《建筑工程測(cè)量》項(xiàng)目五平面控制測(cè)量課件

1、建 筑 工 程 測(cè) 量使用規(guī)范說明【項(xiàng)目導(dǎo)讀】 在進(jìn)行建筑工程測(cè)量工作時(shí)，先要建立控制網(wǎng)，然后根據(jù)控制網(wǎng)來進(jìn)行測(cè)設(shè)或碎步測(cè)量（各地形點(diǎn)的采集）?？刂茰y(cè)量就是在測(cè)區(qū)內(nèi)選定若干個(gè)控制點(diǎn)，它們按一定規(guī)律和要求組成網(wǎng)狀幾何圖形（稱為控制網(wǎng)），通過較高精度的外業(yè)測(cè)量，并根據(jù)外業(yè)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，來獲得控制點(diǎn)的平面坐標(biāo)和高程的工作。 控制測(cè)量分為平面控制測(cè)量和高程控制測(cè)量。測(cè)定控制點(diǎn)平面坐標(biāo)的工作，稱為平面控制測(cè)量；測(cè)定控制點(diǎn)高程的工作，稱為高程控制測(cè)量。平面控制測(cè)量的形式有導(dǎo)線測(cè)量和GPS衛(wèi)星定位測(cè)量。本項(xiàng)目將介紹這兩種平面控制測(cè)量的方法 項(xiàng)目五 平面控制測(cè)量使用規(guī)范說明任務(wù)一 通過導(dǎo)線測(cè)量的平面控制測(cè)

2、量任務(wù)目標(biāo) 熟練掌握通過導(dǎo)線測(cè)量來獲得控制點(diǎn)坐標(biāo)的基本方法，會(huì)對(duì)導(dǎo)線外業(yè)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算與檢核。相關(guān)知識(shí) 一、平面控制測(cè)量與國(guó)家控制網(wǎng) 平面控制測(cè)量的任務(wù)是建立平面控制網(wǎng)，精確測(cè)定控制點(diǎn)的平面坐標(biāo)。平面控制網(wǎng)既可用三角測(cè)量的方法建立（，也可用導(dǎo)線測(cè)量的方法建立（將選定控制點(diǎn)組成折線或相互連接的多邊形，此時(shí)的控制點(diǎn)稱為導(dǎo)線點(diǎn)，平面控制網(wǎng)稱為導(dǎo)線控制網(wǎng)），如圖5-1所示。 項(xiàng)目五 平面控制測(cè)量使用規(guī)范說明圖5-1 三角控制網(wǎng)與導(dǎo)線控制網(wǎng) 項(xiàng)目五 平面控制測(cè)量使用規(guī)范說明 國(guó)家控制網(wǎng)是用精密測(cè)量?jī)x器和方法依照施測(cè)精度按一等、二等、三等、四等四個(gè)等級(jí)建立的，其布設(shè)原則是：從高級(jí)（一等）到低級(jí)（二、三、

3、四等），逐級(jí)加密，且低級(jí)點(diǎn)受高級(jí)點(diǎn)逐級(jí)控制，如圖5-2所示。圖5-2 國(guó)家控制網(wǎng) 項(xiàng)目五 平面控制測(cè)量使用規(guī)范說明 二、三角控制網(wǎng)和導(dǎo)線控制網(wǎng) 使用三角控制網(wǎng)時(shí)，可在控制點(diǎn)上用精密儀器將三角形的三個(gè)內(nèi)角測(cè)定出來，并測(cè)定其中一條邊長(zhǎng)，然后可根據(jù)三角公式解算出各點(diǎn)的坐標(biāo)。 三、圖根平面控制網(wǎng) 為滿足小區(qū)域（面積在15km2以下）測(cè)圖和施工需要而建立的平面控制網(wǎng)，稱為小區(qū)域平面控制網(wǎng)。小區(qū)域平面控制網(wǎng)亦應(yīng)由高級(jí)到低級(jí)分級(jí)建立。測(cè)區(qū)面積、首級(jí)控制與圖根控制的關(guān)系如表5-2所示。 圖根點(diǎn)的密度取決于測(cè)圖比例尺，比例尺越大，相同區(qū)域內(nèi)的圖根點(diǎn)應(yīng)該越多，如表5-3所示。 項(xiàng)目五 平面控制測(cè)量使用規(guī)范說明表5

4、-2 測(cè)區(qū)面積、首級(jí)控制與圖根控制的關(guān)系 項(xiàng)目五 平面控制測(cè)量表5-3 圖根點(diǎn)密度測(cè)區(qū)面積（km2）首級(jí)控制圖根控制115一級(jí)三角或一級(jí)導(dǎo)線兩級(jí)圖根0.52二級(jí)三角或二級(jí)導(dǎo)線兩級(jí)圖根0.5以下圖根控制測(cè)圖比例尺1500110001200015000圖根點(diǎn)密度（點(diǎn)km2）15050155使用規(guī)范說明 四、導(dǎo)線測(cè)量簡(jiǎn)介 導(dǎo)線測(cè)量是建立小區(qū)域平面控制網(wǎng)的一種常用方法，它適用于地物分布較復(fù)雜的建筑區(qū)、平坦但通視條件較差的隱蔽區(qū)或帶狀地區(qū)。 （一）閉合導(dǎo)線 起訖于同一已知點(diǎn)的導(dǎo)線，稱為閉合導(dǎo)線，如圖5-3（a）所示。 （二）附合導(dǎo)線 布設(shè)在兩已知點(diǎn)間的導(dǎo)線，稱為附合導(dǎo)線，如圖5-3（b）所示。 （三）支

5、導(dǎo)線 由一己知點(diǎn)和一已知邊的方向出發(fā)，既不附合到另一已知點(diǎn)，又不回到原起始點(diǎn)的導(dǎo)線，稱為支導(dǎo)線，如圖5-3（c）所示。 項(xiàng)目五 平面控制測(cè)量使用規(guī)范說明圖5-3 導(dǎo)線的布設(shè)形式 項(xiàng)目五 平面控制測(cè)量使用規(guī)范說明 導(dǎo)線測(cè)量分為一、二、三級(jí)導(dǎo)線測(cè)量和圖根導(dǎo)線測(cè)量，其主要技術(shù)要求如表5-4、表5-5所示。表5-4 一、二、三級(jí)導(dǎo)線測(cè)量的主要技術(shù)要求 項(xiàng)目五 平面控制測(cè)量表5-5 圖根導(dǎo)線測(cè)量的主要技術(shù)要求使用規(guī)范說明 五、平面控制網(wǎng)的坐標(biāo)系統(tǒng) 平面控制網(wǎng)的坐標(biāo)系統(tǒng)可根據(jù)具體情況作下列選擇： （1）采用統(tǒng)一的高斯正形投影 帶平面直角坐標(biāo)系。 （2）采用高斯正形投影 帶，投影面為測(cè)區(qū)抵償高程面或測(cè)區(qū)平均

6、高程面的平面直角坐標(biāo)系統(tǒng)；或任意帶，投影面為1985國(guó)家高程基準(zhǔn)面平面直角坐標(biāo)系。 （3）小測(cè)區(qū)或有特殊精度要求的控制網(wǎng)，可采用獨(dú)立坐標(biāo)系。 （4）在已有平面控制網(wǎng)的地區(qū)，可沿用原有的坐標(biāo)系統(tǒng)。 （5）廠區(qū)內(nèi)可采用建筑坐標(biāo)系統(tǒng)。 項(xiàng)目五 平面控制測(cè)量使用規(guī)范說明任務(wù)實(shí)施 任務(wù)之前應(yīng)詳細(xì)勘察校園，根據(jù)已知控制點(diǎn)的分布和學(xué)校的地形條件等具體情況，擬定導(dǎo)線的布設(shè)方案、控制點(diǎn)的位置和導(dǎo)線測(cè)量的等級(jí)。設(shè)已知學(xué)校的控制點(diǎn)A、B點(diǎn)，本任務(wù)采用圖根控制測(cè)量技術(shù)要求和閉合導(dǎo)線布設(shè)形式，通過導(dǎo)線測(cè)量來建立學(xué)校的平面控制網(wǎng)。 步驟1 首先在測(cè)區(qū)已有地形圖上畫出測(cè)區(qū)邊界，再視地形圖和已知高級(jí)控制點(diǎn)的分布情況，并依據(jù)前

7、面相關(guān)規(guī)定，在圖式擬定導(dǎo)線的形式和控制點(diǎn)的位置，然后帶圖到實(shí)地進(jìn)行勘察定點(diǎn)。選點(diǎn)時(shí)，應(yīng)重點(diǎn)考慮以下因素： （1）相鄰導(dǎo)線點(diǎn)間通視良好，地勢(shì)平坦，便于測(cè)角、量邊。 （2）定點(diǎn)處土質(zhì)堅(jiān)實(shí)，便于保存標(biāo)志和安置儀器。 （3）圖根導(dǎo)線點(diǎn)周圍視野開闊，便于以后施測(cè)碎部。 項(xiàng)目五 平面控制測(cè)量使用規(guī)范說明 （4）導(dǎo)線邊的長(zhǎng)度盡可能大致相等，以便測(cè)角時(shí)減少調(diào)焦次數(shù)和調(diào)焦幅度。除特殊情形外，應(yīng)不大于350m，不小于50m。 （5）導(dǎo)線點(diǎn)應(yīng)有足夠的密度，分布較均勻，便于控制整個(gè)測(cè)區(qū) 將控制點(diǎn)位置選好后，應(yīng)在各點(diǎn)處埋設(shè)標(biāo)志，并應(yīng)統(tǒng)一編號(hào)，記為1、2、n。其中，要制作永久平面控制點(diǎn)，可使用混凝土和直徑為1420、長(zhǎng)度

8、為30cm40cm的普通鋼筋建造混凝土樁，且在鋼筋頂端鋸“+”字標(biāo)記，其交點(diǎn)即為永久標(biāo)志中心。另外，距底端5cm處應(yīng)彎成勾狀。如圖5-4（a）所示。 如導(dǎo)線點(diǎn)屬于臨時(shí)控制點(diǎn)，則只需要在點(diǎn)位上打一木樁，樁頂釘一小釘作為導(dǎo)線點(diǎn)標(biāo)志，如圖5-4（b）所示。本次任務(wù)將采用臨時(shí)控制點(diǎn)埋設(shè)方法。 項(xiàng)目五 平面控制測(cè)量使用規(guī)范說明圖5-4 永久控制點(diǎn)和臨時(shí)控制點(diǎn)埋設(shè)圖 項(xiàng)目五 平面控制測(cè)量使用規(guī)范說明 步驟2 如圖5-5所示，設(shè)已知A點(diǎn)（也是1點(diǎn)）坐標(biāo)和坐標(biāo)方位角，2、3、4和5點(diǎn)為4個(gè)待測(cè)控制點(diǎn)。參照項(xiàng)目四介紹的方法，將全站儀架設(shè)到A點(diǎn)，對(duì)中整平，分別測(cè)量A2與A5導(dǎo)線的角度、長(zhǎng)度并計(jì)算兩條導(dǎo)線之間的夾角

9、，然后將結(jié)果記入表5-6中。 步驟3 將全站儀架設(shè)到2點(diǎn)，對(duì)中整平，分別測(cè)量2A與23導(dǎo)線的角度和長(zhǎng)度，并計(jì)算夾角，然后將結(jié)果記入表5-6中。依此類推，分別將全站儀架設(shè)到3、4、5點(diǎn)，并分別測(cè)試各導(dǎo)線的長(zhǎng)度、角度并計(jì)算夾角。 步驟4 將點(diǎn)號(hào)、表5-6中計(jì)算出的水平角，各導(dǎo)線長(zhǎng)度，以及A點(diǎn)的坐標(biāo)方位角和坐標(biāo)分別記入表5-7所示閉合導(dǎo)線坐標(biāo)計(jì)算表中的第1、2、5、6、11、12及13列。其中，A點(diǎn)坐標(biāo)方位角和坐標(biāo)以下加雙劃線標(biāo)識(shí)，如表5-7所示。 項(xiàng)目五 平面控制測(cè)量使用規(guī)范說明圖5-5 閉合導(dǎo)線路線圖 項(xiàng)目五 平面控制測(cè)量使用規(guī)范說明表5-6 測(cè)回法觀測(cè)導(dǎo)線轉(zhuǎn)折角及距離記錄手簿 項(xiàng)目五 平面控制

10、測(cè)量使用規(guī)范說明 步驟5 由于觀測(cè)角不可避免地含有誤差，致使實(shí)測(cè)的內(nèi)角之和不等于理論值，從而產(chǎn)生角度閉合差： 其中， （n為導(dǎo)線數(shù)）。 按照前面的介紹，對(duì)于圖根導(dǎo)線測(cè)量而言，其首級(jí)控制方位角閉合差的容許值為 如果導(dǎo)線角度閉合差超過容許值，說明所測(cè)角度不符合要求，應(yīng)重新測(cè)量；若不超過，可將閉合差反符號(hào)平均分配到各觀測(cè)角中，改正后的內(nèi)角和應(yīng)為（n一2）180。 就本例而言 54013180160“ 89.44” 項(xiàng)目五 平面控制測(cè)量使用規(guī)范說明 步驟6 根據(jù)起始邊的已知坐標(biāo)方位角及改正角，按下列公式推算其他各導(dǎo)線邊的坐標(biāo)方位角。 （適用于測(cè)左角） （適用于測(cè)右角） 在本例中，我們測(cè)量的角為左角，則

11、 136421801502016622 如圖5-6所示。 依據(jù)此方法推算其他各邊的坐標(biāo)方位角，并將結(jié)果填寫到表5-7第5列。 項(xiàng)目五 平面控制測(cè)量使用規(guī)范說明圖5-6 坐標(biāo)方位角的計(jì)算方法 項(xiàng)目五 平面控制測(cè)量使用規(guī)范說明 步驟7 要計(jì)算各導(dǎo)線點(diǎn)的坐標(biāo)增量，可使用如下方法： 利用此公式分別計(jì)算各導(dǎo)線點(diǎn)的坐標(biāo)增量，將其填入第7、8列。 步驟8 理論上講，閉合導(dǎo)線縱、橫坐標(biāo)增量的代數(shù)和應(yīng)為零，但是，由于量邊的誤差和角度閉合差調(diào)整后的殘余誤差，該代數(shù)和往往不等于零，從而產(chǎn)生縱坐標(biāo)增量閉合差與橫坐標(biāo)增量閉合差，即 項(xiàng)目五 平面控制測(cè)量使用規(guī)范說明 導(dǎo)線全長(zhǎng)閉合差為： 導(dǎo)線全長(zhǎng)相對(duì)誤差為： 坐標(biāo)增量改正

12、數(shù)為： 式中，i=1，2，3，4；j=i+1。 本例中 ， ， ，則 將 ， 的單位改為cm，則其數(shù)值分別為-2cm和-3cm，將其填寫到第7、8列坐標(biāo)增量值的右上角。 項(xiàng)目五 平面控制測(cè)量使用規(guī)范說明 步驟9 根據(jù)第7、8列的坐標(biāo)增量和坐標(biāo)增量改正數(shù)，計(jì)算改正后的坐標(biāo)增量值，將其填寫到第9、10列中。改正后的各坐標(biāo)增量值為： 式中，i=1，2，3，4；j=i+1。 例如， 項(xiàng)目五 平面控制測(cè)量使用規(guī)范說明 步驟10 根據(jù)A點(diǎn)坐標(biāo)值和第9、10列的改正后的坐標(biāo)增量值，計(jì)算各導(dǎo)線點(diǎn)坐標(biāo)值，并將結(jié)果填寫到第11、12中。具體的計(jì)算公式為： 例如， 項(xiàng)目五 平面控制測(cè)量使用規(guī)范說明任務(wù)二 通過GPS

13、定位測(cè)量的 平面控制測(cè)量任務(wù)目標(biāo) 熟悉GPS衛(wèi)星定位的基本原理，會(huì)使用GPS接收機(jī)進(jìn)行平面控制測(cè)量。相關(guān)知識(shí) 一、GPS簡(jiǎn)介 GPS是全球定位系統(tǒng)（Global Positioning System）英文名稱的縮寫，是美國(guó)在1993年建成的一個(gè)衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)。利用該系統(tǒng)，用戶可以在全球范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)全天候、連續(xù)、實(shí)時(shí)的三維導(dǎo)航、定位、測(cè)速。 項(xiàng)目五 平面控制測(cè)量使用規(guī)范說明 二、GPS系統(tǒng)組成 GPS系統(tǒng)由GPS衛(wèi)星星座、地面監(jiān)控系統(tǒng)和用戶設(shè)備三個(gè)部分組成 （一）GPS衛(wèi)星星座 GPS衛(wèi)星星座由21顆工作衛(wèi)星和3顆備用衛(wèi)星組成。 （二）地面監(jiān)控系統(tǒng) GPS的地面監(jiān)控系統(tǒng)由一個(gè)主控站、三個(gè)注入站和

14、五個(gè)監(jiān)測(cè)站組成 項(xiàng)目五 平面控制測(cè)量圖5-7 GPS衛(wèi)星星座使用規(guī)范說明 （三）用戶設(shè)備 用戶設(shè)備是指用戶GPS接收機(jī)，其主要任務(wù)是捕獲按一定衛(wèi)星高度截止角所選擇的衛(wèi)星信號(hào)，并跟蹤這些衛(wèi)星的運(yùn)行，對(duì)所接收到的GPS信號(hào)進(jìn)行變換、放大和處理，測(cè)量出GPS信號(hào)從衛(wèi)星到接收機(jī)天線的傳播時(shí)間，如圖5-8所示。 項(xiàng)目五 平面控制測(cè)量圖5-8 GPS接收機(jī)使用規(guī)范說明 三、GPS定位測(cè)量原理 GPS的定位原理就是衛(wèi)星不間斷地發(fā)送自身的星歷參數(shù)和時(shí)間信息，用戶接收到這些信息后，經(jīng)過計(jì)算求出接收機(jī)的三維位置、三維方向以及運(yùn)動(dòng)速度和時(shí)間信息。按定位的結(jié)果進(jìn)行分類，則可分為絕對(duì)定位和相對(duì)定位。 （一）絕對(duì)定位原理

15、 GPS絕對(duì)定位又稱為單點(diǎn)定位，以GPS衛(wèi)星和用戶接收機(jī)天線之間的距離觀測(cè)量為基礎(chǔ)，根據(jù)已知的衛(wèi)星瞬時(shí)坐標(biāo)，來確定接收機(jī)天線所對(duì)應(yīng)的點(diǎn)位，即觀測(cè)站的位置。 項(xiàng)目五 平面控制測(cè)量使用規(guī)范說明 （二）相對(duì)定位原理 GPS相對(duì)定位也稱為差分GPS定位，是目前GPS定位中精度最高的一種，廣泛用于大地測(cè)量、精密工程測(cè)量、地球動(dòng)力學(xué)研究和精密導(dǎo)航。 項(xiàng)目五 平面控制測(cè)量圖5-9 相對(duì)定位原理圖使用規(guī)范說明任務(wù)實(shí)施 GPS測(cè)量與導(dǎo)線測(cè)量一樣，在實(shí)際工作中也包括方案設(shè)計(jì)、外業(yè)測(cè)量及內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理三部分。設(shè)已知兩個(gè)控制點(diǎn)A點(diǎn)和B點(diǎn)，本任務(wù)是通過GPS定位測(cè)量來建立學(xué)校的平面控制網(wǎng)。 步驟1 根據(jù)學(xué)校的地形特點(diǎn)，選擇點(diǎn)連式GPS網(wǎng)，讓其滿足GPS網(wǎng)E類的精度要求。 步驟2 在校園內(nèi)選取N個(gè)控制點(diǎn)，構(gòu)成點(diǎn)連式的GPS網(wǎng)，并按臨時(shí)控制點(diǎn)方法埋設(shè)標(biāo)石，如圖5-10所示。 項(xiàng)目五 平面控制測(cè)量圖5-10 點(diǎn)連式GPS控制網(wǎng)使用規(guī)范說明 步驟3 參照經(jīng)緯儀或全站儀的對(duì)中整平步驟