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工程测量课程设计报告书
工程测量学课程设计报告
-北京郊区隧道工程贯通测量技术设计
院系:
建筑工程学院
专业:
测绘工程
地点:
测绘专业课程设计教室
班级:
测绘B09-2班
姓名:
谢振雷
学号:
200905064221
教师:
郝延锦
2012年7月2日至2012年7月8日
目次
一、工程概况
二、控制网的布设、
2.1地面平面控制网
2.2地面水准测量
2.3地下平面控制网
2.4地下水准测量
三、联系测量方案
四、测量方案的实施
4.1地面平面控制测量
4.2地面三角高程测量
4.3地下导线测量
4.4地下水准测量
五、贯通误差预计
5.1贯通相遇点在在水平重要方向上xˊ上的误差预计
5.2贯通相遇点在高程上的误差预计
六、组织安排
七、质量与安全保障措施
八、经费预算
九、技术总结
9.1参考规范
9.2设计贯通误差
体会
一、工程概况
为了改善北京市某郊区的道路交通状况,拟在杨家村和杨家峪两个居民点之间设计一条隧道。
杨家村和杨家峪均位于山区,两地之间有高山阻隔,地势起伏较大。
其中杨家村地势较低,高程约为650m,杨家峪地势较高,高程约为700m,两地之间直线距离约为2.0km。
根据该地区原有地形图,选定A、B两点为隧道的两端点,在两点间建立一条长约1.7公里,坡度i=2.94%的直线隧道,联通两地。
隧道无竖井,故不需进行联系测量。
根据相关技术规定,隧道贯通相遇点在水平重要方向上的允许偏差不得超过0.1m,在高程方向上的允许偏差不得超过0.07m.
二、控制网的布设(包括地面、地下)
1.地面平面控制网
根据《工程测量规范》
隧道洞外平面控制测量的等级
洞外平面控制网类别
洞外平面控制网等级
测角中误差(〞)
隧道长度L(km)
GPS网
二等
——
L>5
三等
——
L≤5
三角形网
二等
1.0
L>5
三等
1.8
2 四等 2.5 0.5 一级 5 L≤0.5 导线网 三等 1.8 2 四等 2.5 0.5 一级 5 L≤0.5 方案一: 采用三等GPS控制网,以GP1、GP2、GP3、GP4、GP5、GP6为选定的GPS控制点,通过与高等级已知点G1、G2、G3、G4进行联测,组成GPS控制网。 其中,GP2、GP5分别与A、B通视;GP2与GP1、GP3通视,GP5与GP4、GP6通视。 GPS测量精度分级 等级 平均距离(km) a(mm) b(ppm·D) 最弱边相对中误差 二 9 ≤10 ≤2 1/12万 三 5 ≤10 ≤5 1/8万 四 2 ≤10 ≤10 1/4.5万 一级 1 ≤10 ≤10 1/2万 二级 <1 ≤15 ≤20 1/1万 注: 当边长小于200m时,以边长中误差小于20mm来衡量。 闭合环或附合线路边数的规定 等级 二 三 四 一级 二级 闭合环或附合线路的边数 ≤6 ≤8 ≤10 ≤10 ≤10 接收机的选用 等级 项目 二 三 四 一级 二级 单频/双频 双频或单频 双频或单频 双频或单频 双频或单频 双频或单频 标称精度 ≤(10mm +3ppm·D) ≤(10mm +3ppm·D) ≤(10mm +3ppm·D) ≤(10mm +3ppm·D) ≤(10mm +3ppm·D) 观测量 载波相位 载波相位 载波相位 载波相位 载波相位 同步观测接收机数 ≥2 ≥2 ≥2 ≥2 ≥2 各级GPS测量作业的基本技术要求 项目 等级 方法 二 三 四 一级 二级 卫星高度角( ) 相对快速 ≥15 ≥15 ≥15 ≥15 ≥15 有效观测卫星数 相对 快速 ≥4 — ≥4 ≥5 ≥4 ≥5 ≥4 ≥5 ≥4 ≥5 观测时段数 相对 ≥2 ≥2 ≥2 ≥2 ≥1 重复设站数 快速 — ≥2 ≥2 ≥2 ≥2 时段长度( ) 相对 快速 ≥90 — ≥60 ≥20 ≥45 ≥15 ≥45 ≥15 ≥45 ≥15 数据采样间隔( ) 相对快速 10~60 10~60 10~60 10~60 10~60 PDOP 相对快速 <6 <6 <8 <8 <8 G1、G2、G3、G4四个已知点的平面坐标和高程见表下表。 已知点坐标和高程 点名 x y 高程 G1 451303.7680 309025.5630 590.0000 G2 451426.1840 309089.3340 610.0000 G3 453280.5071 309725.1713 720.0000 G4 453383.6790 309744.1920 720.0000 各GPS点的坐标和高程 点名 x y 高程 GP1 451549.7114 309156.8265 710.0000 GP2 451532.1728 309020.9325 710.0000 GP3 451612.9450 308916.5186 710.0000 GP4 453114.0372 309702.6827 710.0000 GP5 453197.7309 309670.5821 710.0000 GP6 453225.0190 309559.3920 710.0000 GPS测量精度分级 等级 平均距离(km) a(mm) b(ppm·D) 最弱边相对中误差 二 9 ≤10 ≤2 1/12万 三 5 ≤10 ≤5 1/8万 四 2 ≤10 ≤10 1/4.5万 一级 1 ≤10 ≤10 1/2万 二级 <1 ≤15 ≤20 1/1万 注: 当边长小于200m时,以边长中误差小于20mm来衡量。 方案二: 采用四等导线,以G1—G2作为起始边,附和至G3—G4。 建立“G1—G2—GP2—D1—D2—D3—D4—D5—D6—D7—GP5—G3—G4”附和导线,其中G1、G2、G3、G4为已知点。 平均边长为0.18km。 共计11个测站 导线测量的主要技术要求 等级 导线长度(Km) 平均边长(Km) 测角中误差(″) 测距中误差(mm) 测距相对中误差(mm) 测回数 方位角闭合差(″) 相对 闭合差 三等 14 3 1.8 20 6 10 - 四等 9 1.5 2.5 18 4 6 - 一级 4 0.5 5 15 - 2 4 二级 2.4 0.25 8 15 - 1 3 三级 1.2 0.1 12 15 - 1 2 导线数据 点号 x y G1 451303.7680 309025.5630 G2 451426.1840 309089.3340 GP2 451532.1728 309020.9325 D1 451678.9610 309108.7720 D2 451896.6420 309201.9050 D3 452088.9950 309270.3420 D4 452297.3170 309343.2870 D5 452519.2330 309435.0300 D6 452728.4830 309511.4580 D7 452940.4480 309606.2710 GP5 453197.7309 309670.5821 G3 453280.5071 309725.1713 G4 453383.6790 309744.1920 2地面水准测量 因测区位于山区,故采用全站仪三角高程测量。 沿“G2—S1—GP2—A—D1—D2—D3—D4—D5—D6—D7—B—S2—GP5—G3”布设成附和水准路线。 路线总长度为2.0km,采用2〞级全站仪进行三角高程测量。 电磁波测距三角高程测量的主要技术要求,应符合下表规定。 电磁波测距三角高程测量的主要技术要求 等级 每千米高差全中误差(mm) 边长(km) 观测方式 对向观测高差较差(mm) 附和或环形闭合差(mm) 四等 10 ≤1 对向观测 40 20 五等 15 ≤1 对向观测 60 30 注: 1D为测距边的长度(km)。 2起讫点的精度等级,四等不应低于三等水准点的高程,五等应起讫于不低于四等的高程点上。 3路线长度不应超过相应等级水准路线的长度限值。 电磁波测距三角高程观测的主要技术要求,应符合下表的规定。 电磁波测距三角高程观测的主要技术要求 等级 垂直角观测 边长测量 仪器精度等级 测回数 指标差较差(〞) 测回较差(〞) 仪器精度等级 观测次数 四等 2〞级仪器 3 ≤7〞 ≤7〞 10mm级仪器 往返各一次 五等 2〞级仪器 2 ≤10〞 ≤10〞 10mm级仪器 往一次 注: 当采用2〞级光学经纬仪进行垂直角观测时,应根据仪器的垂直角检测精度,适当增加测回数。 3地下平面控制网 根据《工程测量规范》 隧道洞内平面控制测量的等级 洞内平面控制网类别 洞内平面控制网等级 导线测角中误差(〞) 两开挖洞口间长度L(km) 导线网 三等 1.8 L≧5 四等 2.5 2≤L<5 一级 5 L<2 隧道洞内平面控制网的建立,应符合下列规定: 1洞内的平面控制网宜采用导线形式,并以洞口投点(插点)为起始点沿隧道中线或隧 道两侧布设成直伸的长边导线或狭长多环导线。 2导线的边长宜近似相等,直线段不宜短于200m,曲线段不宜短于70cm: 导线边距离 洞内设施不小于0.2m。 3当双线隧道或其他辅助坑道同时掘进时,应分别布设导线,并通过横洞连成闭合环。 4当隧道掘进至导线设计边长的2~3倍时,应进行一次导线延伸测量, 5对于长距离隧道,可加测一定数量的陀螺经纬仪定向边。 6当隧道封闭采用气压施工时,对观测距离必须作相应的气压改正。 铁路测量对地下导线测量的规定 测量部位 测量方法 测量等级 测角精度( ) 适用长度(km) 边长相对中误差 洞 内 导 线 测 量 二 ±1.0 直线7~20 曲线3.5~20 1/5000 1/10000 三 ±1.8 直线3.5~7 曲线2.5~3.5 1/5000 1/10000 四 ±2.5 直线2.5~3.5 曲线1.5~2.5 1/5000 1/10000 五 ±4.0 直线<2.5 曲线<1.5 1/5000 1/10000 根据上表中的规定,本次任务采用测量一级导线作为主导线,沿“G2—GP2—A—T1—T2—T3—T4—T5—T6—T7—T8—B—GP5—G3”,布设成附和导线,导线总长为1.7km,平均边长为186.54m。 视具体情况而定,部分导线点布设在顶板上。 4地下水准测量 根据《工程测量规范》 隧道洞外、洞内高程控制测量的等级 高程控制网类别 等级 每千米高差全中误差(mm) 洞外水准路线长度或两开挖洞口间长度S(km) 水准网 二等 2 S>16 三等 6 6 四等 10 S≤6 隧道高程控制测量,应符合下列规定: 1隧道洞内、外的高程控制测量,宜采用水准测量方法。 2隧道两端的洞口水准点、相关洞口水准点(含竖井和平洞口)和必要的洞外水准点, 应组成闭合或往返水准路线。 3洞内水准测量应往返进行,且每隔200~500m应设立—个水准点。 地下水准测量等级及使用仪器要求 测量等级 每公里高差中数的偶然误差/mm 两开挖洞口间水准路线长度/km 水准仪等级 水准标尺类型 二 三 四 ≤1.0 ≤3.0 ≤5.0 >32 11~32 5~11 线条式因瓦水准标尺 区格式水准标尺 区格式水准标尺 根据本次任务实际情况,采用四等水准测量,地下导线点同时作为水准点使用,布设附和水准路线。 使用S3水准仪、区格式水准标尺进行测量。 三、联系测量方案 因本次隧道中无竖井,故不需进行联系测量。 通过洞口的进、出口点及定向点,运用导线测量的方法导入方向和平面坐标。 通过洞口水准点,运用水准测量的方法直接导入高程。 具体步骤见测量方案。 四、测量方案的实施 1地面平面控制测量 根据相关技术规定,采用6台双频、标称精度≤10mm+3ppm·D)的GPS接收机进行观 测,与已知点G1、G2、G3、G4进行联测,共观测四个测段,每个点位至少观测两个测段。 之后进行数据解算,得到GP1、GP2、GP3、GP4、GP5、GP6的平面坐标和高程。 2地面三角高程测量 采用2〞级全站仪,进行对向观测,垂直角观测3个测回,边长测量往返各一次,对向观测高差较差≤40 (mm),附和或环形闭合差≤20 (mm)。 3地下导线测量 采用2〞级全站仪,水平角度观测2个测回,距离前后各观测四次,方位角闭合差≤ (n为测站数),边长相对中误差≤ 。 4地下水准测量 采用DS3水准仪和区格式水准标尺,前后视距差小于3m,视距小于100m,采用两次仪器高法,当水准点位于顶板时,水准尺倒立顶住水准点,但在计算高差时在须在读数前加负号,高差计算公式不变。 五、贯通误差预计 1贯通相遇点在在水平重要方向上xˊ上的误差预计 (1)地面平面控制测量误差引起的贯通误差 方案一: 三等GPS控制网中 固定误差a≤10mm, 比例误差系数b≤5×10-6, SGP2—GP5=1787.7719m, 则GP2与GP5之间边长SGP2—GP5的误差 MsGP2—GP5=± =±0.013m SGP2—GP5与贯通重要方向xˊ之间的夹角: GP2—GP5=137°37ˊ49″。 GPS测量误差所引起的K点在xˊ轴方向上的贯通误差 Mxˊ上=MsGP2—GP5 GP2—GP5=±0.010m。 方案二: 四等导线采用全站仪进行测量,精度为2″,±(5mm+5×10-6D),以1个测回测量水平角,每边往测量边长,往测1个测回,一测回读数较差小于10mm。 导线方位角闭合差小于5″ ,导线全长相对闭合差小于 。 =2.5″ =± =±0.024m 地面导线 值计算表 导线点号 /m G2 905 GP2 800 D1 655 D2 445 D3 240 D4 45 D5 150 D6 350 D7 560 GP5 810 G3 895 4061425 量边误差引起的 精度为2″的全站仪的测距标称精度MD=0.005+5×10-6D,求得平均边长D≈0.18km的MD=±0.005+5×10-6×188=±0.006m。 =± =±0.007m 地面导线 计算表 导线点号 G2 5.184E-07 GP2 1.04E-08 D1 6.561E-07 D2 2.179E-06 D3 7.684E-06 D4 1.186E-05 D5 1.141E-05 D6 8.573E-06 D7 4.77E-06 GP5 1.17E-07 G3 1.011E-07 4.788E-05 地面导线测量误差所引起的K点在xˊ轴方向上的贯通误差 Mxˊ上= =±0.024m 对方案一和方案二进行比较,在隧道长度相同的情况下,方案一所引起的贯通误差仅为±0.010m,小于方案二的贯通误差±0.024m,且采用GPS布设控制网,对观测条件要求比导线测量要求低,观测方便,外业工作量小,节省时间。 故地面平面控制网应采用方案一。 地面控制网引起的贯通误差Mxˊ上=±0.010m。 (2)地下导线测量误差引起的贯通误差 一级导线采用全站仪进行测量,精度为2″,±(5mm+5×10-6D),以1个测回测量水平角,每边往测量边长,往测2个测回,一测回读数较差小于10mm。 导线方位角闭合差小于10″ ,边长相对中误差小于 测角误差引起的 =5″ =± =±0.045m 地下导线 值计算表 导线点号 /m GP2 1120 A 825 T1 640 T2 460 T3 275 T4 88 T5 95 T6 274 T7 465 T8 653 B 842 GP5 1143 5381742 测边误差引起的 精度为2″的全站仪的测距标称精度MD=0.005+5×10-6D,求得平均边长D≈0.170km的MD=±0.005+5×10-6×170=±0.006m。 =± =±0.020m 地下导线 计算表 导线点号 GP2 0.000036 A 0.000036 T1 0.000036 T2 0.000036 T3 0.000036 T4 0.000036 T5 0.000036 T6 0.000036 T7 0.000036 T8 0.000036 B 0.000036 GP5 0.000036 0.000432 地下导线测量误差所引起的K点在xˊ轴方向上的贯通误差 Mxˊ下= =±0.049m 贯通在水平重要方向xˊ上的总中误差 Mxˊ= =±0.050m 2贯通相遇点在高程上的误差预计 (1)地面三角高程测量误差引起的相遇点高程误差 —每千米长度三角高程路线的中误差可按规定取为 =± 。 L—路线中三角高程测量路线总长度,以km计。 则按单位长度三角高程路线的高差中误差估算 MH上= =±0.013m (2)地下水准测量引起的相遇点高程误差 —每千米水准路线的高差中误差,可按相应规定取为 =± =± R—隧道中水准路线总长度,以km为单位。 则每千米水准路线的高差中误差估算: MH下= =±0.023m 贯通相遇点在高程上的总中误差 MH= =±0.026m 六、组织安排 根据工程实际,确定组织安排工作。 七、质量与安全保障措施 以规范为标准,根据工程实际具体安排。 八、经费预算 根据工程实际需要和当地费用标准,实际计算。 九、技术总结 1参考规范: 《工程测量规范》(GB50026-2007) 《工程测量学》(李清岳、陈永奇,测绘出版社) 《矿山测量学》(张国良,中国矿业大学出版社) 《工程测量课程设计指导书》(郝延锦,华北科技学院) 2设计贯通误差 (1)地面平面控制测量误差引起的贯通误差±0.010m (2)地下导线测量误差所引起的K点在xˊ轴方向上的贯通误差±0.049m (3)贯通在水平重要方向xˊ上的总中误差±0.050m (4)地面三角高程测量误差引起的相遇点高程误差±0.013m (5)地下水准测量引起的相遇点高程误差±0.023m (6)贯通相遇点在高程上的总中误差±0.026m 体会 本次课程设计,综合运用了工程测量、矿山测量学、测量学等学科的知识,在正确理解课程设计大纲及设计指导书的基础上,完成了任务。 既运用了刚刚学到的工程测量方法,又对过去所学的平差及误差预计的理论知识进行了充分的复习和运用。 使得自己对所学内容的整体掌握又得到了进一步提升,进行了综合的运用,增强了分析问题和处理问题的能力,并对实际工程的整体处理有了一定的认识。 我们所学的课本上的理论知识,通常都比较分散、零碎,不容易联系在一起,因此同学们在学完课本上的理论知识之后,往往觉得比较空洞,不容易掌握。 因而同学们虽然在学完课程后,虽然感觉学到了很多有用的理论知识和方法,但真正运用起来解决实际问题时却又感到无从下手。 本次课程设计,是对一项具体工程的实际设计。 在进行本次课程设计时,首先要对小比例地形图进行分析,看懂地形图,这就锻炼了同学们的读图、识图能力。 其次要在图上进行选线和选点,选定设计工程的开挖方向和洞口点,之后进行控制网的设计,根据相关规范的技术规定,设计出合理的控制网,包括洞内、洞外的平面控制网和高程控制。 通过CAD绘图软件,在地形图上绘出选定的路线和设计的控制网,并可以对个别点位的平面坐标和高程,两点间的距离以及直线间的角度进行查询和标注,从而将设计的图纸完整的进行表示,并得到误差预计和施工的具体数据。 之后运用设计图纸和数据进行误差预计,并和规定限差进行进行比较或两种方案进行比较,从而选出优化方案,并确定设计符合规范规定。 在确定方案之后,还要对贯通相遇点在水平重要方向和高程上进行误差预计,这要用到工程测量和矿山测量学的内容,结合课本上的计算举例,能够运用理论公式进行误差预计。 另外,通过本次课程设计,我对《工程测量规范》有了一定的了解。 在实际工作中,要想完成一项工程,必须首先确定自己的设计方案符合规范要求,而《工程测量规范》使我们作为测绘人员在解决工程测量方面的问题和进行设计时必须要遵循的规范,熟读规范,并对其中的一些内容熟记,能够让我们的工作准确,少出错误。 通过本次课程设计,我们对相关知识进行了梳理,并进行了进一步的熟记和掌握,通过整理课本上零碎的知识点,让自己的知识框架进一步完善,并学会运用相关知识去解决实际问题,获益匪浅。
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