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摘要：技术的进步，带动了社会的发展，工程中对于测量精度的要求显著提高，由于工程的复杂程度不断增加，所以必须实现测量精度的极大提高才能满足工程的实际建设要求。传统采用的施工方法和手段往往难以满足工程的实际需要，必须不断优化处理，实际上，精密的工程测量一直是测量人员关注的热点，代表着测量工作的发展方向。本文就精密工程测量控制网的建立方法进行了详细的讨论。
关键词：精密工程；测量控制网；建立方法
一、控制网的布置
精密工程测量就是将绝对测量精度控制在毫米级，控制相对测量精度约为10um，选取先进的设备仪表以及技术方式实现的一二类工程测量工作。控制网的设置意义在于在工程的施工之前、施工中以及施工后期，在不同的阶段对待测量点进行放样处理，为点和面提供稳定的测量基准。
相对精密的测量很大程度上和国家的大范围测量、有机常规测量存在着一定的区别，因此，在控制网的设计方面，都是首先进行优化设计，然后结合后期需要，再进行精度、可靠性以及灵敏度的设计。在操作中，多观测，提高设计的灵敏度以及可靠性。以便于进行方差定位和方差估计。对于GPS网络的布置，必须注意观测条件，采用相对精密的星历解算基线。如果工程的精密程度较高，则可以不采用GPS网络，实现GPS网络和边角网络的联合处理，如果成本增加，可以通过进一步的实验来进行检查。工程控制网络的优化设计方法包括两类，一类是解析法，另一类是模拟法。解析法的作用原理在于优化设计的结构理论函数以及约束条件，进行目标函数极大值以及极小值的求解，将网络的精度、可靠性以及灵敏度作为目标函数或者约束条件。模拟法的优势在于实现设计资料和地形图资料的合理布置，合理布置观测方案。对于计算网络的不同参数和指标，精度、可靠性和灵敏度，做合理的比较，基于模拟法的灵活程度较高，结合测量经验很容易满足，解析法则会得到更加合理的结果，但是操作困难。
在实践当中，可以通过下述方式实现优化设计，首先将观测值的精度进行合理的固定，然后选择合理的网点，通过选择正确的位置和方向，实现计算网质量的控制，如果质量不高，则可能使精度提高。在某一类精度的检测中，如果质量标准不合理，偏高，则可能会导致内部可靠性降低，可以通过增加测量值的办法来改善精度。如果检测得到的分量值过高，则表明数值不必要，可以进行删除。如果检测值过小，可以不再提高其精度。基于这类种方法很容易选取一类最优方案。
二、测量仪器和控制网的实施
现阶段，全部精密程度较高的工程都采用高精度的全站仪和不同精度的GPS接收设备以及水准仪，提供全面的技术保障。所应用的仪器设备和设施，在进行测量之前全部都要进行项目的认定和检查，以便于进行后期项目的改进。全站仪的测角必须满足精度要求，边长数值、常数值以及周期误差、水准仪的角度满足运行要求。
全部的控制点尽可能不受外形因素的影响，需要设置基岩层，保证点位的稳固性，采用钢筋混凝土实现现场浇筑，合理设置归心装置，消除中心误差。在操作中，尽可能的满足工程规范。对长度尺寸和水平度要进行多次测量，削弱综合误差，不允许忽视照准误差，结合经验，避免出现问题。这类测量方式与常规测量的区别在于，需要对网络进行定期的检测，对控制点的稳定性进行全面的考虑和权衡。
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三、内业数据处理
工程控制网如果要具有较高的精度，就必须实现多项内容的处理，复杂程度更高。主要包括三个部分。一方面是合理选择坐标系和投影面，一般情况下，会采用相对独立的部位做表面，结合今后的实际需要，可以实现和控制网络的联合检测。进行独立坐标系的选择，同时对施工放样极为有利，可以全面的反应网络的内部状况以及精度，避免产生较大的误差，也可以选择已知点，以及方向，将此作为计算的基础，对于数据的预处理，可以进行的操作为：数据的合理处理、投影化处理、边长以及误差的更正、验算等。水准测量包括数据的整理、尺寸的更改以及闭合验算。第三，进行网络的平差计算，基于观测数值有多种来源，所以可以结合不同的方差进行估算。
精化平差的随机模型为方差和协方差的估算，可以获取随机性质。可以忽略处理，也可以实现取代，对于精度要求不高的控制网络来说，可以进行综合性处理。计算中，必须注意观测值的变化状况，对于较为显著地更正要采取必要的措施，比如采用数据探测法进行处理，一直到更正数低于某确定的数值。
四、工程实例
上海光源是中国科学院和上海市政府联合投资建设的国家大型综合同步加速器工程项目。该工程项目呈圆形结构，造型奇特新颖。从里到外主要分为四大块：环内设备用房、直线隧道、增强器隧道、储存环隧道和试验大厅。根据需要将加速后的不同能量的高能粒子穿过不同的储存环隧道锯齿墙来供科技人员进行实验。由于此项目为国家重大工程，在前期筹备时就提出了该工程建筑、安装施工的两个难点：一是建筑施工工艺较复杂；二是测量定位精度要求较高。因此，测量定位引起业主、监理、施工三方的高度重视，除施工单位，还特聘请监理公司和研究单位同共作测量方案、布设测量控制网和测点放样复核。针对该工程结构特点，施工测量要注意控制测量精度。
基于工程的主体结构、构件必须具有较高的精度，所以需要将控制线的定位误差控制在五毫米以内，光束墙和储存墙、波导孔和控制点的误差小于三毫米，以满足设备的安装要求。第二，主体结构的墙面、储存点的定位都是圆形结构，放样点位的口密度大、必须进行合理的现场计算，所以计算、放样以及校核工作量极大。第三，光束线和储存环的墙面、波导孔的预埋必须通过加速、离子分裂来实现，所以定位必须具有极高的精度，采用特殊设备实现调整。对于预埋件的设计，必须满足要求。控制精度小于3毫米。
1.布设首级控制网
根据工程的外形结构和施工情况，首级控制网点的选择布设在施工场地四周，且点位不受施工的影响，点的设置要稳固。经模拟优化设计后，确定首级控制点。由于控制网精度要求高以及将来设备定位、结构施工结束后，后期整体变形监测的需要，首级控制点均由设计根据现场施工条件制作：在已选点上用工程钻钻至基岩层，然后用长60 m的PHC管桩埋至地下，中间填满碎石混泥土，顶部预留1.4 m制作四个强制归心点。
2.首级控制网的测量
由于高能粒子研究场地周围观测因素，首级平面控制采用Leica 1800高精度全站仪进行边角同测，组成边角网。该仪器的测角精度为1"，测距精度为1 mm+1×10-6，测前均经过严格的常数检测。为了减小对中误差，外业观测仪器采用强制对中，并按城市二等控制网要求施测，角度观测6测回（测回之间变换读数），边长正倒镜各三测回（测回间重新照准），为了考察系统误差，边长往返观测。边长观测时输入温度和气压等气象数据以进行温度和气压的改正。高程控制网的观测图形和路线与平面控制网相同。起始数据利用测绘院提供的G9和G10控制点作已知高程点，布设成具有两个闭合环的水准网。外业施测采用高精度Wild NA2配合铟钢尺按城市二等水准往返观测。
综上所述，精密工程测量控制网的建设，必须首先实现网点的合理布置，然后选取先进的测量设备，妥善进行数据分析，进行进一步的处理，对于测量全过程要合理筛选数据，完成相应的处理。结合工程实例具体说明测量的实施办法和措施，为今后的工程项目测量提供可靠的依据，具有积极的指导作用。
参考文献：
[1]卢建康，刘华.高速铁路精密工程测量技术体系的建立及特点[J].铁道标准设计，2010（S1）：70-73.
[2]何震群.分析高速铁路精密工程测量技术体系的建立及特点[J].城市建设理论研究：电子版，2013（2）：89-90.
论文作者:庄永国,张利平
论文发表刊物:《基层建设》2017年第33期
论文发表时间:2018/3/7
标签：测量论文; 精度论文; 工程论文; 精密论文; 误差论文; 首级论文; 较高论文; 《基层建设》2017年第33期论文;