精密测量学教案-第2章测量技术基础

第一篇：精密测量学教案-第2章测量技术基础

测量技术基础教案(2学时)教学内容

1.概述--测量的概念及基本要素;（10min）2.量值传递系统；（20min）

3.测量方法和测量器具的选择；（20min）4.测量误差及数据处理。（30min）

2.1 概述

测量的任务：确定物理量的数量特征。几个术语： 检验：

判断被测物理量是否合格的过程，不一定要得到其具体数值。测量：以确定量值为目的的全部操作过程。测试：具有试验研究性质的测量。

测量

概念：以确定量值为目的的全部操作过程。即将被测量与具有计量单位的标准量进行比较，从而确定二者比值的实验认知过程。L/E= q L=q•E

1.基本计量单位的定义和计量基准 如米：“米是在光在真空中1/299792458s的时间间隔内所经过的距离”。一.量块

理想量块 2.量块的用途（1）作为长度尺寸标准的实物载体，将国家的长度基准按照一定的规范逐级传递到机械产品制造环节，实现量值统一。

（2）作为标准长度标定量仪，检定量仪的示值误差。

（3）相对测量时调整仪器零位，用测量器具比较量块与被测尺寸的差值。（4）也可直接用于精密测量、精密划线和精密机床的调整。3.量块的精度（①分级）

按制造精度分6级，即00、0、k、1、2、3级。量块的精度（②分等）

量块按其检定精度分为五等：即1、2、3、4、5等.精度依次降低。4.量块的组合使用 一.计量器具的分类

计量器具是测量仪器和测量工具的总称。

1.标准量具：以固定形式复现量值的计量器具。

2.通用量具：可测量某一范围内的任一尺寸，并能获得具体数值.3.专用量具：测量某种特定参数的计量器具。专用计量器具 光滑塞规

二.计量器具的基本度量指标

度量指标：是选择和使用计量器具、研究和判断测

量方法正确性的依据，是表征计量器具的性能和功能的指标。基本指标主要有： 1.刻线间距

2.分度值（或分辨率）3.示值范围

4.测量范围

5.灵敏度

1.刻线间距（c）：测量器具标尺或刻度盘上两相邻刻线中心线间的距离。2.分度值（i）：测量器具的标尺上，相邻两刻线所代表的量值之差。

分辨率：计量器具所能显示的最末一位数所代表的量值。5.灵敏度（s）：计量器具反映被测几何量微小变化的能力。

S=Δx/ΔL=K 当量仪刻度均匀时：

S=K=c/i

1、按实测几何量是否为被测几何量分类： ⑴直接测量

被测几何量的量值直接由计量器具读出。⑵间接测量

被测几何量的量值由实测几何量的量值按一定的函 数关系式求得。

2、按读数值是否为被测量的量值分类 ⑴绝对测量

从计量器具上直接读到被测几何量的量值。⑵相对测量

在计量器具上读到的是被测量相对于标准量的偏差值。

4、按零件上同时被测参数的多少分类 ⑴单项测量

单独地、彼此没有联系地测量零件的单项参数。⑵综合测量

检测零件几个相关参数的综合效应或综合参数，从而综 合判断零件的合格性。

一、测量误差的基本概念 测量误差（δ）：被测量测得值x 与其真值Q的差值。

即δ＝ x － Q

（绝对误差）

测量极限误差：真值Q落在测得值x 附近的最小范围。

则： x － │δlim │ ≤ Q ≤ x ＋ │δlim

即： Q= x ± │δlim │

δ用于比较相同尺寸的测量精度。

二.测量误差的分类（按测量误差的性质、规律及特点分）在相同测量条件下，n次测取同一量值x，则可得： 测量列—n个测得值xi（i=1，2，3„„n）

Xi中含测量误差δi，根据δi的分布规律，δi分为： 1）系统误差：

绝对值和符号均保持不变或按某一确定的规律变化的测量误差。

│2）随机误差：

绝对值大小和符号均以不可预知的方式变化的测量误差。3）粗大误差：

明显超出规定条件下预期的误差。

三、测量精度

按随机误差和系统误差的影响： 1）精密度：

反映测量结果中随机误差的影响。2）正确度：

反映测量结果中系统误差的影响。3）精确度（准确度）：

反映测量结果中随机误差和系统误差的影响。四.测量列中各类测量误差的处理 测量结果：Q= x±δ

即Q在x ¨Cδ和 x +δ之间。按测量误差的特性规律分：

系统误差

随机误差

残余误差 1.随机误差的处理

1）随机误差的分布及其特性：

①单峰性

②对称性

③有界性

④抵偿性

正态分布曲线方程(高斯方程)： 2）随机误差的评定指标 a.算术平均值 b.标准偏差σ

测量列单次测量值的标准偏差值： 计算σ的三个条件：

①Q已知；

② N →∞ ；

③无“系差”。测量列单次测量值的标准偏差估计值： 3）随机误差的处理

①计算测量列算术平均值

②计算测量列中单次测量值标准偏差的估计值

③计算测量列算术平均值标准偏差的估计值

④确定测量结果.2.系统误差（“系差”）的处理 1）¡°系差¡±的发现方法： ①实验对比法：

改变测量条件，对同一几何量测量，若两者无差异则无系差，否则存在系差。（用以发现定值¡°系差¡±）②残差¡±观察法：

按测量顺序观察残差，若残差大体正负相间，无明显变化规律，则无¡°系差¡±。否则有¡°系差¡±。（用以发现变值¡°系差¡±）2）¡°系差¡±的消除 ①误差根除法：

从根源上削除。如仪器使用前对零位；量块按“等”使用时可消除量块的制造和磨损误差。②误差修正法：

预先检定出系统误差，将其数值反向作为修正值，用代数法加到实际测得值上。（适用定值系差）

3.粗大误差的处理 1）粗大误差的判断：

可根据拉依达准则（3σ′准则）：

若∣ Vi ∣＞3σ ′则有粗大误差的测量值。2）粗大误差的处理：剔除。

五.等精度直接测量测量列的数据处理 步骤：

（1）判断系统误差。

检查有无显著的系统误差，若有，测量前加以减小或消除，或在测量值中进行修正。

（2）求算术平均值、残余误差、标准偏差估计值。

（3）判断粗大误差

若有予以剔除并重新进行步 骤（2），直至无粗大误差为止。

（4）计算测量列算术平均值的标准偏差估计值和测量极限误差。（5）写出测量结果的表达式。

小 结

1.测量的概念及测量的四要素。

四要素：被测对象、测量方法、计量单位、测量精度。2.量块的使用。

3.了解测量方法的分类。4.各种测量误差的处理。课堂练习题  试从83块一套的量块中，同时组合下列尺寸： 46.53mm、25.385mm、40.79mm。 解：因是同时组合，所以一块量块不能使用两次以上。组合时使用的块数越少越好。

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

课后习题  P22页习题2-1至2-9  下次课提问  P22页习题2-11做到作业本  下次课上交

第二篇：精密测量学习报告

测绘工程学院《精密工程测量》

学习报告

学 号：061410248 姓 名：张铁棒 指导老师：魏 亮

河南城建学院测绘工程学院

2013年12月

目 录

一、精密工程测量的定义和特点...............................................................................................2 二、精密工程测量研究的主要内容...........................................................................................3 三、精密工程测量的发展与应用...............................................................................................5

1、长江三峡工程永久船闸闸墙变形测量中的精密工程测量.............................................5

2、高速铁路工程测量中的精密工程测量.............................................................................5

四、致谢...........................................................................................................................................6

五、参考文献...................................................................................................................................7 一、精密工程测量的定义和特点

以毫米级或更高精度以及相对精度高于1ppm进行的工程测量。精密工程测量主要是研究地球空间中具体几何实体的精密测量描绘和抽象几何实体的精密测设实现的理论、方法和技术。精密工程测量代表工程测量学的发展方向。

精密工程测量的最大特点是要求的测量精度很高。精度这一概念包含的意义很广 , 分相对精度和绝对精度。相对精度又有两种 , 一种是一个观测量的精度与该观测量的比值 , 比值越小 , 相对精度越高 ,如边长的相对精度。但比值与观测量及其精度这两个量都有关 ,同样是 1∶ 1 000 000 ,观测量是10 m和是 10 km 时 ,精度分别为 0.01 m m 和10 m m , 故有可比性较差的缺点;另一种是一点相对于另一点 ,特别是邻近点的精度 ,这种相对精度与基准无关 ,便于比较 ,但是各种组合太多 , 如有 100 个点 , 每一个点就有 99 个这样的相对精度。绝对精度也有两种 ,一是指一个观测量相对于其真值的精度 , 这一精度指标应用最多。由于真值难求 ,通常用其最或是值代替。但这一绝对精度指标也有弊病 , 有时 , 它也与观测量的大小有关 ,如长度观测量。另一种是指一点相对于基准点的精度 ,该精度与基准有关 , 并且只能在相同基准下比较。由于精度的含意较多 , 而且随测量技术的发展又在不断提高 ,有什么精度要求的测量才能称为精密工程测量就很难给出一个确切的定义。这里我们给出以下定义 : 凡是采用一般的、通用的测量仪器和方法不能满足工程对测量或测设精度要求的测量 ,统称精密工程测量。

大型工程、特种工程中并非所有的测量都是精密工程测量。因此 ,大型工程、特种工程不能与精密工程并列。但是 , 大型特种工程中一定包括一些或许多精密工程测量。3 维工业测量、工程变形监测中的许多测量也属于精密工程测量。就精度而言 ,在工业测量中 ,在设备的安装、检测和质量控制测量中 ,精度可能在计量级 , 如微米乃至纳米;在工程变形监测中 ,精度可能在亚毫米级;在工程控制网建立中 ,精度可能在毫米级。长、大隧道的横向贯通精度虽然在厘米、分米级 , 但对测量精度要求很高 , 仍属于精密工程测量。精密工程测量的另一个特点是对测量的可靠性要求也很高 ,包括测量仪器的鉴定检核、测量标志的稳定、测量方法的严密、测量方案的优选、观测量之间的相互检查控制 , 以及严密的数据处理和对测量的质量检查控制以及监理等等。

精密工程测量是工程测量的分支，是测绘科学在大型工程、高新技术规程和特种工程等精密工程建设中的应用。数百米高的特大型水电工程，特大跨距的斜拉桥、悬索桥、大型工业和民用建筑群体的纷纷涌现，对传统的工程测量在内容、精度、技术要求、测控技术等方面提出了众多急需解决的问题。精密工程测量要满足各种复杂大型工程、前沿科学研究中的实验工程、现代工业安装测量、变形监测工程等等应用的需要，确保这些大型工程建设的顺利实施和工程的优质。精密工程测量的突出特点是“高精度”和“高可靠性”。二、精密工程测量研究的主要内容

精密工程测量的研究内容主要包括精密工程测量的理论、技术、方法、专用的仪器设备以及测量软件研发等方面。精密工程测量的理论、技术和方法是以大地测量学为基础的。因为所有测量工作都要涉及参考面和线 , 如地球椭球体、大地水准面、垂线、经纬线、真北方向等。对于工程而言 , 小范围要求在几何平面上进行设计施工放样 , 范围有时要穿过好几个 3度带 ,而且高差也较大 ,就必须作椭球面向平面的归化计算 ,作局大地水准面的精化 ,以及换带和投影计算。归化、投影等改正计算误差必须小于测量误

差。因而 ,工程基准面和局部坐标系的设计是精密工程测量的重要问题。工程控制网在许多方面有别于国家大地测量控制网。网的优化设计、精度、可靠性、费用和灵敏度设计计算要求更加精细 , 如要求采用基于观测值内部可靠性的精密测量控制网模拟法优化设计、观测值多维粗差定位与定值和方差分量估计算法等。一般来说工程控制网的长短边相差悬殊 , 点之间高差也很大 , G PS 和地面观测条件都较差(顶空障碍大 ,受旁折光和垂直折光影响等),这就要求对网作精心布设。同时还涉及 G PS 边、地面边之间的精度匹配、地面边角测量精度匹配的影响。G PS 网、地面边角网以及混合网的布设问题涉及到测距三角高程测量、精密几何水准的选取以及对规范要求的理解等问题。G PS 网在很大程度上逐渐取代地面网 , 对于边长悬殊极大(从几十米到几十千米)的工程控制网 ,用精密星历解算基线 , 精度也可达毫米级 , 但对于许多精密工程来说 ,不能采用单纯的 G PS 网、G PS网与地面网、特别是与高精度测边相结合乃是最新的发展方向。在精密工程测量特别是工程变形分析中涉及到数据处理理论和方法的研究。如非线性随机模型的参数估计、非参数估计和半参数估计理论。对于海量变形监测数据处理 ,要研究数据挖掘理论与方法 ,即要从大量的、模糊的和随机的各种数据源中 ,提取隐含在其中的有用信息和知识。统计分析、模糊数学、人工神经网络、分形几何以及小波理论等是数据挖掘的基础理论。分类、模糊聚类、关联分析、回归分析、时序分析、偏差分析以及预测分析等是数据挖掘的常用方法。其中 ,分类用于规则描述 ,并用这种描述来构造模型;模糊聚类是把数据按相似性分成类 ,发现数据的分布模式以及数据属性间的关系;关联分析是寻找数据中隐藏的关联网、关联规则和相关性;预测分析是利用大量的已有数据通过建模找出变化规律 ,由此对未来数据及特征进行预测等等。采用人工神经网络技术可用于大坝变形预报 , 用模糊数学理论处理观测误差 , 采用模糊聚类分析可对大坝的安全进行评判。在变形的几何分析和物理解释基础上 ,要研究变形预报的理论和方法 ,涉及系统论、控制论、信息论、突变论、协同论、小波、分形、混沌理论和耗散结构等许多非线性学科变形预报的系统论方法。主要有两种 : 一种是输入2 输出模型法 ,即把变形体看作是一个具有非线性、耗散性、随机性、外界干扰不确定性等特点的复杂系统 ,各种外界影响因子为输入 , 而变形为输出 , 有回归分析法、时间序列法、卡尔曼滤波法和人工神经网络法等;另一种是动力学方程法 , 根据系统运动的物理规律建立确定的微分方程来描述系统的运动 , 在对系统受力和变形认识的基础上 , 用低阶、简化的 , 在数学上可求解和可分析的模型来模拟变形过程。在精密工程测量仪器方面 , 多传感器集成测绘系统、激光跟踪仪、激光扫描仪、测量机器人、各种高精度 G PS 接收机、电子全站仪、水准仪以及各种专用测量仪器 ,为精密测绘提供了技术保障。其中 ,激光扫描仪可对被测对象在不同位置扫描、建模并转换到 C A D 成图 , 在土木工程、建筑监测、路桥设计、3 维建模、工业设计制造以及 G I S 数据采集等方面有广阔的应用前景。车载、机载激光扫描测量将成为地面数据采集的主要手段。一种由测量小车、测量机器人、激光测距断面仪、激光扫描仪和轨距、轨道高差、轨道里程传感器组成的高速铁路轨道测量系统是一种典型的多传感器集成测量系统 , 可实现铁道轨道的自动化测量 , 轨道限界 2 维断面测量和隧道 3 维断面测量其轨距和轨道高差精度可达到0.5 m m(图 1)。由 G PS 接收机、激光测距仪组成的远程位移测量系统可实现无人值守的远距离遥控遥测遥传实时变形监测 , 可用于活动性滑坡临滑前的持续监测预报(图 2)。由各种专用监测仪器、现代大地测量仪器以及空对地观测仪器组成的立体监测系统 ,可实现对滑坡和各种工程建筑进行持续的自动监测和变形预报。

在现代测量中 , 软件的研发与测量仪器设备的=研制具有同等重要的意义。精密工程测量的软件包括三大方面 : 与测量仪器或多传感器集成的测量系统相配套的随机软件;用于科研的科研型软件;面向广大用户的商品化通用软件。随机软件由厂商开发 ,如 G PS 接收机的基线向量解算和网平差软件 ,电子全站仪的机载软件等 ,目前多已实现汉化 ,具有最常用的功能;科研型软件的专用性强 ,具有特殊的和高难的功能。一般来说使用较复杂 , 不易掌握。如用精密星历解算长基线的 G am it , Berness 软件。用于精密工程控制网数据处理和平差计算的科研型软件除了具有一般的常用功能外 ,还具备以下功能 :可作自由网平差或拟稳自由网平差;可对不同类型、不同精度观测值按不等权进行整体平差;可作距离改化、方向改化计算;能自动组成全部三角形并作计算闭合差和限差检验;自动组成测角、测边全部极条件 ,并计算其自由项及限值;自动计算坐标方位角、基线或测距边条件的自由项及其限值;还可以作观测值的可靠性因子(多余观测分量)计算、边角权匹配计算、粗差检验及灵敏度分析等。商用化通用软件的特点是功能强大 ,使用方便。

下面介绍几个典型的商品化软件 ：.现代精密工程测量控制网数据处理通用软件包 C os a-W in。可作任意网形(从导线、导线网到边角网、混合网、特殊网等)、任意规模(未知点数从 1～104)、任意等级平面网、水准网或三角高程网的各种严密数据处理 : 观测值改化、概算、近似坐标、闭合差自动计算、粗差探测、方差分量估计、隧道贯通误差影响值计算、地面网和 G PS 网优化设计、坐标转换、网图显绘、报表输出以及变形监测网的拟稳平差和变形分析等。.精密 G PS 控 制 网 通 用平差 软 件 包(C os aG PS)。可与各种 G PS 接收机的基线向量软件接口 ,读入基线向量及其方差协方差 , 在 WG S 2 84 坐标系下进行 3 维网的无约束平差 , 在高斯平面坐标系下进行 2 维无约束平差、约束平差 ,与地面测边网联合平差 ,进行 G PS 高程拟合。.测量机器人变形监测软件包。具有工程管理、系统初始化、学习测量、自动测量、数据处理、数据查询、成果输出、工具、帮助等功能。该软件包安装在便携机上 ,便携机和测量机器人连接 ,用软件包控制测量机器人工作。以基点(测量机器人的位置)为基准 ,一已知点定向 , 另一已知点检查 , 根据极坐标原理 ,可获得各个测点的坐标。该法外业观测简单省时 ,效率高。如对某滑坡监测 ,常规方法外业观测需 3 天 ,而采用该方法却不到 2 小时。数据处理也实现了自动化。.测量机器人控制网自动观测软件包。可实现工程管理、参数设置、测站设置、学习测量、自动观测和成果输出等功能。该软件包是直接植入测量机器人 ,实现测量机器人自动观测 ,进行设置和初始观测后 ,测量机器人就可按照设定的精度、测回数等进 行全自动观测。这样可大大节省外业观测的时间和人力 ,如某滑坡监测网有 15 个点 , 采用人工观测至少要 15 天 ,而用测量机器人仅需 5 天。还可与后续的软件相接 ,进行网平差。三、精密工程测量的发展与应用

1、长江三峡工程永久船闸闸墙变形测量中的精密工程测量

永久船闸的变形关系到永久船闸能否正常运行。变形除受开挖边坡的时间效应、岩体年周期变化的影响外 ,主要与船闸运行过程中充、泄水有关。如果变形太大 ,会影响人字门的启闭和船闸的正常运行。对闸墙变形监测的精度要求极高(± 0.02 m m),观测周

期可任意调整(最小周期为 1 m in)。为快速及时地监视永久船闸有水系统联合调试和运行初期的建筑物的变形工况 ,建立了正、倒垂线和引张线组成的半自动化监测系统。用正、倒垂线装置监测闸首边墙变形对人字门门枢垂直度的影响;用引张线法监测闸室边墙顶的水平位移;用几何水准测量法监测闸首基础和闸顶的垂直位移。其中正、倒 垂 线 测 点 均 采 用 遥 测 垂 线 坐 标 仪(精 度± 0.01 m m)。南五闸室充、泄水过程墙与中南边墙顶部位移 过程线见图 1。.闸室充满水后 ,闸顶背向闸室位移 ,泄水后 ,闸顶向闸室位移 ,变化在 0.5 m m 以内。泄水后不可回复的最大位移为 0.06 m m。.充水用时 10 m in ,墙顶在第 11 m in 时到达最大位移0.01 m m 位置。在闸室泄水到 86 %时 ,边墙的回复变形就已经完成 , 说明永久船闸运行初期建筑物变形工况良好。

图-1 闸室充、泄水与闸首边墙顶部位移过程线

2、高速铁路工程测量中的精密工程测量

根据铁道联盟的定义：高速铁路指允许速度达到２５０ｋｍ／ｈ的客运专线，或允许速度达到２００ｋｍ／ｈ的既有线。高速铁路的突出特点是高平顺性和少维修性。精密工程测量是指绝对测量精度达到

毫米量级，相对测量精度达到１０ｕｍ，在特殊条件下，采用先进的仪器设备和技术手段进行的一种特殊的工程测量工作。精密工程测量的主要内容是建立精密工程控制网。精密工程控制网的作用是在工程施工前、施工中以及施工后的各个不同的阶段对被测量点、线和面提供可靠的测量基准。

精密工程测量的最大特点是要求的测量精度很高。

精密工程测量的另一个特点是对测量的可靠性要求很高，包括测量仪器的鉴定检核，测量标志的稳定、测量方法的严密、测量方案的优选、观测量之间的相互检查控制，以及严密的数据处理和对测量的质量检查控制以及监理等等。

1、高速铁路那些测量属于精密工程测量

高速铁路工程变形监测和轨道板铺设、轨道精调属于精密工程测量，就其精度而言，其相对精度可能要求达到毫米至亚毫米级 高速铁路工程控制网从分级布设，最弱边长相对精度从几万分之一到上百万之一，临近点坐标精度一般10毫米左右

长大隧道的横向贯通精度虽然在厘米到分米级，但其对方向测量精度要求很高，也属于精密工程测量

2、高速建精密工程测量体系的必要性 高速铁路行车速度快，列车运行安全和舒适度对轨道的高平顺性和高稳定性要求高；高速铁路建设需要大量铺设无砟轨道，轨道板的铺设和轨道（道岔）精调都需要高精度、高可靠性的测量技术做保证；

高速铁路勘察设计、施工和运营检测过程中的测量很多都属于精密工程测量的范畴，“三网合一”建设的需要；高速铁路建设工程测量成套技术标准体系的建设需要。

3、高速铁路精密工程测量的特点

从控制网网形上看属于带状，CPI直接闭合到国家高等级GPS点（A/B级）困难，所以有时需要做CP0；

高速铁路精密工程测量最大的特点是精度要求高。轨道基准点和轨道（道岔）精调需要达到亚毫米级测量精度；轨道板的铺设需达到亚毫米～毫米级的测量精度；轨道控制网CPIII测量要求1毫米测量精度；

高速铁路精密工程测量层次多，领域广，工作量繁重，是铁路建设成败的关键技术之一。

4、高速精密工程测量的内容及方法

①主要技术支持性文件或规范②平面控制测量的内容和作业方法 ③高程控制测量的内容和作业方法④控制网复测及加密作业方法

⑤线下施工阶段的测量作业方法⑥无砟轨道铺设阶段的测量作业方法⑦构筑物变形测量作业方法⑧线路整理及竣工测量作业方法 运营及养护维修测量。

四、致谢

假如我能搏击蓝天，那是您给了我腾飞的翅膀；假如我是击浪的勇士，那是您给了我弄潮的力量；假如我是不灭的火炬，那是您给了我青春的光亮!用语言播种，用彩笔耕耘，用汗水浇灌，用心血滋润，这就是我们敬爱的老师崇高的劳动。敬爱的梁老师，感谢您对我的精心培育，衷心祝您健康幸福！

五、参考文献

[ 1 ]

张正禄 , 吴栋材 , 杨

仁.精密工程测量 [ M].北京 : 测绘出版社 ,1992.[ 2 ]

张正禄.工程测量学[ M].武汉 :武汉大学出版社 ,2005.[ 3 ]

张松林 , 张正禄 , 罗年学.G PS平面控制网的模拟设计计算方法及其应用 [J ].武汉大学学报(信息科学版),2004 ,29(8):711 2 714.[ 4 ]

张正禄 , 邓

勇 , 罗长林 , 等.精密三角高程代替一等水准测量的研究 [ J ].武汉大学学报(信息科学版),2006 ,(1):5 2 8.[ 5 ]

张正禄 ,张松林 ,张

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刘祖强 ,杨

红 ,廖永龙.三峡永久船闸建筑物变形特性分析[J ].水电站自动化与大坝观测.2005 , 9(2): 59 263.[ 7 ] 铁道部京沪高速铁路建设总指挥部；京沪高速铁路CPⅢ网测量作业指导书；2010年1月；

第三篇：高铁精密测量

（1)三网合一：确定了无砟轨道铁路工程控制测量“三网合一”的测量体系。即勘测控制网、施工控制网、运营维护控制网成为 “三网”,三个阶段的平面和高程必须采用统一基准，即称为“三网合一”。

（一）、“三网合一”的内容和要求

1、“三网”高程坐标系统的统一

在无砟轨道的勘测设计、线下施工、轨道施工及运营维护的各阶段均采用坐标定位控制，因此，必须保证“三网”高程坐标系统的统一，各阶段的工作才能顺利进行。

2、“三网”起算基准的统一

“三网”平面测量应以基础平面控制网CPⅠ为平面控制基准，以二等水准基点为高程控制测量的基准。

（2）轨排粗调 《测规》“7.6.2 轨排安装前应测设加密基桩，加密基桩宜设于线路中线上。7.6.3 轨排粗调应以加密基桩为调整基准点。” 双块式轨排可分为现场组装及预组装，但不论何种方式，轨排的调整均为测设轨道的中心线，使轨排的中心线与线路中心线重合。为方便施工，直接在线路中心线上测设加密基桩，方便轨排调整。

因为轨排粗调只需轨排大概就位，方便上层钢筋的绑扎，防止精调后上层钢筋绑扎扰动轨排，故粗调轨排时，轨排中线放样误差应不大于5mm；钢轨内轨顶面高程放样误差应不大于2.5mm。精调使用轨检小车配合全站仪进行。（3）轨排固定 《测规》“7.7.3 轨枕固定架支脚安装测量方法及定位误差如下： 在支承层线路中心线两侧测设固定架支脚，直线段纵向每隔3.25m安放支脚，曲线段两支脚中心线与线路中心线保持垂直，外侧两支脚距离为3.25m，内侧两支脚距离应小于3.25m； 先通过CPⅢ控制点测设其中一个支脚的位置，再在该支脚上架设测量仪器测定其它三个支脚的位置。支脚间轴线平面X，Y方向定位限差应不大于0.5mm，高程限差不大于0.5mm。” CRTSⅡ型双块式无碴轨道的测量主要特点为通过CPⅢ点直接测设其支撑系统的支脚，不测设加密基桩，减少了一道测量工序，提高了精度控制。固定架安装支脚间距应根据轨枕设计间距和工装确定，根据旭普林公司现采用设备，轨枕间距650mm，一组固定架上5根轨枕，因此支脚间距为3.25m(4)轨道控制网CPIII：

沿线路布设的三维控制网，起闭于基础平面控制网（CPI）或线路控制网（CPII），一般在线下工程施工完成后进行施测，为轨道施工和运营维护的基准。CPIII网按自由设站边角交会方法测量。点间距为纵向60m左右、横向为线路结构物宽度，测量精度为相邻点位的相对点位中误差小于1mm。

1)CPIII控制网的网形

测站间距为120m时，CPIII平面控制网测量网形示意图如图所示。

测站间距为60m时，CPIII平面控制网测量网形示意图如图所示。

高程控制网测量网形

由于CPIII高程网测量方法形成的四边形闭合环（图中空心箭头组成的图形）为规则的矩形，因此简称此方法为矩形法。矩形法CPIII高程网测量可只进行单程观测。

矩形法水准测量闭合环的情况如图所示。其中箭头方向为高差传递方向。由图可知，每相邻两对CPIII点均构成独立的矩形闭合环，方便形成闭合差检核，可靠性高。

（3）基桩控制网（CPⅢ）测量 布设条件：

CPⅢ的控制网测量应待线下工程沉降和变形满足要求，且无砟轨道铺设条件评估通过后进行；

对竣工的线下工程在铺设无砟轨道前应进行平面线位的复测； 布设形式： 采用自由设站边角交会法基桩控制网布设如下图：要求大约每 60m设一对点

CPⅢ控制网应附合在CPⅠ、CPⅡ加密的高级控制点上，约相隔500～1000m在自由设站点上对附近的高级控制 点上进行方向、边长联测，以传递坐标，控制误差积 累。当在自由设站点上不能直接观测高级控制点时，可设辅助设站点，如下图：

CPⅢ的观测：

CPⅢ自由设站边角交会控制网观测宜采用带马达自动跟踪功 能的全站仪，测角标称精度不低于1″,测距标称精度不低于 2mm+2ppm。按测角中误差和测回数统计，观测2个测回可达 到3.5″测角中误差（实际观测3个测回）；一测回中2倍照 准差变动不大于9″；

同一方向值各测回较差不大于6″；

同一方向距离值各测回较差不大于3mm。边角交会控制网的数据处理：

按间接观测平差计算，由已知点、观测方向和边长解算 设站点和CPⅢ点的近似坐标，列出观测方向和边长误差 方程式，组成法方程式，结算坐标改正数

（三）CPIII控制网高程测量： 测量方法

每一测段应至少与3个二等水准点进行联测，形成检核。联测时，往测时以轨道一侧的CPⅢ水准点为主线贯通水准测量另一侧的CPⅢ水准点在进行贯通水准测量摆站时就近观测。返测时以另一侧的CPⅢ水准点为主线贯通水准测量，对侧的水准点在摆站时就近联测。往测示意如下：

往测示意如下：

CPⅢ控制点水准测量应按精密水准测量的要求施测。CPⅢ控制点高程测量工作应在CPⅢ平面测量完成后 进行，并起闭于二等水准基点，且一个测段不应少 于三个水准点。精密水准测量采用满足精度要求的 电子水准仪（电子水准仪每千米水准测量高差中误 差为±0.3mm），配套铟瓦尺。

沉降变形监测方法

1、沉降观测桩（点）采用水准仪外及全站仪进行监测。

2、沉降板采用水准仪进行监测。

3、单点沉降计采用振弦频率检测仪进行监测。

4、剖面沉降管采用剖面沉降仪进行监测。

5、位移监测桩采用全站仪进行监测。

6、测斜管采用测斜仪进行测试。

7、土压力盒采用振弦频率检测仪进行测试。

8、锚索计采用振弦频率检测仪进行测试。

9、渗压计采用振弦频率检测仪进行监测。

10、桥涵、桥梁、隧道沉降点采用水准仪进行监测。线、桥、隧沉降观测频率见规范要求，不再详述。评估指南要求的工后沉降评估判定标准见规范要求。

• CPⅢ平面控制测量要求

1)CPⅢ平面控制网在施测前，应进行详细的技术方案设计。技术方案设计的内容应包括以下内容：CPⅢ点的埋设与编号设计、与上一级控制点的联测方案设计、CPⅢ观测网形设计、测量方法与精度设计、所需要的仪器设备及其周期检定计划、内业数据处理方法设计、人员组织计划、应提交的成果资料清单和质量保障措施以及安全生产的注意事项等。

2)CPⅢ平面控制网观测前应做好以下准备工作：CPⅢ点的埋设与编号，全站仪、棱镜、木质脚架、温度计、气压计、外业采集软件等测量仪器和设备的准备,人员的组织与分工，内业数据处理软件的准备与培训等。3)CPⅢ平面控制网的外业观测应采用全站仪自由测站边角交会的测量方法。观测时，宜从区段的一端依次观测至区段的另一端。

4)通视情况较好时，可按120m间距自由设站，每一测站应观测6对CPⅢ控制点、每一CPⅢ点应保证有三个方向和三个距离的交会。通视情况较差时，可按60m间距自由设站，每一测站应该观测4对CPⅢ控制点、每一CPⅢ点应保证有四个方向和四个距离的交会。

5)CPⅢ平面网水平方向观测应满足下列要求：

• 每测站CPIII控制点均应采用多测回全圆方向观测法观测。

同一测站的所有CPIII控制点可以一次或分组观测；

• 分组观测时应保证分组的零方向相同，且至少有一个CPⅢ点在两组中均观测。两组

中，重复观测的同一个CPⅢ点其归零后的方向值较差应不大于6″。

• CPⅢ高程控制测量要求)CPⅢ高程控制网在施测前，应进行详细的技术方案设计。技术方案设计的内容应包括：CPⅢ点的埋设方案与编号设计、与上一级水准点的联测方案设计、水准路线设计、测量方法与精度设计、所需要的仪器设备及其周期检定计划、内业数据处理方法设计、人员组织计划、应提交的成果资料清单和质量保障措施以及安全生产的注意事项等。)CPⅢ高程控制网观测前应做好下列准备工作：CPⅢ点的埋设与编号，水准仪、水准尺、尺垫、木质脚架等测量仪器和设备的准备，人员的组织与分工，内业数据处理软件的培训等

3)CPⅢ高程控制网的外业观测，应采用单程精密水准测量的方法进行；CPⅢ点与上一级水准点的联测应采用独立往返精密水准测量的方法进行。

4)CPⅢ点与CPⅢ点之间的水准路线，应该采用水准路线形式，以保证每相邻的四个CPⅢ点之间都构成一个闭合环。

• CPⅢ高程网精密水准测量的主要技术标准

CPⅢ高程网水准路线的主要技术标准

CPⅢ高程网水准测量测站的主要技术标准

• 当桥面与地面间高差大于3m、地面上水准点高程无法直接传递到桥面CPⅢ点上时，应选择桥面与地面间高差较小的地方进行CPⅢ点高程上桥测量。高程上桥测量可采用悬挂铟钢带尺水准测量的方法进行高程传递。悬挂铟钢带尺水准测量进行高程上桥测量的高差，应进行水准尺零点差改正、温度改正、铟钢带尺的尺长改正。

• 当高程上桥测量困难时，可采用不量仪器高和棱镜高的中间设站三角高程测量与几何水准测量相结合的方法进行，就是在没有仪器高和棱镜高量取误差的情况下，求出点A和点B的高差，其测量原理如下图所示。

3.1 混凝土底座施工

混凝土底座施工工艺与双块式类似。在底座混凝土拆模24h后，方可进行凸形挡台的施工。凸形挡台施工前应精确测定位置，并对底座表面凸形挡台范围内混凝土进行凿毛处理。凸形挡台位置及外形尺寸应符合规定。

轨道板铺设可按以下工段进行流水作业：①混凝土底座清理及灌注袋铺设，②轨道板粗铺，③轨道板精调固定，⑤水泥沥青砂浆灌注及养护，⑤凸形挡台周围填充树脂灌注。（1）底座清理、水泥沥青砂浆注入袋铺设

根据砂浆灌注厚度，选择灌注袋。

砂浆灌注袋铺放前，应清理底座混凝土表面，底座表面应无杂物、积水。

按设计位置在两凸形挡台之间的底座上放置轨道板支撑垫木，然后铺放灌注袋，灌注袋应铺放平整，在支撑垫木处先暂时折叠。

灌注口朝轨道外侧，曲线地段灌注口均朝曲线内侧。

（4）水泥沥青砂浆灌注

水泥沥青砂浆搅拌时的材料投入顺序、搅拌时间及搅拌速度等指标应根据工艺性试验所确定的参数进行设定。每罐拌制完成，按规定检验流动度、含气量等指标。

灌注前，再次确认轨道板状态，检查灌注袋的位置。

砂浆宜匀速、连续注入，防止产生气泡；当板边砂浆灌注厚度达到施工控制值、且完全覆盖轨道板底面后，结束灌注。

水泥沥青砂浆采用自然养护，轨道板支承螺栓的拆卸应在水泥沥青砂浆强度达到0.1MPa后才能进行。

填充树脂应在现场配制，采用灌注袋灌注。

树脂材料灌注应在轨道板下水泥沥青砂浆灌注24小时并清洁、整理完毕后进行。

树脂应缓慢连续注入，防止带入空气，保证灌注密实。

（6）轨排粗调

粗调机或人工粗调轨排，轨顶标高允许偏差为0，-10 mm，中线位置允许偏差为±5mm。

（9）轨排精调

首先检查钢筋的绝缘和综合接地达到设计要求。用轨道几何状态测量仪仪逐一检测钢轨调整器处的轨顶高程、轨道中线位置、线间距、轨道平顺度等几何形位，并通过钢轨调整器进行调整。

第四篇：精密角度测量实验

180

m(i1)(i1)

m(i1

2)

式中：m—测回数

i—测回序号

--测回之间的度盘分数变动量J1为4分，J2=10分

--测微器（测微尺或测微盘）以秒计的总分格数，J1=60秒,J2=600秒。

精密角度测量实验要求：

1、掌握方向观测法的基本要领

2、每人不小于一个测回的观测，测回与测回之间度盘变换数按上述公式计算

3、照准部微动螺旋必须为旋进

4、各限差比照J2级仪器

5、进行测站平差计算，求出一测回方向值中误差和算术平均值中误差。

6、严格遵守仪器的操作规程，爱护和保管好仪器！！

7、以小组为单位提交实验成果一份，本周星期三78和星期四1/2为精密角度测量实验时间。

由于实验室仪器方面的原因，两个班不能同时进行实验，只能分开进行。先由1班明天下午4：00（每班五组）去二教领取仪器工具，然后找地方实验，完成实验后再传至2班。仪器在下周三或四归还。

第五篇：精密工程测量 复习题

精密工程测量 复习题

一、单项选择题

1、尺寸公差带图的零线表示（）尺寸线„„„„„„„„„„„„（C）

A.最大极限B.最小极限C.基本D.实际

2、属于形状公差的是„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„（A）

A.圆柱度B.同轴度

C.平行度D.圆跳动

3、圆度与径向圆跳动的区别表达不正确的是„„„„„„„„„„„（B）

A.圆度是形状公差，径向圆跳动是跳动公差

B.两者的公差带形状是半径差为公差值t的两个同心圆。

C.圆度无基准，径向圆跳动有公共轴线做基准

D.径向圆跳动合格，圆度也一定合格。

4、对于径向全跳动公差，下列论述不正确的是„„„„„„„„„„（C）

A.属于位置公差

B.属于跳动公差

C.与同轴度公差带形状相同

D.当径向全跳动误差不超差时，圆柱度误差肯定也不超差。

5、对于端面全跳动公差，下列论述正确的有„„„„„„„„„„„（C）

A.属于位置公差

B.属于跳动公差

C.与平行度控制效果相同

D.与端面对轴线的垂直度公差带形状相同

二、填空题

1.光滑工件尺寸检验标准中规定，验收极限应从被检验零件的基本尺寸向移动一个安全裕度A。

2、绝对测量是指量值直接表示测量结果的测量方法；相对测量指量值仅表示被测参数1

基本偏差的测量方法。

3.测量过程中，环境条件也会影响测量的准确度。因此，在进行测量时，需要考虑温度、湿度、灰尘、震动等客观条件的影响。

4.数字式光学计应根据被测工件正确选择测帽，原则是接触面最小，因此测量圆柱形选择刀口形测帽，测量平面时需使用球形测帽。

5.螺旋式外径千分尺在测量时，会产生零漂，首先需要进行校正值校正。外径千分尺刻度分别显示在水平的固定套筒和旋转的微分筒上，微分筒上每格为mm。

6.内径百分表在测量中，不能直接测量被测参数，所得读数为被测工件的差。其测孔时，需要在指示表指针的转折点处读数。如果被测工件实际尺寸比调零的基本尺寸小，指示表长指针顺旋转，小指针逆旋转。

三、简答题

1、精密工程测量与一般工程测量相比有何特点？

答：（1）大型精密工程的规划设计阶段，要研究地形变及局部重力场不均匀性对工程稳定性的影响；

（2）对于有统一工艺流程和结构的大型建筑物，除了建立高精度的施工测量控制网外，还要建立

高精度的安装测量控制网。

（3）精密工程测量要求在控制点上建立稳固的测量标志，并设立强制对中装置；

（4）在精密工程测量中，各种外界影响都要考虑。

总之，在精度方面、所使用的仪器工具及测量方法手段有较大的不同，但没有明显的界限。

2、对于“规范”中没有明确界定的重要建筑物的精度要求，在精度初步选定时该如何考虑？

答：（1）根据工程最主要的目标及不利情况，进行多种模拟计算分析，并结合目前的先进技术能实现的精度而初步确定。

（2）根据类似工程安全运行资料并结合专门分析的结果而认定。

（3）借助于同类工程执行的并已被验证能确保工程质量的精度指标。

3、测角中的照准误差，除了与仪器的质量，操作人员的水平有关外，还与照准标志有关？精密工程测量时，一个好的照准标志应满足哪些要求？

答：（1）其形状和大小便于精确瞄准，（2）没有相位差，（3）反差大，亮度好.四、论述题

简述客运专线铁路精密工程测量体系中“三网合一”的内容、要求以及重要性?

内容和要求:

（1）勘测控制网、施工控制网、运营维护控制网坐标高程系统的统一；

（2）勘测控制网、施工控制网、运营维护控制网起算基准的统一；

（3）线下工程施工控制网与轨道施工控制网、运营维护控制网的坐标高程系统和起算基准的统一；

（4）勘测控制网、施工控制网、运营维护控制网测量精度的协调统一；

重要性:

（1）勘测控制网、施工控制网起算基准不统一的后果

平面尺度：纵向里程，横向偏移

高程基准：线路纵断面，穿跨越限界

（2）线下工程施工控制网与轨道施工控制网的坐标系统和测量精度不统一的后果

线下工程与轨道工程错开

净空限界不足