综合项目工程测量专业课程设计.doc

工程测量学课程设计报告
－北京郊区隧道工程贯通测量技术设计

院系：建筑工程学院
专业： 测绘工程
地点： 测绘专业课程设计教室
班级： 测绘B09-2班
姓名： 谢振雷
学号： 05064221
教师： 郝延锦
年 7 月 2 日 至 年 7 月 8 日

目次
一、 工程概况
二、 控制网布设、
2.1地面平面控制网
2.2地面水准测量
2.3地下平面控制网
2.4地下水准测量
三、联系测量方案
四、测量方案实行
4.1地面平面控制测量
4.2地面三角高程测量
4.3地下导线测量
4.4地下水准测量
五、贯通误差预测
5.1贯通相遇点在在水平重要方向上xˊ上误差预测
5.2贯通相遇点在高程上误差预测
六、组织安排
七、质量与安全保障办法
八、经费预算
九、技术总结
9.1参照规范
9.2设计贯通误差
体会

一、 工程概况
为了改进北京市某郊区道路交通状况，拟在杨家村和杨家峪两个居民点之间设计一条隧道。杨家村和杨家峪均位于山区，两地之间有高山阻隔，地势起伏较大。其中杨家村地势较低，高程约为650m，杨家峪地势较高，高程约为700m，两地之间直线距离约为2.0km。
依照该地区原有地形图，选定A、B两点为隧道两端点，在两点间建立一条长约1.7公里，坡度i=2.94%直线隧道，联通两地。隧道无竖井，故不需进行联系测量。依照有关技术规定，隧道贯通相遇点在水平重要方向上容许偏差不得超过0.1m，在高程方向上容许偏差不得超过0.07m.

二、控制网布设（涉及地面、地下）
1.地面平面控制网
依照《工程测量规范》
隧道洞外平面控制测量级别
洞外平面控制网类别
洞外平面控制网级别
测角中误差（〞）
隧道长度L（km）
GPS网
二等
——
L>5
三等
——
L≤5
三角形网
二等
1.0
L>5
三等
1.8
2<L≤5
四等
2.5
0.5<L≤2
一级
5
L≤0.5
导线网
三等
1.8
2<L≤5
四等
2.5
0.5<L≤2
一级
5
L≤0.5

方案一：
采用三等GPS控制网，以GP1、GP2、GP3、GP4、GP5、GP6为选定GPS控制点，通过与高级别已知点G1、G2、G3、G4进行联测，构成GPS控制网。其中，GP2、GP5分别与A、B通视；GP2与GP1、GP3通视，GP5与GP4、GP6通视。

GPS测量精度分级
级别
平均距离（km）
a(mm)
b(ppm·D)
最弱边相对中误差
二
9
≤10
≤2
1/12万
三
5
≤10
≤5
1/8万
四
2
≤10
≤10
1/4.5万
一级
1
≤10
≤10
1/2万
二级
＜1
≤15
≤20
1/1万
注：当边长不大于200m时，以边长中误差不大于20mm来衡量。

闭合环或附合线路边数规定
级别
二
三
四
一级
二级
闭合环或附合线路边数
≤6
≤8
≤10
≤10
≤10

接受机选用
级别
项目
二
三
四
一级
二级
单频/双频
双频或单频
双频或单频
双频或单频
双频或单频
双频或单频
标称精度
≤（10mm
+3ppm·D）
≤（10mm
+3ppm·D）
≤（10mm
+3ppm·D）
≤（10mm
+3ppm·D）
≤（10mm
+3ppm·D）
观测量
载波相位
载波相位
载波相位
载波相位
载波相位
同步观测接受机数
≥2
≥2
≥2
≥2
≥2

各级GPS测量作业基本技术规定
项目
级别
办法
二
三
四
一级
二级
卫星高度角（）
相对 迅速
≥15
≥15
≥15
≥15
≥15
有效观测卫星数
相对
迅速
≥4
—
≥4
≥5
≥4
≥5
≥4
≥5
≥4
≥5
观测时段数
相对
≥2
≥2
≥2
≥2
≥1
重复设站数
迅速
—
≥2
≥2
≥2
≥2
时段长度（）
相对
迅速
≥90
—
≥60
≥20
≥45
≥15
≥45
≥15
≥45
≥15
数据采样间隔（）
相对 迅速
10～60
10～60
10～60
10～60
10～60
PDOP
相对 迅速
＜6
＜6
＜8
＜8
＜8

G1、G2、G3、G4四个已知点平面坐标和高程见表下表。
已知点坐标和高程
点名
x
y
高程
G1
451303.7680
309025.5630
590.0000
G2
451426.1840
309089.3340
610.0000
G3
453280.5071
309725.1713
720.0000
G4
453383.6790
309744.1920
720.0000

各GPS点坐标和高程
点名
x
y
高程
GP1
451549.7114
309156.8265
710.0000
GP2
451532.1728
309020.9325
710.0000
GP3
451612.9450
308916.5186
710.0000
GP4
453114.0372
309702.6827
710.0000
GP5
453197.7309
309670.5821
710.0000
GP6
453225.0190
309559.3920
710.0000

GPS测量精度分级
级别
平均距离（km）
a(mm)
b(ppm·D)
最弱边相对中误差
二
9
≤10
≤2
1/12万
三
5
≤10
≤5
1/8万
四
2
≤10
≤10
1/4.5万
一级
1
≤10
≤10
1/2万
二级
＜1
≤15
≤20
1/1万
注：当边长不大于200m时，以边长中误差不大于20mm来衡量。

方案二：
采用四等导线，以G1—G2作为起始边，附和至G3—G4。建立“G1—G2—GP2—D1—D2—D3—D4—D5—D6—D7—GP5—G3—G4”附和导线，其中G1、G2、G3、G4为已知点。平均边长为0.18km。共计11个测站

导线测量重要技术规定
级别
导线长度(Km)
平均边长(Km)
测角中误差(″)
测距中误差(mm)
测距相对中误差(mm)
测回数
方位角闭合差(″)
相对
闭合差

三等
14
3
1.8
20

6
10
－

四等
9
1.5
2.5
18

4
6
－

一级
4
0.5
5
15

－
2
4

二级
2.4
0.25
8
15

－
1
3

三级
1.2
0.1
12
15

－
1
2

导线数据
点号
x
y
G1
451303.7680
309025.5630
G2
451426.1840
309089.3340
GP2
451532.1728
309020.9325
D1
451678.9610
309108.7720
D2
451896.6420
309201.9050
D3
452088.9950
309270.3420
D4
452297.3170
309343.2870
D5
452519.2330
309435.0300
D6
452728.4830
309511.4580
D7
452940.4480
309606.2710
GP5
453197.7309
309670.5821
G3
453280.5071
309725.1713
G4
453383.6790
309744.1920

2地面水准测量
因测区位于山区，故采用全站仪三角高程测量。沿“G2—S1—GP2—A—D1—D2—D3—D4—D5—D6—D7—B—S2—GP5—G3”布设成附和水准路线。路线总长度为2.0km，采用2〞级全站仪进行三角高程测量。
电磁波测距三角高程测量重要技术规定，应符合下表规定。
电磁波测距三角高程测量重要技术规定
级别
每千米高差全中误差（mm）
边长（km）
观测方式
对向观测高差较差（mm）
附和或环形闭合差（mm）
四等
10
≤1
对向观测
40
20
五等
15
≤1
对向观测
60
30
注:1 D为测距边长度（km）。
2 起讫点精度级别，四等不应低于三等水准点高程，五等应起讫于不低于四等高程点上。
3 路线长度不应超过相应级别水准路线长度限值。

电磁波测距三角高程观测重要技术规定，应符合下表规定。
电磁波测距三角高程观测重要技术规定
级别
垂直角观测
边长测量
仪器精度级别
测回数
指标差较差(〞)
测回较差（〞）
仪器精度级别
观测次数
四等
2〞级仪器
3
≤7〞
≤7〞
10mm级仪器
来回各一次
五等
2〞级仪器
2
≤10〞
≤10〞
10mm级仪器
往一次
注：当采用2〞级光学经纬仪进行垂直角观测时，应依照仪器垂直角检测精度，恰当增长测回数。

3地下平面控制网
依照《工程测量规范》
隧道洞内平面控制测量级别
洞内平面控制网类别
洞内平面控制网级别
导线测角中误差（〞）
两开挖洞口间长度L（km）
导线网
三等
1.8
L≧5
四等
2.5
2≤L<5
一级
5
L<2

隧道洞内平面控制网建立，应符合下列规定：
1 洞内平面控制网宜采用导线形式，并以洞口投点(插点)为起始点沿隧道中线或隧
道两侧布设成直伸长边导线或狭长多环导线。
2 导线边长宜近似相等，直线段不适当短于200m，曲线段不适当短于70cm:导线边距离
洞内设施不不大于0．2m。
3 当双线隧道或其她辅助坑道同步掘进时，应分别布设导线，并通过横洞连成闭合环。
4 当隧道掘进至导线设计边长2～3 倍时，应进行一次导线延伸测量，
5 对于长距离隧道，可加测一定数量陀螺经纬仪定向边。
6 当隧道封闭采用气压施工时，对观测距离必要作相应气压改正。

铁路测量对地下导线测量规定
测量部位
测量办法
测量级别
测角精度（）
合用长度（km）
边长相对中误差
洞

内
导

线

测

量
二
±1.0
直线7～20
曲线3.5～20
1/5000
1/10000
三
±1.8
直线3.5～7
曲线2.5～3.5
1/5000
1/10000
四
±2.5
直线2.5～3.5
曲线1.5～2.5
1/5000
1/10000
五
±4.0
直线＜2.5
曲线＜1.5
1/5000
1/10000

依照上表中规定，本次任务采用测量一级导线作为主导线，沿“G2—GP2—A—T1—T2—T3—T4—T5—T6—T7—T8—B—GP5—G3”，布设成附和导线，导线总长为1.7km，平均边长为186.54m。视详细状况而定，某些导线点布设在顶板上。

4地下水准测量
依照《工程测量规范》
隧道洞外、洞内高程控制测量级别
高程控制网类别
级别
每千米高差全中误差（mm）
洞外水准路线长度或两开挖洞口间长度S（km）
水准网
二等
2
S>16
三等
6
6<S≤16
四等
10
S≤6

隧道高程控制测量，应符合下列规定：
1 隧道洞内、外高程控制测量，宜采用水准测量办法。
2 隧道两端洞口水准点、有关洞口水准点(含竖井和平洞口)和必要洞外水准点，
应构成闭合或来回水准路线。
3 洞内水准测量应来回进行，且每隔200～500m 应设立—个水准点。

地下水准测量级别及使用仪器规定
测量级别
每公里高差中数偶尔误差/mm
两开挖洞口间水准路线长度/km
水准仪级别
水准标尺类型
二

三

四
≤1.0

≤3.0

≤5.0
＞32

11～32

5～11

线条式因瓦水准标尺

区格式水准标尺

区格式水准标尺

依照本次任务实际状况，采用四等水准测量，地下导线点同步作为水准点使用，布设附和水准路线。使用S3水准仪、区格式水准标尺进行测量。
三、联系测量方案
因本次隧道中无竖井，故不需进行联系测量。通过洞口进、出口点及定向点，运用导线测量办法导入方向和平面坐标。通过洞口水准点，运用水准测量办法直接导入高程。详细环节见测量方案。

四、测量方案实行
1地面平面控制测量
依照有关技术规定，采用6台双频、标称精度≤10mm+3ppm·D）GPS接受机进行观
测，与已知点G1、G2、G3、G4进行联测，共观测四个测段，每个点位至少观测两个测段。之后进行数据解算，得到GP1、GP2、GP3、GP4、GP5、GP6平面坐标和高程。
2地面三角高程测量
采用2〞级全站仪，进行对向观测，垂直角观测3个测回，边长测量来回各一次，对向观测高差较差≤40（mm），附和或环形闭合差≤20（mm）。
3地下导线测量
采用2〞级全站仪，水平角度观测2个测回，距离先后各观测四次，方位角闭合差≤ （n为测站数），边长相对中误差≤ 。
4地下水准测量
采用DS3水准仪和区格式水准标尺，先后视距差不大于3m，视距不大于100m，采用两次仪器高法，当水准点位于顶板时，水准尺倒立顶住水准点，但在计算高差时在须在读数前加负号，高差计算公式不变。

五、贯通误差预测
1贯通相遇点在在水平重要方向上xˊ上误差预测
（1）地面平面控制测量误差引起贯通误差
方案一：
三等GPS控制网中
固定误差a≤10mm，
比例误差系数b≤5×10-6，
SGP2—GP5= 1787.7719m，
则GP2与GP5之间边长SGP2—GP5误差
MsGP2—GP5=± = ±0.013m
SGP2—GP5与贯通重要方向xˊ之间夹角： GP2—GP5=137°37ˊ49″。

GPS测量误差所引起K点在xˊ轴方向上贯通误差
Mxˊ上= MsGP2—GP5GP2—GP5=±0.010m。

方案二：
四等导线采用全站仪进行测量，精度为2″，±（5mm + 5×10-6D），以1个测回测量水平角，每边往测量边长，往测1个测回，一测回读数较差不大于10mm。导线方位角闭合差不大于5″ ，导线全长相对闭合差不大于 。
=2.5″
= ±=±0.024m
地面导线值计算表
导线点号
/m
G2
905
GP2
800
D1
655
D2
445
D3
240
D4
45
D5
150
D6
350
D7
560
GP5
810
G3
895

4061425

量边误差引起
精度为2″全站仪测距标称精度MD=0.005+5×10-6D，求得平均边长D≈0.18kmMD=±0.005+5×10-6×188=±0.006m。
=±=±0.007m
地面导线计算表
导线点号

G2
5.184E-07
GP2
1.04E-08
D1
6.561E-07
D2
2.179E-06
D3
7.684E-06
D4
1.186E-05
D5
1.141E-05
D6
8.573E-06
D7
4.77E-06
GP5
1.17E-07
G3
1.011E-07

4.788E-05

地面导线测量误差所引起K点在xˊ轴方向上贯通误差
Mxˊ上==±0.024m

对方案一和方案二进行比较，在隧道长度相似状况下，方案一所引起贯通误差仅为±0.010m，不大于方案二贯通误差±0.024m，且采用GPS布设控制网，对观测条件规定比导线测量规定低，观测以便，外业工作量小，节约时间。故地面平面控制网应采用方案一。 地面控制网引起贯通误差 Mxˊ上=±0.010m。

（2）地下导线测量误差引起贯通误差
一级导线采用全站仪进行测量，精度为2″，±（5mm + 5×10-6D），以1个测回测量水平角，每边往测量边长，往测2个测回，一测回读数较差不大于10mm。导线方位角闭合差不大于10″ ，边长相对中误差不大于
测角误差引起
=5″
= ±=±0.045 m
地下导线值计算表
导线点号
/m
GP2
1120
A
825
T1
640
T2
460
T3
275
T4
88
T5
95
T6
274
T7
465
T8
653
B
842
GP5
1143

5381742

测边误差引起
精度为2″全站仪测距标称精度MD=0.005+5×10-6D，求得平均边长D≈0.170kmMD=±0.005+5×10-6×170=±0.006m。
=±=±0.020m
地下导线计算表
导线点号

GP2
0.000036
A
0.000036
T1
0.000036
T2
0.000036
T3
0.000036
T4
0.000036
T5
0.000036
T6
0.000036
T7
0.000036
T8
0.000036
B
0.000036
GP5
0.000036

0.000432

地下导线测量误差所引起K点在xˊ轴方向上贯通误差
Mxˊ下 = =±0.049 m

贯通在水平重要方向xˊ上总中误差
Mxˊ = =±0.050 m

2贯通相遇点在高程上误差预测
（1）地面三角高程测量误差引起相遇点高程误差
—每千米长度三角高程路线中误差可按规定取为=±。
L—路线中三角高程测量路线总长度，以km计。
则按单位长度三角高程路线高差中误差估算
MH上==±0.013 m
（2）地下水准测量引起相遇点高程误差
—每千米水准路线高差中误差，可按相应规定取为=±=±
R—隧道中水准路线总长度，以km为单位。
则每千米水准路线高差中误差估算：
MH下==±0.023m

贯通相遇点在高程上总中误差
MH = =±0.026 m

六、组织安排
依照工程实际，拟定组织安排工作。
七、质量与安全保障办法
以规范为原则，依照工程实际详细安排。
八、经费预算
依照工程实际需要和本地费用原则，实际计算。
九、技术总结
1参照规范：
《工程测量规范》（GB50026-）
《工程测量学》（李清岳、陈永奇，测绘出版社）
《矿山测量学》（张国良，中华人民共和国矿业大学出版社）
《工程测量课程设计指引书》（郝延锦，华北科技学院）

2设计贯通误差
（1）地面平面控制测量误差引起贯通误差±0.010m
（2）地下导线测量误差所引起K点在xˊ轴方向上贯通误差± 0.049 m
（3）贯通在水平重要方向xˊ上总中误差±0.050 m
（4）地面三角高程测量误差引起相遇点高程误差±0.013 m
（5）地下水准测量引起相遇点高程误差±0.023m
（6）贯通相遇点在高程上总中误差±0.026 m

体会
本次课程设计，综合运用了工程测量、矿山测量学、测量学等学科知识，在对的理解课程设计大纲及设计指引书基本上，完毕了任务。既运用了刚刚学到工程测量办法，又对过去所学平差及误差预测理论知识进行了充分复习和运用。使得自己对所学内容整体掌握又得到了进一步提高，进行了综合运用，增强了分析问题和解决问题能力，并对实际工程整体解决有了一定结识。
咱们所学课本上理论知识，普通都比较分散、零散，不容易联系在一起，因而同窗们在学完课本上理论知识之后，往往觉得比较空洞，不容易掌握。因而同窗们虽然在学完课程后，虽然感觉学到了诸多有用理论知识和办法，但真正运用起来解决实际问题时却又感到无从下手。本次课程设计，是对一项详细工程实际设计。在进行本次课程设计时，一方面要对小比例地形图进行分析，看懂地形图，这就锻炼了同窗们读图、识图能力。另一方面要在图上进行选线和选点，选定设计工程开挖方向和洞口点，之后进行控制网设计，依照有关规范技术规定，设计出合理控制网，涉及洞内、洞外平面控制网和高程控制。通过CAD绘图软件，在地形图上绘出选定路线和设计控制网，并可以对个别点位平面坐标和高程，两点间距离以及直线间角度进行查询和标注，从而将设计图纸完整进行表达，并得到误差预测和施工详细数据。之后运用设计图纸和数据进行误差预测，并和规定限差进行进行比较或两种方案进行比较，从而选出优化方案，并拟定设计符合规范规定。在拟定方案之后，还要对贯通相遇点在水平重要方向和高程上进行误差预测，这要用到工程测量和矿山测量学内容，结合课本上计算举例，可以运用理论公式进行误差预测。此外，通过本次课程设计，我对《工程测量规范》有了一定理解。在实际工作中，要想完毕一项工程，必要一方面拟定自己设计方案符合规范规定，而《工程测量规范》使咱们作为测绘人员在解决工程测量方面问题和进行设计时必要要遵循规范，熟读规范，并对其中某些内容熟记，可以让咱们工作精确，少出错误。
通过本次课程设计，咱们对有关知识进行了梳理，并进行了进一步熟记和掌握，通过整顿课本上零散知识点，让自己知识框架进一步完善，并学会运用有关知识去解决实际问题，获益匪浅。