二期坝施工平面控制网数据处理技术.doc

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1、二期坝施工平面控制网数据处理技术【摘要】贵港航运枢纽工程二期坝施工中原坝控制网点遭到破坏后又重补做了控制网，对新做控制网边长和角度观测值中可能存在的系统误差和粗差，采用数理统计理论，对各测回同一观测值进行统计检验，若发现某观测值，确认为系统误差和粗差，则进行重测和补测。对控制网边角同测采取的方法是根据实测数据，边、角分别定权。【关键词】平面控制网数据处理技术1概述贵港航运枢纽工程二期坝由12个溢流坝段及刺墙坝等主要建筑物组成。原一期坝施工控制网点均遭到破坏，为了满足二期坝工程施工的需要，以一期坝#6坝段的轴线0+105.70桩号为起算数据，从坝轴线向右岸延伸为二期坝的坝轴线，在此轴线的上、下游

2、及左右两岸，地质稳定地方选6个点，组成二期坝施工平面控制网(见附图)。附图二期坝施工平面控制网控制网的等级为四等，边长用红外测距仪测量，水平角度用T2经纬仪测量，其中边长观测4个测回，水平角全圆方向观测法6个测回，所有点均设站观测水平角度和边长，共测边长13条，水平角20个，测量技术按水利水电工程施工测量规范(以下简称规范)执行。本文对在平差前，观测数据存在的以下二个问题进行探讨：(1)在二期坝施工控制网的平差中，所有的观测元素(水平方向及边长)均参加整体控制网的平差，所以控制网的精度和可靠性，取决于所观测元素的正确与否，由于测量误差的存在，虽然在观测过程中，按规范要求进行检核，但由于观测条件

3、的千变万化，使得观测值中仍然带有系统误差和粗差，这种观测值混入平差数据中，就会影响平差结果的精度，因此，在平差前，有必要对它进行数据处理，并采取适当的补测方案；(2)由于二期坝控制网是边、角同测，在整体平差计算中，就存在两种不同的观测值不等权的平差问题，因此，需确定它们之间的权。2确定系统误差和粗差的方法在平差计算中，所用的观测数据，都是通过各测回同一方向值或边长观测值，取平均值得到，而这个平均值是一个估值，发现其存在系统误差及粗差的解决办法是采用数理统计理论，对各测回同一观测值进行统计检验；如果经检验不能满足，就此说明该组观测值存在系统误差及粗差，应进行重测和补测。为了得到正确的观测数据，在

4、平差前的数据处理中，主要采取以下三种办法进行检验。2.1观测值偶然误差特性检验由文献1求出各方向或边长的均值，式中n是测回数，Xi是第i个测回的观测值。求出各测回同一观测值与均值之差i，i=Xi-X。通过以上计算得到一组i，就可以对该组的误差进行检验，其步骤为：正负号个数检验；正负误差分配顺序检验；误差数和的检验；正负误差平方和之差的检验；最大误差值的检验。此法主要检查观测数据是否符合偶然误差的特性，是否存在系统误差，检验方法见文献1。2.2最大测回差限值的区间估计法纵观整个野外观测成果，对那些测回间较差值较大，或是较差值接近或等于规定限差的观测值，因为在有些情况下，虽然各测回观测值符合规范规

5、定，但是个别的观测值可能存在粗差，这是在用第一步的检验时检验不出来的，例如在右13测站观测的6个测回的方向值中，其中有两个方向值的误差较大，如表1所列。表1右13测站观测方向值方向各测回观测值/()123456右1038.335.532.633.341.234.5右1223.322.425.920.718.619.7注：观测值中略去度、分。求出两方向值的最优无偏估值 规范规定四等水平方向观测时，测回间较差允许最大值为9.0，所以其真值区间为：右1031.4，40.4，右1217.3，26.3，由此看出，右10方向的第5测回，右12方向的第3测回存在粗差的可能性最大，应补测。2.3观测值的子样方

6、差估值检验法在检验观测数据过程中，经过了第一、第二步的检验，特别是通过了第二步的检验，有时还会有错误，而没有被检验出来，因为它们刚好落在最优无偏估值区间内，且位于区间的边缘，这种情况下，也可能存在粗差，这时可用下面的方法检验。如在右11测站的方向观测中，有两个方向值如下表2所列。表2右11测站观测方向值方向各测回观测值/()123456右1212.39.68.515.617.814.2右1443.240.242.143.041.239.8注：观测值中略去度、分。 2.3.1求最优无偏估值求出两方向的最优无偏估值2.3.2求值求出各测回方向观测值与最优无偏估值之差i，见表3。表3右12、右14方

7、向值方向各测回观测值/()123456右12-0.7-3.4-4.5+2.6+4.8+1.2右14+1.6-1.4-0.5+1.4-0.4-1.82.3.3求出子样方差2.3.4利用F检验法，对两个方差是否相等进行检验选=0.10查表，故两方向值观测的方差不相等，存在显著性差异，所以应重测方差估值最大的右12方向中的第3、5测回。经过以上三步骤对观测数据的处理，在一定程度上将带有系统误差和粗差的观测值检验出来，提高了观测值的可靠性，以上各步骤检验计算，编有PC-1501计算机程序进行计算。3边角同测权的确定由于二期坝施工控制网是边角同测，因此边角网的平差结果的合理性、可靠性，与边角权的合理确定

8、有直接的关系。在边角网的常规平差中，由文献1得，取角度观测值为等权，并令其中误差为单位权中误差，则P=1，设测距仪的先验中误差为ms=(a+bs)则边长的权为取先验值m=1.5，笔者认为这种取法不准确，并不符合网的实际情况，本文采取的方法是：根据实测的数据，边、角分别定权。3.1角度权的确定在测站上用全圆方向法观测完毕以后，经过测站平差，求得每一个方向观测值的中误差(1)式中各测回方向的改正数；m测回数；n方向数。由权的定义得，为了简单起见，取2=1，由此得角度观测的定权公式为(2)因此水平角度的定权方法是：第一个测站的所有水平角均相等，且P1=，第二个测站所有权为P2=，依次类推。3.2边长

9、权的确定用红外测距仪测得的距离，经各项改正及各限差检查合格后，计算每条边长的往返测量较差，由较差计算边长测量的单位权中误差(3)式中d往返测距离的差数；n测距边的个数；P先验权。则任一边的实测中误差为(4)所以任一边长的定权公式为(5)式中取=1。3.3平差实例按如上所述定权方法与传统定权方法，将二期坝施工控制网实测数据分别输入计算机进行平差计算，对所得的点位精度进行比较，来说明上述定权的合理性(见表4，表5)。从表4，表5可以看出，按实测数据定权平差所得的点位精度，较传统定权方法提高30%以上。表4传统边角网定权方法平差结果mm点号纵向误差mX横向误差mY点位中误差M右坝104.22.85.1右坝110.000.000.00右坝123.63.14.8右坝135.11.25.2右坝144.01.14.1右坝151.53.23.5注：右坝11点为已知点。 表5按实测情况定权方法平差结果mm点号纵向误差mX横向误差mY点位中误差M右坝102.51.93.1右坝110.000.000.00右坝121.41.92.4右坝133.01.03.2右坝142.20.92.4右坝151.22.12.4注：右坝11点为已知点。 经过对观测数据进行统计检验，在很大程度上能将系统误差及粗差检验出来，同时边、角分别根据控制网的实测情况合理确定它们的权，提高了控制网测量成果的可靠性及点位精度。.忽略此处.