高程控制测量

小地区高程控制测量分水准测量和三角高程测量两种。通常以三、四等水准测量建立测区的首级控制，然后再发展图根水准测量和三角高程测量。图根水准测量多用于平坦地区，测定各平面控制点如三角点、高级地形控制点、图根点的高程，以便测图时利用这些控制点作为测站点去测定碎部点的高程。在山区和位于高层建筑物上的控制点，则采用三角高程测量测定其高程。此外，三、四等水准测量还直接为各项建设工程的设计和施工提供高程控制。

一、三、四等水准测量

敷设三、四等水准路线作为测区的首级控制，一般应布成闭合环线，然后用附合水准路线和结点网进行加密。只有在山区等特殊情况下，才允许布设支线水准。所用水准仪精度不低于DS3型，水准仪望远镜放大倍数应不小于28倍，水准管分划值不大于2″。水准尺一般采用双面尺，尺上应配有水准器。在测量前必须进行水准仪的检验校正。水准尺亦需作必要检查，比如尺子有无弯曲、零点有无磨损等。

水准路线一般尽可能沿铁路、公路以及其他坡度较小、施测方便的道路布设；尽可能避免穿越湖泊、沼泽和江河地段。水准点应选在土质坚实、地下水位低、易于观测的位置。凡易受淹没、潮湿、震动和沉陷的地方，均不宜选作水准点位置。水准点选定后，埋设水准标石和水准标志，并绘制点之记，以便日后查找。

三、四等水准测量的观测程序、记录、计算、校核方法以及观测中的技术要求如下表6-7。

表6-7 三、四等水准测量技术要求

注：计算往返较差时，表中L为水准点间的路线长度（km）；计算附合或闭合路线闭合差时，L为附合或闭合路线长度（km）。

1测站的观测程序

三、四等水准测量主要采用双面水准尺观测法。在测站上的观测程序为：

用圆水准器整平仪器：

1）后视黑面尺，读上、下视距丝，严格整平水准管气泡，读中丝；

2）前视黑面尺，读上、下视距丝，严格整平水准管气泡，读中丝；

3）前视红面尺，读中丝（检查气泡是否居中）；

4）后视红面尺，严格整平水准管气泡，读中丝。

以上观测程序简称为“后、前、前、后”。观测和记录顺序见表6-8。四等水准测量亦可采用“后、后、前、前”观测程序。

2测站的计算与检核

（1）视距部分

后视距离（15）=（（1）-（2））×100

前视距离（16）=（（4）-（5））×100

前、后视距差（17）=（15）-（16）

前、后视距累积差（18）=本站（17）+前站（18）

视距部分各项限差详见表6-7。

表6-8 四等水准测量观测手簿

续表

（2）高差部分

前视尺黑红面读数差（9）=（6）+K1-（7）

后视尺黑红面读数差（10）=（3）+K2-（8）

黑面所测高差（11）=（3）-（6）

红面所测高差（12）=（8）-（7）

黑红面所测高差之差（13）=（10）-（9）

由于前视尺、后视尺的红黑面零点差K1和K2不相等（一个为4787m，另一个为4687m，相差01m），因此（13）项的检核计算为

（13）=（11）-（12）±01

高差部分各项限差详见表6-7。

测站上各项限差若超限，则该测站需重测。若检核合格后，计算测站平均高差：

（14）=［（11）+（12）±01］/2

然后，搬仪器到下一站观测。

3每页计算检核

当整条水准路线测量结束后，应逐页校核计算有无错误，方法是：

视距部分：

末站（18）=∑（15）-∑（16）

总视距=∑（15）+∑（16）

高差部分：

∑（11）=∑（3）-∑（6）

∑（12）=∑（8）-∑（7）

当测站总数为偶数时：

∑（14）=［∑（11）-∑（12）］/2

当测站总数为奇数时：

∑（14）=［∑（11）-∑（12）±01］/2

4成果整理

若水准路线的高差闭合差满足表6-7规定的限差要求，则可计算水准路线各点的高程。当水准路线为附合水准路线、闭合水准路线或支水准路线时，其内业计算方法与第二章介绍的方法相同；当水准路线为具有一个结点的结点网时，采用加权平均值方法计算结点的高程，参见《测量平差》。

现就测量中的有关问题，再作进一步的说明。

1）三等水准测量必须进行往返观测，通过上、下丝读数计算视距间隔。当使用DS1和因瓦标尺时，可采用单程双转点观测，两种方法的观测程序均为后—前—前—后，即黑—黑—红—红。

2）四等水准测量，除支线水准必须进行往返观测和单程双转点观测外，对于闭合水准和附合水准路线，均可单程观测。每个站上观测程序也可为后—后—前—前，即黑—红—黑—红。采用单面尺时，采用后—前—前—后的读数程序，但在两次观测之间必须重新整置仪器，变更仪器高，用双仪高法进行测站检查。四等水准测量可以直读视距（精度至米），不必读上下丝。

3）三、四等水准测量每一测段的往测和返测，测站数均应为偶数，否则应加入标尺零点误差改正。由往测转向返测时，两根标尺必须互换位置，并应重新安置仪器。

4）在每一个测站上，三等水准测量不得两次对光，四等水准测量尽量少作两次对光。

5）工作间歇时，最好能在水准点上结束观测。否则应选择两个坚固可靠、便于放置标尺的固定点作为间歇点，并作出标记。间歇后，应进行检测。检测结果如符合规定，则可继续观测，否则须从前一水准点起重新观测。

6）在一个测站上，只有当各项检核均符合限差要求时，才能迁站。如其中有一项超限，可以在本站立即重测，但须变更仪器高。如果仪器迁站后才发现超限，则应从前一水准点或间歇点重测。

7）当每千米的测站数小于15时，闭合差按平地限差公式计算，如超过15站时，则按山地限差公式计算。

8）当成像清晰、稳定时，三、四等水准的视线长度，可容许按规定长度放大20%。

9）水准网中，结点与结点之间或结点与高级点之间的附合水准路线长度，应为规定值的07倍。

10）当采用单面标尺进行三、四等水准观测时，变动仪器高度前后所测两高差之差的限制，与黑红面所测高差之差的限差相同。

二、图根水准测量

当测图基本等高距（见第八章第四节）为05m时，图根点的高程均用图根水准测定。

图根水准路线可通过图根点布设为附合路线、闭合环或结点网。高级点间附合路线或闭合环线长度不得超过8km，结点间路线长不应超过6km，支线不超过4km。图根水准的观测方法和记录计算详见第二章第三节，技术要求见表6-9。

表6-9 图根水准测量主要技术指标

三、三角高程测量

当在山区或地面坡度较大、测图基本等高距大于05m时，图根点和其他平面控制点的高程，均可采用三角高程测量测定。

图6-18 三角高程测量原理

三角高程原理，如图6-18，已知A点高程HA，欲测B点高程HB，则可将经纬仪安置于A，并量取桩顶至仪器横轴中心的铅垂距离i称为仪器高；在B点竖立觇标，并量出觇标高 vb；如望远镜中丝照准觇标顶点，测得竖直角αα，则可根据 AB点间的距离 D（图根点的距离是已知的），利用三角公式求出高差hαb，即

hαb=Dtanαα+iα-vb（6-23）

当D大于300m时，还应根据公式考虑地球曲率（使读数增大）和大气折光。

建筑工程测量

式中：D——水平距离；

αa——垂直角；

k——大气垂直折光系数014；

R——地球曲率半径，R=6370km。

最后得

HB=HA+hab （6-24）

三角高程测量一般分为两个级别：一级三角高程路线起闭于直接水准连测的高程点上，其边数不超过7条；二级附合在一级路线上，边数不超过10条。一级用于高级地形控制点的高程测定，二级则用于图根点。三角高程测量的技术要求见表6-10。观测时，i 与v用钢尺准确量至5mm，采用对向观测方法，直至最后一条边为止。当闭合差未超过容许值时，则将闭合差反号按与边长成正比的原则进行各边高差改正。最后由起点高程开始，利用各边改正后的高差，依次计算各点的高程。

表6-10 三角高程测量主要技术指标

快走丝线切割机床的电气及控制系统一般分为：微机控制部分、高频电源部分和丝筒电机控制部分。丝筒电机控制部分控制电机及丝筒，带动钼丝作快速正反的启动运行和停止，并提供各种相应保护功能。其它类型机床电气控制通常采用继电器控制方式，也比较实用，但这种控制方式存在着下述一系列的问题：

(1)继电器接触器动作频繁，损耗相对较大；中间转换控制复杂，出故障可能性高。

(2)电机频繁正反向全压启动，启动电流大，对丝筒机械部件冲击大。

(3)接触器触点频繁闭合断开造成的噪声大。

这些问题导致的主要后果是整个加工可靠性降低，烧丝等问题增多，这势必导致二次加工，最终影响产品质量，造成不必要的经济损失。

针对上述存在的问题，故用小功率变频器来实现原控制方式的改进，其理由主要有以下几点：

(1)变频器产品技术成熟、性能可靠，已被广泛应用于异步电机各控制系统中。

(2)利用变频器的外接控制输入端子和反映运行状态的输出端子以及强大的可编码功能，可以根据被控对象和控制方式的不同进行灵活选择和设定，省去了复杂的中间转换控制。

(3)电机的启停时间及电流可分别通过手动编码或自动设置完成，减少了原方式中起动电流大，机械冲击大的弊病。

(4)主电路的相序切换通过变频器内部集成控制电路完成(无触点切换)。另外变频器内还设有直流制动功能，并设定当电机转速为0后，制动过程可自动解除，避免由于操作不当电机所承受的不必要的大电流。

(5)变频器还可自行弥补电网电压波动，设置自动延时关机和来电继续加工等功能，可进一步提高自动化程度。

走丝机构控制系统：

快走丝线切割机床的走丝机构，是影响其加工质量及加工稳定性的关键部件。走丝机构的功能是带动电极丝按一定线速度移动往复运丝，并将电极丝整齐地排绕在储丝筒上。储丝筒本身作高速正反向转动，是利用电动机正反转来达到的。电机经联轴器带动丝筒，再经同步带带动丝杠转动，拖板便作往复运动，拖板移动的行程可由调整换向左右撞块的距离来达到。

丝筒变频调速系统结构：

变频调速系统主要由以下几个环节构成：

(1)主电路，系统功率变换环节采用AD/DC整流电路和IGBT逆变电路。

(2)控制电路，控制电路主要用来接受外来信号和发出控制命令和PWM波形。

(3)驱动电路，采用IGBT智能功率模块(IPM)。

(4)保护电路，为了保护动作的快速性和实时监测性，采用了硬件电路加软件子程序的监控方式，故障发生时如果是属于电机短路之类的故障，则硬件电路将立即产生信号，关闭波形发生器并在中断子程序中进行保护设置，并使程序回到初始状态。

电火花线切割加工机床集、高精度和高柔性为一体，要求电动机控制系统调速范围宽、加减速性能好、速度精度高、特殊功能(如高速定位)强。变频器在走丝机构控制系统中的应用，达到对三相异步电机的无级调速，具有节能、对电网无污染、调速范围大、调速机械性硬等优点。