DL T 5173-2003(条文说明) 水电水利工程施工.测量规范.pdf
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1、DL/T5173 - 2003 水电水利工程施工测量规范条文说明115 DL/T 5173 - 2003 目录1 范围.117 3 总则.118 4 术语和定义.119 5 平面控制测量.120 6 高程控制测量.129 7地形测量.132 8 测量放样准备.135 9 开挖、填筑及混凝土工程测量.137 IO金属结构与机电设备安装测量.139 11 地下工程测量.141 12疏泼与渠堤测量.145 13 附属工程测量.146 14施工期变形监测.147 15 竣工测量.150 16 资料整编.151 116 DL IT 5173 - 2003 1范围中型以上规模的水电水利工程是指大型、特大型
2、或超大型规模的水电水利工程。小型水电水利工程的施工测量技术要求一般低于本标准规定的技术要求,但仍可参照本标准执行。117 DL/T 5173 - 2003 3总则3.0.2 测量精度评定的标准有中误差、平均误差及或然误差,测量专业人员习惯以中误差、限差(2倍或3倍中误差)来衡量测量精度,其他工程专业中则常用偏差和允许偏差来评定工程质量。根据或然理论及统计表明,大于2倍中误差的偶然误差出现的概率约为5%,而大于3倍中误差的偶然误差出现的概率仅为0.3%。在实际工作中由于观测次数有限,故本标准取中误差的2倍为限差。3.0.3 表3.0.3中的精度指标采用限差概念,有利于在执行本标准时消除目前很多相
3、关专业人员对“中误差”概念及相应指标的误解。具体各项指标相对数值是在综合考虑目前水电水利工程施工测量的技术发展现状和日益提高的工程质量要求的基础上确定的,是可行的。3.0.5 水电水利工程的设计是在规划勘测设计阶段有关测绘资料的基础上进行的,因此强调施工测量坐标系统应与规划勘测设计阶段坐标系统相一致。但为了施工的方便或其他需要可建立相应换算关系的施工坐标系统。3.0.6 要求高程控制网应与规划勘测设计阶段一致的原因同上条。3.0.7 本条为根据多年实践经验的常规要求总结,是作为一名合格的施工测量人员应遵守的准则。118 DL/T 5173 - 2003 4术语和定义本标准仅对与水电水利工程施工
4、测量工作密切相关的几个通用测量术语做了释义,涉及的测量专业其他术语可参照其他有关标准、规范。119 DL/T 5173 - 2003 5平面控制测量5.1 .1 网点的稳定性是指网点标志及其基础的稳定程度。可靠性是指观测值的或真程度、网点图形条件对观测值之间关系的约束能力。精确性是指施工控制网要满足规定的精度标准。5.1.2 边角组合测量可以理解为既可以对边、角全测,也可以只测部分边、角。5.1.3 根据不同规模的工程、不同材料的建筑物的施工测量精度要求选择首级网的类型和等级。5.1.4 针对控制网的加密,为防止加密梯级过多,故对末级网的点位精度做出限制是必要的。5.1.5 首级网点的点位中误
5、差是相对于首级网的起算数据的。5.1.6 因为引水式水电水利工程的厂房和大坝是两个相距甚远的局部施工区,它们之间没有精密的联系,只是由长隧洞相连接,只需保证两个局部施工区内部相对的严密性即可,故可以分别设立起始点。但本条还强调分别设立的起始点必须是首级网中的点,不能是相臣之间毫无联系的起始点。5.1.8 因为水电水利工程的施工区般较小,可以对施工控制网按其测区选定的高程平面来进行数据处理,没育必要进行高斯投影。5.2.3 过去长隧洞控制区一般采用导线布网或者三角锁布网,当隧洞过长时,其横向误差就会迅速积累,这对于隧洞贯通是极为不利的现在可以采用GPS方法来控制横向误差。5.2.4 本标准对二、
6、三、四等三角网的测角中误差采用了与GB!f17942相同的精度。GB厅17942中各等级三角观测的测回数是根据施工测量部门大量的试验统计资料和有关规定确定的,但是水电水利工程的施工控制网的边长较国家规范规定的长度要短得120 DL/T5173 - 2003 多,加之照准设施精致、观测墩具有强制对中装置等因素都有利于提高测角精度,实践证明:适当减少测回数不会明显增大测角误差。表5.2.4中起始边相对中误差的规定是参照CJJ8提出的。由于本标准主要是以点位中误差来作为精度衡量指标的,故对最弱边相对中误差的规定仅作参考。关于起始边倾角的限值,首先认为垂直角测角中误差引起的边长相对中误差不应超过要求的
7、中误差的115,即m0/S三凹5。由斜距换算平距的公式D=Scos,微分得dv=da(Ssin尉,转化为中误差形式为m0=maSsinal,m0IS=ma6in。若规定测角中误差ma,贝!角的限值可按sin-1(Tma/5)计算。再根据表1列出的各等级控制网边长的相对测距中误差和ma可算出:对于二等网,运7.3。,取5。作为限值:对于三等网,三三8.30 取70作为限值:对于四等网,豆10.8。,取10。作为限值。表1各等级控制网边长相对中误差所要求的天顶距测角中误差m,(”) 等级x 20 50 7。100 15 20。二等1: 25创)()()6.7 2.7 1.9 1.3 0.9 0.7
8、 三等1 : 15)()() ! I.I 4.5 3.2 2.2 1.5 I.I 四等1 : 1【X泊16.7 6.7 4.8 3.4 2.2 1.7 5.2.5 由于测边网中各边是独立测定的,平差后的边长精度(纵向误差)基本是均匀的。但其方向精度(横向误差)则受到传算路线中角度误差的影响。而角度误差与图形有关,因此强调必须重视测边网的图形结构,选择一些较大的角度,以相应等级的三角测量的角度观测精度进行观测,以校核边长观测的精度。对测边网的大角与小角限值的理论分析如下:设角为等腰三角形的顶角,则经过推导整理得测边误差与角度误差的关系为m;二p品121 DL IT 5173 - 2003 中误差
9、和不同的Y角代入,可得按边长计算的角度中误差,其结果见表2。由表2可知:r=60。时,其测角中误差基本相当于各等级三角网的测角中误差。现以60。为标准角度,以标准角度误差的2倍为极限,因此本标准规定测边网内角不应大于100。由于非起始测距边的相对中误差比起始边的相对中误差要低,经过计算后确认其倾角的限值相对可放宽304。表2等腰三角形中由测距中误差引起的测角中误差mr(”) ;艺I: 25)()() I : 15)()() I : I)()()() (二等)(三等)(四等)30。054 0.90 1.35 40。073 1.22 1.84 50 0.94 1.57 2.35 。1.17 1.9
10、4 2.92 70。1.41 2.36 3.54 80。1.69 2.82 4.24 90。2.02 3.37 5 05 100。2.41 4.01 601 110 2.89 4.81 7 21 5.2.6 在边角组合网中,要求边长测量精度与测角精度基本匹配,目的是使控制点的点位误差椭圆接近圆形。表5.2.6中边角组合网的角度观测精度要求是参照GB厅17942的规定。表5.2.6中平均边长相对中误差是按照式(5.2.6)计算并经取舍得到的。二等:豆豆1.0(,.j2206265)一土一,取一土一:s 29仪)()()25)()() 三等:旦1.8/( .fi,206265)一一,取一土一:16
11、0)() 150000 四等:于2川2侃265),!,取!117000 100m 122 DL/ T 5173 - 2003 上述平均边长相对中误差的取值将计算值做f放宽,是考虑到目前各施工单位拥有较多精度为( 3mm+2mm/km)的测距仪。表5.2.6中关于边角组合网、测边网的天顶距观测测回数的规定是根据测距边归算的要求确定的。现距边边长归算对天顶距观测精度的要求可按下式计算:m -.J2 - z 5Tsin 式中:吼一一边长归算所要求的天顶距测角中误差,( ) ; p一一一帘数,206265 ; 一一垂直角,。;T一一要求的测距相对中误差分母。按该式计算的结果见表1。根据国家测绘局和广东
12、省测绘局的试验,实地取样统计得2级仪器一测回的天顶距测角中误差为2.18,实际观测精度取一测回中误差为土3是可以达到的,由此计算得各等级测边归算要求的天顶距观测的测回数如下:二等:要求mz平均为土1.34”,2级仪器,n5CDJ2) (采用I仪器测4测回):兰等:要求mz平均为土1.9 2级仪器,n己3CDJ2) (采用2仪器测4测回):四等:要求mz平均为士2.2,2”级仪器,n过2CDJ2) (采用2仪器测3测回)。5.2.7 要求采用三、四等导线网作为平面控制网的首级网时,导线应布置成环形节点网的理由是作为首级网的导线(网)不具有附合条件,但是若将导线布置成单闭合环则又显得薄弱,故布置成
13、环形节点网较好。关于导线各节点间的长度规定的理论根据参考了河南省测绘123 DL/T 5173 - 2003 科学研究所王树声对各种环形导线网的精度进行大量计算后的结论(见1989年第1期工程勘测环形导线网的精度设计一文)。5.4.2 因为电子经纬仪或全站仪一般均装有纵轴传感器,其灵敏度高于照准部水准管,并能对水平度盘读数自动进行纵轴倾斜改正,故仪器气泡偏离即使接近限值时,测回间也不必重新整置仪器。5.4.4 因为用电子经纬仪或全站仪测角时是对全度盘进行扫描后读数的,不存在度盘刻划不均匀的问题,故对于采用具有纵轴倾斜传感器校正的电子经纬仪进行方向观测时,可以不进行度盘和测微器的配置。5.4.5
14、 关于表注的理论根据如下:仪器视准铀误差C和横轴倾斜误差i对同一方向2C值的影响为:L-R=2C/cos2itan 式中:L一一盘左观测值iR一一盘右观测值:一一观测方向的垂直角。则两观测方向(其垂直角分别为1和吨)2C的较差!).2C为:( 2C ) ( 2C ) tl.2C =I一2ttanII一一一一2itan2I l cosl I l cos2 J ,.,c豆手叫叫一tan2)p-2i tan). 设i=15II,则A对!).2C的影响情况见表3。124 DL IT 5173 - 2003 表3A对lUC的影晌情况计算表A 3。5。10。与一c 16” 2.6” 5 3 由表3可以看出
15、:当A超过士30时,由于i角的影响,不同方向问2C较差经常出现超限的现象,因此按同方向、相邻测回比较是合理的。5.4. 7 采用三联脚架法的优点是可以减少对中误差。5.4.9 关于水平角测量中误差的计算:式(5.4.9-2)适合f导线条数很少(有时甚至只有一条导线时)的情况:式(5.4. 适合于导线条数较多的情况。实践资料证明,导线条数较多时两者基本接近。5.5.1 测距仪标称精度的表达式采用m0=(a+bD)而未采用m俨土a2+(bD)2的原因是:根据对测距仪的误差因素分析和实测资料回归分析,上述两公式的固定误差a比较接近,而比例误差b相差比较显著,水电水利工程平面控制网平均边长一般在lkm
16、左右,固定误差a占主要地位,采用前一公式估算较为直观。5.5.4 本条(1)(7)款的要求是参照GB/T16818的有关条款制定的。5.5.5 由于各种型号的测距仪所有的气象参考点以及红外波的波长都不同,故规定测距边的气象改正要按仪器说明书给出的公式计算。5.6.2 为了与5.1.3的规定相对应,本条将GPS网的等级也划分为二、三、四等,即可以用各等级的GPS网代替相应等级的三角网、测边网或边角组合网,真精度衡量的指标为平差后网点的点位中误差和基线平均边长的相对中误差。5.6.3 GPS相邻点的弦长精度公式中的固定误差a和比例误差125 DL IT 5173 - 2003 b,即为GPS接收机
17、厂家给出的精度公式中。、b的含义。5.6.4 各等级GPS网的平均距离与表5.2.4的规定相比有所加长,这是因为适当增加GPS网点基线的长度并不会明显降低基线长度的测量精度。表5.6.4中规定的平均边长相对中误差与表5.2.6中的规定一致,目的是保证网点的点位中误差满足表5.1.5的要求。5.6.15 在实际作业中,同步坏中各条基线单独解算时,由于基线间不能做到完全严格地同步,即使在同步图形中各条基线处理时对应的起算点坐标也不是从同一起算点导出的,而是各自端点CIA码伪距的单点定位值,因此可能产生较大的同步环闭合差。例如:个等边形的三边形同步环各基线处理时,采用各自端点CIA码伪距定位值作为起
18、算点,若起算点坐标分量误差为土20m,则可能引起基线各分量士110的相对误差,三边形坐标分量闭合差则可达士.J310,但顾及同步环闭合差理论上应为零的条件,仍对采用同一数学模型处理的单基线解算产生的同步环闭合差做了容许的限差规定:相应地对同步环坐标分量闭合差也做了放宽。为了对同步环闭合差的整体做出检验,本条还规定了同步环路线全长相对闭合差的限差,取简单的误差传播模型,并假设各分量闭合差精度相当,则全长相对闭合差应是各分量闭合差的.J3倍。为了凑成相应的整数,表5.6.15对不同等级的这一限差规定分别取1.5倍1.7倍。复测基线的长度较差限差公式(5.6.15-3)是采用基线向量的弦长中误差而通
19、过误差传播定律的简单推导而得到的。而基线解算中,地面起算点误差应小于20m的要求是通过用公式Mlb句Af/S估算(即当卫星距地距离r取平均约20000km,要求M/b小于l10毛时)得出的。为检验无约束平差的基线观测量是否包含粗差和减少弃真概率,取3倍中误差作为限值是适当的。126 DL/T5173 2003 无约束平差的基线向量各分量的改正数反映了GPS网基线本身的内部符合精度,是不受起始数据误差影响的。约束平差后,同名基线在约束平差和无约束平差中的两类改正数较差太大,则说明起算数据误差引起了GPS网的变形,变形超过一定的限度,就会明显降低GPS网的精度,因此必须加以限制。限制的依据是由起算
20、数据误差引起的GPS网的最大变形,原则上不应超过本条关于GPS网平均边长相对中误差的要求。用非GPS测量的部分边长数据代替不合格的GPS基线边进行平差计算的处理办法是葛洲坝集团公司测绘总队等单位在生产中取得的、并经检验行之有效的经验。5.7.2 测角网各种自由工页的验算限值公式,均抄自国家或其他测量专业规范,无需进行推证。此次制订时,考虑到计算机的普遍使用,取消了以对数形式表示的限值公式。观测角与边长计算所得角值的限差规定推证如下:由余弦定理知:c2=a2 +b2 -2abcosy 将其微分得:I a db I dpl一cot/3一一cot:(cotcot/3)一 I a 0 C I 化为中误
21、差形式:。,甸、fpfbp,mc-c Illt飞、匀h、,Q 6 内向L+ 合O FLW ,、+ 9“ 、tIll,Jm吨b,Illli、 。“合o nL + 句,“11lllj ma-a Illl飞。,缸合O FLV 噜Eny - m 令:ms - ma - mb - me S a b c 则由测边相对误差字号起的角度误差为:mr =p2(旷旷卢cotcot/3) 若再考虑观测角误差m的影响就得到式(5.7.127 DL/T5173 - 2003 测边网角条件(包括圆周角条件及组合角条件)自由项限值计算公式的推导如下:己知圆周角条件方程式的形式为:飞v二飞W=O中心角与边长改正数的关系式为:
22、, vr, = !:. ( -cos凡,+ Vs2, cos f3凡川)n, 将后式代入前式,进行归纳并整理后就获得了各系数矶的计算公式,然后按协方差传播律求出闭合差的中误差,取2倍中误差作为限值,即得:Wj土2m5而刀。对于四边形和扇形可按同样方法推导。5.7.3 平面控制网平差时的定权问题,是根据最小二乘法和数理统计的基本理论得来的。我国各种规范均使用基本相同的定权公式。由于定权时使用的是先验方差,与实际情况可能有出入,故本标准提出了三种定权方法以供选择。5.8.1 控制网建成后,由于网点周围的各种工程活动,往往会引起网点点位的移动或沉降。因此应适当对控制网进行检查、复测以确定网点的变化情
23、况,保证各阶段使用网点成果的正确、可靠。另外,随着工程建设的进展,有些网点可能会被破坏、有些网点则可能会失去使用价值,更多的时候则需要在某些区域加密一些控制点以方便施工测量。128 DL/T5173 - 2003 6高程控制测量6.1.1 水电水利工程首级高程控制网的确定,是根据工程建筑物的规模与建筑材料等在二、三、四等问选用,如此规定奋助于在保证建筑物高程放样精度要求的基础上做到经济适用。6.2.1 6.2.6 规定引自GB12897和GB12898。对于数字水准仪的使用,本标准只要求要符合相应的规定而没有规定真操作程序,是因为目前出厂的高精度数字水准仪己将等级水准测量的各项限差及平差计算程
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