1、目 录摘 要01第一章 绪 论021.1 中小型水电站工程的特点02第二章 控制网布设的技术措施及精度估算032.1 起算数据032.2 首级控制网等级要求042.3 控制网施测方法052.3.1 边角网的布设要求052.3.2 施工控制网选点06第三章 施工控制网施测073.1 水平角观测073.2 垂直角观测093.3 距离测量11第四章 平差12第五章 结论13参 考 文 献 141摘 要摘 要： 随着社会的发展，人们生活水平日益提高，生产、生活中的较多劳动已逐渐被电气化取代。电力的供应逐渐处于紧张的环境中，国家要求大力发展电力事业，在我国南方地区，由于其独特的地理地势条件，中小型水利水
2、电工程的建设与开发就成为了缓解部分地区电力不足的重要项目，但由于其较多均建设于山区中，交通不便，前期的测绘作业工作艰难。本文介绍了中小型水电站工程的特点及其在施工期的控制网布设及施测，GPS 和全站仪在现代化水电工程建设中的重要作用。关键词：水电工程、控制网、大坝、全站仪2第一章 绪 论11 中小型水电站工程的特点中小型水电站较多承建于山区狭谷中，林木茂盛，地形条件通视差，交通不便，作业环境艰苦，控制网的布设受到较多因素限制，控制网等级及精度常常受到各种因素制约，为加强控制网精度，中小型水电工程施工控制网通常采用测区内建立独立观测控制网。随着 GPS和全站仪的全面普及，较多科研项目的建设已逐渐
3、将 GPS 和全站仪代替了传统的小三角网控制。中小型水电站按坝体结构分主要有面板堆石坝、混凝土拱坝，混凝土重力坝、土坝等，按其主体结构的布设形式分为引水式、河床式、混合式等。面板堆石坝多选择采用高水头蓄水，通过高压隧洞引水，低位置处设置厂房发电。这种电站的控制网布设结构一方面要能够满足大坝工程和溢洪道工程的施工放样，另一方面不但要满足引水隧洞的开挖施工，还要满足发电厂房内的机组安装与调试等工作。混凝土拱坝、混凝土重力坝而较多采用河床式大流量发电机组，主体结构包括大坝和厂房，集中在小面积内建设施工,通视条件较好，施工控制网布设比较简单。3第二章 控制网布设的技术措施及精度估算较多中小型水电站工程
4、均位于山区，交通不便，引测国家控制点较困难，GPS 在这里发挥了重大作用。根据国家对中小型水电站建设的施工技术要求，通常采用三四等控制网作为首级控制，控制网设计在全面了解工程建筑物的总体布置，工区的地形特征及施工放样精度要求的基础上，根据中小型水电站的特点，一般情况下将坝区及溢洪道内的控制网布设成大地四边形、近似等边三角形、中心多边形等图形，三角形的内角不宜小于 30，受地形限制个别角不应小于 25。如图 2-1。c a bA BoC D a b e cd(1)大地四边形 (2)近似等边三角形 (3)中心多边形图 2-1 各种控制网图形21 起算数据GPS 全称“卫星测时测距导航/全球定位系统
5、” ，其原理是以卫星为基础，无线电导航定位，具有全能性、全球性、连续性和实时性的导航、定位和定时的功能，能为各类用户提供精密的三维坐标、速度和时间。随着 GPS 的普及，中小型水电站的控制网起算数据通常采用4GPS 测定三维数据，工程控制网按基准情况通常分为三种类型：（1）约束网：具有多余的已知数据；（2）最小约束网（经典自由网）：只有必要的已知数据；（3）无约束网（自由网）：无必要的已知数据。作为施工控制网普遍采用三维网中的最小约束网，即网中有两个点的三维坐标已知，另一条边的方位角已知；或网中有一个点的三维坐标已知，一条边已知，一条边的方位角已知，两条边的高度角已知。根据最小约束网的要求，作
6、为中小型水电站控制网的起算数据，只需两个已知点即可，为了达到检核条件，减少后期的施工对控制网点带来的影响，在可通视的情况下，通常在较近的测区内选取三个控制点，组成近似等边三角形作为中小型水电站施工控制网的起算数据。起算数据的测设，根据 GPS 网的测设要求，为确定工程施工平面控制网的绝对位置，GPS 网需联测就近的高一等级的国家控制网点。22 首级控制网等级要求作为施工控制网的起算数据，该控制网的等级相应的必须高于施工控制网，国家水利水电工程施工测量规范对首级平面施工控制网作如表 2.1 规定：表 2.1 各等级首级平面控制网适用范围工程规模 混凝土建筑物 土石建筑物大型水利水电工程 二 二三
7、中型水利水电工程 三 三四小型水利水电工程 四五 五对于特大型的水利水电工程，也可布设一等平面控制网，其技术指标应专门设计。随着全站仪的普及，各类型水电站较多选用测设边角网的观测方5法进行施工控制网观测，考虑到施工区内的各种制约因素，中小型水电站首级平面施工控制网选用四等边角网，这样要求的起算数据就必须达到三等点精度。测量工作均先行于工程施工，山区内通视条件差、交通不便，前期采用 GPS 来测设已知点是最有效的的方法。23 施工控制网布设根据最小约束网要求的条件，施工控制网起算数据选取二个已知点坐为起算参数，根据枢纽建筑物的布置情况，将大坝坝区及溢洪道部位的控制网布设成独立的四等边角网，考虑到
8、后期的施工便利，通常控制网没有特定的网型，主要由相互可通视的点组成三角形，观测三角形的边和角，重复观测相应的边和角来满足后期的平差精度。2.3.1 边角网的布设要求：（1）边角网的测角与测边的精度匹配，应符合：式中 M 、Mi-四等控制网的测角中误差、方向中误差（）Ms-测距中误差，mm；S -测距边长，m；-206065。（2）各等级边角网的各项技术要求还应符合表 2.2 要求：表 2.2 边角网技术要求测 回 数垂 直 角 水 平 角等级边 长 （m）测角中误 差平均边长相对中误差测距仪等 级 边 长DJ1 DJ2 DJ1 DJ2三 3001000 1.8 1:15 万 2 往返各 2 3
9、 4 6 903 is=或6四 200800 2.5 1:10 万 23 往返各 2 - 3 4 6注：光电测距仪一测回的定义为：照准一次，读数四次。（3）各站仪器高、棱镜高的丈量误差三等网不应大于 1mm，四等不应该大于 2mm。2.3.2 施工控制网选点选点是控制网观测前的重要工作，点位选取的得当与否将直接关系到该控制网的图形结构强度、控制网精度和是否满足后期施工放样的精度。控制网点应选在通视条件较好，基础稳定且能够长期保存的地方。离视线障碍物（上、下、左、右侧）不宜小于 2m，控制点位的分布应做到坝轴线以下点多于坝轴线以上的点，如图 2-2。选定点位后，在条件允许的情况下，各控制网点均应
10、采用埋设强制对中混凝土观测墩，对于需长期利于施工放样的控制点应埋设强制对中混凝土观测墩。点位埋设完成后，周边设立醒目的保护并禁止破坏的标志。在大型水利工程中，选点还应考虑后期采用的光电测距三角高程测量遇到跨河或跨湖的情况带来的影响。GPS3-10E 大坝A河道 D BGPS3-09 C 图 2-2 大坝施工控制网图7第三章 施工控制网施测目前测绘行业已大量采用全站仪作为施工放样及各种测绘事业。例如国产的全站仪有南方测绘公司生产的 NTS302，NTS305 等系列，进口的全站仪有日本拓普康 600、720 等系列，瑞士徕卡TC1700，TC2002，TCA2003 等系列。根据水利水电测量施工
11、规范各种技术要求，作为四等控制网观测，有条件的情况下，宜选用性能较稳，精度较高的仪器观测，本人较多使用徕卡全站仪，故就采用TCA2003 为例做论述，TCA2003 全站仪属高精度测量仪器，其标称精度：测距精度1+1ppm，测角精度 0.5,经检定后测距精度为0.83mm+0.97mm，测角精度 0.52，经过长期的使用，感觉徕卡的仪器性能较为稳定。做为观测四等边角网完全能满足其精度要求。任何精度仪器在使用前均要查看是否在检验和校正时间使用期内。3.1 水平角观测水平角观测视线成像应清晰，在夏天，特别是晴天在日出前，中午前后和日落后呈像特别容易跳动，山区海拔较高的地区，还应考虑雾气带来的影响，
12、此时应停止观测，此季节观测时间宜定在日出后一小时到上午 10 点，下午 3 点至日落前一小时。观测过程中，仪器不得受日光直接照射，以免仪器过热产生自动关机现象。四等边角网的水平角观测测回数及限差应严格按水利水电工程施工测量规范要求进行观测，通常采用全圆方向观测法对各可通视网点进行观测，观测控制点的顺序可根据当地的气候条件进行适当的选择，如上午太阳上升时，测站可选择靠东边控制点，下午太阳下落，则可选择靠西边控制点，以避免观测过程中，逆光产生的观测不适带来的误差。水平角8观测步骤如下：将仪器照准零方向标志， （在多测回观测中，为了便于区分测回 1数，根据作业习惯，适当按一定的秒值或分值调整一定的零
13、方向度盘读数，由于采用全站仪观测，可不考虑像经纬仪测微器行差所带来的误差影响而要调整各测回度盘读数） ，配置好度盘，精确照准读数，转动照准部，再次精确照准读数。顺时针方向旋转照准部，精确照准第 2 个方向标志读数，转动 2照准部，再次精确照准读数。依次精确照准第 3 个，第 4 个n 个方向按前面观测方法读数，最后闭合至零方向，当观测的方向少于或等于 3 个时，可以不闭合零方向。倒镜，逆时针方向旋转照准部，精确照准零方向后读数，转动 3照准部，再次精确照准读数。依次逆时针方向，按上半测回相反的顺序测回至零方向。以上完成一个测回观测操作。若一个测站里，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，其中一个为零方向。且两组共同方向观测角值之差，不应大于同等级测角中误差的两倍。根据水利水电施工测量规范要求，平面控制网的水平角方向观测各项限差应该满足表 3-1 要求：表 3-1 水平角方向观测法技术要求等 级 仪器型号两次照准读数差半测回归零差一测回2c 较差同方向值各测回互差DJ1 1 6 9 6二、三、四 DJ2 3 8 13 9
