精密工程控制网的建立

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1、精密工程测量控制网的建立方法—上海光源工程首级控制网的建立刘廷明（上海建浩工程顾问有限公司邮编：200030）摘要：详细介绍了精密工程测量控制网的布设、控制测量的实施和数据处理的通用作业方法，并结合上海光源精密工程控制网的建立，进一步说明了通用作业方法的可行性，对同类高精度工程控制网的建立具有一定的指导作用。关键词：精密控制网；全站仪测量；数据处理；方差估计TheEstablishmentofEngineeringControlNetworkwithHighDegreeofAccuracyLIUTingming.ShanghaiJianhaoEngineeringCo

2、unselingCompanyLimited，Shanghai200030，ChinaABSTRCT:themethodofengineeringcontrolnetworkwithhighdegreeofaccuracyaboutitsdesign,fieldsurveyinganddataprocessingaredetailedinthispaper,andalsoisverifiedbytheengineeringexampleofShanghaisynchrotronradiationfacility.Itmaybehelpfultothesamekindo

3、fproject.KeyWords:preciseengineeringcontrolnetwork;surveyingbytotalstation;dataprocessing;varianceestimation随着科学技术的进步和人类社会的发展，工程结构愈来愈复杂，其施工建设对测量的精度要求亦越来越高。对于土木工程而言，普通工程测量的测量精度多在厘米级水平，采用常规测量手段和方法就可满足工程施工要求；而精密工程测量则要求在毫米乃至毫米以下，若采用常规测量手段和方法则难以达到精度要求。事实上，精密工程测量一直是工程测量界关注的对象，因为精密工程测量代表着工程测量学

4、的发展方向，是促进工程测量学科发展的动力。本文将试图通过国内外一些已成功实施的工程项目，并结合作者参与的上海光源精密工程，讨论有关精密工程控制网建立的一些通用作法，供参考。一、控制网的布设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[4]。精密工程控制网的作用是在工程施工前（设计阶段）、施工中（施工阶段）以及施工后（竣工运营阶段）的各个不同的阶段对被测量（放样）点、线和面提供可靠的测量基准。精密工程测量控制网在许多方面有别于国家大地测量和常规工程测量控制网。首先表现在控制网的

5、设计上，必须先进行网的优化设计。考虑到后期变形测量的需要，控制网的优化设计通常要同时涉及到精度、可靠性和灵敏度指标设计。设计中，要求尽可能地进行多余观测，以增强网的内部可靠性（增加观测值多余观测分量），有利于观测值粗差定位和方差分量估计。对于采用GPS布网，就要求对网作精心布设，注意地面观测条件，并且采用精密星历解算基线。对于精密工程来说，尽量不采用单纯的GPS网[10]，将GPS网与边角网同时联合解算是一个不错的选择，但要注意GPS网与地面网边之间的精度匹配以及地面边角测量精度匹配的影响，当然成本会相应增大，这还有待实践的进一步检验。工程控制网优化设计方法有解析法和

6、模拟法两种[3]。解析法是基于优化设计理论构造目标函数和约束条件，解求目标函数的极大值或极小值，一般将网的精度、可靠性和灵敏度指标作为目标函数或约束条件。模拟法优化设计是根据设计资料和地形图资料在图上选点布网，模拟观测方案和观测值，计算网的各种质量指标，如精度、可靠性和灵敏度等。相比较而言，由于模拟法比较灵活，加之有测量经验容易实现；相反解析法求出的最后结果可能很好，但无法实施。在实践中工作中，按以下步骤进行优化设计：先固定观测值的精度，对选取的网点，观测所有可能的边和方向，计算网的质量的指标，若质量偏低，则必须提高观测值的精度。在某一组先验精度下，若网的质量指标偏高

7、了，这时可按观测值的内部可靠性指标删减观测值，若某个观测的多余观分量太大，说明该观测值显得多余，应删去；若很小，则该观测值的精度不宜增加。根据这种方案很容易得到一个最优方案。上海光源工程就是采用模拟法进行优化设计的。二、测量仪器和控制网的实施目前几乎所有精密工程测量都采用高精度的全站仪（1-2mm+1-2ppm）和各种高精度GPS接收机，以及高精度水准仪（0.5-1.0mm/km），为控制网的实施提供技术保障。值得重视的是，所有的仪器设备和设施，在测量前均应进行所有项目的鉴定检核，以便于在后续的数据处理中进行各项必要的改正。如全站仪的测角内外符合精度