控制測量.ppt

1、第六章小地區(qū)控制測量,教學目的： 通過本章的學習，讓學生掌握小地區(qū)控制測量的方法。了解三角高程測量的基本知識。 實驗內(nèi)容： 導線測量,重點、難點：,坐標正反算 坐標方位角及其推算 導線測量內(nèi)業(yè)計算,控制測量(control survey),1.目的與作用 為測圖或工程建設的測區(qū)建立統(tǒng)一的平面控制網(wǎng)(horizontal control network)和高程控制網(wǎng)(vertical control network)。 控制誤差的積累。 作為進行各種細部測量的基準,測量工作必須遵循“從整體到局部，先控制后碎部”的原則。 這里的“整體”是指控制測量(control survey); 其含義為控制測

2、量應按由高等級到低等級逐級加密進行，直至最低等級的圖根控制測量(mapping control survey); 再在圖根控制點上安置儀器進行碎部測量或測設工作。 2.控制測量的意義 由整體到局部、由高級到低級，分級布網(wǎng)，逐級控制。,7.1控制測量概述,控制測量類型 平面控制測量確定控制點的平面直角坐標（x y ） 高程控制測量確定控制點的高程（H） 平面控制測量 等級：國家控制網(wǎng)有一、二、三、四等；一、二級；圖根。 方法：三角網(wǎng)、GPS、導線測量、交會法。 高程控制測量 等級：國家控制網(wǎng)有一、二、三、四等；圖根。 方法：水準測量、三角高程測量。,5.5.1.國家平面控制網(wǎng),建立國家平面控制網(wǎng)

3、的方法有:三角測量、精密導線測量和“GPS”測量。 國家平面控制網(wǎng)按其精度分為:一、二、三、四等四個等級,表5-1 國家平面控制測量主要技術指標,三角測量是在地面上選擇若干有控制意義的點稱為控制點組成一系列三角形(三角形的頂點稱為三角點)，觀測三角形中的內(nèi)角，并精密測定起始邊(基線)的邊長和方位角，應用三角學中正弦定理解算出各個三角形的邊長，再根據(jù)起始點坐標、起始方位角和各邊邊長，采用一定的方法推算出各三角點的平面坐標。如圖5-1-1國家平面控制網(wǎng)的一部分。,返回,一等精度最高，是國家控制網(wǎng)骨干，二等控制網(wǎng)是在一等控制網(wǎng)上加密的控制測量，是國家控制網(wǎng)的全面基礎。三、四等控制網(wǎng)是在二等控制網(wǎng)的基

4、礎上進一步加密建立的，一般作為地形圖的測繪和施工控制測量依據(jù)。如圖5-1-2。,精密導線測量是在通視條件困難的地區(qū)，采用精密導線測量來代替相應等級的三角測量是非常方便的。特別是近代電磁波測距儀和全站儀的出現(xiàn)，為精密導線測量創(chuàng)造了便利條件。 導線測量是將一系列地面點組成一系列折線形狀，如圖5-1-3所示，在外業(yè)上觀測各轉(zhuǎn)折角，測定各導線邊長后，在內(nèi)業(yè)上根據(jù)起始坐標和起始方位角來推算各導線點的平面坐標。精密導線測量也分為四個等級，即一、二、三、四等。,返回,“GPS”測量是利用“GPS”接收儀，接收“GPS”全球定位系統(tǒng)衛(wèi)星信號來確定接收儀位置平面坐標和高程的一種方法?！癎PS”測量不受天氣、時間

5、和地域的限制，目前已廣泛用于各等級的控制測量。但“GPS”測量不能在隱蔽地區(qū)和室內(nèi)測量。,返回,圖根控制網(wǎng),直接用于測圖而建立的控制網(wǎng)稱為圖根控制網(wǎng)。 由于圖根控制測量的特點是范圍小，邊長較短，精度要求相對較低，因而圖根點標志一般采用木樁或埋設簡易混凝土標石(如圖5-1-4)，即可滿足要求。,圖5-1-4普通混凝土標石,圖5-1-5 導線點之標記圖,高程控制測量,精確測定控制點高程的工作稱為高程控制測量。 我國在全國范圍內(nèi)建立一個統(tǒng)一的高程控制網(wǎng)，高程控制網(wǎng)由一系列的水準點構成，沿水準路線按一定的距離埋設固定的標志稱為水準點，水準點分為臨時性和永久性水準點，等級水準點埋設永久性標志，三、四等水

6、準點埋設普通標石 。圖根水準點可根據(jù)需要埋設永久性或臨時性水準點，臨時性水準點埋設木樁或在水泥板或石頭上用紅油漆畫出臨時標志表示。,圖5-1-6 混凝土普通水準標石(單位：m),2.國家高程控制網(wǎng),國家高程控制網(wǎng)分為一、二、三、四等四個等級。一、二等水準網(wǎng)是國家高程控制的基礎，一、二等水準路線一般沿著鐵路、公路進行布設，形成閉合水準網(wǎng)或附合水準網(wǎng)，用精密水準測量方法測定其高程；三、四等水準測量主要用于一、二等水準測量的加密，作為地形測量和工程測量的高程控制，布設閉合水準路線和附合水準路線。,3.圖根高程控制網(wǎng),為了滿足測圖的需要，測定圖根點的高程稱為圖根控制測量，圖根高程控制網(wǎng)可以布設為水準網(wǎng)

7、及三角高程網(wǎng)。圖根水準測量按五等水準測量方法測定其高程。,表5-2 三、四等和圖根水準測量技術要求,4.高程控制網(wǎng)的施測方法,三、四等高程控制網(wǎng)的施測方法一般采用水準測量方法，圖根高程網(wǎng)可采用水準測量方法或三角高程測量方法施測。 在地形測量中，高程控制測量一般分為基本高程控制和加密高程控制，基本控制測量一般采用三、四等及以上等級水準測量，加密一般采用五等水準測量及三角高程測量。,7.2導線測量,1.導線測量概述 導線測量是平面控制測量的一種常用的方法，主要用于帶狀地區(qū)、隱蔽地區(qū)、城建區(qū)、地下工程、線路工程等控制測量。 所謂導線就是將測區(qū)內(nèi)的相鄰控制點連成一系列的折線。構成導線的控制點稱為導線點

8、，折線稱為導線邊。 導線測量就是用測量儀器測定各轉(zhuǎn)折角和各導線邊長及起始邊的方位角，根據(jù)已知數(shù)據(jù)和觀測數(shù)據(jù)計算導線點（即控制點）坐標的工作。,7.2.1.導線的布設形式,.閉合導線:起止于同一個已知控制點的導線。 .附合導線:布設在兩個已知控制點之間的導線。 .支導線 : 從一已知控制點出發(fā)，形成自由向前伸展，既不回到原出發(fā)點，也不附合到另一已知控制點上的導線。,7.2.2導線測量的外業(yè)工作,1.踏勘選點及埋設點的標志 導線踏勘之前，應了解測區(qū)的范圍及地形起伏和已有控制點等情況，收集有關比例尺的地形圖資料.根據(jù)已知點的分布和測區(qū)具體情況及工程要求,在已有的地形圖上擬定導線的布設方案.然后到實地

9、上進行踏勘選定導線點。 選點時，應注意下列幾點： .導線點應選在土質(zhì)堅實、便于安置儀器和保存標志的地方。 .相鄰導線點間應互相通視良好，地形平坦,便于觀測水平角和測量邊長。 .視野開闊,便于碎部測量. .導線點應均勻分布在測區(qū)內(nèi)，導線邊長應大致相等，避免前后、邊長相差太大。一般情況下，邊長應不大于m，也不宜小于m。,2.水平角觀測,導線的轉(zhuǎn)折角一般采用測回法觀測。轉(zhuǎn)折角有左、右角之分，在導線前進方向左側的水平角稱為左轉(zhuǎn)折角，簡稱左角。在導線前進方向右側的水平角稱為右轉(zhuǎn)折角，簡稱右角。 附合導線一般測量左角，閉合導線測量內(nèi)角，支導線觀測左、右角。,圖根導線轉(zhuǎn)折角觀測技術要求,3.邊長測量,導線邊

10、長的測量可以采用鋼尺量距，即用檢定過的鋼尺直接丈量每一條導線邊的水平距離，應往返各丈量一次，往返丈量的相對較差不得超過13000，在比較困難的條件下，也不得超過11000。 導線邊長的測量也可以采用光電測距儀。,4.導線定向,當在測區(qū)建立的導線是獨立導線時，要用羅盤儀測定第一條邊的磁方位角AB，并假定出第一個點A的坐標作為起算數(shù)據(jù)。當導線與高級控制點相連接時，如圖7-3-1閉合導線，要測定連接角進行定向。附合導線是兩端與高級控制點相連接，如圖7-3-3所示，要測連接角B和C進行導線定向與校核。,圖7-3-1 閉合導線,返回,圖7-3-3 附合導線,返回,7.2.3導線測量的內(nèi)業(yè)計算,在進行導線

11、內(nèi)業(yè)計算之前， 一是要全面檢查外業(yè)觀測數(shù)據(jù)有無遺漏，記錄、計算是否正確，成果是否符合精度要求。當發(fā)現(xiàn)記錄、計算有錯時，不要改動原始數(shù)據(jù)，要認真反復校核。 二是要根據(jù)已知數(shù)據(jù)和觀測結果繪制外業(yè)成果注記圖。當確定外業(yè)成果符合要求后，才進行內(nèi)業(yè)的計算。,導線測量的內(nèi)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(nèi)業(yè)計算）,1）坐標正算,1. 坐標的正算和反算,2） 坐標反算,例1. A點坐標為(3706.783,4075.731） DAB=213.85米， AB =

12、1345730， 求B點坐標xB、yB。,解：根據(jù)公式可得出 xAB=DABcosAB=213.85cos1345730=151.105（m） yAB=DABsinAB=213.85sin1345730=151.105（m） xB = xA+ xAB =3706.783+（ 151.105 ）=2925.678（m） yB = yA+ yAB =4705.731+151.325=4227.056（m）,例2. 已知A、B兩點坐標分別為 A（1376.389,2045.263）， B（1407.471,1911.578） 求直線AB的距離DAB和 方位角AB 。,解：,由于xAB為正值， yAB

13、為負值，該直線位于第四象限，則：,1）、繪制計算草圖，在圖上填寫已知數(shù)據(jù)和觀測數(shù)據(jù)。 2）、角度閉合差(angle closing error)的計算與調(diào)整。,（1）計算角度閉合差： =測-理 = 測-(n-2)180o,1. 閉合導線內(nèi)業(yè)計算,當ff容時，可將閉合差反號平均分配到各觀測角中，每個角度的改正值,檢核：,改正后角值,調(diào)整后的內(nèi)角總和應等于理 ， 即 檢核：,3）、按新的角值，推算各邊坐標方位角。,4）、按坐標正算公式，計算各邊坐標增量。,檢核：,或者：,5）、坐標增量閉合差計算與調(diào)整,X理=0 Y理=0,（1）計算坐標增量閉合差：,閉合導線:,導線全長閉合差 :,若K1/2000

14、（圖根級），則將fx、fy以相反符號，按邊長成正比分配到各坐標增量上去。并計算改正后的坐標增量,檢核：,（2）分配坐標增量閉合差。,6）、坐標計算,根據(jù)起始點的已知坐標（獨立測區(qū)是假設坐標）和調(diào)整后的坐標增量，計算各導線點的坐標，計算公式為,-Y,2.附合導線內(nèi)業(yè)計算 附合導線與閉合導線的計算步驟基本相同。但由于幾何條件不同，只是角度閉合差和坐標增量閉合差的計算方法有所不同，現(xiàn)敘述如下。以下圖為例說明：,+）,B,（1）計算角度閉合差：,如圖：以右轉(zhuǎn)折角為例 計算 。,同理：以左角計算,附合導線角度閉合差為：,當ff容時，可將閉合差反號平均分配到各觀測角中，每個角度的改正數(shù) 檢核： 改正后角值

15、 調(diào)整后的內(nèi)角總和應等于理 ， 即 檢核：,3）、按新的角值，推算各邊坐標方位角。,4）、按坐標正算公式，計算各邊坐標增量。,檢核：,或者：,5）坐標增量閉合差的計算,附合導線坐標增量閉合差為,寫成一般公式為：,fx = X測- X理=X測 - （X終-X始） fy = Y測 - Y理 =Y測 -（Y終- Y始）,附合導線角度閉合差、坐標增量閉合差的調(diào)整方法和其他計算均與閉合導線相同。,附和導線坐標增量示意圖,導線全長相對閉合差 K (relative length closing error of traverse):,導線全長閉合差 :,導線全長相對閉合差衡量導線的精度，即 ：,一般要求，

16、K值不應超過1/2000，困難地區(qū)不應超過1/1000。,1/2000,（2）分配坐標增量閉合差。,若K1/2000（圖根級），則將fx、fy以相反符號，按邊長成正比分配到各坐標增量上去。并計算改正后的坐標增量。,改正后坐標增量為,檢核：,檢核：,圖5-3-5 導線增量閉合差幾何意義,6）、坐標計算,根據(jù)起始點的已知坐標（獨立測區(qū)是假設坐標）和調(diào)整后的坐標增量，計算各導線點的坐標，計算公式為,三角高程測量是一種間接測定兩點之間高差的方法 使用于山區(qū)或不便于進行水準測量的地區(qū)。 要求觀測兩點之間的水平距離D(或斜距S)以及兩點之間的豎直角。,7.5 高程控制測量,7.5.2 三角高程測量原理,A

17、點高程已知，在測站A觀測 AB水平距離D和 垂直角，則：,或,B點的高程：,v,地球曲率和大氣折光對高差的影響,距離較遠時（距離大于300m )，考慮地球曲率差和大氣折光差對高差的影響，應對觀測得到的高差加“兩差”改正：,球差改正： 氣差改正：,兩差改正：,o,三角高程測量中的“球氣差”改正,經(jīng)研究，因大氣折光引起 的視線曲率半徑約為地球 曲率半徑的7倍，取k=1/7,上式中地球半徑R=6371 km ，水平距離D以km為單位,直反覘高程計算公式,在已知高程點A安置經(jīng)緯儀，觀測待定高程點B，計算待定點B的高程HB ，稱為直覘。在待定高程點B安置經(jīng)緯儀，觀測已知高程點A，計算待定點B的高程HB，稱為反覘。直反覘計算待定點的B的高程公式分別為,HB=HA+hAB=HA+(DtgAB+iA-vB+f) HB=HA-hBA=HA-(DtgBA +iB-VA+f ) 對向觀測取平均值可以消除球氣差。,施測方法 （1）安置經(jīng)緯儀于測站A上，量儀器高i和覘標高