水运工程测量规范精编.docx
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水运工程测量规范精编
Documentnumber:
WTT-LKK-GBB-08921-EIGG-22986
水运工程测量规范精编
水运工程测量规范
交通部水运司
中交广州航道局有限公司
修订说明
本规范是在《水运工程测量规范》(JTJ203—94)的基础上,吸收近年来不断发展的测量新技术,充分考虑测量新设备和新方法的发展,并参考国内外的相关标准修订而成。
本规范主要包括平面控制测量、高程控制测量、地形测量、水位控制测量、水深测量、施工测量、水文观测、变形测量和制图等技术内容。
本规范主编单位为天津航道局,参加单位为中交第一航务工程勘察设汁院、天津海事局、上海航道局、广州航道局、长江航道局、中港第三务工程局和天津水运工程科学研究所。
《水运工程测量规范》(JTJ203—94)颁布实施7年来,为水运工程的测量技术发展和工程建设都起到了重要的作用,但由于测量的新技术和新设备发展很快,测量方法也随之不断的改进,该规范中的部分内容已不能适应目前水运工程测量的要求。
为此,交通部水运司组织天津航道局等单位对原规范进行了全面修订。
本次修订中主要增加和补充了GPS测量、RTK-DGPS测量、数字化测图、施工定位、机助制图、多波束测深和适航水深测量等内容,并对原规范中的部分条文进行了修改和完善。
本规范共分11章56节21个附录,并附条文说明。
本规范编写人员分工如下:
1总则:
郭文伟
2术语:
郭文伟
3平面控制测量:
张铁军、郭文伟
4高程控制测量:
张铁军、李素江、袁世中
5地形测量:
李金亮
6水位控制测量:
袁世中
7水深测量:
郭文伟、张铁军
8施工测量:
李为荣、郭文伟
9水文观测:
李金亮、万大斌、唐友田
10变形测量:
李为荣、郭文伟
11制图:
冯立新、万大斌
附录A:
郭文伟
附录B、C:
张铁军
附录D:
万大斌
附录E、F:
袁世中
附录G~H、附录J~M:
郭文伟
附录N:
张铁军
附录P~R:
郭文伟
附录S:
万大斌
附录T:
张铁军
附录u:
万大斌
附录V:
冯立新、万大斌
附录w:
郭文伟
本规范于2000年12月23日通过部审,2001年9月5日发布,2002年1月1日实施。
本规范由交通部水运司管理和解释。
请各有关单位在执行过程中,将发现的问题和意见及时函告交通部水运司和本规范管理组,以便再修订时参考。
1总则
为统一水运工程测量的技术要求,保证测量质量,满足水
运工程规划、设计、施工、验收和船舶安全航行的需要,制定本规范。
本规范适用于港口与航道工程测量。
通航建筑物和修造
船水工建筑物等工程测量可参照执行。
水运工程测量应根据测量任务书和现场踏勘情况,充分利
用已有的测绘成果,制定技术方案,编制测量技术设计书。
测量结束后,应做好资料整理,编写测量技术报告。
测量任务书、测量技术设计书和测量技术报告提纲见附录A。
测量仪器和工具,应按国家规定进行计量检定,并及时检验校正。
水运工程测量除应符合本规范的规定外,尚应符合国家现行有关标准的规定。
2术语
2.0.1航道基本测量
为保证船舶安全航行,定期进行的全面测量,包括沿海航道与
港区水域的测量和内河长河段航道图测绘。
航道检查测量
为保证船舶安全航行,对沿海航道与港区水域部分要素定期
或不定期进行的以水深测量为主的测量。
DGPS
即差分GPS。
在坐标已精确测定的基准台上设置GPS接收机,并和移动台上的GPS接收机同步观测不少于四颗的同一组卫星,求得该时刻差分改正数(位置差分、伪距差分、相位平滑伪距差分和相位差分等改正数),通过无线电数据链把这些改正数实时播发给在附近工作的移动台(用户)或事后传送给移动台(用户),由移动台(用户)用所收到的差分改正数对其GPS定位数据进行实时修正,进而获得精确的定位结果。
RTK-DGPS
是一种高精度实时相位差分动态定位技术,由基准台、移动台及RTK差分数据链组成。
移动台无需在已知点上做初始化,而直接在动态环境下确定整周模糊度,实时接收GPS定位信息,并按基准台发送的RTK差分改正数进行修正,获得厘米级精度的三维坐标。
RBN-DGPS
无线电信标差分GPS定位系统“RadioBeaconDifferentialGPS”的简称。
此系统是利用无线电信标台站向移动台播发差分改正信息,移动台用此对其所接收的GPS定位信息实时进行修正,以确定其精确位置。
GPS高程测量
利用GPS相对定位确定测区高精度的三维基线向量,结合基准点的水准测量获得大地高程异常值,推求地面待定点的正常高。
全潮
相邻高潮或低潮之间的时间间隔称为潮期,一个潮期完成一
次潮汐升降运动,称为全潮。
适航浮泥层厚度
既能保证船舶安全航行,又不损害船体的浮泥层的厚度。
指
高频测深仪的波束反射界面到与适航密度值相对应的浮泥下界面
之间的浮泥层的厚度。
适航水深
用高频测深仪测得的深度基准面以下的深度与适航浮泥层厚
度之和。
施工标志
用于港口与航道工程施工的测量标志和施工导标。
变形监测网
由变形基点、变形观测点组成的变形控制网,包括平面和高程
控制网。
静吃水
测量船在漂泊或停泊的状态下,测深仪换能器底面距水面的
垂直距离。
动吃水
测量船以正常航速测深时,由于船舶航行引起的测深仪换能
器下沉量。
2.0.14硬底质
水底为风化岩、碎石、卵石、标准贯入击数大于30的砂性土和标准贯人击数大于15的粘性土的底质。
2.0.15中等底质水底为标准贯人击数大于10且小于或等于30的砂性土和标准贯人击数大于6且小于或等于15的粘性土质的底质。
2.0.16软底质
水底为标准贯人击数小于或等于10的砂性土和标准贯入击数小于或等于6的粘性土质的底质。
3平面控制测量
一般规定
平面控制网的布设应视测区大小、工程性质和测图比例尺等条件进行全面规划,分级布设。
平面坐标系统的确定应符合下列规定。
平面控制网的坐标系统应采用统一的高斯正形投影平面直角坐标系,投影分带应符合表的规定。
投影分带表3.1.2
测图比例尺
投影分带
1:
500—1:
5000
°、3°
1:
500O—1:
10000
3°
1:
10000—1:
50000
3°、6°
注:
对l:
500地形测图及港口工程施工测量,测区距投影带中央子午线的距离大于
45km时,可采用任意带投影。
一个测区应采用同一坐标系。
对港口工程测量和比例尺不小于1:
1000的疏浚及航道测量,其长度投影变形不应大于
1/40000;对比例尺小于1:
1000的疏浚及航道测量,其投影变形不应大于1/20000。
当采用国家或原坐标系统,其投影长度变形不满足要求时,应进行换带计算或采用独立坐标系统。
独立坐标系统的建立,可采用任意带的高斯正形投影
平面直角坐标系。
投影面可采用国家参考椭球面或主要测区的平均高程面。
3.1.2.5在未建立控制坐标系统的小测区可采用简易方法定向,建立独立坐标系统。
平面控制宜在国家等级控制网内建立加密网,依次分为叫
一级、二级和图根三个级别。
一、二级平面控制可作为测区的首级控制。
各级导线网、三角网和三边网的起算点边的精度不应低于
高一级控制网的精度要求。
一、二级导线网最弱点相对于起算点
的点位中误差,一、二级三角网最弱边边长中误差及一、二级三边网各边相邻点的相对点位中误差均不得大于,当测区最大比例尺大于1:
1000时,不应大于50mm。
平面控制点应选在便于观测和埋设标石的位置。
测区首级控制点应埋设标石或在固定地物上凿设标志和点号。
控制点埋石、标石规格及埋设应符合附录B的规定;对兼作水准点用的控制点,应按水准标石规格埋设。
对主要控制点,应绘点之记。
导线测量
导线宜布设成附合导线、闭合导线和结点网等形式。
相同等级导线的边长应均匀,同一测站各方向边长之比不得小于1:
3。
各级导线测量的主要技术要求应符合表和表的规定。
电磁波测距导线主要技术要求表3.2.2-1
等级
测回数
平均边长
导线总长
测角中误
测距相对
方位角闭
导线相对
DJ2
DJ6
(m)
(m)
差(″)
中误差
合差(″)
闭合差
一级
2
4
500
8000
±5
1/60000
1/20000
二级
1
2
400
4000
±10
1/30000
1/10000
图根
—
1
—
2000
±20
1/10000
1/5000
注:
①表中n为导线的测站数;
②当测区最大比例尺为1:
1000,在导线中部联测坚强方向时,一、二级导线的平均边长和导线总长可适当放宽,但最大长度不应超过表中规定的2倍。
钢尺量距导线主要技术要求表3.2.2-2
等级
测回数
平均边长
导线总长
测角中误
方位角闭
导线相对
DJ2
DJ6
(m)
(m)
差(″)
合差(″)
闭合差
一级
2
4
200
4000
±5
1/10000
二级
1
2
100
2000
±10
1/5000
图根
—
1
—
1000
±20
1/2000
注:
①最弱点点位中误差取±50mm时,平均边长和导线总长不应大于表中规定值的倍;取±时,不应大于表中规定值的2倍;
②导线网布设成结点网时,网中起算点与结点、结点与结点间的路线长度应小于规定的导线总长的倍。
布没成结点网时,导线总长不宜超过相应等级规定总长的倍;
③支导线总长不得超过相应等级导线规定总长的倍。
水平角观测应符合下列规定。
观测水平角时,应严格整平、对中仪器,严禁日光直接照射经纬仪。
观测过程中,水准管气泡偏离中心不应超出一格。
当采用方向观测法时,若方向数不多于3个时可不归
零.图根控制测量可不归零。
各测回间应变换度盘位置,各测回
零方向观测值应相差180°/n,n为测回数。
当方向数多于6个时,应进行分组观测。
分组观测时应联测2个共同方向,其中之—为共同零方向。
两次所测角度之差应小于相应等级测角中误差的2倍。
观测完毕后,应进行测站平差。
仪器迁站后,当需要重新补测部分方向时,应满足第款的要求。
水平角观测的主要技术指标应符合表的规定。
水平角观测主要技术要求表3.2.4
仪器类型
读数取位
(″)
半测回归零
(″)
一测回2c互差
(″)
同一方向归零后各
测回互差(″)
DJ2
1
12
18
12
DJ6
6
18
36
24
注:
①表中2C为2倍照准误差;
②当观测方向的垂直角大干3°时,该方向2c互差可按相邻测回进行比较。
3.2.5当观测结果超出表的规定时,应重测,并应符合下
列规定。
半测回归零差或零方向2C互差超限时,应重测该测回。
某方向2C互差超限时,应重测该方向,并联测零方向。
同一方向归零后,测回互差超限时,应重测该方向可靠性较差的测回,并联测零方向。
用钢尺丈量距离应符合下列规定。
丈量距离时,应同时测定钢尺温度,并进行温度、尺长和倾斜改正。
钢尺量距的主要技术要求应符合表的规定。
钢尺量距的主要技术要求表3.2.6
等级
丈量
次数
定线最大
偏差(mm)
每次丈量
读数次数
读数取位
(mm)
温度取位
(℃)
两次丈量互差(mm)
边长相对
中误差
一级
2
50
3
S/10
1/20000
二级
2
50
2
1
1
S/5
1/10000
图根
1
70
2
1
1
—
1/5000
注:
①表中s为丈量长度(m);
②检定钢尺时,其相对中误差应小于1/100000。
三角测量和三边测量
三角网及三边网宜由近似等边的三角形组成。
各三角形的内角应在30°~120°之间;特殊困难地区,个别角度不应小25°。
三边网的三角形内角大于100°时,宜用经纬仪按相应等级的测角精度对该角进行观测。
三角网和三角锁的主要技术要求应符合表的规定。
三角网和三角锁的主要技术要求表3.3.2
测角中误差
乎均边长
三角形最大
测回数
相对中误差
等级
(″)
(km)
闭合差(″)
DJ2
DJ6
起算边
最弱边
一级
±5
±15
2
4
1/40000
1/20000
二级
±10
±30
1
2
1/20000
1/10000
图根
±20
±60
-
1
1/10000
1/5000
注:
最弱边边长中误差取±5cm时,平均边长不应大于表中规定值的倍;取±20cm时,平均边长不应大于表中规定值的2倍。
单三角锁两条起算边及三边网两个起算方位角间的三角
形个数不宜超过12个。
当采用线形锁作为加密控制时,三角形个
数不宜超过10个。
三角网和三角锁的起算边可用电磁波测距仪按相应等级
的精度进行测定。
当三角网和三角锁最弱边边长相对中误差大于
表的规定时,应在三角网和三角锁中央增测起算边或布设
四边形、中点多边形。
三边网和三角锁的边长测量应符合下列规定。
边长均应往返观测,平均边长应符合表的规定。
边长测距相对中误差应符合表的规定。
当采用交会法插点时,交会角宜在30°~120°之间。
各种交会方法至少应有一个多余观测值。
由两组观测值计算的交会点纵、横坐标互差不应大于相对点位中误差的2倍。
当采用后方交会法时,交会点不应位于距危险圆1/4半径范围内。
用图解法测定归心元素时,应从三个不同方向按盘左和盘右对觇标标心柱、标石和仪器中心进行投影,投影角应接近60°或120°。
投影示误三角形的最长边,对标石和仪器中心的投影不应大于5mm,对觇标标心柱中心的投影不应大于lOmm。
偏心距应量至毫米,偏心角应量至15′。
电磁波测距
电磁波测距仪的等级精度应符合表的规定。
电磁波测距仪的等级精度表3.4.1
测距仪等级
精度
(一)
表达式
Ⅰ
mD≤5
Ⅱ
5 mD=±(a+b·D) Ⅲ 10 注: mD为测距中误差(mm);a为仪器的固定误差(mm);b为仪器的比例误差系数(10-6);D为测距长度(km)。 选定测距边时,测线应避开反光物体和发热体,并应离开 地面障碍物以上,测站不应设在强电磁场干扰区。 边长观测的主要技术要求应符合表的规定。 边长观测的主要技术要求表3.4.3 等级 测距仪等级 测回数 一测回读数较(mm) 单程测回较差(mm) 往返较差(mm) Ⅰ 1 5 — 2mD 一级 Ⅱ 2 10 15 Ⅲ 4 20 30 二级 Ⅱ 1 10 — Ⅲ 2 20 30 图根 Ⅲ 1 20 — 注: ①2mD为测距中误差(mm); ②一测回是指测距仪照准反射镜一次,读数2-4次; ③根据不同情况,测边可采取不同时间段观测代替往返观测。 边长观测时应同时测定测站处的大气温度和气压,并对边长进行改正。 温度计和气压计应避免日光曝晒,温度计应悬挂在与测距仪大致等高处。 温度读数应精确至℃,气压读数应精确至100Pa。 3.4.5各级边长按高差计算水平距离时,高差精度应满足图根点要求。 测距边两端点的高差应符合表的规定。 按垂直角计算水平距离时,观测垂直角的测回数应符合表的规定。 测距边两端高差限值表3.4.5-1 等级 一级 二级 图根 高差(m) 150D 300D 300D 注: 表中D为测距边的水平距离(km)。 垂直角测回数的规定表3.4.5-2 垂直角α 等级 α<5° 5°≤α<10° α≥10° DJ2 DJ6 DJ2 DJ2 DJ2 DJ6 一级 1 1或2 2 — 3 — 二级 1 1 1 2 2 4 图根 1 1 1 1 1 1 注: ①垂直角各测回互差,DJ2为15",DJ6为25"; ②按三丝法观测垂直角时,测回数可减少一半。 GPS测量 采用GPS测量技术建立各级平面控制网时,GPS网相邻点间基线长度精度应按式计算,并应符合表的规定。 式中σ—GPS基线向量的弦长中误差,即等效距离误差(mm); a—GPS接收机标称精度中的固定误差(mm); b—GPS接收机标称精度中的比例误差系数(10-6); D—GPS网中相邻点间的距离(km)。 GPS平面控制网的技术要求表3.5.1 项目 等级 固定误差σ(mm) 比例误差系统b(10-6) 相邻点平均距离限(km) 一 ≤8 8-10 5-lO 二 ≤16 16-20 2-5 图根 基线端点相对点位中误差小于图上 GPS测量控制网布设应满足下列要求。 GPS制网中作为起算点的高级控制点不得少于2个,宜用第3个已知点作校核,并应均匀分布,使之与待定点构成闭合环。 GPS控制网宜在测区内布设成由独立基线构成的多边网或附合路线。 GPS基线构成的最简独立闭合环或附合路线的边数,一级网不应多于8条,其余等级网不应多于10条。 没有包括在最简闭合环或附合路线中的观测基线,应进行重复观测。 当GPS控制网相邻点间的距离大于20km时,宜选用双频接收机。 当用RTK-DGPS加密图根点时,应先在已知点上进行精度测试比对,在每个加密点上的观测时间不得少于5s。 其定位精度应符合图根网的精度要求,且不能再用于发展控制点。 GPS点位置的选择应符合下列规定。 GPS点位的选取应方便使用和保存,在地平仰角15°以上的视野内不宜有障碍物,并宜避开电磁辐射源和可能产生多路径效应误差的地点、光滑反射物体或大面积水面。 当GPS点间需要通视时,应在附近设方位点,两者之 间的距离不宜小于300m,其观测精度应与GPS点相同。 当GPS点周围地平仰角15°以上视野内有障碍物或周 围有大面积水域时,应绘制环视图。 GPS一、二级点应埋设标石;图根点或临时控制点可 不埋设标石,只设立临时标志。 图根点需要埋石时可参考一、二级点的规格适当缩小。 GPS点和方位点均应绘制点之记。 GPS测量的外业观测应符合下列规定。 接收机使用前应按附录C的要求进行检验。 GPS接收机天线的对中误差,一、二级点不得超过2mm,图根点不得超过3mm。 当天线不能在标石中心安置时,可采用偏心观测,测定归心元素,将成果归算到标石中心。 3.5.5.3测量前、后应量取天线高度。 天线高度应取三次读数的平均值,精确到lmm,测量前后量高之差不应大于3mm,取其平均值作为最后天线高。 测站观测应满足下列要求: (1)卫星高度角不小于15o; (2)观测时间不少于30min; (3)采样时间间隔为15~60s; (4)观测卫星不少于4颗,卫星分布象限不少于2个; (5)观测时点位几何图形强度因子(PDOP)不大于8; (6)当采用快速静态定位法观测时,使用双频接收机,并连续跟踪不少于5颗卫星的信号。 观测时间不受限制。 外业观测应统一采用世界协调时(UTC)。 观测期间,应注意观察仪器的工作状态,宜避免电源 中断和人、畜、汽车等在天线附近走动。 雷雨时应关机停测,并通知其它同步观测台站。 一个观测时段内,不得重新启动接收机、重新选择工作模式、终止记录数据、改变参数设置或移动天线。 一个时段观测结束时,应检查天线对中是否有变动, 核实输入的各种参数,检查有效观测时间和记录数据量。 每日观 测结束后,应及时将观测数据转存备份。 CPS测量数据处理应符合下列规定。 数据处理应采用随机配备的商用软件或经批准使用的新软件。 数据处理宜采用自动处理方式,当采用人工干预处理, 应注明干预的原因、内容和效果。 外业数据质量检核应符合下列规定: (1)同一时段观测值的数据剔除率小于10%; (2)同一条边任意两个观测时段的成果互差小于接收机标称精度的2 倍; (3)若干个独立观测边组成闭合环时,各坐标分量闭合差限值按下式计算: (3.5.6-1) 式中WX、WY、WZ—坐标分量闭合差; n—闭合环中的边数; δ—按平均边长计算的相应等级规定的精度。 (4)同步观测闭合环的闭合差限值按下式计算: 式中W(X、Y、Z)—同步观测闭合环的闭合差。 (5)附合路线的坐标增量闭合差按式计算,其中n为附合路线的边数; (6)单点支线两个时段基线解算结果互差小于相应等级精度 指标的 倍。 当外业观测数据不能满足要求时,应进行重测或补 测。 重测或补测的分析结果应写入数据处理报告。 GPS网的最小无约束平差宜在WGS-84坐标系中进行;GPS网的最小约束平差可在WGS-84坐标系、国家坐标系或地方独立坐标系中进行。 必要时可利用局部拟合的转换参数,进行WGS-84坐标系与国家坐标系之间的坐标转换。 坐标转换参数应进行校核。 GPS网平差的输出信息应包括各测站点的大地坐标、 三维地心直角坐标、相邻点之间的平面边长、坐标方位角和相应的精度评估信息。 资料整理 现场更改原始观测数据应符合下列规定。 角度观测值的秒值读记错时应重新观测,度、分读记 错时可更改一次。 同一方向盘左、盘右的水平角值不得同时更改, 垂直角度不得连环更改。 距离观测值的厘米、毫米值不得更改,米、分米值可更改一次。 同一距离往返观测或两次观测不得同时更改相关数字。 3.6.2当使用电子手簿作外业记录时,应打印全部原始观测值和记事项目。 平差计算可采用严密平差和简易平差。 平差前应对全部 观测值和起始数据进行检查,并对有关项目进行验算。 3.6.4当计算坐标转换参数时,应至少保留一个已知点作为校核点。 观测成果的验算应符合下列规定。 三角网和三角锁的验算应包括测角中误差、极条件自 由项、基线及边条件自由项和方位角条件自由项,其限值应分别按下列公式计算: 式中mβ—测角中误差("); w—三角形闭合差("); n—三角形个数; wj—极条件自由项; β—传距角(°′″); ρ"—常数,取206265"; wb—基线及边条件自由项; —起始边边长相对中误差; wf—方位角条件自由项("); mα1、mα2—起始方位角中误差(")。 三边网的验算应包括往返观测时的测距单位权中误差、观测角与测边所计算的角值之差和三边网角条件自由项,其限值应分别按下列公式计算: (3.6.5-8) 式中μ—测距单位权中误差(mm); d—往、返测距离互差(mm); n—测距边条数; p—各测距边的先验权; σs—测距边的先验中误差,可按测距仪的标称精度计算; Mγ—观测角与测边所计算的角
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