(shí)所需要的水平角均可從有關(guān)的兩個(gè)方向觀測(cè)值相減得出 設(shè)在測(cè)站上有1 2 P個(gè)方向要觀測(cè) 并選定邊長(zhǎng)適中 通視條件良好 成象清晰穩(wěn)定的方向1作為觀測(cè)的起始方向 又稱(chēng)零方向 上半測(cè)回用盤(pán)左位置先照準(zhǔn)零方向 然后按順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)照準(zhǔn)部依次照準(zhǔn)方向2 3 P再閉合到方向1 并分別在水平度盤(pán)上讀數(shù) 下半測(cè)回用盤(pán)右位置 仍然先照準(zhǔn)零方向1 然后逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)照準(zhǔn)部按相反次序照準(zhǔn)方向P 2 1 并分別在水平度盤(pán)上讀數(shù) 除了觀測(cè)方向數(shù)較少 規(guī)范規(guī)定不大于3 的站以外 一般都要求每半測(cè)回觀測(cè)閉合到起始方向 如以上所述的觀測(cè)程序 以檢查觀測(cè)過(guò)程中水平度盤(pán)有無(wú)方位的變動(dòng) 此時(shí)每半測(cè)回觀測(cè)構(gòu)成一個(gè)閉合圓 所以這種觀測(cè)方法又稱(chēng)之為全圓方向觀測(cè)法 角度測(cè)量誤差來(lái)源 有儀器誤差的影響包括 1 儀器本身誤差 1 照準(zhǔn)部偏心差 2 度盤(pán)刻劃誤差 3 視準(zhǔn)軸誤差C 4 橫軸誤差 5 豎軸傾斜誤差 2 觀測(cè)過(guò)程中儀器導(dǎo)致的誤差 1 水平度盤(pán)位移的影響 2 照準(zhǔn)部旋轉(zhuǎn)不正確的影響 3 照準(zhǔn)部水平微動(dòng)螺旋作用不正確的影晌 4 垂直微動(dòng)螺旋作用不正確的影晌 觀測(cè)誤差的影響包括 1 照準(zhǔn)誤差 2 讀數(shù)誤差 3 儀器對(duì)中誤差 4 目標(biāo)偏心誤差 外界因素的影響包括 1 大氣層密度的變化和大氣透明度對(duì)目標(biāo)成象質(zhì)量的影晌 2 旁折光的影響 3 照準(zhǔn)目標(biāo)的相位差 4 溫度變化對(duì)視準(zhǔn)軸的影響 5 外界條件對(duì)覘標(biāo)內(nèi)架的影響 精密測(cè)角的一般原則 為了最大限度地減弱或消除各種誤差的影響 在精密測(cè)角時(shí)應(yīng)遵循下列原則 1 觀測(cè)應(yīng)在目標(biāo)成象清晰 穩(wěn)定的有利于觀測(cè)的時(shí)間進(jìn)行 以提高照準(zhǔn)精度和減小旁折光的影響 2 觀測(cè)前應(yīng)認(rèn)真調(diào)好焦距 消除視差 在一測(cè)回的觀測(cè)過(guò)程中不得重新調(diào)焦 以免引起視準(zhǔn)軸的變動(dòng) 3 各測(cè)回起始方向應(yīng)均勻地分配在水平度盤(pán)和測(cè)微分劃尺的不同位置上 以消除或減弱度盤(pán)分劃線(xiàn)和測(cè)微分劃尺的分劃誤差的影響 4 在上 下半測(cè)回之間倒轉(zhuǎn)望遠(yuǎn)鏡 以消除和減弱視準(zhǔn)軸誤差 水平軸傾斜誤差等的影響 同時(shí)由盤(pán)左 盤(pán)右讀數(shù)之差求得兩倍視準(zhǔn)軸誤差 2C 以檢核觀測(cè)質(zhì)量 5 上 下半測(cè)回照準(zhǔn)目標(biāo)的次序應(yīng)相反 并使觀測(cè)每一目標(biāo)的操作時(shí)間大致相同 即在一測(cè)回的觀測(cè)過(guò)程中 應(yīng)按與時(shí)間對(duì)稱(chēng)排列的觀測(cè)程序 其目的在于消除或減弱與時(shí)間成比例均勻變化的誤差影響 如覘標(biāo)內(nèi)架或三腳架的扭轉(zhuǎn)等 6 為了克服或減弱在操作儀器的過(guò)程中帶動(dòng)儀器基座位移及彈性扭曲導(dǎo)致水平度盤(pán)位移的誤差 每半測(cè)回開(kāi)始觀測(cè)前 照準(zhǔn)部按規(guī)定的旋轉(zhuǎn)方向先轉(zhuǎn)動(dòng)約一周 7 用望遠(yuǎn)鏡垂直絲精確照準(zhǔn)目標(biāo)時(shí) 應(yīng)將目標(biāo)置于水平絲附近 照準(zhǔn)各方向目標(biāo)時(shí)應(yīng)在同樣位置 照準(zhǔn)目標(biāo)盡量不要使用垂直制動(dòng)和微動(dòng)螺旋 使用照準(zhǔn)部微動(dòng)螺旋和測(cè)微螺旋時(shí) 其最后旋轉(zhuǎn)方向均應(yīng)為旋進(jìn) 8 為減弱垂直軸傾斜誤差的影響 觀測(cè)過(guò)程中應(yīng)保持照準(zhǔn)部水準(zhǔn)器氣泡居中 當(dāng)使用J1和J2型經(jīng)緯儀時(shí) 若氣泡偏離水準(zhǔn)器中心一格時(shí) 應(yīng)在測(cè)回間重新整平儀器 這樣做可以使觀測(cè)過(guò)程中垂直軸的傾斜方向和傾斜角的大小具有偶然性 以便在各測(cè)回觀測(cè)結(jié)果的平均值中可以指望減弱其影響 方向觀測(cè)法測(cè)站平差 一測(cè)回方向觀測(cè)中誤差 式中n為包括零方向在內(nèi)的方向個(gè)數(shù) 隨著測(cè)回?cái)?shù)m的不同而變化 可以預(yù)先算好 如m 9 k 0 147 m 12 k 0 109等 m測(cè)回方向值中數(shù)的中誤差為 電磁波測(cè)距基本原理 電磁波測(cè)距是通過(guò)測(cè)定電磁波束在待測(cè)距離上往返傳播的時(shí)間t2D來(lái)計(jì)算待測(cè)距離D的 其基本公式為上式中c是電磁波在大氣中的傳播速度 它取決于電磁波的波長(zhǎng)和觀測(cè)時(shí)測(cè)線(xiàn)上的氣象條件 電磁波在測(cè)線(xiàn)上的住返傳播時(shí)間t2D 可以直接測(cè)定 也可以間接測(cè)定 直接測(cè)量電磁波傳播時(shí)間是用一種脈沖波 它是由儀器的發(fā)送設(shè)備發(fā)射出去 被目標(biāo)反射回來(lái) 再由儀器接收器接收 最后由儀器的顯示系統(tǒng)顯示出脈沖在測(cè)線(xiàn)上往返傳播的時(shí)間t2D或直接顯示出測(cè)線(xiàn)的斜距 這種測(cè)距儀器稱(chēng)為脈沖式測(cè)距儀 它操作比較方便 但由于脈沖寬度和計(jì)數(shù)器時(shí)間分辨能力的限制 直接測(cè)量時(shí)間只能達(dá)到10 8s 其相應(yīng)的測(cè)距精度約1 2m 為了進(jìn)一步提高測(cè)距精度人們采用間接測(cè)定的辦法 間接測(cè)定電磁波傳播時(shí)間是采用一種連續(xù)調(diào)制波 它由儀器發(fā)射出去 被反射回來(lái)后進(jìn)入儀器接收器 通過(guò)發(fā)射信號(hào)與返回信號(hào)的相位比較 即可測(cè)定調(diào)制波往返于測(cè)線(xiàn)的遲后相位差中小于2 的尾數(shù) 用幾個(gè)不同調(diào)制波的測(cè)相結(jié)果便可間接推算出傳播時(shí)間t2D 并計(jì)算 或直接顯示 出測(cè)線(xiàn)的傾斜距離 這種測(cè)距儀器叫做相位式測(cè)距儀 目前這種儀器的計(jì)時(shí)精確度達(dá)10 10s以上 從而使測(cè)距精度提高到1cm左右 可基本滿(mǎn)足精密測(cè)距的要求 現(xiàn)今用于精密測(cè)距的激光測(cè)距儀和微波測(cè)距儀屬于這種相位式測(cè)距儀 相位式測(cè)距儀的基本公式 相位式測(cè)距儀 圖1 69中的A 發(fā)射出一種作為載波的光 或微波 的連續(xù)調(diào)制波 調(diào)制波通過(guò)測(cè)線(xiàn)到達(dá)反射器 圖1 69中的B 經(jīng)反射后被儀器接收器接收 測(cè)距信號(hào)在經(jīng)過(guò)往返距離2D后 相位延遲 為便于敘述起見(jiàn) 將往程與返程的信號(hào)波形圖攤平 如圖1 70所示 圖1 70調(diào)制波往返測(cè)線(xiàn) 上式中 是半波長(zhǎng) N為整周數(shù) 而 是不足一周的尾數(shù) 棱鏡反射器出射光與入射光在不同的投影面上都保持平行 那么它們?cè)诳臻g也必然是相互平行的 正因?yàn)槔忡R具有此項(xiàng)特點(diǎn) 故觀測(cè)斜距時(shí)棱鏡只須粗略對(duì)準(zhǔn)測(cè)線(xiàn)方向就可以了 電磁波測(cè)距觀測(cè)結(jié)果的化算電磁波測(cè)距的現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)結(jié)果 即距離初步值D0 必須加上各項(xiàng)改正之后 才能化算為兩標(biāo)石中心投影在參考橢球面 或測(cè)區(qū)某指定高程面 上的正確距離 這些改正大致可分三類(lèi) 第一類(lèi)是由儀器本身所造成的改正 有儀器的 加常數(shù)改正k 置平改正 D 適用于測(cè)距儀 頻率改正 Df和 周期誤差 D 改正 第二類(lèi)是因大氣折射而引起的改正 有 氣象改正 Dn和波道彎曲改正 D 徠卡全站儀觀測(cè)到的距離已加入了此向改正 第三類(lèi)是屬于歸算方面的改正 即歸心改正 De 傾斜改正和投影到橢球面 或測(cè)區(qū)某指定高程面 上的改正 Ds 4 氣象改正 1 傾斜改正2 光電測(cè)距傾斜改正 平距化算 嚴(yán)密公式3 測(cè)線(xiàn)長(zhǎng)度投影到橢球面上的改正 銦瓦基線(xiàn)尺丈量所得的經(jīng)傾斜改正后的測(cè)線(xiàn)長(zhǎng)度是沿測(cè)線(xiàn)平均高程面上的水平長(zhǎng)度D 徠卡全站儀觀測(cè)到的平距已化算成測(cè)站高程面上的弦長(zhǎng) 日本品牌的全站儀觀測(cè)到的平距已化算成測(cè)站與鏡站平均高程面上的弦長(zhǎng) 光電測(cè)距所測(cè)的斜距可化算成某高程面上的弦長(zhǎng) 這些長(zhǎng)度投影到參考橢球面 或測(cè)區(qū)某指定高程面 上還需進(jìn)行投影改正 5 傾斜改正和投影到橢球面上的改正 圖1 74表示沿測(cè)線(xiàn)方向的剖面 RA表示沿測(cè)線(xiàn)方向的參考橢球面曲率半徑 是大地水準(zhǔn)面超出參考球面上的高度 表示測(cè)線(xiàn)平均高程 由圖1 74知 圖1 74測(cè)線(xiàn)長(zhǎng)度投影 6 參考橢球面上水平距離的計(jì)算 設(shè)參考橢球面上的水平距離以S表示 則 1 89 應(yīng)當(dāng)指出 以上各項(xiàng)改正并非項(xiàng)項(xiàng)都要計(jì)算 根據(jù)儀器情況 邊的長(zhǎng)短和測(cè)邊的精度要求 有些項(xiàng)實(shí)際不存在 如采用全站儀時(shí)一般不存在置平改正 一般情況下沒(méi)有歸心改正 而波道彎曲改正在全站儀觀測(cè)中已經(jīng)考慮了 或本身過(guò)小時(shí) 也就無(wú)需計(jì)算 屬于各測(cè)回不同的改正計(jì)算 如 則必須在各測(cè)回內(nèi)分別計(jì)算 而其余的改正數(shù)各測(cè)回都有是一樣的 則可在最后一次計(jì)算 電磁波測(cè)距誤差來(lái)源及其影響 1 比例誤差1 光速值c0的誤差2 調(diào)制頻率f的誤差3 大氣折射率n的誤差 大氣折射率n的誤差是由于確定測(cè)線(xiàn)上平均氣象元素 P t e 的不正確而引起 這里包括測(cè)定誤差及氣象元素代表性誤差 即測(cè)站與鏡站上測(cè)定值之平均 經(jīng)過(guò)前述的氣象元素代表性改正后 依舊存在的代表性誤差 各氣象元素對(duì)n值的影響 可按 1 96 式分別求微分 并取中等大氣條件下的數(shù)值 P 760mmHg t 20 e 10mmHg 代入后 得 1 97 由此可見(jiàn) 激光測(cè)距中溫度誤差對(duì)折射系數(shù)的影響最大 當(dāng)dt 1 時(shí) dnt 0 95 10 6 由此引起的測(cè)距誤差約一百萬(wàn)分之一 其次是氣壓誤差的影響 當(dāng)Dp 2 5mmHg時(shí) dnp 0 93 10 6 這也使測(cè)距誤差達(dá)一百萬(wàn)分之一 影響最小的是濕度誤差 對(duì)于微波測(cè)距來(lái)說(shuō) 它的大氣折射系數(shù)公式為 1 98 同樣 上式分別對(duì)P t e求微分 并取中等大氣條件下的數(shù)值 P 760mmHg t 20 e 10mmHg 代入后 得 1 99 將 1 93 式與 1 91 式作一比較 可以看出 溫度 氣壓的誤差對(duì)激光測(cè)距和微波測(cè)距的影響不相上下 但水汽壓對(duì)二者的誤差影響則相差十分懸殊 即對(duì)激光測(cè)距的影響可忽略不計(jì) 而對(duì)微波測(cè)距的影響相當(dāng)顯著 設(shè)想干濕球溫差 t t 的測(cè)定誤差為1 則算得水汽壓誤差de 0 50mmHg 由此引起大氣折射系數(shù)的誤差dn1 6 1 10 6 0 50 3 0 10 6 從而產(chǎn)生測(cè)距相對(duì)誤差 顯然 這是一個(gè)相當(dāng)可觀的誤差影響 從以上的誤差分析來(lái)看 正確地測(cè)定測(cè)站和鏡站上的氣象元素 并使算得的大氣折射系數(shù)與傳播路徑上的實(shí)際數(shù)值十分接近 從而大大地減少大氣折射的誤差影響 這對(duì)精密中 遠(yuǎn)程測(cè)距乃是十分重要的 因此 在實(shí)際作業(yè)中必須注意以下幾點(diǎn) a 氣象儀表必須經(jīng)過(guò)檢驗(yàn) 以保證儀表本身的正確性 讀定氣象元素前 應(yīng)使氣象儀表反映的氣象狀態(tài)與實(shí)地大氣的氣象狀態(tài)充分一致 溫度應(yīng)讀至0 2 其誤差應(yīng)小于0 5 氣壓讀至0 5mmHg 或0 5hPa 其誤差應(yīng)小于1mmHg 或1hPa 尤其是氣壓表 由于零點(diǎn)誤差或振動(dòng)的影響 可能會(huì)引起較大 十幾個(gè)毫巴甚至更大 的儀表誤差 所以一定要購(gòu)買(mǎi)質(zhì)量可靠的氣象儀器 并且定期送當(dāng)?shù)貧庀髾z定部門(mén)進(jìn)行檢定 有條件時(shí)配備一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)氣壓表或多備幾個(gè)氣壓表 施測(cè)期間將標(biāo)準(zhǔn)的儀表一律放在駐地 以免受到震動(dòng) 野外所用氣壓表在每期業(yè)務(wù)前后均與標(biāo)準(zhǔn)氣壓表進(jìn)行比較修正 b 氣象代表性的誤差影響較為復(fù)雜 它受到測(cè)線(xiàn)周?chē)牡匦?地物和地表情況以及氣象條件諸因素的影響 為了消弱這方面的誤差影響 選點(diǎn)時(shí) 應(yīng)注意地形條件 盡量避免測(cè)線(xiàn)兩端高差過(guò)大的情況 避免視線(xiàn)擦過(guò)水域 觀測(cè)時(shí) 應(yīng)選擇在空氣能充分調(diào)和的有風(fēng)之天或溫度比較均勻的陰天 必要時(shí) 可加設(shè)中間點(diǎn)測(cè)定溫度 c 氣象代表性的誤差影響 在不同的時(shí)間 如白天與黑夜 不同的天氣 如陰天和晴天 具有一定偶然性 有相互抵消的作用 因此 采取不同氣象條件下的多次觀測(cè) 也能進(jìn)一步地削弱氣象代表性的誤差影響 2 固定誤差 1 歸心或?qū)χ姓`差ml2 儀器加常數(shù)誤差mk3 測(cè)相誤差m 精密光電測(cè)距 1 測(cè)距作業(yè)在測(cè)站上安置測(cè)距儀 全站儀 鏡站安置配套棱鏡 鏡面對(duì)向儀器 觀測(cè)開(kāi)始 及結(jié)束 時(shí) 測(cè)定氣象元素 并根據(jù)需要對(duì)儀器的氣象改正進(jìn)行設(shè)定 將儀器瞄準(zhǔn)棱鏡中心 平距觀測(cè)時(shí) 應(yīng)使儀器橫絲精確照準(zhǔn)棱鏡中心 開(kāi)始測(cè)距 觀測(cè)平距時(shí)必須采用盤(pán)左 盤(pán)右分別進(jìn)行 以消除垂直角觀測(cè)中的儀器豎盤(pán)指標(biāo)差等 參見(jiàn)垂直角觀測(cè) 斜距與垂直角分開(kāi)觀測(cè)時(shí)測(cè)距作業(yè)可只進(jìn)行儀器單面觀測(cè)精密距離測(cè)量采用往返觀測(cè) 往返各觀測(cè)二至四個(gè)測(cè)回 一測(cè)回為照準(zhǔn)目標(biāo)一次 讀數(shù)四次 觀測(cè)平距時(shí)每次讀數(shù)應(yīng)使儀器橫絲精確照準(zhǔn)棱鏡中心 2 觀測(cè)成果的重測(cè)和取舍凡超出限差的觀測(cè)成果 均要進(jìn)行重新觀測(cè) 當(dāng)一測(cè)回中讀數(shù)較差超限時(shí) 可重測(cè)2個(gè)讀數(shù) 然后去掉一大一小取平均 重測(cè)超限時(shí) 整測(cè)回應(yīng)重新觀測(cè) 當(dāng)測(cè)回間較差超限時(shí) 可重測(cè)2個(gè)測(cè)回 然后去掉一大一小取平均 當(dāng)重測(cè)后測(cè)回差仍超限時(shí) 重測(cè)該測(cè)距邊的所有測(cè)回 往 返 或不同時(shí)段 較差超限時(shí) 應(yīng)分析原因后 重測(cè)單方向的距離 若重測(cè)還是超限 重測(cè)往 返兩方向的距離 3 氣象元素的測(cè)定測(cè)距作業(yè)前 應(yīng)預(yù)先打開(kāi)溫度表和氣壓表 溫度表必須懸掛在離地面1 5m左右或與測(cè)距儀近似高 不受陽(yáng)光直射 受輻射影響小和通風(fēng)良好的地方 操作者及儀器周?chē)系K物應(yīng)遠(yuǎn)離溫度表球部至少半米 在使用通風(fēng)干濕溫度表時(shí) 須經(jīng)過(guò)15 30min后方能開(kāi)始觀測(cè) 觀測(cè)時(shí)將通風(fēng)器的發(fā)條上緊 等通風(fēng)器轉(zhuǎn)動(dòng)2 4分鐘 應(yīng)按其使用說(shuō)明上所定的通風(fēng)時(shí)間 此時(shí)通風(fēng)速度不得小于2 5m s 以后 進(jìn)行溫度表的讀數(shù)精確到小數(shù)一位 并將讀數(shù)進(jìn)行修正 按相應(yīng)有效檢定證書(shū)所列的修正值 溫度表讀數(shù)時(shí) 觀測(cè)者應(yīng)站在下風(fēng)方 讀數(shù)要迅速準(zhǔn)確 在野外使用時(shí)如風(fēng)速大于3m s應(yīng)在通風(fēng)干濕度表通風(fēng)器的迎風(fēng)面上套上一個(gè)風(fēng)擋 以防止大風(fēng)對(duì)于通風(fēng)速度的不良影響 氣壓表測(cè)讀時(shí)必須水平放置 要防止指針擱滯 讀數(shù)前用手指輕輕扣敲儀器外殼或表面玻璃 以消除傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中的摩擦 觀測(cè)時(shí)指針與鏡面指針像重疊 此時(shí)讀數(shù)精確到小數(shù)一位 讀取氣壓表上的溫度值以進(jìn)行溫度訂正 氣壓值的求算應(yīng)經(jīng)過(guò)溫度 示度 補(bǔ)充等項(xiàng)的訂正 按相應(yīng)有效檢定證書(shū)所列的修正值 變形觀測(cè)手簿的記錄和計(jì)算要求 1 手簿中的原始數(shù)據(jù)和記事項(xiàng)目 必須在現(xiàn)場(chǎng)用鉛筆或鋼筆記錄 記錄者必須對(duì)觀測(cè)者的讀數(shù)進(jìn)行復(fù)誦 嚴(yán)禁憑記憶補(bǔ)記 手簿的計(jì)算和檢查必須在離點(diǎn)前做完 2 一切數(shù)字 文字記載均應(yīng)正確 清楚 整齊 美觀 凡需更正錯(cuò)誤 均應(yīng)將錯(cuò)字整齊劃去 并在其上方填寫(xiě)正確文字或數(shù)字 嚴(yán)禁隨手涂擦 對(duì)超限的成果須注明原因和重測(cè)結(jié)果所在頁(yè)數(shù) 對(duì)重測(cè)記錄 則需加注 重測(cè) 字樣 書(shū)寫(xiě)的文字 符號(hào)和單位均應(yīng)符合國(guó)家頒布的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn) 3 對(duì)原始記錄的秒值 毫米數(shù) 不得做任何涂改 原始記錄的度 分 米 分米 確屬讀錯(cuò) 記錯(cuò) 可在現(xiàn)場(chǎng)更正 但同一方向 測(cè)站 內(nèi)不能有兩個(gè)相關(guān)的數(shù)字連續(xù)劃改 4 外業(yè)手簿中 每點(diǎn)的手頁(yè) 應(yīng)記載測(cè)站名稱(chēng) 等級(jí) 覘標(biāo)類(lèi)型等 每一觀測(cè)時(shí)間段的首末頁(yè)上端各項(xiàng) 均須記載齊全 5 精密三角測(cè)量和精密導(dǎo)線(xiàn)測(cè)量記錄和計(jì)算的小數(shù)位 采用TC A 2003 1201 1800 TM30 TS30 全站儀觀測(cè)水平及垂直角讀數(shù)到0 1 0 1 1 計(jì)算到0 01 采用T3 J2型儀器觀測(cè)水平及垂直角讀數(shù)到0 1 1 計(jì)算到0 01 精密水準(zhǔn)測(cè)量記錄和計(jì)算的小數(shù)位 讀數(shù)到0 1mm 計(jì)算到0 01mm 最后計(jì)算的平面坐標(biāo) 高程及變形量等成果取至0 1mm 6 精密距離測(cè)量中 每測(cè)回要記全數(shù)一次 厘米和厘米以下的數(shù)字不得更改 邊長(zhǎng)讀數(shù)至0 1mm 計(jì)算至0 01mm 溫度讀至0 1 氣壓讀至0 1hpa 毫巴 儀器高和鏡高 讀至0 1mm 7 有條件時(shí)應(yīng)首先考慮采用電子記錄 電子記錄時(shí)必須按照有關(guān)電子記錄基本規(guī)定執(zhí)行 有關(guān)的測(cè)站 測(cè)點(diǎn)名稱(chēng)應(yīng)進(jìn)行必要的注記 記錄在記錄器中的原始數(shù)據(jù)必須及時(shí)錄入到計(jì)算機(jī)中并進(jìn)行資料的計(jì)算整理 采用電子記錄時(shí) 必須建立各項(xiàng)目記錄模板 每次記錄時(shí)打開(kāi)相應(yīng)項(xiàng)目記錄模板 可選擇 文件 菜單的 新建 命令 單擊 本機(jī)上的模板 選擇所要的記錄模板 進(jìn)行記錄 在沒(méi)有原有記錄文檔備份文件時(shí) 嚴(yán)禁打開(kāi)原有的記錄文檔進(jìn)行編輯記錄 全站儀及其特性 全站儀又稱(chēng)全站型電子速測(cè)儀 電子全站儀 是一種兼有電子測(cè)距 電子測(cè)角 計(jì)算和數(shù)據(jù)自動(dòng)記錄及傳輸功能的自動(dòng)化 數(shù)字化的三維坐標(biāo)測(cè)量與定位系統(tǒng) 全站儀精度指標(biāo) 在所有全站儀測(cè)距部分標(biāo)稱(chēng)精度指標(biāo)的表達(dá)式中 均使用 A BD 的形式 如徠卡TC2003系列為 1mm 1ppm D 顯然 該精度表達(dá)形式由以下兩部分組成 A 代表固定誤差 單位為mm 它主要由儀器加常數(shù)的測(cè)定誤差 對(duì)中誤差 測(cè)相誤差等引起 固定誤差與測(cè)量的距離無(wú)關(guān) 即不管實(shí)際測(cè)量距離多長(zhǎng) 全站儀將存在不大于該值的固定誤差 全站儀的這部分誤差一般在1mm 5mm之間 BD 代表比例誤差 它主要由儀器頻率誤差 大氣折射率誤差引起 其中B的單位為 ppm PartsPerMillion 是百萬(wàn)分之 幾 的意思 它廣泛地出現(xiàn)在國(guó)內(nèi)外有關(guān)技術(shù)資料上 它不是我國(guó)法定計(jì)量單位 而僅僅是人們對(duì)這一數(shù)學(xué)現(xiàn)象的習(xí)慣叫法 全站儀B的值由生產(chǎn)廠(chǎng)家在用戶(hù)手冊(cè)里給定 用來(lái)表征比例誤差中比例的大小 是個(gè)固定值 一般在1ppm 5ppm之間 D的單位為 km 即1 106mm 它是一個(gè)變化值 根據(jù)用戶(hù)實(shí)際測(cè)量的距離確定 它同時(shí)又是一個(gè)通用值 對(duì)任何全站儀都一樣 由于D是通用值 所以比例誤差中真正重要的是 ppm 通常人們看比例部分的精度也就是看它的大小 B和D的乘積形成比例誤差 一俟距離確定 則比例誤差部分就會(huì)確定 顯然 當(dāng)B為1ppm 被測(cè)距離D為1km時(shí) 比例誤差BD就是1mm 隨著被測(cè)距離的變化 全站儀的這部分誤差將隨之按比例進(jìn)行變化 例如當(dāng)B仍為1ppm 被測(cè)距離等于2km時(shí) 則比例誤差為2mm 固定誤差與比例誤差絕對(duì)值之和 再冠以偶然誤差 號(hào) 即構(gòu)成全站儀測(cè)距精度 如徠卡TPS1100系列全站儀測(cè)距精度為2mm 2ppm D 當(dāng)被測(cè)距離為1km時(shí) 儀器測(cè)距精度為4mm 換句話(huà)說(shuō) 全站儀最大測(cè)距誤差不大于4mm 當(dāng)被測(cè)距離為2km時(shí) 儀器測(cè)距精度則為6mm 最大測(cè)距誤差不大于6mm 特別需要指出的是 全站儀的標(biāo)稱(chēng)精度指標(biāo)是一種誤差限差的概念 也就是說(shuō)每臺(tái)全站儀測(cè)距誤差不得超過(guò)生產(chǎn)廠(chǎng)家提供的標(biāo)稱(chēng)精度指標(biāo) 所謂不得超過(guò) 可能出現(xiàn)的情況是 有的儀器實(shí)際誤差接近于這個(gè)限差 也可能有的小于或遠(yuǎn)小于這個(gè)限差 因此決不能把某臺(tái)儀器的標(biāo)稱(chēng)精度當(dāng)作該儀器的實(shí)際精度 沒(méi)有誤差的全站儀是不存在的 但標(biāo)稱(chēng)精度一樣的全站儀其實(shí)際精度 即存在的實(shí)際誤差卻不同 有的相差還很大 據(jù)資料統(tǒng)計(jì)表明 相當(dāng)多的徠卡全站儀的實(shí)測(cè)精度高于標(biāo)稱(chēng)精度一倍以上 目前的TC A 2003 1800 TM30 TS30 等全站儀使用初期其實(shí)測(cè)及檢定測(cè)距精度與其標(biāo)稱(chēng)精度相比一般均在0 7倍以下 許多儀器僅0 5倍以下 隨著使用期的延長(zhǎng) 其精度會(huì)略微有所下降 國(guó)家計(jì)量檢定規(guī)程 JJG100 2003 將全站儀及電子經(jīng)緯儀的準(zhǔn)確度劃分為4個(gè)等級(jí) 見(jiàn)表1 29 全站儀測(cè)距氣象改正 全站儀在測(cè)距作業(yè)中必須進(jìn)行氣象改正 即通過(guò)測(cè)量作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的溫度T Temperature 和氣壓P Pressure 以及濕度H Humidity 該項(xiàng)僅在高精度測(cè)量時(shí)使用 按照一定的氣象改正公式 求出氣象改正數(shù)ppm以及距離改正數(shù) D 不同廠(chǎng)家的全站儀 其氣象改正公式也不同 全站儀的氣象改正是在標(biāo)準(zhǔn)氣象條件的基礎(chǔ)上進(jìn)行的 為了便于用戶(hù)的使用 廠(chǎng)家選定更接近作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的氣象條件作為儀器標(biāo)準(zhǔn)氣象條件 在標(biāo)準(zhǔn)氣象條件下 全站儀的氣象改正ppm值為零 如徠卡全站儀選T 12 P 1013 25mbar 760mmHg H 60 作為標(biāo)準(zhǔn)氣象條件 此時(shí)的氣象改正值ppm 0 也有的廠(chǎng)家溫度T選15 如拓普康 或20 如捷創(chuàng)力 但氣壓P一般都選1013 25mbar 實(shí)際測(cè)量時(shí) 現(xiàn)場(chǎng)的氣象條件一般會(huì)與標(biāo)準(zhǔn)氣象條件有所不同 因此通常所說(shuō)的氣象改正就是指對(duì)相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)氣象條件變化的改正 1013 25mbar約相當(dāng)于0m高程的氣壓值 在0 2000m范圍內(nèi) 高程每升高8 10m 氣壓一般減小約1mbar 在2000 4000m范圍內(nèi) 高程每升高10 13m 氣壓一般減小約1mbar 但即使同一高程 隨著氣象條件的變化 其氣壓值一般會(huì)變化20 60mbar 全站儀的三軸補(bǔ)償 細(xì)心的全站儀用戶(hù)常常提出這樣一個(gè)問(wèn)題 在固定照準(zhǔn)部的情況下 當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡上下俯仰的時(shí)候 發(fā)現(xiàn)水平角的讀數(shù)在不斷地變化 這個(gè)變化 有的儀器幾秒 也有的儀器可達(dá)十幾秒甚至幾十秒 他們納悶 俯仰望鏡時(shí) 由于儀器在水平方向沒(méi)有轉(zhuǎn)動(dòng) 引起讀數(shù)變化的應(yīng)該是垂直角 可是為什么水平方向也跟著變呢 他們懷疑是不是儀器出了毛病 因此不敢相信顯示數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性 長(zhǎng)期以來(lái) 人們使用的電子經(jīng)緯儀和全站儀 如徠卡的T2000S TC2000等 在上述情況下 水平方向都不會(huì)發(fā)生什么變化 可是全站儀技術(shù)發(fā)展到今天 全站儀性能大大提高 然而其水平方向反而不穩(wěn)定了 這到底是怎么一回事 其實(shí)這正是當(dāng)今全站儀性能提高的一個(gè)表現(xiàn) 補(bǔ)償器是用來(lái)補(bǔ)償由于經(jīng)緯儀垂直軸傾斜而引起的讀數(shù)誤差的 老式的單軸補(bǔ)償器 僅僅能補(bǔ)償垂直方向的讀數(shù)誤差 爾后出現(xiàn)自動(dòng)雙軸補(bǔ)償器 則可以同時(shí)補(bǔ)償垂直方向和水平方向的讀數(shù)誤差 但這都是對(duì)垂直軸傾斜的補(bǔ)償 1989年徠卡推出的T3000以及其后的徠卡全站儀 低精度的除外 則不僅能補(bǔ)償經(jīng)緯儀垂直軸傾斜引起的垂直度盤(pán)和水平度盤(pán)讀數(shù)誤差 而且還能補(bǔ)償由于水平軸傾斜誤差和視準(zhǔn)軸誤差引起的水平度盤(pán)讀數(shù)影響以及豎盤(pán)指標(biāo)差引起的豎盤(pán)讀數(shù)影響 通常稱(chēng)為 三軸補(bǔ)償 這也使改善水平方向讀數(shù)因素或者說(shuō)望遠(yuǎn)鏡轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)水平讀數(shù)變化的因素增加到三個(gè) 下面簡(jiǎn)要解釋這三種因素的原理 雙軸補(bǔ)償將垂直軸傾斜量分解成視準(zhǔn)軸方向和水平軸方向兩個(gè)分量 視準(zhǔn)軸方向的分量影響垂直度盤(pán)讀數(shù) 水平軸方向的分量影響水平度盤(pán)讀數(shù) 其影響為 其中為目標(biāo)點(diǎn)的垂直角 從式中可以看出 這種影響主要表現(xiàn)在望遠(yuǎn)鏡偏離水平面時(shí) 如前所述 當(dāng)望遠(yuǎn)鏡水平瞄準(zhǔn)時(shí) 橫向傾斜實(shí)際上對(duì)水平度盤(pán)沒(méi)有影響 但傾斜瞄準(zhǔn)時(shí) 該影響就明顯增加 如望遠(yuǎn)鏡傾斜45 時(shí) 1 橫向傾斜引起1 的水平方向誤差 因此如果補(bǔ)償器設(shè)置成雙軸補(bǔ)償 當(dāng)望遠(yuǎn)鏡轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí) 即使照準(zhǔn)部不動(dòng) 儀器也會(huì)自動(dòng)補(bǔ)償垂直軸傾斜而引起的水平度盤(pán)讀數(shù)誤差 水平方向讀數(shù)會(huì)不斷地變化 1 雙軸補(bǔ)償 2 水平軸傾斜誤差 水平軸傾斜誤差又稱(chēng)橫軸誤差或傾斜軸誤差 tilting axiserror 其引起的主要原因是由于安裝或調(diào)整不完善致使支承水平軸的二支架不等高 水平軸兩端的直徑不等也是一個(gè)原因 由于儀器存在著水平軸誤差 當(dāng)整平儀器時(shí) 垂直軸垂直 而水平軸不水平 這就會(huì)對(duì)水平方向引起觀測(cè)誤差 若 i為水平軸傾斜誤差對(duì)水平方向觀測(cè)讀數(shù)的影響 則有 i 顯然 i的大小不僅與i角的大小成正比 而且與目標(biāo)點(diǎn)的垂直角 有關(guān) 3 視準(zhǔn)軸誤差 視準(zhǔn)軸誤差又稱(chēng)照準(zhǔn)誤差 也就是人們常說(shuō)的 C 角 它產(chǎn)生的原因是由于安裝和調(diào)整不當(dāng) 望遠(yuǎn)鏡的十字絲中心偏離了正確的位置 結(jié)果是視準(zhǔn)軸與水平軸不正交 引起了測(cè)量誤差 它是一個(gè)固定值 外界溫度的變化也會(huì)引起視準(zhǔn)軸位置的變化 這個(gè)變化則不是一個(gè)固定值 若令 C為視準(zhǔn)軸誤差C對(duì)水平方向觀測(cè)讀數(shù)的影響 則有 C C cos 顯然 視準(zhǔn)軸誤差對(duì)水平方向讀數(shù)的影響不僅與視準(zhǔn)軸誤差C成正比 而且也與目標(biāo)點(diǎn)的垂直角有關(guān) 當(dāng)垂直角為零度時(shí) C C 即視準(zhǔn)軸誤差與它所引起的水平方向讀數(shù)誤差是相同的 此時(shí)可通過(guò)盤(pán)左盤(pán)右的觀測(cè)值之差來(lái)求得 即 L R 180 2C需要說(shuō)明的是 有的資料為了解釋的方便 并沒(méi)有嚴(yán)格區(qū)分 C和C 只是講C的變化依賴(lài)垂直角的變化 但這并不妨礙對(duì)此問(wèn)題的理解 為了消除上述三種因素的影響 簡(jiǎn)化角度觀測(cè)程序 將過(guò)去往往需正 倒鏡觀測(cè)才能消除的一些誤差自動(dòng)進(jìn)行修正 提高單面觀測(cè)的精度 除徠卡儀器外 還有賓得的PTS V2以及捷創(chuàng)力的Geodimeter500 600系列等儀器 都使用了三軸補(bǔ)償?shù)姆椒?其采取的手段是用雙軸補(bǔ)償?shù)姆椒▉?lái)補(bǔ)償垂直軸傾斜引起的垂直和水平度盤(pán)的讀數(shù)誤差 用機(jī)內(nèi)計(jì)算軟件來(lái)改正因橫軸誤差和視準(zhǔn)軸誤差引起的水平度盤(pán)讀數(shù)誤差 此改正通過(guò)下述參數(shù)進(jìn)行計(jì)算 已被確定和存儲(chǔ)在儀器里的最新視準(zhǔn)軸誤差和水平軸 橫軸 誤差 垂直軸傾斜 視準(zhǔn)軸橫向偏離的瞬間成份 具有三軸補(bǔ)償?shù)慕?jīng)緯儀或全站儀用下述公式來(lái)顯示角度值HzT Hz0 C cos St i tg 式中HzT 顯示的水平度盤(pán)讀數(shù) Hz0 電子度盤(pán)傳感器測(cè)得的值 對(duì)于只能對(duì)垂直角進(jìn)行單軸補(bǔ)償?shù)睦鲜诫娮咏?jīng)緯儀和全站儀來(lái)說(shuō) 如T2000S和TC2000 沒(méi)有改正上述三種因素的功能 人們看到無(wú)論望遠(yuǎn)鏡怎么轉(zhuǎn) 它們的水平方向讀數(shù)都不變化 并不是因?yàn)檫@種儀器穩(wěn)定可靠 其實(shí)是儀器沒(méi)有能力進(jìn)行這方面改正的緣故 對(duì)于僅有雙軸補(bǔ)償?shù)膬x器來(lái)說(shuō) 只能改正垂直軸傾斜引起的垂直和水平讀數(shù)誤差 當(dāng)補(bǔ)償器關(guān)閉以后 無(wú)論如何轉(zhuǎn)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡 水平讀數(shù)也不會(huì)變化 全站儀在工作時(shí) 其垂直角的改正 一是使用存儲(chǔ)的指標(biāo)差 二是使用垂直軸在視準(zhǔn)線(xiàn)方向的傾斜量 4 全站儀的三軸補(bǔ)償 全站儀的補(bǔ)償改正是通過(guò)補(bǔ)償器自動(dòng)測(cè)定垂直軸傾斜的瞬時(shí)值補(bǔ)償垂直軸傾斜引起的垂直 水平度盤(pán)讀數(shù)誤差 同時(shí)通過(guò)已被確定并存儲(chǔ)在儀器里的最新水平軸誤差 視準(zhǔn)軸誤差以及豎盤(pán)指標(biāo)差等用儀器內(nèi)計(jì)算軟件來(lái)改正儀器軸系誤差引起的水平及垂直度盤(pán)讀數(shù)誤差的 故儀器補(bǔ)償器本身的誤差 儀器軸系誤差中的水平軸誤差 視準(zhǔn)軸誤差C及豎盤(pán)指標(biāo)差等 應(yīng)通過(guò)定期的檢測(cè)進(jìn)行修正以使儀器達(dá)到最佳工作狀態(tài) 盡管上述誤差不能調(diào)整到零 但通過(guò)盤(pán)左及盤(pán)右觀測(cè)取均值的方法均能消除上述補(bǔ)償及各項(xiàng)軸系誤差 ATR自動(dòng)目標(biāo)識(shí)別及定位 1 原理象測(cè)距儀那樣 自動(dòng)目標(biāo)識(shí)別 ATR 部件以同樣的方法安裝在TCA系列全站儀的望遠(yuǎn)鏡上 紅外光束通過(guò)光學(xué)部件被投影在望遠(yuǎn)鏡上 從物鏡口發(fā)射出去 反射回來(lái)的光束 由內(nèi)置的CCD相機(jī)接收 其位置以CCD相機(jī)的中心作為參考點(diǎn)來(lái)精確地確定 假如CCD相機(jī)的中心與望遠(yuǎn)鏡的光軸的調(diào)整是正確的 則以ATR方式測(cè)得的水平方向和垂直角 可從CCD相機(jī)上光點(diǎn)的位置直接計(jì)算出來(lái) 采用ATR時(shí) 視準(zhǔn)線(xiàn)和CCD相機(jī)中心之間在水平和垂直方向上的偏差即為ATR準(zhǔn)直差 照準(zhǔn)差 ATR照準(zhǔn)差在盤(pán)左和盤(pán)右觀測(cè)時(shí)等值同號(hào) 即始終偏向目標(biāo)棱鏡的同一側(cè) 且不論距離的遠(yuǎn)近其偏離的角值是相等的 故不能通過(guò)盤(pán)左及盤(pán)右觀測(cè)取均值的方法得以消除 尤其在垂直角觀測(cè)時(shí)ATR照準(zhǔn)差直接傳遞到垂直角觀測(cè)值中 而水平角計(jì)算時(shí)因各水平方向觀測(cè)值相減后能將ATR照準(zhǔn)差基本消除 ATR照準(zhǔn)差的校準(zhǔn)是提高其測(cè)量精度的重要一環(huán) 常規(guī)的ATR校準(zhǔn)工作允許檢查和測(cè)定CCD相機(jī)的中心與望遠(yuǎn)鏡光軸的重合度 測(cè)定ATR的照準(zhǔn)差 必須人工將望遠(yuǎn)鏡對(duì)準(zhǔn)棱鏡中心 視準(zhǔn)線(xiàn) 十字絲 和CCD相機(jī)中心之間在水平和垂直方向上的偏差由儀器計(jì)算出來(lái) 校準(zhǔn)過(guò)程中的偏差改正被應(yīng)用在ATR方式下的角度測(cè)量上 當(dāng)度盤(pán)掃描系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)量時(shí) 這些改正數(shù)被用來(lái)改正相對(duì)于視準(zhǔn)線(xiàn)的值 如果在測(cè)角中既用ATR方式 又用人工方式 檢查和測(cè)定ATR照準(zhǔn)差則是十分必要的 因?yàn)橹挥性谶@種情況下 兩種方法才能達(dá)到最佳匹配 ATR校準(zhǔn)可通過(guò)儀器上的校準(zhǔn)對(duì)話(huà)框進(jìn)行 2 精確定位三個(gè)順序進(jìn)行的過(guò)程形成了精確定位的特點(diǎn) 搜索過(guò)程 目標(biāo)找準(zhǔn)過(guò)程和測(cè)量過(guò)程 在手動(dòng)對(duì)棱鏡粗略進(jìn)行照準(zhǔn)后 ATR的精確定位將是完全自動(dòng)的 首先ATR檢查粗略的棱鏡是否位于望遠(yuǎn)鏡的視場(chǎng)里面 如果他探索不到棱鏡 它將從頭開(kāi)始搜索過(guò)程即望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行螺旋式的連續(xù)運(yùn)動(dòng) 掃描的速度可以選擇以便使被掃描區(qū)域里影像之間沒(méi)有間隙 一旦探測(cè)到棱鏡 望遠(yuǎn)鏡馬上停止運(yùn)動(dòng) 整個(gè)掃描和識(shí)別的時(shí)間大約2 4秒鐘 如圖1 78所示 ATR的感應(yīng)區(qū)位于望遠(yuǎn)鏡的中心 大約占三分之一的視場(chǎng) 在此感應(yīng)區(qū)內(nèi) ATR可立即識(shí)別出棱鏡 當(dāng)使用ATR測(cè)量技術(shù)的時(shí)候 為了減少測(cè)量時(shí)間 沒(méi)有必要十分嚴(yán)格地手動(dòng)照準(zhǔn)棱鏡中心來(lái)確定水平方向和垂直角 定位時(shí) 馬達(dá)螺旋式地轉(zhuǎn)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡來(lái)照準(zhǔn)棱鏡的中心并使之處于預(yù)先設(shè)定的限差之內(nèi) 一般情況下 十字絲只是位于棱鏡中心附近 他之所以沒(méi)有定位于棱鏡中心 是為了優(yōu)化測(cè)量速度 因?yàn)槎ㄎ焕忡R中心附近比靠馬達(dá)準(zhǔn)確地定位于棱鏡中要快些 為確定偏差 ATR測(cè)量十字絲和棱鏡中心間的水平和垂直偏移量 這些偏移量被用來(lái)改正儀器上所顯示的水平方向和垂直角 所以 雖然十字絲沒(méi)有精確地照準(zhǔn)棱鏡中心 但它是以棱鏡中心為準(zhǔn)的 實(shí)質(zhì)上是精確照準(zhǔn)定位的 ATR需要一塊棱鏡配合進(jìn)行目標(biāo)識(shí)別 為了使工作更加簡(jiǎn)化 ATR的角度測(cè)量與距離測(cè)量同時(shí)進(jìn)行 在每一測(cè)量過(guò)程中 角度偏移量都被重新確定 相應(yīng)地改正了水平方向和垂直角 進(jìn)而精確地測(cè)量出距離或計(jì)算出目標(biāo)點(diǎn)坐標(biāo) ATR標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置中的測(cè)量精度與儀器本身的角度測(cè)量精度相一致 如果選擇了不同標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置的測(cè)距方式 ATR的測(cè)量精度應(yīng)選用所對(duì)應(yīng)測(cè)量方式的精度級(jí)別 例如 距離測(cè)量方式 fast 將縮短測(cè)量時(shí)間 允許在近距離對(duì)不穩(wěn)定的手持棱鏡進(jìn)行測(cè)量 當(dāng)使用ATR方式進(jìn)行測(cè)量時(shí) 由于其望遠(yuǎn)鏡不需要人工聚焦或精確照準(zhǔn)目標(biāo) 測(cè)量的速度將會(huì)得到非常明顯的增加 其精度不依賴(lài)于觀測(cè)員的水平 基本上保持常數(shù) 工程控制網(wǎng)的設(shè)立與平差計(jì)算 1 工程施工控制網(wǎng)坐標(biāo)的確立水利水電工程施工控制網(wǎng)應(yīng)根據(jù)工程規(guī)模 類(lèi)型 控制的范圍一般選擇二 三 四等作為首級(jí)網(wǎng) 大型水利水電工程平面控制網(wǎng) 混凝土建筑物可選擇二 三等 土石建筑物可選擇三 四等作為首級(jí)網(wǎng) 中型水利水電工程 混凝土建筑物可選擇三 四等 土石建筑物可選擇四等作為首級(jí)網(wǎng) 首級(jí)平面控制網(wǎng)一般為獨(dú)立網(wǎng) 應(yīng)利用規(guī)劃設(shè)計(jì)階段布設(shè)的測(cè)圖控制點(diǎn) 起算數(shù)據(jù)可與鄰近的國(guó)家三角點(diǎn)聯(lián)測(cè) 其聯(lián)測(cè)精度不低于國(guó)家四等網(wǎng)要求 首級(jí)平面控制網(wǎng)點(diǎn)的點(diǎn)位中誤差根據(jù)大 中型水利水電工程規(guī)模應(yīng)分別不大于 5 7 mm 7 10 mm 最末級(jí)平面控制網(wǎng)相對(duì)于首級(jí)網(wǎng)的點(diǎn)位中誤差不應(yīng)超過(guò) 10mm 平面控制網(wǎng)不允許布設(shè)無(wú)多余觀測(cè)的單三角鎖 加密導(dǎo)線(xiàn)應(yīng)附合于首級(jí)網(wǎng)點(diǎn)上 大型水利水電工程高程控制網(wǎng) 混凝土建筑物可選擇二等 土石建筑物可選擇三等作為首級(jí)網(wǎng) 中型水利水電工程 混凝土建筑物可選擇三等 土石建筑物可選擇四等作為首級(jí)網(wǎng) 首級(jí)高程控制網(wǎng)應(yīng)與鄰近國(guó)家水準(zhǔn)點(diǎn)聯(lián)測(cè) 其聯(lián)測(cè)精度不低于國(guó)家四等水準(zhǔn)技術(shù)要求 最末級(jí)高程控制點(diǎn)相對(duì)于首級(jí)高程控制點(diǎn)的高程中誤差 對(duì)于混凝土建筑物應(yīng)不超過(guò) 10mm 對(duì)于土石建筑物應(yīng)不超過(guò) 20mm 首級(jí)網(wǎng)和加密網(wǎng)應(yīng)布設(shè)成閉合環(huán)線(xiàn) 附和路線(xiàn)或節(jié)點(diǎn)網(wǎng) 不允許布設(shè)水準(zhǔn)支線(xiàn) 2 變形控制網(wǎng)的布設(shè)大壩變形網(wǎng)的測(cè)點(diǎn)按其可靠穩(wěn)定性高低可分為 基準(zhǔn)點(diǎn) 又稱(chēng)校核基點(diǎn) 是為變形監(jiān)測(cè)而布設(shè)的長(zhǎng)期穩(wěn)定可靠的監(jiān)測(cè)控制點(diǎn) 工作基點(diǎn) 又稱(chēng)起測(cè)基點(diǎn) 是為直接監(jiān)測(cè)位移測(cè)點(diǎn)而在位移測(cè)點(diǎn)附近布設(shè)的相對(duì)穩(wěn)定的測(cè)量控制點(diǎn) 位移測(cè)點(diǎn) 是布設(shè)在建筑物上和建筑物牢固結(jié)合 能代表建筑物變形的監(jiān)測(cè)點(diǎn) 三級(jí) 其中基準(zhǔn)點(diǎn)及工作基點(diǎn)納入變形控制網(wǎng)范圍 監(jiān)測(cè)大壩水平位移的平面網(wǎng)基準(zhǔn)點(diǎn)一般布設(shè)在大壩下游不受大壩水庫(kù)壓力影響的地區(qū) 基準(zhǔn)點(diǎn)組不宜少于4個(gè) 其目的是能確認(rèn)有2個(gè)及以上的穩(wěn)定點(diǎn) 如布設(shè)倒垂線(xiàn)必須2個(gè)及以上 以互相校核本身的穩(wěn)定性 布設(shè)在大壩下游的高程網(wǎng)基準(zhǔn)點(diǎn)若采用基巖標(biāo)應(yīng)成組設(shè)置 每組不得少于3個(gè) 一般應(yīng)設(shè)置在大壩下游1 5km處 布設(shè)雙金屬標(biāo)或鋼管標(biāo)作為水準(zhǔn)基點(diǎn)時(shí)應(yīng)布設(shè)二組及以上 大壩變形控制網(wǎng)可利用工程施工控制網(wǎng)首級(jí)網(wǎng)點(diǎn)作為起算坐標(biāo) 其目的是使得工程所得的各點(diǎn)坐標(biāo)能與國(guó)家坐標(biāo)統(tǒng)一 目前采用的國(guó)家坐標(biāo)系一般為1954年北京坐標(biāo)系 采用蘇聯(lián)克拉索夫斯基橢圓體 在1954年完成測(cè)定工作 1985年國(guó)家高程基準(zhǔn) 大壩坐標(biāo)系可采用平行于及垂直于壩軸線(xiàn)的方向作為X及Y軸 以大壩右岸某一點(diǎn)坐標(biāo)作為 0 0000 0 0000 并盡量使整個(gè)大壩系統(tǒng)的有關(guān)測(cè)點(diǎn)坐標(biāo)值都為正值建立大壩坐標(biāo)系 如選擇壩頂右岸平面變形工作基點(diǎn)的坐標(biāo)為 1000 0000 1000 0000 3 變形控制網(wǎng)的平差計(jì)算變形控制網(wǎng)的平差計(jì)算方法一般可分為 經(jīng)典平差 秩虧自由網(wǎng)平差 偽逆平差 擬穩(wěn)平差 大壩平面及高程變形控制網(wǎng)平差后最弱點(diǎn)指定方向位移量全中誤差應(yīng)不大于 2 0mm 經(jīng)典平差 首期控制網(wǎng)平差 能確定有兩個(gè)以上穩(wěn)定點(diǎn)的網(wǎng) 秩虧自由網(wǎng)平差 變形控制網(wǎng)的復(fù)測(cè)成果平差 無(wú)確定的已知起算點(diǎn) 擬穩(wěn)平差 有相對(duì)穩(wěn)定點(diǎn)的網(wǎng)成果平差 亦屬于秩虧自由網(wǎng)平差 除了觀測(cè)網(wǎng)中存在若干個(gè) 有多余起算數(shù)據(jù) 固定點(diǎn) 采用固定基準(zhǔn)作間接平差外 對(duì)于自由變形觀測(cè)網(wǎng) 目前比較成熟的就是采用固定基準(zhǔn)的經(jīng)典平差 采用重心基準(zhǔn)的秩虧自由網(wǎng)平差和采用擬穩(wěn)基準(zhǔn)的擬穩(wěn)平差三類(lèi) 如果自由網(wǎng)中存在不動(dòng)點(diǎn) 采用固定基準(zhǔn)最好 它有堅(jiān)實(shí)的穩(wěn)定基礎(chǔ) 這種情況實(shí)際上也是存在的 例如滑坡監(jiān)測(cè) 測(cè)站點(diǎn)相對(duì)位移測(cè)點(diǎn)在許多場(chǎng)合可認(rèn)為完全不動(dòng) 這種網(wǎng)相應(yīng)地可采用經(jīng)典平差 如果自由網(wǎng)中各測(cè)點(diǎn)都是變形點(diǎn) 當(dāng)然也可以說(shuō)他們是非固定不變的穩(wěn)定點(diǎn) 根據(jù)觀測(cè)數(shù)據(jù)和變形情況分析 認(rèn)為他們是等概率形變的 在這種情況下 自然認(rèn)為采用重心基準(zhǔn) 相應(yīng)地采用偽逆平差為合適 這種方法缺乏穩(wěn)定基礎(chǔ) 而且重心基準(zhǔn)與網(wǎng)形大小有關(guān) 如果自由網(wǎng)中存在著一部分點(diǎn)相對(duì)另一部分是穩(wěn)定點(diǎn) 但實(shí)際上他們不是固定不變的 則采用擬穩(wěn)基準(zhǔn)進(jìn)行擬穩(wěn)平差為好 這樣對(duì)變形測(cè)點(diǎn)而言 也有了較穩(wěn)定的基礎(chǔ) 當(dāng)然首先要分析確定哪些點(diǎn)是相對(duì)穩(wěn)定的 由于采用不同的平差基準(zhǔn) 所得到的各點(diǎn)位移量存在著差異 然而實(shí)際的位移場(chǎng)理論上是唯一的 所以在實(shí)際變形分析中 要注意研究所采用的基準(zhǔn)是否合適 應(yīng)該如何正確地選擇與實(shí)際情況接近的基準(zhǔn) 使變形分析結(jié)果盡量與實(shí)際相符 復(fù)測(cè)變形控制網(wǎng)平差的一般程序 秩虧自由網(wǎng)平差 擬穩(wěn)平差 經(jīng)典平差 首先將各基點(diǎn)均作為非固定點(diǎn)進(jìn)行秩虧自由網(wǎng)平差 根據(jù) PVV 及 X X 為最小 使整個(gè)網(wǎng)作平移或繞網(wǎng)的重心旋轉(zhuǎn) 通過(guò)秩虧自由網(wǎng)平差若認(rèn)為存在相對(duì)穩(wěn)定點(diǎn) 平面網(wǎng)不少于2個(gè) 高程網(wǎng)不少于1個(gè) 則可進(jìn)行擬穩(wěn)平差 即把變形較為穩(wěn)定的控制網(wǎng)點(diǎn)當(dāng)作擬穩(wěn)點(diǎn) 較不穩(wěn)定的控制網(wǎng)點(diǎn)當(dāng)作非擬穩(wěn)點(diǎn) 擬穩(wěn)點(diǎn)的權(quán)可根據(jù)其位移向量大小按一定的規(guī)則確定 目前按權(quán)確定的擬穩(wěn)平差尚無(wú)現(xiàn)成的平差軟件 一般可根據(jù)工程實(shí)際情況結(jié)合控制網(wǎng)復(fù)測(cè)有關(guān)成果確定選用擬穩(wěn)定 若對(duì)秩虧自由網(wǎng)平差成果經(jīng)過(guò)檢驗(yàn) 認(rèn)為網(wǎng)中各點(diǎn)均較為穩(wěn)定 可將這些點(diǎn)均作為擬穩(wěn)點(diǎn) 即秩虧自由網(wǎng)平差 若對(duì)秩虧自由網(wǎng)平差成果經(jīng)過(guò)檢驗(yàn) 能確認(rèn)控制網(wǎng)中存在至少兩個(gè)穩(wěn)定點(diǎn) 則可將穩(wěn)定點(diǎn)作為固定基準(zhǔn)進(jìn)行經(jīng)典平差 1 工作基點(diǎn)位移產(chǎn)生的原因 1 工作基點(diǎn)施工結(jié)束后未過(guò)穩(wěn)定期即進(jìn)行觀測(cè) 無(wú)論建在巖基上或土地基上的工作基點(diǎn) 都應(yīng)過(guò)了規(guī)定的穩(wěn)定期后再開(kāi)始觀測(cè) 因?yàn)槭状斡^測(cè)值系變形觀測(cè)系統(tǒng)的基準(zhǔn)值 特別是建在土地基上的測(cè)墩 宜在施工結(jié)束后一個(gè)冬夏后再開(kāi)始觀測(cè) 至少應(yīng)過(guò)一個(gè)雨季 2 工作基點(diǎn)距離水壩過(guò)近 受水壓力影響較大 3 工作基點(diǎn)本身結(jié)構(gòu)的原因 a 若混凝土工作基點(diǎn)地面及地下基礎(chǔ)部分未加鋼筋 長(zhǎng)時(shí)間后工作基點(diǎn)本身將產(chǎn)生裂縫等變形 b 工作基點(diǎn)強(qiáng)制對(duì)中器埋設(shè)不穩(wěn)固或本身結(jié)構(gòu)變形 例如支承托架式強(qiáng)制對(duì)中器若三根支柱過(guò)細(xì) 過(guò)高 則會(huì)使上部基座產(chǎn)生水平位移 該樣式的基座對(duì)中螺孔如與螺桿在制造工藝上沒(méi)有精密配合 則可產(chǎn)生對(duì)中誤差達(dá) 5mm或更大 這種誤差相當(dāng)于工作基點(diǎn)發(fā)生水平位移 4 埋于軟弱夾層 巖石 中的工作基點(diǎn) 可能因巖石不穩(wěn)定而產(chǎn)生水平位移 5 日曬對(duì)工作基點(diǎn)短周期水平位移的影響 設(shè)置在露天的工作基點(diǎn) 由于全天受太陽(yáng)照射 將產(chǎn)生同一工作基點(diǎn)的 陰 陽(yáng) 兩面 因應(yīng)力不平衡而產(chǎn)生混凝土工作基點(diǎn)的 扭轉(zhuǎn) 由某壩工作基點(diǎn)在一天內(nèi)受太陽(yáng)照射后的變形趨勢(shì)及其數(shù)值可見(jiàn) 一天之內(nèi)工作基點(diǎn)因太陽(yáng)日照原因產(chǎn)生的最大扭轉(zhuǎn)幅度約1mm 變位大小還與方向有關(guān) 最大變位方向與最小變位