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2022-12-03
本文目录一览:
狭长地区施工控制网的布设方案及平差方法
(一)施工平面控制网的布设
1.平面控制网等级
铁城水电站属三等中型水利水电工程,坝型为混凝土重力坝,平面控制网等级定为三等。
2.平面控制网的类型及布设
由于测区山高而且陡峭、河谷狭窄,接收卫星信号受到很大影响,原计划用GPS做平面控制网显然已经不太可能。图上优化设计确定网的类型为:光电测距导线网。必要时在观测条件允许情况下,用GPS加测2~3个边长。
由于测区山高且陡峭,大坝高43.3米,观测俯仰角太大。在枢纽区及厂区采用分层布设平面点的方法。以降低观测俯仰角使之达到规范要求。考虑到施工方便,在重要部位布设3个以上相互通视的平面点,经野外踏勘后最终选定点位,布设导线网点22个。最后进行观测量的优化直至满足相应等级技术要求。
3.施工平面控制网测量平差
为保证工程施工阶段与规划设计阶段坐标资料的连续统一,施工平面控制网用原勘测网点起算。
鉴于平面控制网网形曲窄,图形强度较弱,主要控制部位又处于两端,按误差传播原理,遵循将最弱点均匀分配的原则。全网坐标起算点(也就是坐标引测的终止点)选取在平面控制网的相对中央点Ⅲ14上,全网起算边为Ⅲ14-13。起算点和起算边选在测区中央对两端引起的误差基本相当。避免了由导线网端点起算引起另一端点的误差积累过大,造成引水隧洞末点点位误差较大,引起更大的贯通误差。
测距边归算:
(1)气象改正:测距时观测员输入温度、气压、湿度,仪器自动进行气象改正。
(2)加乘常数的改正:⊿s2=a+bS a、加常数 b、乘常数 S、实测距离 ⊿s2、改正数。
(3)边长投影改正:为保证工程引水隧洞正确贯通,边长投影面选在引水隧洞平均高程面即2050米,投影采用的公式:
D0=D(1- ) , Hm=H9-Hr
H9:测距边两端平均高程;Hr:测区投影面高程;R:地球曲率半径;D:实测边长工;D0:改化后边长
边长经过归算后,借助《Nasew95工程测量控制网微机平差系统》,采用间接平差法,对平面网按“方向”进行平差,输入方向观测值和经各项改正归算后的边长值,先验方向中误差1″,测距固定误差1mm,比例误差2ppm(采用仪器标称精度),所有观测值均按国家三等平面网等精度处理,方向值与边长精度匹配。平差后基本精度如表1:
表1 施工平面控制网基本精度表
名 称
平差后基本精度
标称精度或限差要求
边长固定误差(米)
0.00086
0.0010
边长比例误差(ppm)
1.72
2.0
一方向测角误差m(d.mmss)
0.000086
±0.0001
测角中误差m(d.mmss)
0.00012
±0.00018
最弱点位误差(米)
0.0100
±0.010
最弱点间误差(米)
0.00713
±0.010
最弱边相对误差
1/210800
1/150000
上表对照表明:施工平面控制网满足三等导线网的技术要求。因此,不再用GPS加测边长以提高图形结构。
(二)施工高程控制网的布设
1.施工高程控制网的等级
铁城水电站工程首级高程控制网等级为三等。
2.施工高程控制网网形布设
本次施工高程控制网沿大通河两岸布设三等闭合水准环,沿途纳入三等水准网的平面控制点达9个,并在重要的单项工程或隧洞进出口部位布设一对或一对以上水准点:在枢纽区有Ⅲ08、Ⅲ11、ⅢBM1三个水准点;在施工导流洞进口有Ⅲ02、Ⅲ03二个水准点;在施工支洞口有ⅢBM2、Ⅲ11二个水准点,在厂区及引水隧洞出口有Ⅲ22、ⅢBM3二个水准点。
3.三等水准测量内业平差计算及精度评定
同理以测区中心点Ⅲ16为高程起算点,使用Nasew95平差软件,按最小二乘原理采用间接平差法严密平差,并评定最弱点相对于起始点的高程中误差(表2)。
表2 水准网平差后基本精度
名 称
平差后基本精度
限差
每公里水准测量高差中数偶然中误差M△
1.67
±3
每公里水准测量高差中数的全中误差Mw
1.32
±6
最弱点高程中误差(mm)
3.05
±10
最弱点间高程中误差(mm)
2.51
±10
首级施工高程控制网精度达到三等水准技术规定,并和设计精度吻合,满足本工程施工要求。
(三)引水隧洞贯通误差估计
引水隧洞全长约2700米,对其控制主要是保证隧洞的贯通。
隧洞进口位于电站枢纽区域,出口位于厂房区域,中间有1#施工支洞。进出口控制点密度较大。1#施工支洞口布设平面控制点2座,后视方向点至少3个,附近布设三等水准点2座,四等高程点2座。对引水隧洞的控制网其平面最弱点误差10mm,最弱点间误差7mm。 高程最大中误差3mm。
数学模型为:
MY=±
Myb=±
Myl=±
Myb:由于测角误差产生的横向中误差;Myl:由于测边误差产生的横向中误差;mb:测角中误差;Rx、dy:导线环点至贯通面的垂直距离和投影长度; :导线边长相对中误差;n:测量组数。
计算引水隧洞贯通误差,隧洞进出口参数取自初设阶段测量结果,其他参数采用平差后精度评定。
铁城水电站引水隧洞贯通误差计算如下:
点名
东坐标
北坐标
进口
34565367.385
4069383.167
出口
34566071.389
4066681.641
测角中误差: 1.27 ''
边长相对中误差: 1/ 210000
每公里高程中误差: 3 mm
洞线长: 2791.749 m
洞线方位角: 165.233791052578
横向贯通误差: 25.78374 mm 允许: 30mm
纵向贯通误差: 6.647022 mm 允许: 60 mm
高程贯通误差: 3.544414 mm 允许:15mm
由于施工控制网的平高起算点都在网的中央,所以越往两端点位精度越低,以上是采用引水隧洞相向开挖模式计算贯通误差;若利用1#施工支洞所造成的4个工作面往两头同时开挖,贯通精度将会优于以上计算结果。
(四)结语
在实际生产中以上例子的贯通误差(加上隧洞测量贯通误差)远远小于预计误差。另外在狭长地带也可以利用GPS加测测区两端边长加强图形结构。
供参考
(1)零类设计——基准设计问题;
(2)一类设计——网形设计问题;
(3)二类设计——观测精度设计问题;
(4)三类设计——对已有控制网的改造与加密问题。
一、零类设计(基准设计)
零类设计也就是基准的选择问题,即平差的参考系选择问题。基准可以认为就是给控制网的平差提供一组必要的起始数据,以便求得平差问题的唯一解。因此,如何选择这组必要的起始数据,才能达到控制网所要求的精度是零类设计所要解决的问题
(一)基准问题
零阶段设计也就是基准的选择问题,即平差的参考系选择问题。基准可以认为就是给控制网的平差提供的一组必要的起始数据,以便求得平差问题的唯一解。因此,
基准的选择还可以认为是必要的起始数据的选择问题,而如何选择这组必要的起始数据,才能达到某种目的的则是零阶段实际所要解决的问题。
为平差提供的基准,都可以用未知参数之间的d个条件方程来表示,其一般形式为
而且tr( )=d,即d个条件应是线性无关的。我们称这个条件方程为平差的基准方程
(二)基准变换
为了求得未知参数的最佳估值及协因数矩阵,应该选择何种基准的问题,实质上也可以认为就是一个平差问题。可以认为零阶段设计问题已在平差中基本上得到了解决。但是,在基准的选择中,每选择一个基准,我们都需要进行复杂的计算工作,下面是一种较好的基准变换算法,称为S变换。其公式即为任意一个基准下的平差结果转换到秩亏自由网平差结果的计算公式
其中, 表示秩亏自由网的协因数阵, 表示任意基准下的协因数阵。 表示变换矩阵。
二、一类设计(网形设计)
一类设计,是在观测值先验精度和未知参数的准则矩阵已定的情况下,选择最佳的点位布设和观测值的最佳配赋。而网形的优化设计所要解决的问题就是布设多少控制点,也就是控制点数目的优化。点数的多少决定着测区控制点的密度,影响到精度、可靠性和使用的方便性,也与测量的成本费用、工作量有直接的关系,应该在满足精度可靠性要求和使用方便的前提下,力求布设最少的控制点。
三、二类设计(权设计)
二类设计或者控制网观测值最佳权变量问题,是指在控制网的网形和网的精度要求已定的情况下,寻求观测值的最优权矩阵,并把它变成观测纲要,这里最优的意义是指精度、费用和可靠性标准。
测量控制网的观测值,主要有测角和测边两类。角度观测值在网中的作用主要是
对方位(横向)的控制,却有较大的尺度误差(总纵向);测边网的点位误差也是离已知点的越远越大,但有较大的方位误差和较小的尺度误差。二类设计程序分为两步:第一步按最优观点确定观测值的权;第二步的任务是把观测值权转换为观测纲要。第一步可以采用以纯量精度标准和准则矩阵为基础的直接法和以精度标准为基础的间接法来解算。而第二步采用对权阵求逆,并将其作为观测值方差-协方差矩阵的估值,再按经典大地测量的处理方法把最佳观测值的权换算成观测值的重复次数。
四、三类设计(加密设计)
三类设计,对现有网和现有设计进行改进,引入附加点或附加观测值,导致点位增删或移动,观测值的增删或精度改变,来改善原网。
各类设计的划分可用表5-1简单表示。
表5-1 控制网优化设计的分类
设计分类 固定参数 待定参数
零类设计(ZOD)
一类设计(FOD)
二类设计(SOD)
三类设计(THOD)
,部分
部分
核电站初级平面控制网的作用是针对核电站平面测量控制网布设和施测的特殊性,综合考虑先验精度及设计精度要求。论文着重从控制网的基准数据,控制网型,观测值的权重方面探讨控制网优化设计的方法,为后续核电施工提供借鉴。
控制网优化设计的介绍就聊到这里吧,感谢你花时间阅读本站内容,更多关于控制网优化设计的第二阶段主要是确定什么、控制网优化设计的信息别忘了在云尚网络www.ysfad.net进行查找喔。
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