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北京市测绘院标准长度检定场建场技术设计书

16
2020年5月29日
文档仅供参考

北京市测绘院标准长度检定场建场
技术设计书

国家测绘局第一大地测量队
二〇〇六年一月

北京市测绘院标准长度检定场建场
技术设计书

审批单位: 设计单位:
北京市测绘院 国家测绘局第一大地测量队

审批意见: 审批人:

审 批 人: 设 计 人:郭赞峰
月 日 月 日

目 录

1任务概述 3
2 技术依据和精度指标 3
2.1 技术依据 3
2.2 精度指标 4
3设计方案 4
3.1 设计原则 4
3.2 场地要求 4
3.3设计方案 5
4观测墩埋设 6
5基线测量方案 6
5.1 施测方法和使用仪器 6
5.2 基线测量 7
6 质量控制和上交成果资料 9
6.1 质量保障措施及要求 9
6.2 上交成果资料 10
附图一:基线观测墩示意图
附图二:强制对中盘

1任务概述
随着科学技术的发展,测绘仪器技术也取得长足的进步。自从电磁波测距仪,特别是全站仪的出现,使测绘生产效率得到极大提高。由于国民经济建设、国防安全和科学研究的需要,中国先后引进了大量的测距仪和全站仪。国内企业如南方公司、苏一光等公司也积极研发跟进,实现了国产化,使全站仪的使用迅速得到普及。
为确保计量法规的严肃性和科学性、计量标准的有效性和可靠性,北京市测绘院根据行业发展的需要及市场拥有测绘仪器的现状,特委托国家测绘局第一大地测量队,设计并建立”北京市测绘院标准长度检定场”。
野外大量值标准长度检定场的建立将能够对多种电磁波测距仪和全站仪的加、乘常数、综合精度进行测定和检验;对其它外业大长度量值进行传递和对比等都有着非常重要的现实意义;也为交通、水利、地震、测绘、城建、地质等各部门的基础性科学研究和工程建设,提供广泛的计量保障。
2 技术依据和精度指标
2.1 技术依据
⑴．中华人民共和国国家标准<比长基线测量规范>GB16789-1997;
⑵．<精密工程测量规范>GB/T15314- 94。
⑶．<北京市测绘设计研究院标准基线工作站及科研楼工程地质灾害危险性评估报告>。
2.2 精度指标
比长基线设计丈量精度等于或高于1×10-6 (即1ppm)。
3设计方案
3.1 设计原则
比长基线的长度应在1000米以上,本基线场长度设计为1032米。按24米因瓦(INVAR)基线尺的整倍数进行分段,一般分成7-12段。应注意基线段的全组合边长一般不能重复。各分段点埋设具有强制对中标志的观测墩。
3.2 场地要求
选址人员在实地选址前,应收集测区的资料,包括1:50000或更大比例尺地形图等资料。然后在技术设计的基础上,选址员到实地勘测,了解情况,最后选定场地。场地的基本要求为:
⑴．场地一般选在交通方便、地质构造稳定、没有断层,便于管理和长期使用的地方;
⑵．场地应远离干扰物和反射物,如高压输电线、微波发射塔、无线电发射塔、雷达站以及其它强电磁波辐射装置地段;
⑶．场地应选择地势平坦、植被良好、总坡度小于1º的等倾斜地段;
⑷．基线两侧附近无湖泊、水塘、沙沟等,离金属网栅栏的距离不小于3米,离建筑物不小于2米,测线上无干线公路横穿;
⑸．在基线延长方向上尽量避开高大的建筑物。
3.3设计方案
基线全长1032米,共10个观测墩,各段距离设计如下:
单位:米
1至10号各段距离组合为:
点号
2
3
4
5
6
7
8
9
10
1
24
96
144
192
312
456
624
816
1032
2

72
120
168
288
432
600
792
1008
3

48
96
216
360
528
720
936
4

48
168
312
480
672
888
5

120
264
432
624
840
6

144
312
504
720
7

168
360
576
8

192
408
9

216
1至10点各点设计高程为:
点 号
地面高程
棱镜中心高程
棱镜高
墩面高程
(棱镜基座底面)
墩 高
1
82.802
84.402
0.22
84.182
1.38
2
82.641
84.091
0.22
83.871
1.23
3
82.266
83.446
0.22
83.226
0.96
4
82.037
83.187
0.22
82.967
0.93
5
81.778
82.958
0.22
82.738
0.96
6
81.000
82.310
0.22
82.090
1.09
7
80.365
81.575
0.22
81.355
0.99
8
79.508
80.728
0.22
80.508
1.00
9
78.309
79.779
0.29
79.489
1.18
10
77.130
78.720
0.24
78.480
1.35
4观测墩埋设
埋设时使用TOPCON GTS602全站仪、LEICA NA20水准仪精确放出各观测墩的位置、高程,用合适的放样方法逐一放样各点。埋设时严格按照设计要求进行,埋设放样精度距离达到厘米级,定向偏差不大于5",墩顶面高程高程不大于2厘米。埋设后的各观测墩保证高差从北到南按设计要求下降,点点通视,强制对中盘安装水平。
观测墩采用钢筋混凝土结构,外形为圆柱形,圆柱内径为40厘米,埋入地下的深度为2米。捣固层为1.2米×1.2米×0.3米,地平基座为1.2米×1.2米×0.25米,具体见附图一。圆柱顶面安装不锈钢强制对中盘,其上盖绝缘板保护盖。安装时,强制对中装置应用置平工具安平。其表面最大倾斜度应小于8′。强制对中装置样式见附图二。
观测墩埋设以后,待混凝土基本干透,在观测墩外粉刷防水外墙涂料。
5基线测量方案
5.1 施测方法和使用仪器
根据标准长度检定场的精度要求,测量工作拟采用因瓦长度基线尺配合水准测量方法进行。基线尺使用法国巴黎制造的24米因瓦基线尺,轴杆头水准测量使用国家一、二等水准测量使用的精密水准仪和1.5米的双面标尺,如Ni007等。丈量中使用的各种仪器均经过国家法定计量检定部门检定合格。24米因瓦基线尺的长度可由中国计量科学研究院溯源至法国巴黎国际度量衡局。
5.2 基线测量
基线测量实施步骤,方法和各种限差按照<比长基线测量规范>GB16789-1997的第7节要求进行。首先整置轴杆架,相邻两轴杆架架距离与24米之差一般不大于3厘米。安置轴杆架时,应使其中两脚与基线方向平行,而第三脚分别交替安置于基线方向的左右两侧,并使其牢固插入土中,拧紧所有螺旋。轴杆头应垂直,十字丝应有一线与基线同向。
轴杆头水准测量的程序和长度测量一样,按一样的分节作往返测量。往测在长度测量往测之前进行,返测在长度测量返测之后进行。每一轴杆架上标尺黑、红面读数经划算后,其差值不得超过2毫米,根据黑、红面所得高差,其互差不得大于2毫米。
长度测量使用6根因瓦基线尺丈量。基线分成大致相等的3节,每一节用四根因瓦基线尺测量(其中两根用于往侧,另两根用于返测)。每根尺读数”前-后”互差不得大于0.2毫米。在每一尺段上,两基线尺所测长度互差不得大于0.2毫米。根据每一根因瓦基线尺算得的段长,其互差应符合下式:

式中:Δ,为段长互差,mm;l为段长,km。
野外测量结束后按照规范第8节要求进行数据处理,首先按每根因瓦基线尺分别计算各段长度(加温度改正、尺长改正、倾斜改正、分划尺改正),再加入悬链线不对称改正、重力改正后即为各段最后长度,各段相加即为基线全长。最后按规范进行基线测量的各项精度估计。
上述改正用到的公式如下:
温度改正公式为:
式中Δt为温度改正数,单位为μm;t为测量时温度,摄氏度;α、β为温度增加1度时,因瓦基线尺全长之温度系数;
尺长改正为:Δl,Δl为温度为20℃时因瓦基线尺的改正数,由检定时给出,单位mm;
倾斜改正公式为:,mm⑴或,m⑵
式中Δh为倾斜改正数,h为高差,单位m,L为斜距,在⑴式中为km,在⑵式中为m;
分划尺改正公式为:,mm
式中(b-a)为因瓦基线尺前后端分划尺的读数差,m;
悬链线不对称改正数公式为:
式中ΔP为悬链线不对称改正数,单位mm,h为相邻两轴杆头的高差,单位m;
重力变化改正数公式为:,mm
式中:n为跨距数;g1为因瓦基线尺检定处的重力加速度;g2为基线场所在地的重力加速度。
精度估计用到的公式如下:
基线测量本身的误差
式中δ为四个长度的中数与每个长度的差;n为基线尺的数目,等于4;
轴杆头水准测量的误差
式中∑Δh为倾斜改正数,mm;
因瓦基线尺温度系数的测定误差
式中tm为基线测量时的平均温度,t0为测定因瓦基线尺温度膨胀时的平均温度,n为尺段数;
用于检验因瓦基线尺和长度的标准杆长度的误差
式中n为基线各段、节及全长的24米整尺段数;
因瓦基线尺的检定误差及因瓦基线尺长度变化的影响

式中d因瓦基线尺两次检定结果的差值;w用于量线的因瓦基线尺数目,n为尺段数;
检验最后长度总的误差
建好的标准长度检定场启用前,应连续三年进行复测。启用后,每三年复测一次。
6 质量控制和上交成果资料
6.1 质量保障措施及要求
生产按ISO9001: 质量管理体系要求运行,保证产品质量符合规定的要求。
对选址、埋石工作成果实行三级检查、一级验收的”三检一验”制度,即作业员200%的自查互校,中队检查100%,然后大队检查,最后是委托单位组织的验收。检查、验收过程应有记录,专检和验收结束后编写检查(验收)报告。
检查验收执行<测绘产品检查验收规定>CH1002—95和<测绘产品质量评定标准>CH1003—95。
6.2 上交成果资料
⑴．技术设计书;
⑵．铟瓦长度基线尺测量记录手簿、计算资料和成果表;
⑶．外业施测仪器的检定资料;
⑷．技术总结。