工程测量毕业论文设计

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第一章

东山隧洞施工测量工程位于维州市东山镇西南方向，其东南方向是东山小学，离东山镇约 2km ，离东山小学约1.5km ，距其不远有一条穿过东山镇的南北公路。公路对隧洞的施工提供了比较方便的交通路线。

隧洞全长为 3156m ，穿过东山山头，东山山头的高程 H=198.236m 。隧洞进口的设计高程HA=78.000m ，隧洞的设计坡降为 0.3% 。

第二章 本工程测量单位所拥有的测量仪器为

（1） 全站仪，测程 3km ，测距精度：±（ 2mm +2ppm · D ） 测角精度：± 2 ″ （2） DS3 水准仪 （3） 30m 钢尺

根据所拥有的仪器及遂洞的地形图采用光电测距导线网作为平面控制网。由东山地形图可知道该地形比较陡，通视条件差，不宜布设多边形的平面控制网，测角网测量的角数比较多降低测量的速度，随着全站仪测距精度的提高，采用边角网的平面控制网可以提高测量的速度同时也可以保证测量的精度。由表 2.1.1 可知道平面控制网的等级可能为三等或四等，而且三、四、五等平面控制网，可以用相应等级的导线网来代替。所以本工程的控制网采用了光电测距导线网。平面控制网见东山地形图。 表 2.1.1 洞外控制网等 级选择

2.2 平面控制网绘制导线计算图见图 2.2

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图 2.2 导线计算图

2.3 由平面控制网得到导线点到贯通面的垂直距离和导线边在贯通面的投影长度，见表 2.3.1

表 2.3.1 导线环点至贯通面的垂直距离和投影长度

第三章 隧洞地面和地下高程控制网略图

水准控制网的选线因为东山山头地势比较陡，如果为了缩短水准路线而穿过东山的山头，会给水准测量带来不便。因此水准路线从 A 点出发经过靠近北山 120m 高程的马鞍部位，在折回 B 点，绕到南部经过 155m 高程处的小山头，然后回到 A 点形成闭合的水准路线。水准网控制略图见东山地形图。水准路线长约为 8.3km 。 地下的水准路线基本上为直线，水准路线长约为 3.2km

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第四章隧洞地面和地下平面控制测量设计说明

4．1 确定遂洞地面和地下平面控制网的等级进行遂洞横向贯通误差的预计

4.1.1 地上平面控制网引起的横向贯通误差

1. 地上平面控制网引起的横向贯通误差的设计要求为

横向贯通误差的计算公式：

≤ 30mm 。

（公式 4.1.1 ）

式中：

为测角、量边和洞口起始方位角误差所引起的横向贯通误差

为地面导线的测角中误差，以秒计；

为导线边长的相对中误差；

为各导线点至贯通面的垂直距离的平方和；

为各导线边在贯通面上投影的长度的平方总和；

=206265"

2. 由平面控制网得到的数据如表 2.1.2

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表 2.1.2 导线环点至贯通面的垂直距离和投影长度

=6894078 =225114

代如公式 4.1.1 计算

经过计算使用四等的精度计算不符合要求所以采用三等的精度进行误差的预算

取 =1.8 ″

=1 ∕ 60000

=1.8 ″

= 28mm ≤ 30mm

根据预算结果确定平面控制网的等级结合表 2.2.4 可得平面控制网的技术要求如表 4.1.2

表 2.2.7 光电测距附合 ( 闭合 ) 导线技术要求

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表 4.1.1 地面光电测距符合导线技术要求

4.1.2 地下平面控制测量误差引起的横向贯通误差 1. 地下平面控制测量误差引起的横向贯通误差设计要求为

≤ 40mm

（公式 4.1.2 ）

式中：

以米为单位；

为导线平均边长； 为导线的边数。

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取 =200 ，则 =8 （隧洞长为 3156 米）

=2.5 ″

代入公式 4.1.2

= ± 35mm ≤ 40mm

经过计算可得到地下平面控制网的等级及技术要求见表 4.1.2 表 4.1.2 洞内光电测距基本导线技术要求

注： 1. 本表按支导线端点误差计算；

2. 相向开挖长度大于4km时，基本导线的技术要求应作专门设计。

4.1.3 横向总贯通误差

1. 总贯通误差技术要求

≤ 50mm

= ± 45mm ≤ 50mm

4.2 地面和地下平面控制测量等级的各种技术要求

4.2.1 地面控制测量的等级标志形状和尺寸的设计

1. 平面控制网选点、埋设及标志

(1)平面控制点应选在通视良好、交通方便，地基稳定且能长期保存的地方。视线离障碍物 ( 距上、下和旁侧 ) 不宜小于 2.0m 。

(2) 对于能够长期保存、离施工区较远的平面控点，应着重考虑图形结构和便于加密；

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而直接用于施工放样的控制点则应着重考虑方便放样，尽量靠近施工区并对主要建筑物的放样区组成的图形有利。控制点的分布，应做 到坝轴线以下的点数多于坝轴线以上的点数。

(3) 位于主体工程附近的各等级控制点和主轴线标志点，应埋设具有强制归心装置的混凝土观测墩。其它部位可根据情况埋设暗标或半永久标志。对首级网，同一等级的控制点应埋设相同类型的标志。

(4) 各等级控制点周围应有醒目的保护装置，以防止车辆或机械的碰撞。在有条件的地方可建造观测棚。

(5) 观测墩上的照准标志，可采用各式垂直照准杆，平面觇牌或其它形式的精确照准设备。照准标志的形式、尺寸、图案和颜色，应与边长和观测条件相适应，图样图 4.2.1 — 1 与图 4.2.1 — 2 规定执行。

(6)照准标志底座平面应埋设水平。其不平度应小于 10´ 。照准标志中心线与标志点的偏差不得大于 1.0mm 。

(7)对于测边网或边角网，其点位的选择，还应注意以下几点。 ①视线应避免通过吸热、散热不同的地区，如烟囱等。

②视线上不应有任何障碍物，如树枝、电线等，并应避开强电磁场的干扰，如高压线等。

2. 平面控制的标墩与标志 (1)混凝土标墩如图 4.2.1 — 1

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4.2.1 — 2 混凝土 观测墩（单位 cm

）

图

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图 4.2.1 — 2 照准标志图（单位 mm ）

4.2.2 平面控制测量所用的仪器

（ 1 ）全站仪，测程3km，测距精度：±（ 2mm +2ppm · D ） 测角精度：± 2 ″ （ 2 ） 30m 钢尺

4.2.3 平面控制测量对测边、测角的要求 1. 总的技术要求

表 4.2.3 -1 地面光电测距符合导线技术要求

注： 1. 光电测距仪一测回的定义为：照准一次，读数四次； 2. 测距仪分级技术规格见表 4.2.3 — 4 。 表 4.2.3 -2 洞内光电测距基本导线技术要求

表 4.2.3 -3 测角网的技术要求

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2. 水平角观测的技术要求及内业计算的精度要求

（ 1 ）水平角观测前，必须对经纬仪进行检验和校正。 检验项目和检验方法按《国家三角测量和精密导线测量规范》规定执行。 （ 2 ）水平角观测应遵守下列规定。

1) 观测应在成像清晰，目标稳定的条件下进行。晴天的日出、日落和中午前后，如果成像模糊或跳 动剧烈，不应进行观测 。

2) 应待仪器温度与外界气温一致后开始观测 。 观测过程中，仪器不得受日光直接照射。

3) 仪器照准部旋转时，应平稳匀速；制动螺旋不宜拧得过紧；微动螺旋应尽量使用中间部位。精确照准目标时，微动螺旋最后应为旋进方向。

4) 观测过程中，仪器气泡中心偏移值不得超过一格。当偏移值接近限值时， 应在测回之间重新整置仪器。

5) 对于二等平面控制网，目标垂直角超过±3 º 时 ，应在瞄准每个目标后读定气泡的偏移值，进行垂直轴倾斜改正。 对于三、四等三角网的角度观测，当目标垂直角超过±3 ° 时，每测回间应重新 整置仪器，使水准气泡居中。 （ 3 ）水平角观测一般采用方向观测法，其操作步骤如下： 1) 将仪器照准零方向标志，按度盘配置表配置度盘和测微器读数。

2) 顺时针方向旋转照准部1 ～2 周后精确照准零方向标志，并进行水平度盘、测微器读数( 照准二次，各读数一次) 。 ( 五等三角测量可只照准读数一次 ) 。 3) 顺时针方向旋转照准部，精确照准第2 方向标志，按 (2) 款方法进行读数； 顺

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时针方向旋转照准部依次进行第3 、4 、……、 n 方向的观测，最后闭合至零方向(当观测方向数小于或等于3 时，可不闭合至零方向 ) 。

4) 纵转望远镜，逆时针方向旋转照准部1 ～ 2 周后，精确照准零方向，按 2) 款方法进行读数。

5) 逆时针方向旋转照准部，按上半测回观测的相反次序依次观测至零方向。 以上操作为一测回。

（ 4 ）水平方向观测应使各测回读数均匀地分配在度盘和测微器的不同位置上，各测回间应将度 盘位置变换一个角度δ， 计算公式如下：

δ =式中

—— 测回数，

(4.2.3-1)

—— 测回序号 (j=1 、 2 、…、 m) ；

—— 水平度盘最小间隔分划值，DJ1=4 ′ ， DJ2=10 ′ ；

—— 测微盘分格数值 ， DJ1 型为 60 格， DJ2 型为 600 " 。

（5） 若测站方向数超过6 个时 ，应分组进行观测 。分组观测时应包括两个共同方向，其中一个 为共同零方向。其两组共同方向观测角之差，不应大于同等级测角中误差的两倍。采用方向观测 法其主要技术要求应符合表 4.2.3 -3 的规定。 表 4.2.3 -3 水平角方向观测法技术要求

注：当观测方向的垂直角大于±3 °时 ， 该方向的2c较差，按相邻测回同方向进行比较，其差值仍应符合上表规定。

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（ 6 ）水平角观测误差超过表4.2.3-3要求时，应在原来度盘位置上进行重测，并符合下列规定：

1)上半测回归零差或零方向2c超限，该测回应立即重测，但不计重测测回数。 2) 同测回2c较差或各测回同一方向值较差超限，可重测超限方向 (应连测 原零方向) 。一测回中，重测方向数，超过测站方向总数的l ／ 3 时 ，该测回应重测。 3)因测错方向、读错、记错、气泡中心位置偏移超过一格或个别方向临时被挡，均可随时进行重测。

4)重测必须在全部测回数测完后进行。当重测测回数超过该站测回总数的1／3时，该站应全部重测。

（ 7 ）观测导线水平角，应遵守下列规定：

1) 观测导线转折角时，若方向数为2，采用左、右角观测法，当方向数多于 2 时，采用方向观测法，其测回数和观测限差与相应等级的三角测量相同。

2) 观测四等以上导线水平角时，应在观测总测回数中，按奇数测回和偶数测回分别观测导线 前进方向的左角和右角。 观测右角时仍以左角起始方向为准换置度盘位置。左角和右角分别取中数后相加，其与360 °的差值不应超 过本等级测角中误差的两倍。

3) 如果导线较长，且导线通过地区有明显的旁折光影响时， 应将总的测回数分为日、夜各观测一半。

4)在短边的情况下，应采用三联脚架法观测 。

（ 8 ）观测手簿的记录、检查和观测数据的划改，应遵守下列规定：

1)水平角观测的秒值读、记错误，应重新观测，度分读、记错误可在现场更正。但同一方向盘左、盘右不得同时更改相关数字。

2)天顶距观测中，分的读数在各测回中不得连环更改。

3) 距离测量中，每测回开始要读、记完整的数字，以后可读、记尾数。厘米以下数字不得划改。米和厘米部分的读、记错误，在同一距离的往返测量中，只能划改一次。 （ 9 ）水平角观测结束后，其测角中误差按下列公式计算。 1) 三角网测角中误差：

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（ 4.2.3 -2 ）

2) 导线 ( 网 ) 测角中误差的计算方法分两种情况。 a ．按左、右角闭合差计算 ：

（ 4.2.3 -3 ）

b ．按导线方位角闭合差计算 ：

（ 4.2.3 -4 ）

以上三式中

——三角形闭合差；

——左、右角之和与360 °之差；

——附合导线 ( 或闭合导线) 的方向角闭合差； ——三角形个数或计算

的测站数；

N ——附合导线或闭合导线环的个数。 3. 光电测距

（1） 根据测距仪出厂的标称精度的绝对值 ，按1km中误差，测距仪的精度分为四级，其技术规格应符合表 4.2.3 -4 的规定。 表 4.2.3 -4 测距仪分级技术规格

仪器的标称精度表达式为

（ 4.2.3 -5 ）

式中

—— 标称精度中的固定误差， mm ；

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—— 标称精度中的比例误差系数，mm ／ km ； D —— 测距长度， km 。

测距前，应根据距离测量的精度要求，按上述标称精度表达式，正确地选择仪器型号。 （ 2 ） 测距仪及辅助工具的检校。

1) 新购置的仪器或大修后， 应进行全面检校。

2) 进行四等以上控制网的距离测量前，必须将测距仪送有关检验机构，进行全面的检验。 获得加、乘常数和周期误差等数据。

3) 测距使用的温度计、气压计等也应送计量部门进行检测 。 （ 3 ）测距作业应注意事项 ：

1) 测 距前应先检查电池电压是否符合要求。在气温较低的条件下作业时， 应有一定的预热时间。

2) 测距仪的测距头 、反射棱镜等应按出厂要求配套使用。未经验证，不得与其它型号的相应设备互换使用。

3) 测距应在成像清晰、 稳定的情况下进行。雨、雪及大风天气不应作业 。 4) 反射棱镜背面应避免有散射光的干扰，镜面不得有水珠或灰尘沾污 。

5) 晴天作业时，测站主机必须打伞遮阳，不宜逆光观测 。 严禁将测距头对准太阳。架设仪器后，测站、镜站不得离人。迁站时，必须取下测距头。

6) 观测时气象数据的测取及各项观测限差应符合表4.2.3 -5的规定，若出现超限时，应重新观测 。当观测数据出现分群现象时，应分析原因，待仪器或环境稳定后重新进行观测 。

表 4.2.3 -5 测距作业技术要求

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注：往返较差必须将斜距化算到同一高程面上后方可进行比较 。

7) 温度计应悬挂在测站(或镜站)附近，离开地面和人体1.5m以外的阴凉处，读数前必须摇动数分钟 ；气压表要置平，指针不应滞阻。 （ 4 ）测距边的归算应遵守下列规定：

1) 经过气象、加常数，乘常数 ( 必要时顾及周期误差) 改正后的斜距，才能化为水平距离。

2) 测距边的气象改正按仪器说明书给出的公式计算。 3) 测距边的加、乘常数改正应根据仪器检验的结果计算。 4) 测距边的倾斜改正、投影改正计算方法见附录K 。 （ 5 ） 测距边的精度评定．按下列公式计算。 1 ）一次测量观测值中误差：

（ 4.2.3 -6 ）

对向观测平均值中误差：

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（ 4.2.3 -7 ）

2 ）任一边的实际测距中误差：

（ 4.2.3 -8 ）

式中

——各边往返测水平距离的较差；

—— 测边数；

P ——各边距离测量的先验权，令

PD ——第

边距离测量的先验权 。 4. 成果的验算和平差计算

可按测距仪的标称精度计算；

(1) 平差计算前，应对外业观测记录手簿、平差计算起始数据， 再次进行百分之百的检查校对 。如用电子手簿记录时，应对输出的原始记录进行校对。

(2) 内业计算前首先要对外业原始记录受簿进行 200% 的检查，既记录者自检完毕后再分别由另外两个人单独进行检查。确保准确无误后才开始进行平差计算。 (3) 控制网各项外业观测结束后，应进行各项限差的验算 光电测距导线网

a. 导线方位角条件自由项限值：

（公式 4.2.4 -1 ）

b. 导线闭合图形的自由项限值：

（公式 4.2.4 -2 ）

式中 n —— 导线测站数

—— 相应等级导线规定的测角中误差

、

—— 附合导线两端已知方位角的中误差

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(4) 测角网、测边网按等权进行平差。边角网和导线网的定权，可以根据情况，可从下列三种方法中选择： 1 ）根据先验方差定权。即令

则：

或令

则：

式中

、

（ 4.2.4 -4 ）

—— 取相应的等级先验值

（ 4.2.4 -3 ）

，

——可取用仪器的标称精度

——角度观测值的权

——方向观测值的权

——测距边观测值的权

2 ）先分别按测角网和测边网单独平差求得各自的方差估值

然后按 1 ）款所列公式定权。

3 ）在条件允许时，也可考虑按方差分量估计原理定权。

(5) 各等级平面控制网均采用严密的平差方法。平差所使用的计算程序应该是经过鉴定或验算证明是正确的程序。

(6) 内业计算数字取位的要求应符合表 4.2.3 的规定。 表 4.2.3 内业计算数字取位要求

（或

）、

，

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第五章 隧洞地面和地下高程控制测量设计说明

5.1 地上高程控制测量误差引起的竖向贯通误差≤ 15mm ；

地下高程控制测量误差引起的竖向贯通误差≤ 20mm ； 总竖向贯通误差≤ 25mm 。

5.1.1 竖向贯通误差的预算

竖向贯通误差的计算公式

（ 公式 5.1.1 ）

式中：

、

为洞外、洞内高程测量中误差；

、

为洞外、洞内 1km 路线长度的高程测量高差中数中误差；

L 、 L´ 为洞外、洞内两洞口间水准路线长度。 表 5.1.1 洞外高程控制等级的选择

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表 5.1.2 等级水准测量的技术要求

注： n 为水准路线单程测站数， 每公里多于 16 站 时 ，按山地计算闭合差限差。 5.1.2 根据高程控制网可得 L 、 L´ 为 8.3km 和 3.2km 。并由表 5.1.1 和表 5.1.2 选择相应的等级代入公式 5.1.1 得：

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= ±14.4mm≤±15mm

= ±8.9mm≤±20mm

= ±16.9mm≤±25mm

5.1.3 地面和地下高程控制测量的等级及技术要求如表 5.1.3 表 5.1.3 地面、地下高程控制测量的等级和技术要求

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5.2 地面和地下高程控制测量的等级的各种技术要求

5.2.1 高程控制点的标志设计

（单位： cm ）

图 5.2.1 金属水准标志埋设（单位： mm ）

5.2.2 确定所使用的仪器和工具

（ 1 ） DS3 水准仪 （ 2 ）双面水准尺 （ 3 ）尺 垫

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