房地產控制測量7.ppt

第七章房地產控制測量 7 1控制測量概述 7 2導線測量 7 3交會測量 7 4高程控制測量 7 5全球定位系統(tǒng) GPS 及其應用 7 6RTKGPS技術簡介 控制測量 為建立測量控制網而進行的測量工作 控制點 具有準確可靠坐標 X Y H 的基準點 控制網 由控制點按一定規(guī)律構成的幾何圖形 作用 可控制全局 為減少誤差積累 可分組進行作業(yè) 控制測量的原則 1 分級布網 逐級控制 由高級到低級 2 要有足夠的精度 3 要有足夠的密度 4 要有統(tǒng)一的規(guī)格 內容 平面控制 高程控制 一 平面控制測量 確定控制點平面位置的工作 國家平面控制網 城市平面控制網 小地區(qū)平面控制網 常規(guī)方法 三角測量 導線測量平面控制網 國家控制網 一等三角鎖 200Km 200Km 一 二等點標石 國家控制網 二等連續(xù)網 三 四等三角網三等網平均邊長8公里 四等網平均邊長2 6公里 a 插網法 b 插點法 城市平面控制網 二 三 四等網 一 二級小三角網 小三邊網 一 二 三級導線網 圖根控制網 導線網 交會定點 城市導線網 小地區(qū)范圍 面積在15km 以內 為大比例尺測圖和工程建設而建立的平面控制網 一般采用小三角網或相應等級的導線網 包括 首級控制網 圖根控制網 二 高程控制測量 布設原則 由高級到低 從整體到局部 國家高程控制網 一 二 三 四等 城市高程控制網 二 三 四等 小地區(qū)高程控制網 三 四等及圖根水準 各級高程控制網均采用水準測量 高山地區(qū)可采用水準三角高程測量 國家高程控制網 導線 測區(qū)內相鄰控制點連成直線而構成的連續(xù)折線 導線邊 導線測量 在地面上按一定要求選定一系列的點依相鄰次序連成折線 并測量各線段的邊長和轉折角 再根據起始數據確定各點平面位置的測量方法 一 導線的布設形式與等級 導線的布設形式 附合導線 閉合導線 支導線 A B 1 D C 2 3 A B 1 2 3 4 5 附合導線 閉合導線 B A 1 2 支導線 鋼尺量距各級導線的主要技術要求 注 表中n為測站數 M為測圖比例尺的分母 二 導線測量的外業(yè)工作 1 踏勘選點及建立標志 混凝土樁 永久性 木樁 臨時性 點之記 2 導線邊長測量 光電測距 測距儀 全站儀 鋼尺量距 3 導線轉折角測量 一般采用J6經緯儀測回法測量 導線轉折角有左角和右角之分 當與高級控制點連測時 需進行連接測量 N B A 3 2 1 5 4 三 導線測量的內業(yè)計算 思路 由水平角觀測值 計算方位角 由方位角 邊長D 計算坐標增量 X Y 由坐標增量 X Y 計算X Y 計算前認真檢查外業(yè)記錄 滿足規(guī)范限差要求后 才能進行內業(yè)計算 1 坐標計算公式 1 坐標正算 由 D 求X Y 已知A 求B點坐標 注 計算出的 AB 應根據 X Y的正負 判斷其所在的象限 2 坐標反算 由X Y 求 D 已知A B 求 2 附合導線的計算 如圖 A B C D是已知點 起始邊的方位角和終止邊的方位角為已知 外業(yè)觀測資料為導線邊距離和各轉折角 B D 4 2 3 1 C 1 計算角度閉合差 如圖 以右轉折角為例計算 一般公式 同理 以左角計算 即 各級導線的限差見規(guī)范 檢核 2 閉合差分配 計算角度改正數 式中 n 包括連接角在內的導線轉折角數 3 計算改正后的角度 改 計算檢核條件 4 推算各邊的坐標方位角 用改正后的 改 計算出的 否則 需重算 5 計算坐標增量 X Y 6 計算坐標增量閉合差 由于的存在 使導線不能和CD連接 存在導線全長閉合差 導線全長相對閉合差 7 分配閉合差 檢核條件 8 計算改正后的坐標增量 檢核條件 9 計算各導線點的坐標值 依次計算各導線點坐標 最后推算出的終點C的坐標 應和C點已知坐標相同 2053648 2904054 2024708 1672156 1753125 2140933 12560744 13 13 13 13 13 12 77 2053635 2904042 2024655 1672143 1753112 2140920 12560625 2364428 2110753 1002711 774016 901833 944721 603801 125 36 98 71 114 63 116 44 156 25 641 44 0 04 107 31 0 03 17 92 0 04 30 88 0 03 0 63 0 05 13 05 108 03 0 02 64 81 0 02 97 12 0 02 141 29 0 02 116 44 0 03 155 70 445 74 107 27 17 89 30 92 0 60 13 00 64 83 97 10 141 27 116 42 155 67 445 63 1536 86 837 54 1429 59 772 71 1411 70 869 81 1442 62 1011 08 1442 02 1127 50 1429 02 1283 17 107 84 3 閉合導線的計算 閉合導線的計算步驟與附合導線基本相同 需要強調以下兩點 1 角度閉合差的計算 n邊形閉合導線內角和的理論值應為 2 坐標增量閉合差的計算 根據閉合導線本身的特點 理論上 實際上 北 2 1 4 3 78 16m 105 22m 129 34m 80 18m 輔助計算 點號 觀測角 右角 改正數 改正角 1 2 3 4 坐標方位角 距離Dm 點號 1 2 3 4 增量計算值 改正后增量 坐標值 xm ym xm ym xm ym 1 2 1 2 閉合導線坐標計算表 1074830 893630 893350 531843 1253000 730020 13 13 12 12 50 3595910 1074843 730032 893402 893643 3600000 1253000 3061915 2155317 105 22 80 18 129 34 78 16 392 90 0 02 61 10 0 02 47 90 0 03 76 61 0 02 63 32 0 02 85 66 0 02 64 30 0 02 104 21 0 01 45 82 0 09 0 07 64 32 47 88 76 58 104 19 45 81 63 34 61 12 85 68 0 00 0 00 585 68 545 81 563 34 438 88 650 00 486 76 500 00 500 00 500 00 500 00 四 查找導線測量錯誤的方法 1 個別測角錯誤的檢查 基本方法 通過按一定比例展繪導線來發(fā)現測角錯誤點 閉合導線 附合導線 4 A D 2 個別邊錯誤的檢查 例 導線全長閉合差f的坐標方位角 凡坐標方位角與或相接近的導線邊 是可能發(fā)生量邊錯誤的邊 五 城市圖根導線測量的特點及注意事項 圖根控制點 直接用于測繪地形圖的控制點 圖根控制測量 測定圖根點平面位置和高程的工作 由于城市街區(qū)道路較多 所以圖根控制宜采用導線測量 在高級控制點基礎上進一步加密 圖根支導線測量時 用DJ6經緯儀對左 右折角各測一測回 并應滿足 邊長往返丈量 K 1 3000 圖根支導線平均邊長及邊數 利用電磁波測距儀和電子全站儀 采用極坐標法布設圖根點 其中測角的方向較差不應超過30 邊長應遵循下表規(guī)定 電磁波測距儀極坐標法邊長 交會定點用來加密控制點的方法 分為測角交會和距離交會兩類 A A B C A B 前方交會 后方交會 一 前方交會 1 基本公式 余切公式 當A B P逆時針編號時 當A B P順時針編號時 2 計算實例 為了提高精度 通常在三個已知點上進行觀測 得到P點的兩組坐標 其點位較差為 前方交會計算實例 點名 x 觀測角 y A P B xA xB B P C 中數 略圖 輔助計算 xP xB xC xP xP A B 2 1 C 1 2 P 1 1 2 2 yA yB yP yB yC yP yP 37477 54 37327 20 37194 574 37327 20 37163 69 37194 54 37194 56 16307 24 16078 90 16226 42 16078 90 16046 65 16226 42 16226 42 40 41 57 75 19 02 58 11 35 69 06 23 二 后方交會 1 基本公式 仿權公式 式中 注意事項 1 必須分別與A B C的按上圖所示關系對應 這三個角可按方向觀測法獲得 其總和應等于360 2 A B C為三個已知點構成的三角形內角 其值根據三條已知邊的方位角計算 3 如出現上圖 b 的情況 計算時 均以負值代入計算 4 P點不能位于或接近三個已知點的外接圓上 否則P點坐標為不定解或計算精度低 后方交會計算實例 示意圖 野外圖 A B C C B A xA xB xC xA xB xB xC xA xC A B C yA yB yC yA yB yB yC yA yC PA PB PC BA CB CA xP yP 1432 566 1946 723 1923 566 514 157 23 167 490 990 46 10 05 8 90 17 16 1 43 32 38 1 180 00 00 0 4488 266 4463 519 3925 008 24 707 583 511 963 218 1 29315 0 747128 1 79171 2 33773 1644 555 4064 458 79 25 24 216 52 04 63 42 32 177 14 55 8 87 32 11 9 131 04 50 0 三 距離交會 1 基本公式 1 計算直線AB的坐標方位角 2 計算A B間的水平距離 3 利用余弦定理計算 A 4 求AP邊的坐標方位角 5 P點的坐標為 距離交會計算實例 三角形編號 AP Db AB DAB BP Da BP Db BC DAB CP Da 邊名 邊長 點名 坐標 x y 略圖 P點最后坐標 776 162 1119 647 321 180 301 065 312 266 248 177 260 722 312 266 479 593 776 161 524 767 1119 644 1217 407 919 750 A A B B P P B A C B P P 479 593 700 433 776 163 1217 407 1355 991 1119 650 C B A P 小地區(qū)控制測量一般采用三四等水準測量和三角高程測量 一 三 四等水準測量 用于國家高程控制網加密 建立小地區(qū)首級高程控制 布設形式 符合水準路線 結點網的形式 閉合水準路線形式 水準支線 三 四等水準的主要技術要求 等級 水準儀型號 視線長度 m 前后視距差m 前后視距累積差m 視線離地面最低高度m 基本分劃 輔助分劃 黑紅面 讀數差mm 基本分劃 輔助分劃 黑紅面 高差之差mm 等級 水準儀型號 水準尺 線路長度 km 與已知點聯測 附合成環(huán)線 觀測次數 每千米高差中誤差mm 往返較差 附合或環(huán)線閉合差 平地mm 山地mm 三 四 五 圖根 DS1 DS3 DS3 DS10 DS3 因瓦 雙面 雙面 單面 單面 50 16 5 往返各一次 往返各一次 往返各一次 往返各一次 往返各一次 往返各一次 往一次 往一次 往一次 往一次 6 10 15 20 三 四 五 圖根 DS1 DS3 DS3 DS10 DS3 100 75 100 100 100 3 5 大致相等 6 10 0 3 0 2 2 0 3 0 1 0 5 0 3 0 1 5 L為往返測段 附合或環(huán)繞的水準路線長度 單位為km n為測站數 三四等水準測量的觀測和記錄方法 1 雙面尺法 后視黑面 讀取下 上 中絲讀數 記入 1 2 3 中 前視黑面 讀取下 上 中絲讀數 記入 4 5 6 中 黑面尺 紅面尺 2 單面尺法 按變動儀器高法進行檢核 觀測順序為 后 前 變動儀器高 前 后 變高前按三絲讀數 以后按中絲讀數 前視紅面 讀取中絲讀數 記入 7 后視紅面 讀取中絲讀數 記入 8 測站計算和檢核 1 雙面尺法計算和檢核 視距計算前 后視距差 三等水準測量 不得超過3m 四等水準測量 不得超過5m 前 后視距累積差 三等水準測量 不得超過6m 四等水準測量 不得超過10m 計算黑面 紅面的高差三等水準測量 不得超過3mm 四等水準測量 不得超過5mm 式內0 100為單 雙號兩根水準尺紅面零點注記之差 以米 m 為單位 計算平均高差 同一水準尺紅 黑面中絲讀數的檢核同一水準尺紅 黑面中絲讀數之差 應等于該尺紅 黑面的常數差K 4 687或4 787 三等水準測量 不得超過2mm 四等水準測量 不得超過3mm 測站編號 點號 后尺 前尺 下絲 上絲 下絲 上絲 后視距 前視距 視距差d m d m 方向及尺號 水準尺讀數 m 黑面 紅面 K 黑 紅 平均高差 m 備注 K為尺常數 K5 4 787K6 4 687 三 四等水準測量記錄 雙面尺法 1 4 2 5 9 10 11 12 后 前 后 前 3 6 8 7 15 16 14 13 17 18 1 2 BM 1 TP 1 TP 1 TP 2 1 536 0 947 58 9 0 1 1 954 1 373 58 1 0 2 1 030 0 442 58 8 0 1 1 276 0 694 58 3 0 1 后5 前6 后 前 后6 前5 后 前 1 242 0 736 0 506 6 030 5 422 0 608 1 664 0 985 0 679 6 350 5 773 0 577 1 1 2 0 5070 1 1 2 0 6780 每頁校核 9 117 0 10 117 1 0 1 2站 12 3 8 15 286 6 7 12 916 2 37 15 16 2 37 18 1 1852 18 2 37 總視距 9 10 234 1m 2 單面尺法的計算校核 四等水準測量記錄 計算表 變更儀器高法 測站編號 1 后尺 前尺 下絲 上絲 下絲 上絲 后視距 前視距 視距差d m d m 水準尺讀數 m 后視 前視 高差 平均高差 備注 1 4 2 5 3 6 9 10 11 12 8 7 15 14 13 1 681 1 307 1 494 0 849 0 473 0 661 0 541 1 372 37 4 37 6 0 2 0 2 0 831 0 833 0 832 5 二 三角高程測量 三角高程測量原理 A B兩點間的高差 若用測距儀測得斜距 直覘A B 反覘B A 對向觀測 測距儀三角高程測量的主要技術要求 三角高程測量的觀測與計算 電磁波測距三角高程 四等 五等 經緯儀三角高程 可布設三角高程網或高程導線 也可布置為閉合或附合的高程路線 一 GPS系統(tǒng)的構成 GPS 空間部分 GPS空間系統(tǒng) 21 3顆GPS星座載波L1 頻率1575 42MHz載波L2 頻率1227 60MHz 地面控制部分 GPS 一個主控站 三個注入站和五個監(jiān)測站 GPS 用戶設備部分 按用途分 導航型 測地型 授時型按載波頻率分 單頻接收機 雙頻接收機 北京博飛GPS接收機 輕巧的主機 二 GPS定位的基本原理 衛(wèi)星 xs ys zs 與接收機 x y z 之間的距離 建立的關系式為 實際上因接收機鐘差改正是未知數 接收機必須同時至少測定四顆衛(wèi)星的距離才能解算出接收機的三維坐標 基本原理 空間距離后方交會 定位原理和方法 1 偽距定位 精度較低 測量GPS衛(wèi)星的偽噪聲碼從衛(wèi)星到達用戶接收機天線的傳播時間 進而計算出距離 2 載波相位定位 精度較高 測定來自GPS衛(wèi)星的載波信號和接收機產生的同頻參考信號之間的相位差 GPS控制網 RTK概述 RTK RealTimeKinematic 技術是GPS實時載波相位差分的簡稱 這是一種將GPS與數傳技術相結合 實時解算進行數據處理 在1 2s的時間里得到高精度位置信息的技術 它自20世紀90年代初問世以來 極大的拓展了GPS的使用空間 使GPS從只能進行控制測量的局面中擺脫出來 開始廣泛應用于工程測量 一 RTK的工作原理 RTK的工作原理是將一臺接收機置于基準站上 另一臺或幾臺接收機置于流動站上 基準站和流動站同時接收同一時間相同GPS衛(wèi)星發(fā)射的信號 基準站所獲得的觀測值與已知位置信息進行比較 得到GPS差分改正值 然后將這個改正值及時的通過無線電無線電數據鏈電臺傳遞給共視衛(wèi)星的流動站 以精化其GPS觀測值 得到經差分改正后流動站較準確的實時位置 二 RTK的系統(tǒng)組成 下面以美國天寶導航有限公司生產的4800GPS雙頻接收機為例 說明RTK的系統(tǒng)組成 天寶RTK系統(tǒng)由下列兩部分組成 1 RTK系統(tǒng)基準站的組成和作用 如下圖所示 RTK系統(tǒng)基準站由基準站GPS接收機及衛(wèi)星接收天線 無線電數據鏈電臺及發(fā)射天線 直流電源等組成 其作用是求出GPS實時相位差分改正值 然后將改正值及時地通過數傳電臺傳遞給流動站以精化其GPS觀測值 得到經差分改正后流動站較準確的實時位置 圖8 1Trimble4800GPS RTK基準站配置圖 GPS RTK作業(yè)能否順利進行 關鍵的問題是無線電數據鏈的穩(wěn)定性和作用距離是否滿足要求 它和無線電數據鏈電臺本身的性能 發(fā)射天線的類型 參考站的選址 設備的架設 環(huán)境無線電的干擾情況等有直接的關系 由于數據鏈電臺采用400 480MHZ高頻載波發(fā)送數據 而高頻無線電信號是沿直線傳播的 這就要求參考站發(fā)射天線和流動站接收天線之間無遮擋信號的障礙物 這些障礙物在陸地上主要由地形 建筑物 無線電信號發(fā)射臺等 在海上則主要是地球曲率的影響 為了盡量避免參考站設備之間相互干擾 在作業(yè)時 大于25W的數據鏈電臺發(fā)射天線距離GPS接收天線至少2m 最好6m以上 發(fā)射天線與電臺的連接電纜必須展開 以免形成新的干擾源 RTK數據鏈無線電發(fā)射機 TRIMMRK 的工作頻率為UHF頻段 400 480MHZ 當功率一定時 發(fā)射距離隨天線高度增加而增加 如下式所示 式中 4 24 為天寶經驗值 H1 電臺的天線高 H2 流動站的天線高 8 1 例 天寶4800GPS接收機使用的TRIMMRK 無線電數據鏈電臺發(fā)射功率為25W 電臺天線高為9m 流動站的天線高為2m 試計算流動站工作的最遠距離 解 已知H1 9m H2 2m 根據公式可計算出流動站在開闊地帶工作的最遠距離為 注 該距離是在無任何遮擋物的空曠地帶的理論值 實際上要根據實地情況來確定 要留有余量 根據經驗 在城市要將電臺天線架設在高樓頂上 才可能達到10公里左右的距離 由于無線電數據鏈電臺發(fā)射功率為25W 耗電量大 故直流電源的電流選擇應大一些 一般選擇12V60A或12V120A為宜 這樣 可保證一定的工作時間 2 RTK流動站的組成和作用 如下圖所示 從基準站接收到的信號由流動站的UHF電臺接收 流動站同時也接收相同的衛(wèi)星信號 用配備的TSC1控制器進行實時