Ⅰ 建筑与施工毕业论文
浅述绿色建筑与施工管理 摘要:从节约能源和材料、节约施工用水、采用绿色建材等方面提出了改善生态环境、提高生产质量的有效途径,得出 了只有通过施工全过程控制,合理利用资源、减少污染,才能为城市营造绿色建筑的结论。 关键词:绿色建筑,节约能源,污染控制,施工管理 建筑活动是人类对自然资源、环境影响最大的活动之一。面 对世界人口的急剧增加,自然资源的日渐枯竭等人类生存危机, “绿色建筑”的概念也就应运而生。绿色建筑概括起来就是“资源 有效利用”的建筑,即: 1)减少建筑材料、各种资源和不可再生能源的使用;2)利用 可再生能源和材料;3)设置废物回收系统,利用回收材料;4)在结 构允许的条件下重新使用旧材料;5)减少污染物的排放,最大限 度地减少对周围环境的影响。同时,绿色建筑也是融合保护环 境、亲和自然、舒适、健康、安全于一体的建筑。我认为管理人员 在施工过程中具体可从以下几个方面着手。 1 节约能源 在进行工艺和设备选型时,优先采用成熟、能源消耗低的工 艺设备。对设备进行定期维修、保养、保证设备运转正常,降低能 源消耗,不要因设备的不正常运转造成能源浪费。在施工机械及 工地办公室的电器等闲置时关掉电源。 2 节约材料 尽可能调整和优化产业结构,淘汰落后工艺和产品,提高劳 动生产率,降低资源消耗;采用轻质材料及轻质混凝土减少自重, 节省原材料;采用高强、高性能的材料,如绿色高性能混凝土,减 少水泥和混凝土的用量;利用大量工业废渣(如粉煤灰、旧砖),减 少固体废弃物污染,又如采用商品混凝土,减少水泥浪费和粉尘 污染。 3 大量采用绿色建材 目前与传统建材相比较,绿色建材有以下几个特点:节约能 源与资源,少用或不用资源及能源;生产过程中不形成新的污染 源;使用过程以提高生产质量、改善生态环境为目标;可持续发展 的、有利于子孙后代的建材。采用绿色建材如绿色高性能混凝 土,能节约更多的能源、资源,减少对环境的破坏,其优点是:尽量 少用水泥熟料代替以工业废渣为主的矿物外加剂,以减少大量产 生的温室气体CO2对大气的污染,降低资源与能源消耗。尽量采 用工业废料,如采用粉煤灰、旧混凝土、旧砖等,以减少污染,降低 成本,而且保持混凝土工业的可持续发展性。最大限度发挥高性 能混凝土的优势,减少构筑物的水泥与混凝土用量,以减少结构 尺寸,减轻自重,提高耐久性,保证或延长建筑物的安全使用期, 使材料和工程充分发挥其功能。 4 节约施工用水 施工过程中水的消耗约占整个建筑成本的0.2%,因此在施 工过程中对水资源进行管理有助于减少浪费,提高效益,节约开 支。现场可采用以下措施:安装适当小流量的设备和器具,减少 施工期间的用水量;采用节水型器具,摒弃浪费用水陋习,降低用 水量;有效利用基础施工阶段的地下水;现场安装水表,监控自来 水的消耗量;在情况许可下,设置废水重复利用系统。 5 减少污染 5.1 施工扬尘的控制 施工现场的主要粉尘源包括:施工过程产生的扬尘;施工工 艺如挖掘、翻土、钻孔和机械破碎等产生的扬尘;现场搅拌站;裸 露场地;易生尘埃的运输、存放;建筑垃圾的运输、存放;锅炉、大 灶使用过程中产生的烟尘。针对以上粉尘,采取的控制措施有: 1)现场采用设置围挡,覆盖易生尘埃的物体。2)洒水降尘,场内 道路硬化,垃圾封闭。3)使用清洁燃料等,如使用石油气、煤气等 清洁能源。4)施工车辆出入施工现场必须采取措施防止泥土带 出现场。5)施工过程堆放的渣土必须有防尘措施并及时清运,工 程竣工后要及时清理和平整场地。
Ⅱ 建筑工程测量实习论文
实习总结
本次实习是在上学期修过的工程测量学和以往修过的相关测量课程基础上设置的,实习内容包括:建筑轴线和道路曲线放样、水平位移监测和沉降观测、纵横断面图测绘、场地平整的高程放样。所以要想做好本次工程测量实习的全部内容,工程测量学是我们要重点复习的理论对象。
本次实习为期4周,我们将各个实习内容分小项进行。其一,建筑轴线和道路曲线放样,建筑轴线我们根据实习指导书上给出的相关数据进行计算,采用极坐标法进行放样,即测设出角度、距离,并通过多次测量检查放样点;曲线放样我们采用偏角法计算放样,亦是通过多个测回检查放样点。其二,水平位移监测和沉降观测,我们通过全站仪采用测小角法周期性读取监测点的角度、距离,将这些观测数据进行计算统计获得监测结果报告;沉降观测是通过周期性三等水准来进行观测的,再将获得的周期数据进行计算统计,得到沉降观测成果报告。其三,纵横断面图测绘,我们小组采用的是水准测量进行测绘的,纵断面中桩测绘方法是四等水准,于地形起伏较大处通过工程等外水准方法加密中桩完成了纵断面测绘;横断面图测绘是在中桩的基础上于相应中桩两侧50m左右范围进行等外水准测量。其四,场地平整高程放样,选取一片空地,假设一基准点,根据此基准点进行高程放样,计算挖方或填方高差值。
尽管本次实习项目较多,但总体而言项目外业都比较轻松,唯一较麻烦的是沉降观测,因为其具有周期性,需要多次观测。本次实习中我们也遇到许多问题,但最终通过大家讨论和老师的指导我们解决各种问题。举个例子,在纵断面测绘起初。我们组仅仅于每隔20m处布设中桩进行四等水准测量,后来老师指出:纵断面中桩于地势起伏较大处应当加密中桩测绘,以便纵断面图能够平滑的绘制,于是我们及时补测,于九月桥处每隔5m加测中桩。所以实习是能够发现实践错误并改正错误的好体验。
水准测量可以说是本次实习相当重要的一部分,外业技术要求和工作量都比较大。高程放样需要水准测量,纵断面需要水准测量,横断面需要水准测量,尤其是沉降观测需要多次三等水准水准测量,所以本次实习我们可以再次很好的温故水准测量的程序方法。成果内业我们采用了EXCEL电子表格进行等外水准计算,三等和四等水准是通过南方平差易软件进行平差计算的,并输出了平差报告成果。
最后表达下感想,测绘校园大实习已经不是第一次了,在做了这么多实习后,觉得实习离不开小组,离不开团队。外业测量比较辛苦,可以培养我们的耐心和耐力。内业往往更是繁琐,可以历练我对数据的处理能力。无论是实习外业还是内业都能够更好的帮助我们理解书面知识、原理等。所以认真对待实习很有必要。
这次实习也是我们走向工作岗位前的最后一个大实习,我能够运用到所学的大部分知识,给自己一个很好的检验自己的机会。同时自己也体会到努力积累书本知识和实践经验很有必要。
Ⅲ 急求有关建筑施工测量的论文
GPS技术在公路测量中的应用前景及现状
摘要:GPS技术应用于公路测量是公路外业勘测的一项重大技术革命,其应用及开发的前景十分广阔。尤其是实时动态(RTK)定位技术在公路测量中蕴含着巨大的技术潜力,本文主要介绍了GPS中的RTK技术在公路测量中的应用及其对公路勘测的巨大推进作用。
关键词:GPS;RTK;静态定位;动态定位
1、GPS技术发展现状
全球定位系统GPS(GlobalPositioningSystem)是美国陆海空三军联合研制的卫星导航系统,具有全球性、全天侯、连续性、实时性导航定位和定时功能,能为各类用户提供精密的三维坐标、速度和时间。单点导航定位与相对测地定位是GPS应用的两个方面;对常规测量而言相对测地定位是主要的应用方式。
相对测地定位是利用L1和L2载波相位观测值实现高精度测量,其原理是采用载波相位测量局域差分法:在接收机之间求一次差,在接收机和卫星观测历元之间求二次差,通过两次差分计算解算出待定基线的长度;求解整周模糊度是其关键技术,根据算法模型,设计了静态、快速静态以及RTK等作业模式。静态作业模式主要用于地壳变形观测、国家大地测量、大坝变形观测等高精度测量;快速静态测量以其高效的作业效率与厘米级精度广泛应用于一般的工程测量;而RTK测量以其快速实时,厘米级精度等特点广泛应用于数据采集(如碎部测量)与工程放样中。RTK技术代表着GPS相对测地定位应用的主流。
GPS测地型接收设备是实现测地定位的基本条件,接收机有单频与双频之分,双频机能以L2观测值修正电离层折射影响,最适宜于中、长基线(大于20km)测量,具有快速静态测量的功能,可升级为RTK功能;单频机适宜于小于20km的短基线测量,对于一般工程测量具有良好的性能价格比。RTK系统由GPS接收设备、无线电通讯设备、电子手薄及配套设备组成,整套设备在轻量化、操作简便性、实时可靠性、厘米级精度等方面的特点,完全可以满足数据采集和工程放样的要求。鉴于GPS系统在轨卫星数有限,在对空通视受遮挡的条件下,不能保证正常解算,影响定位的精度和可靠性。实践表明,单频GPS系统由于多环境的制约,存在着很大的局限性。随着俄罗斯的全球导航卫星系统(CLONASS)的不断完善,利用GLONASS来改善GPS性能的双星座系统(GLONASS+GPS)已由美国Ashtech公司研制成功,这种全天候、全地域、高精度的系统为用户提供了更为完善的接收设备,双星座系统的接收设备GPS接收设备的新水平。
2、GPS技术在公路测量中的应用前景
随着我国国民经济的快速增长的西部大开发的实施,我省的高等级公路建设迎来前所末有的发展机遇,这就对勘测设计提出了更高的要求,随着公路设计行业软件技术和硬件设备的发展,公路设计已实现CAD化,有些软件本身还要求提供地面数字化测绘产品的支持;建立勘测、设计、施工、后期管理一体化的数据链,减少数据转抄、输入等中间环节,是公路勘测设计“内外业一体化”的要求,也是影响高等级公路设计技术发展的“瓶颈”所在。目前公路勘测中虽已采用电子全站仪等先进仪器设备,但常规测量方法受横向通视和作业条件的限制,作业强度大,且效率低,大大延长了设计周期。勘测技术的进步在于设备引进和技术改造,在目前的技术条件下引入GPS技术应当是首选。当前,用GPS静态或快速静态方法建立沿线总体控制测理,为勘测阶段测绘带状地形图,路线平面、纵面测量提供依据;在施工阶段为桥梁,隧道建立施工控制网,这仅仅是GPS在公路测量中应用的初级阶段,其实,公路测量的技术潜力蕴于RTK(实时动态定位)技术的应用之中,RTK技术在公路工程中的应用,有着非常广阔的前景。下面就RTK技术在公路勘测中的应用作简单的介绍。
3、RTK技术在公路测量中的应用
3.1 实时动态(RTK)定位技术简介
实时动态(RTK)定位技术是以载波相位观测值为根据的实时差分GPS(RTDGPS)技术,它是GPS测量技术发展的一个新突破,在公路工程中有广阔的应用前景。众所周知,无论静态定位,还是准动态定位等定位模式,由于数据处理滞后,所以无法实时解算出定位结果,而且也无法对观测数据进行检核,这就难以保证观测数据的质量,在实际工作中经常需要返工来重测由于粗差造成的不合格观测成果。解决这一问题的主要方法就是延长观测时间来保证测量数据的可靠性,这样一来就降低了GPS测量的工作效率。
实时动态定位(RTK)系统由基准站和流动站组成,建立无线数据通讯是实时动态测量的保证,其原理是取点位精度较高的首级控制点作为基准点,安置一台接收机作为参考站,对卫星进行连续观测,流动站上的接收机在接收卫星信号的同时,通过无线电传输设备接收基准站上的观测数据,随机计算机根据相对定位的原理实时计算显示出流动站的三维坐标和测量精度。这样用户就可以实时监测待测点的数据观测质量和基线解算结果的收敛情况,根据待测点的精度指标,确定观测时间,从而减少冗余观测,提高工作效率。
3.2 应用
实时动态(RTK)定位有快速静态定位和动态定位两种测量模式,两种定位模式相结合,在公路工程中的应用可以
覆盖公路勘测、施工放样、监理和GIS(地理信息系统)前端数据采集。 3.2.1 快速静态定位模式。要求GPS接收机在每一流动站上,静止的进行观测。在观测过程中,同时接收基准站和卫星的同步观测数据,实时解算整周未知数和用户站的三维坐标,如果解算结果的变化趋于稳定,且其精度已满足设计要求,便可以结束实时观测。一般应用在控制测量中,如控制网加密;若采用常规测量方法(如全站仪测量),受客观因素影响较大,在自然条件比较恶劣的地区实施比较困难,而采用RTK快速静态测量,可起到事半功倍的效果。单点定位只需要5-10min(随着技术的不断发展,定位时间还会缩短),不及静态测量所需时间的五分之一,在公路测量中可以代替全站仪完成导线测量等控制点加密工作。
3.2.2 动态定位测量前需要在一控制点上静止观测数分钟(有的仪器只需2~10s)进行初始化工作,之后流动站就可以按预定的采样间隔自动进行观测,并连同基准站的同步观测数据,实时确定采样点的空间位置。目前,其定位精度可以达到厘米级。
动态定位模式在公路勘测阶段有着广阔的应用前景,可以完成地形图测绘、中桩测量、横断面测量、纵断面地面线测量等工作。测量2~4S,精度就可以达到1~3cm,且整个测量过程不需通视,有着常规测量仪器(如全站仪)不可比拟的优点。
3.3 RTK技术的优点
3.3.1 实时动态显示经可靠性检验的厘米级精度的测量成果(包括高程)。
3.3.2 彻底摆脱了由于粗差造成的返工,提高了GPS作业效率。
3.3.3 作业效率高,每个放样点只需要停留1~2s,流动站小组作业,每小组(3~4人)可完成中线测量5~10km.若用其进行地形测量,每小组每天可以完成0.8~1.5km3的地形图测绘,其精度和效率是常规测量所无法比拟的。
3.3.4 在中线放样的同时完成中桩抄平工作。
3.3.5 应用范围广—可以涵盖公路测量(包括平、纵、横),施工放样,监理,竣工测量,养护测量,GIS前端数据采集诸多方面。
3.3.6 如辅助相应的软件,RTK可与全站仪联合作业,充分发挥RTK与全站仪各自的优势。
3.4 推广建议
3.4.1 GPS静态定位技术和动态定位技术相结合的方法可以高效、高精度地完成公路平面控制测量。
3.4.2 生产过程中采用常规方法和GPS技术相结合生产流程可以极大地提高生产效率。
3.4.3 随着GPS技术特点是RTK技术的发展,各个厂家相继推出了具有自主专利技术的仪器,其初始化时间越来越短,跟踪能力也越来越强,精度越来越高,可靠性越来越强,有着良好的性价比,在勘察设计单位具有代替全站仪的趋势,单位设备更新时应考虑这一因素。
3.4.4 GPS技术在公路测量中的应用,是公路测量的一项革命性的技术革新,它将对传统的作业理念予以更新。
4、结语
GPS在公路勘测中的应用,对高等级公路的勘测手段和作业方法产生了革命性的变革,极大地提高了勘测精度和勘测效率,特别是实时动态(RTK)定位技术将在公路勘测、施工和后期养护、管理方面有着广阔的应用前景。
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施工测量在建筑工程中的作用
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摘要:本文对工程测量学重新进行了定义,指出了该学科的地位和研究应用领域;阐述了工程测量学领域通用和专用仪器的发展;在理论方法发展方面,重点对平差理论、工程网优化设计、变形观测数据处理方法进行了归纳和总结。扼要地叙述了大型特种精密工程测量在国内外的发展情况。结合科研和开发实践,简介了地面控制与施工测量工程内外业数据处理一体化自动化系统——科傻系统。最后展望了21世纪工程测量学若干发展方向。
关键词:工程测量工业测量精密工程测量测量机器人工程网优化设计一、学科地位和研究应用领域
学科定义
工程测量学是研究地球空间中具体几何实体的测量描绘和抽象几何实体的测设实现的理论方法和技术的一门应用性学科。它主要以建筑工程、机器和设备为研究服务对象。
学科地位
测绘科学和技术是一门具有悠久历史和现代发展的一级学科。该学科无论怎样发展,服务领域无论怎样拓宽,与其他学科的交叉无论怎样增多或加强,学科无论出现怎样的综合和细分,学科名称无论怎样改变,学科的本质和特点都不会改变。总的来说,整个学科的二级学科仍应作如下划分:
——大地测量学;
——工程测量学;
——航空摄影测量与遥感学;
——地图制图学;
——不动产地籍与土地整理。
研究应用领域
目前国内把工程建设有关的工程测量按勘测设计、施工建设和运行治理三个阶段划分;也有按行业划分成:线路工程测量、水利工程测量、桥隧工程测量、建筑工程测量、矿山测量、海洋工程测量、军事工程测量、3维工业测量等,几乎每一行业和工程测量都有相应的著书或教材。
由Hennecke,Mueller,Werner3个德国人所编著的工程测量学,主要按下述内容进行划分和编写:①测量仪器和方法;②线路、铁路、公路建设测量;③高层建筑测量;④地下建筑测量;⑤安全监测;⑥机器和设备测量。
由于工程测量的研究应用领域非常广泛,发展变化也很快,因此写书十分困难。目前国内外没有一本全面涉及工程测量学理论、技术、方法和实际应用的现代专著或教材。
国际测量师联合会的第六委员会称作工程测量委员会,过去它下设4个工作组:测量方法和限差;土石方计算;变形测量;地下工程测量。此外还设了一个非凡组:变形分析与解释。现在,下设了6个工作组和2个专题组。6个工作组是:大型科学设备的高精度测量技术与方法;线路工程测量与优化;变形测量;工程测量信息系统;激光技术在工程测量中的应用;电子科技文献和网络。2个专题组是:工程和工业中的非凡测量仪器;工程测量标准。
德国、瑞士、奥地利3个德语语系国家自50年代发起组织每3~4年举行一次的“工程测量国际学术讨论会”。过去把工程测量划分为以下几个专题:测量仪器和数据获取;数据解释、处理和应用;高层建筑和设备安装测量;地下和深层建筑测量;环境和工程建筑物变形监测。
1992年第11届讨论会的专题是:测量理论与测量方案;测量技术和测量系统;信息系统和CAD;在建筑工程和工业中的应用。
1996年的第12届讨论会的专题是:测量和数据处理系统;监测和控制;在工业和建筑工程中的质量问题;数据模型和信息系统;交叉学科的大型工程项目。
从以上可见,工程测量学的研究领域既有相对的固定性,又是不断发展变化的。笔者认为,工程测量学主要包括以工程建筑为对象的工程测量和以设备与机器安装为对象的工业测量两大部分。在学科上可划分为普通工程测量和精密工程测量。工程测量学的主要任务是为各种工程建设提供测绘保障,满足工程所提出的要求。精密工程测量代表着工程测量学的发展方向,大型特种精密工程建设是促进工程测量学科发展的动力。二、工程测量仪器的发展工程测量仪器可分通用仪器和专用仪器。通用仪器中常规的光学经纬仪、光学水准仪和电磁波测距仪将逐渐被电子全测仪、电子水准仪所替代。电脑型全站仪配合丰富的软件,向全能型和智能化方向发展。带电动马达驱动和程序控制的全站仪结合激光、通讯及CCD技术,可实现测量的全自动化,被称作测量机器人。测量机器人可自动寻找并精确照准目标,在1s内完成一目标点的观测,像机器人一样对成百上千个目标作持续和重复观测,可广泛用于变形监测和施工测量。GPS接收机已逐渐成为一种通用的定位仪器在工程测量中得到广泛应用。将GPS接收机与电子全站仪或测量机器人连接在一起,称超全站仪或超测量机器人。它将GPS的实时动态定位技术与全站仪灵活的3维极坐标测量技术完美结合,可实现无控制网的各种工程测量。
专用仪器是工程测量学仪器发展最活跃的,主要应用在精密工程测量领域。其中,包括机械式、光电式及光机电结合式的仪器或测量系统。主要特点是:高精度、自动化、遥测和持续观测。
用于建立水平的或竖直的基准线或基准面,测量目标点相对于基准
线的偏距,称为基准线测量或准直测量。这方面的仪器有正、倒锤与垂线观测仪,金属丝引张线,各种激光准直仪、铅直仪、自准直仪,以及尼龙丝或金属丝准直测量系统等。
在距离测量方面,包括中长距离、短距离和微距离及其变化量的精密测量。以ME5000为代表的精密激光测距仪和TERRAMETERLDM2双频激光测距仪,中长距离测量精度可达亚毫米级;可喜的是,许多短距离、微距离测量都实现了测量数据采集的自动化,其中最典型的代表是铟瓦线尺测距仪DISTINVAR,应变仪DISTERMETERISETH,石英伸缩仪,各种光学应变计,位移与振动激光快速遥测仪等。采用多谱勒效应的双频激光干涉仪,能在数十米范围内达到0.01μm的计量精度,成为重要的长度检校和精密测量设备;采用CCD线列传感器测量微距离可达到百分之几微米的精度,它们使距离测量精度从毫米、微米级进入到纳米级世界。
高程测量方面,最显著的发展应数液体静力水准测量系统。这种系统通过各种类型的传感器测量容器的液面高度,可同时获取数十乃至数百个监测点的高程,具有高精度、遥测、自动化、可移动和持续测量等特点。两容器间的距离可达数十公里,如用于跨河与跨海峡的水准测量;通过一种压力传感器,答应两容器之间的高差从过去的数厘米达到数米。
与高程测量有关的是倾斜测量,即确定被测对象在竖直平面内相对于水平或铅直基准线的挠度曲线。各种机械式测斜仪、电子测倾仪都向着数字显示、自动记录和灵活移动等方向发展,其精度达微米级。
具有多种功能的混合测量系统是工程测量专用仪器发展的显著特点,采用多传感器的高速铁路轨道测量系统,用测量机器人自动跟踪沿铁路轨道前进的测量车,测量车上装有棱镜、斜倾传感器、长度传感器和微机,可用于测量轨道的3维坐标、轨道的宽度和倾角。液体静力水准测量与金属丝准直集成的混合测量系统在数百米长的基准线上可精确测量测点的高程和偏距。
综上所述,工程测量专用仪器具有高精度、快速、遥测、无接触、可移动、连续、自动记录、微机控制等特点,可作精密定位和准直测量,可测量倾斜度、厚度、表面粗糙度和平直度,还可测振动频率以及物体的动态行为。 三、工程测量理论方法的发展测量平差理论
最小二乘法广泛应用于测量平差。最小二乘配置包括了平差、滤波和推估。附有限制条件的条件平差模型被称为概括平差模型,它是各种经典的和现代平差模型的统一模型。测量误差理论主要表现在对模型误差的研究上,主要包括:平差中函数模型误差、随机模型误差的鉴别或诊断;模型误差对参数估计的影响,对参数和残差统计性质的影响;病态方程与控制网及其观测方案设计的关系。由于变形监测网参考点稳定性检验的需要,导致了自由网平差和拟稳平差的出现和发展。观测值粗差的研究促进了控制网可靠性理论,以及变形监测网变形和观测值粗差的可区分性理论的研究和发展。针对观测值存在粗差的客观实际,出现了稳健估计;针对法方程系数阵存在病态的可能,发展了有偏估计。与最小二乘估计相区别,稳健估计和有偏估计称为非最小二乘估计。
巴尔达的数据探测法对观测值中只存在一个粗差时有效,稳健估计法具有反抗多个粗差影响的优点。建立改正数向量与观测值真误差向量之间的函数关系,可对多个粗差同时进行定位和定值,这种方法已在通用平差软件包中得到算法实现和应用。
方差和协方差分量估计实质上是精化平差的随机模型,过去一直仅停留在理论的研究上。实际中,要求对多种观测量进行综合处理,因此,方差分量估计已成为测量平差的必备内容了。目前,通用平差软件包中已增加了该功能,但还需要在测量规范中明确提出来。
需要指出的是:许多测量作业单位喜欢采用附合导线进行逐级加密,主要依据目前规范中有关一、二、三级导线和图根导线的规定。无疑附合导线具有许多优点,但由于多余观测少,发现和反抗粗差的能力较弱,不宜滥用。建立一个区域的控制,首级网点采用GPS测量,下面最好用一个等级的导线网作全面加密。从测量平差理论来看,全面布设的导线网具有更好的图形强度,精密较均匀,可靠性也较高。
工程控制网优化设计理论和方法
网的优化设计方法有解析法和模拟法两种。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。一般将网的质量指标作为目标函数或约束条件。网的质量指标主要有精度、可靠性和建网费用,对于变形监测网还包括网的灵敏度或可区分性。对于网的平差模型而言,按固定参数和待定参数的不同,网的优化设计又分为零类、一类、二类和三类优化设计,涉及到网的基准设计,网形、观测值精度以及观测方案的设计。在工程测量中,施工控制网、安装控制网和变形监测网都需要作优化设计。由于采用GPS定位技术和电磁波测距,网的几何图形概念与传统的测角网有很大的区别。除非凡的精密控制网可考虑用专门编写的解析法优化设计程序作网的优化设计外,其他的网都可用模拟法进行设计。模拟法优化设计的软件功能和进行优化设计的步骤主要是:根据设计资料和地图资料在图上选点布网,获取网点近似坐标。模拟观测方案,根据仪器确定观测值精度,可进一步模拟观测值。计算网的各种质量指标如精度、可靠性、灵敏度。精度应包括点位精度、相邻点位精度、任意两点间的相对精度、最弱点和最弱边精度、边长和方位角精度。进一步可计算坐标未知数的协方差阵或部分点坐标的协方差阵,协方差阵的主成份计算,特征值计算,点位误差椭圆、置信椭圆的计算等。可靠性包括每个观测值的多余观测分量和某一观测值的粗差界限值对平差坐标的影响。灵敏度包括灵敏度椭圆、在给定变形向量下的灵敏度指标以及观测值的灵敏度影响系数。将计算出的各质量指标与设计要求的指标比较,使之既满足设计要求,又不致于有太大的富余。通过改变观测值的精度或改变观测方案或局部改变网形等方法重新作上述设计计算,直到获取一个较好的结果。
在实践中,总结出了下述优化设计策略: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了,这时可按观测值的内部可靠性指标ri,删减观测值。ri太大,说明该观测值显得多余,应删去;若ri很小,则该观测值的精度不宜增加。这种根据ri大小来删除观测值的方法称为从“密”到“疏”,从“肥”到“瘦”的优化策略。
从模拟法优化设计的整个过程来看,它是一种试算法,需要有一个好的软件。该软件除具有通用平差软件的功能外,在成果输出的多样性、直观性,在可视化以及人机交互界面设计方面都有更高要求。同时也要求设计者具有坚实的专业知识和丰富的经验。
用模拟法可获得一个相对较优且切实可行的方案,可进一步用模拟观测值作网的平差计算,同时可模拟观测值粗差并计算对结果的影响。这种方法称为数学扭曲法或蒙特卡洛法。对于一个精度、可靠性以及灵敏度要求极高的监测网或精密控制网,作上述优化设计和精细计算是十分必要的。国内在这方面的应用
道较少。多是为了安全起见,有较大的质量富余,建网费用偏高。网优化设计费用很少,所带来的效益较大,凡是较重要的工程控制网,都应作优化设计。
变形观测数据处理
工程建筑物及与工程有关的变形的监测、分析及预是工程测量学的重要研究内容。其中的变形分析和预涉及到变形观测数据处理。但变形分析和预的范畴更广,属于多学科的交叉。
变形观测数据处理的几种典型方法