工程測量_7_小地區(qū)控制測量.ppt

1、工程測量,北京科技大學(xué)土木學(xué)院 晏劍斌,第七章 小地區(qū)控制測量,7-1 控制測量概述,控制測量的意義,1. 建立統(tǒng)一的坐標(biāo)系統(tǒng),2. 控制誤差的積累,3. 便于開展各種測量工作,控制測量的分類,1.按性質(zhì)分：,平面控制測量,高程控制測量,7-1 控制測量概述,控制測量的分類,1. 按性質(zhì)分：,2. 按精度分：,國家平面和高程控制網(wǎng)分為一、二、三、四等四個(gè)等級(jí)。,城市平面控制網(wǎng)分為二、三、四等三角網(wǎng)，一、二、三級(jí)、圖根導(dǎo)線；高程控制網(wǎng)分為二、三、四等、圖根四個(gè)等級(jí)。,控制測量的方法,1.平面：,天文測量，三角測量，導(dǎo)線測量，衛(wèi)星定位測量,2.高程：,水準(zhǔn)測量，三角高程測量，衛(wèi)星定位測量,7-1

2、控制測量概述,國家平面控制網(wǎng)簡介,1.一等三角鎖,一等：平均邊長2025km，測角中誤差0.7”,最弱邊1/15萬,7-1 控制測量概述,國家平面控制網(wǎng)簡介,1.一等三角鎖,2.二等三角網(wǎng),二等：平均邊長13km，測角中誤差1.0”,最弱邊1/15萬,7-1 控制測量概述,7-1 控制測量概述,7-1 控制測量概述,國家平面控制網(wǎng)簡介,1.一等三角鎖,2.二等三角網(wǎng),3.三、四等三角網(wǎng),三等：平均邊長 8 km，測角中誤差1.8”,最弱邊1/8萬,四等：平均邊長2-6km，測角中誤差2.5”,最弱邊1/4萬,7-1 控制測量概述,國家平面控制網(wǎng)簡介,1. 全國性的高精度GPS網(wǎng)-96GPS-A

3、級(jí)網(wǎng),1991年國際大地測量協(xié)會(huì)決定在全球范圍內(nèi)建立一個(gè)IGS（國際GPS地球動(dòng)力學(xué)服務(wù)） 觀測網(wǎng)，并于1992年6-9月間實(shí)施了第一期會(huì)戰(zhàn)聯(lián)測，我國借此機(jī)會(huì)由多家單位合作，在全國范圍內(nèi) 組織了一次盛況空前的“中國92 GPS會(huì)戰(zhàn)”，目的是在全國范圍內(nèi)確定精確的地心 坐標(biāo)，建立起我國新一代的地心參考框架及其與國家坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換參數(shù)；以優(yōu)于10-8量 級(jí)的相對(duì)精度確定站間基線向量，布設(shè)成國家高精度衛(wèi)星大地網(wǎng)的骨架，并奠定地殼運(yùn)動(dòng) 及地球動(dòng)力學(xué)研究的基礎(chǔ)。,7-1 控制測量概述,33個(gè)點(diǎn),7-1 控制測量概述,作為我國高精度坐標(biāo)框架的補(bǔ)充以及為滿足國家建設(shè)的需要，在國家A級(jí)網(wǎng)的基礎(chǔ)上建立了國家 B級(jí)

4、網(wǎng)（又稱國家高精度GPS網(wǎng)）。布測工作從1991年開始，經(jīng)過5年 努力完成外業(yè)工作，內(nèi)業(yè)計(jì)算也已完成。全網(wǎng)基本均勻布點(diǎn)，覆蓋 全國，共布測818個(gè)點(diǎn)，總獨(dú)立基線數(shù)2200多條，平均邊長在我國東部地區(qū)為50km，中部地區(qū)為 100km，西部地區(qū)為150km，經(jīng)整體平差后，點(diǎn)位地心坐標(biāo)精度達(dá)0.1m，GPS基線邊長 相對(duì)中誤差可達(dá) 2.0*10-8，高程分量相對(duì)中誤差為3.0*10-8。,國家平面控制網(wǎng)簡介,2. 國家高精度GPS網(wǎng)-GPS-B級(jí)網(wǎng),7-1 控制測量概述,818個(gè)點(diǎn),7-1 控制測量概述,國家平面控制網(wǎng)簡介,國家高程控制網(wǎng)簡介,水準(zhǔn)測量是建立國家高程控制網(wǎng)的唯一方法；分成四個(gè)等級(jí),

5、一等水準(zhǔn)網(wǎng)：是國家高程控制的骨干，沿地質(zhì)構(gòu)造穩(wěn)定、交通不太繁忙、地勢平緩的交通路線布設(shè)，構(gòu)成網(wǎng)狀，環(huán)線周長10002000 km，視地形條件而定,二等水準(zhǔn)網(wǎng)：是國家高程控制的全面基礎(chǔ)，在一等環(huán)內(nèi)沿主要公路、鐵路及河流布設(shè)，環(huán)線周長500750 km,一、二等水準(zhǔn)網(wǎng)是全國范圍內(nèi)高程控制的基礎(chǔ)，同時(shí)也是一些科學(xué)研究如地殼垂直形變規(guī)律、各海洋平均海水面的高度變化等有關(guān)科學(xué)問題的主要依據(jù)。,7-1 控制測量概述,國家平面控制網(wǎng)簡介,國家高程控制網(wǎng)簡介,7-1 控制測量概述,國家平面控制網(wǎng)簡介,國家高程控制網(wǎng)簡介,三、四等水準(zhǔn)網(wǎng)：在高等水準(zhǔn)環(huán)內(nèi)進(jìn)一步加密。三等水準(zhǔn)網(wǎng)布設(shè)成附合路線，并盡量交叉，環(huán)線長不超

6、過300km。是直接為地形測圖和工程建設(shè)服務(wù)的。,各個(gè)等級(jí)水準(zhǔn)測量的精度要求,7-1 控制測量概述,城市控制網(wǎng)簡介,在國家控制點(diǎn)的基礎(chǔ)上，根據(jù)測區(qū)的大小、城市規(guī)劃和施工測量的要求，布設(shè)不同等級(jí)的城市平面和高程控制網(wǎng)，以供地形測圖和施工放樣使用。,城市測量規(guī)范是建立城市控制網(wǎng)的依據(jù),直接供地形測圖使用的控制點(diǎn)，稱為圖根控制點(diǎn)，簡稱圖根點(diǎn)，測定圖根點(diǎn)位置的工作，稱為圖根控制測量,行業(yè)測量規(guī)范(公路、鐵路、水利、煤炭),本章主要討論小地區(qū)（10km2以下）平面和高程控制網(wǎng)的建立問題，以直接為工程建設(shè)服務(wù),平面：導(dǎo)線、小三角,高程：水準(zhǔn)、三角高程,7-2 導(dǎo)線測量,導(dǎo)線測量概述,將測區(qū)內(nèi)相鄰控制點(diǎn)連成

7、直線而構(gòu)成的折線，稱為導(dǎo)線。這些控制點(diǎn)，稱為導(dǎo)線點(diǎn)。,導(dǎo)線測量就是依次測定各導(dǎo)線邊的長度和各轉(zhuǎn)角值；根據(jù)起算數(shù)據(jù)，推算各邊的坐標(biāo)方位角，從而求出各導(dǎo)線點(diǎn)的坐標(biāo)。,經(jīng)緯儀導(dǎo)線鋼尺量邊,電磁波測距導(dǎo)線光電測距儀量邊,導(dǎo)線測量是建立小地區(qū)平面控制網(wǎng)最常用的一種方法，特別是地物分布較復(fù)雜的建筑區(qū)、視線障礙較多的隱蔽區(qū)和帶狀地區(qū)。,7-2 導(dǎo)線測量,導(dǎo)線的布設(shè)形式,1. 閉合導(dǎo)線,2. 附合導(dǎo)線,3. 支導(dǎo)線,7-2 導(dǎo)線測量,7-2 導(dǎo)線測量,導(dǎo)線測量的外業(yè)工作,踏勘選點(diǎn)建標(biāo)志、量邊、測角、連測。,1. 踏勘選點(diǎn)建立標(biāo)志,相鄰點(diǎn)間通視良好，地勢較平坦，便于測角和量距,點(diǎn)位應(yīng)選在土質(zhì)堅(jiān)實(shí)處，便于保存標(biāo)志

8、和安置儀器,視野開闊，便于施測碎部,導(dǎo)線各邊的長度應(yīng)大致相等，除特殊情形外，應(yīng)不大于350m，也不宜小于50m,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)測區(qū),7-2 導(dǎo)線測量,導(dǎo)線測量的外業(yè)工作,1. 踏勘選點(diǎn)建立標(biāo)志,永久點(diǎn)要埋石,臨時(shí)點(diǎn)打木樁，澆混凝土，樁上釘一釘子,作好點(diǎn)之記,7-2 導(dǎo)線測量,導(dǎo)線測量的外業(yè)工作,1. 踏勘選點(diǎn)建立標(biāo)志,2. 量邊,可用鋼尺或測距儀量邊，同時(shí)要觀測豎直角（可在觀測水平角時(shí)順便進(jìn)行）。對(duì)于等級(jí)導(dǎo)線，用鋼尺均應(yīng)采用精密丈量方法。,3. 測角,DJ6儀器一個(gè)測回（圖根），對(duì)于一、二、三級(jí)導(dǎo)線分別測4、3、2個(gè)測回,4. 連測,觀測連接角和連接邊，如無高級(jí)

9、點(diǎn)，應(yīng)用羅盤儀測定起始邊的磁方位角,要做好導(dǎo)線測量的外業(yè)記錄，并要妥善保存原始記錄！,7-2 導(dǎo)線測量,導(dǎo)線測量的內(nèi)業(yè)計(jì)算,基本思想：極坐標(biāo)法求坐標(biāo)增量,一角一邊即可解算一個(gè)點(diǎn)！,7-2 導(dǎo)線測量,導(dǎo)線測量的內(nèi)業(yè)計(jì)算,1. 支導(dǎo)線的內(nèi)業(yè)計(jì)算,極坐標(biāo)法連續(xù)順推,7-2 導(dǎo)線測量,導(dǎo)線測量的內(nèi)業(yè)計(jì)算,1. 支導(dǎo)線的內(nèi)業(yè)計(jì)算,2. 閉合導(dǎo)線的內(nèi)業(yè)計(jì)算,低精度閉、附合導(dǎo)線常用近似計(jì)算的方法配賦閉合差, 角度閉合差的計(jì)算與調(diào)整,f測-理=測-(n-2)180,調(diào)整原則：f f容 時(shí)，反號(hào)平均分配 v=-f/n,f/n湊整原則：余數(shù)湊到短邊兩端的角上,7-2 導(dǎo)線測量,7-2 導(dǎo)線測量,導(dǎo)線測量的內(nèi)業(yè)計(jì)算

10、,2. 閉合導(dǎo)線的內(nèi)業(yè)計(jì)算, 角度閉合差的計(jì)算與調(diào)整, 用改正后的角度推算各邊的坐標(biāo)方位角, 推算各邊的坐標(biāo)增量,7-2 導(dǎo)線測量,7-2 導(dǎo)線測量,導(dǎo)線測量的內(nèi)業(yè)計(jì)算,2. 閉合導(dǎo)線的內(nèi)業(yè)計(jì)算, 角度閉合差的計(jì)算與調(diào)整, 用改正后的角度推算各邊的坐標(biāo)方位角, 推算各邊的坐標(biāo)增量, 坐標(biāo)增量閉合差的計(jì)算與調(diào)整,調(diào)整原則： “反號(hào)按邊長成正比配賦給各邊的坐標(biāo)增量”,7-2 導(dǎo)線測量,7-2 導(dǎo)線測量,導(dǎo)線測量的內(nèi)業(yè)計(jì)算,2. 閉合導(dǎo)線的內(nèi)業(yè)計(jì)算, 角度閉合差的計(jì)算與調(diào)整, 用改正后的角度推算各邊的坐標(biāo)方位角, 推算各邊的坐標(biāo)增量, 坐標(biāo)增量閉合差的計(jì)算與調(diào)整, 坐標(biāo)增量改正及計(jì)算導(dǎo)線各點(diǎn)坐標(biāo),7

11、-2 導(dǎo)線測量,7-2 導(dǎo)線測量,導(dǎo)線測量的內(nèi)業(yè)計(jì)算,1. 支導(dǎo)線的內(nèi)業(yè)計(jì)算,2. 閉合導(dǎo)線的內(nèi)業(yè)計(jì)算,3. 附合導(dǎo)線的內(nèi)業(yè)計(jì)算,附合導(dǎo)線的計(jì)算步驟與閉合導(dǎo)線完全相同，僅由于兩者形式不同，致使角度閉合差與坐標(biāo)增量閉合差的計(jì)算稍有區(qū)別。,角度閉合差的計(jì)算,f=CD推-CD =(AB +n180)-CD,7-2 導(dǎo)線測量,導(dǎo)線測量的內(nèi)業(yè)計(jì)算,3. 附合導(dǎo)線的內(nèi)業(yè)計(jì)算,角度閉合差的計(jì)算,坐標(biāo)增量閉合差的計(jì)算,7-3 小三角測量,小三角測量是在小范圍內(nèi)布設(shè)的邊長較短的小三角網(wǎng)的測量,特點(diǎn)：主要是測角，很少或者不量邊，適用山區(qū)或丘陵地區(qū),優(yōu)點(diǎn)：控制面積大，幾何條件多，圖形結(jié)構(gòu)強(qiáng)，角度觀測質(zhì)量容易檢查,缺

12、點(diǎn)：控要求點(diǎn)間相互通視,7-3 小三角測量,外定向線形鎖,內(nèi)定向線形鎖,單三角網(wǎng),中點(diǎn)多邊形,大地四邊形,7-4 角度交會(huì)測量,前方交會(huì)法,作業(yè)方式：在已知點(diǎn)A、B上分別向新點(diǎn)P觀測水平角和，從而可以計(jì)算P點(diǎn)的坐標(biāo)。,特點(diǎn)：適用于觀測點(diǎn)不容易到達(dá)或設(shè)站的地方,7-4 角度交會(huì)測量,前方交會(huì)法,計(jì)算方法：按照導(dǎo)線計(jì)算方法，以AB為起始邊計(jì)算導(dǎo)線，邊長可按正弦定律解之,檢核：從三個(gè)已知點(diǎn)A、B、C上分別向新點(diǎn)P進(jìn)行角度觀測，由兩個(gè)三角形分別解算P點(diǎn)的坐標(biāo)。,前方交會(huì)法,側(cè)方交會(huì)法,作業(yè)方式：在一個(gè)已知點(diǎn)A和未知點(diǎn)P上安置儀器，觀測水平角A和P。,特點(diǎn)：適用于有一個(gè)已知點(diǎn)不容易到達(dá)或設(shè)站、但未知點(diǎn)可

13、以設(shè)站的地方,7-4 角度交會(huì)測量,前方交會(huì)法,側(cè)方交會(huì)法,檢核：在P點(diǎn)時(shí)，除了觀測P之外，還需瞄準(zhǔn)第三個(gè)已知點(diǎn)C，觀測角(稱為檢驗(yàn)角)作為檢核之用。,7-4 角度交會(huì)測量,前方交會(huì)法,側(cè)方交會(huì)法,后方交會(huì)法,作業(yè)方式：將儀器安置在未知點(diǎn)P點(diǎn)向三個(gè)已知點(diǎn)A、B、C進(jìn)行觀測，測出水平角1 ,2 ，然后進(jìn)行計(jì)算。,特點(diǎn)：只需在未知點(diǎn)上設(shè)站，不用到達(dá)已知點(diǎn)。但存在危險(xiǎn)圓。,7-4 角度交會(huì)測量,前方交會(huì)法,側(cè)方交會(huì)法,后方交會(huì)法,檢核：向四個(gè)已知點(diǎn)進(jìn)行觀測，測出水平角與檢驗(yàn)角,7-4 角度交會(huì)測量,前方交會(huì)法,側(cè)方交會(huì)法,后方交會(huì)法,計(jì)算：物理重心公式,7-4 角度交會(huì)測量,前方交會(huì)法,側(cè)方交會(huì)法,

14、后方交會(huì)法,后方交會(huì)的危險(xiǎn)圓,應(yīng)用條件：有四個(gè)高級(jí)控制點(diǎn)，且P點(diǎn)不在A、B、C三點(diǎn)所構(gòu)成的圓周上或該圓周的附近,7-4 角度交會(huì)測量,7-5 高程控制測量,觀測順序：“后前前后”,觀測視距：計(jì)算前后視距差，前后視距累積差；,三、四等水準(zhǔn)測量,三角高程測量,hAB=Dtg+iv,HB=HA+hAB,7-5 高程控制測量,三、四等水準(zhǔn)測量,7-5 高程控制測量,三角高程測量原理,當(dāng)兩點(diǎn)距離大于300m時(shí)，應(yīng)考慮地球曲率和大氣折光對(duì)高差的影響。,hAB=Dtg+iv+f,f=c-=0.43D2/R,三角高程測量，應(yīng)進(jìn)行對(duì)向觀測，它可消除地球曲率和減弱大氣折光的影響。,7-5 高程控制測量,三角高程測

15、量原理,三角高程的觀測與計(jì)算,1.安置儀器，量儀高及覘標(biāo)高,2.測量豎直角（中絲測回法）及邊長,3.利用對(duì)向觀測求平均高差并計(jì)算高程,三角高程的誤差來源與減弱措施,hAB=Dtg+iv,量邊誤差,采用光電測距儀測距,豎直角誤差,采用高精度儀器，選擇有利觀測時(shí)機(jī)（陰天或中午），減小邊長用短邊傳播,大氣折光影響,同時(shí)對(duì)向觀測，觀測時(shí)機(jī)，減小邊長,儀高覘高誤差,仔細(xì)丈量,4-2 視距測量,視距測量是用望遠(yuǎn)鏡內(nèi)視距絲裝置，根據(jù)幾何光學(xué)原理同時(shí)測定距離和高差的一種方法。,優(yōu)點(diǎn)：操作方便，速度快，不受地面高低起伏限制等優(yōu)點(diǎn)。,缺點(diǎn)：精度較低，但能滿足測定碎部點(diǎn)位置的精度要求。,4-2 視距測量,視距測量原理,1.視線水平時(shí),D=d+f+p=Kl+C,= D=Kl,K=100, =3422.