工程测量第7章小区域控制测量课件.ppt

工程测量撒利伟撒利伟第第 7 7 章章 小区域控制测量小区域控制测量7.1 7.1 控制测量概述控制测量概述u为测图或工程建设的测区建立统一的平面控制网和高程控制网。为测图或工程建设的测区建立统一的平面控制网和高程控制网。u减少误差的积累。减少误差的积累。u作为进行各种细部测量的基准。作为进行各种细部测量的基准。有关名词有关名词u小地区（小区域）：不必考虑地球曲率对水平角和水平距离影响小地区（小区域）：不必考虑地球曲率对水平角和水平距离影响的范围。的范围。u控制点：具有精确可靠平面坐标或高程的测量基准点。控制点：具有精确可靠平面坐标或高程的测量基准点。u控制网：由控制点分布和测量方法决定所组成的图形。控制网：由控制点分布和测量方法决定所组成的图形。u控制测量：为建立控制网所进行的测量工作。控制测量：为建立控制网所进行的测量工作。控制测量的目的控制测量的目的控制测量分类控制测量分类按内容分：按内容分：平面控制测量：测定各平面控制点的坐标平面控制测量：测定各平面控制点的坐标X、Y。高程控制测量：测定各高程控制点的高程高程控制测量：测定各高程控制点的高程H。一、平面控制测量一、平面控制测量 国家平面控制网由一、二、三、四等三角网组成。国家平面控制网由一、二、三、四等三角网组成。布设形式布设形式:主要采用三角网、三角锁、导线网和主要采用三角网、三角锁、导线网和GPSGPS网网。国家控制网的特点：高级点逐级控制低级点。国家控制网的特点：高级点逐级控制低级点。在全国范围内由一系列国家等级控制点构成的控制网。在全国范围内由一系列国家等级控制点构成的控制网。全国各种比例尺地形图测绘和工程建设施工测量的基本控全国各种比例尺地形图测绘和工程建设施工测量的基本控制网。制网。1.1.国家平面控制网国家平面控制网 一等三角网二等三角网二、高程控制测量二、高程控制测量u主要通过水准测量方法建立，直接利用水准测量较困难的地主要通过水准测量方法建立，直接利用水准测量较困难的地区建立低精度的高程控制网，可以采用三角高程测量方法建立。区建立低精度的高程控制网，可以采用三角高程测量方法建立。u在全国范围内采用水准测量方法建立的高程控制网，称为国在全国范围内采用水准测量方法建立的高程控制网，称为国家水准网。家水准网。u水准网按精度分为一、二、三、四等，各等级水准网一般要水准网按精度分为一、二、三、四等，各等级水准网一般要求自身构成闭合环线或闭合高一级水准路线上构成环形。求自身构成闭合环线或闭合高一级水准路线上构成环形。u城市高程控制分为二、三、四等三级，根据城市面积和所在城市高程控制分为二、三、四等三级，根据城市面积和所在地区国家水准点的密度，从高等级国家高程点的基础上布设的。地区国家水准点的密度，从高等级国家高程点的基础上布设的。u小区域高程控制网应根据测区面积大小和工程需要，采用分小区域高程控制网应根据测区面积大小和工程需要，采用分级控制方法布设。是以国家（或城市）水准点为基础，在整个级控制方法布设。是以国家（或城市）水准点为基础，在整个测区布设三、四等水准路线或水准网，再以三、四等水准点为测区布设三、四等水准路线或水准网，再以三、四等水准点为基础，测量图根控制点的高程。测量难度较大的地区，还可以基础，测量图根控制点的高程。测量难度较大的地区，还可以采用三角高程的方法建立图根高程控制。采用三角高程的方法建立图根高程控制。7.2 导线测量导线测量一、导线测量及其技术要求一、导线测量及其技术要求 2.2.适用范围：主要用于带状地区适用范围：主要用于带状地区、隐蔽地区、城建区、隐蔽地区、城建区、交通线路、隧道和管线等狭长地带的控制测量。交通线路、隧道和管线等狭长地带的控制测量。导线：将测区内相邻控制点连成直线而构成的折线。导线：将测区内相邻控制点连成直线而构成的折线。导线点：导线上的控制点。导线点：导线上的控制点。导线边：导线上的每条直线。导线边：导线上的每条直线。导线转折角：相邻导线边所夹的水平角。导线转折角：相邻导线边所夹的水平角。导线测量：依次测定各导线的长度和转折角；根据起算数据，导线测量：依次测定各导线的长度和转折角；根据起算数据，推算各边的坐标方位角，从而求出各导线点的坐标。推算各边的坐标方位角，从而求出各导线点的坐标。1.1.概念概念经纬仪导线：用经纬仪测量转折角，用钢尺测定边长的导线。经纬仪导线：用经纬仪测量转折角，用钢尺测定边长的导线。电磁波测距导线：用经纬仪测量转折角，用光电测距仪测定导电磁波测距导线：用经纬仪测量转折角，用光电测距仪测定导线边长。线边长。3.3.特点：布设灵活，计算简单。主要分为一、二、三级和图根特点：布设灵活，计算简单。主要分为一、二、三级和图根导线导线 等等级级导线导线长长度度/Km平均平均边长边长/Km测测角角中中误误差差/测测距距中中误误差差/mm测测距相距相对对中中误误差差测测回数回数方位角方位角闭闭合差合差/导线长导线长相相对闭对闭合差合差1 级级仪仪器器2级级仪仪器器3级级仪仪器器一一级级40.55151/30000241/15000二二级级2.40.258151/10000131/10000三三级级1.20.112151/7000121/50004.4.技术要求技术要求等级等级相对误差相对误差测角中误差（测角中误差（）DJ6DJ6测回数测回数方位角闭合差（方位角闭合差（）一般一般首级首级一般一般首级首级aM1/(2000a)30201 工程导线测量的主要技术要求工程导线测量的主要技术要求 图根导线测量的主要技术图根导线测量的主要技术1278354612345678三、三、导线测量外业工作导线测量外业工作1.踏勘选点及建立标志踏勘选点及建立标志相邻导线点间要通视，便于测角和量距。相邻导线点间要通视，便于测角和量距。点位应选在土质坚实处，以便于保存标志和安置仪器。点位应选在土质坚实处，以便于保存标志和安置仪器。导线点周围应视野开阔，以便于地形图测绘。导线点周围应视野开阔，以便于地形图测绘。导线各边的长度应大致相等。平均导线边长满足规范要求。导线各边的长度应大致相等。平均导线边长满足规范要求。导线点应有足够的密度，分布较均匀，便于控制整个测区。导线点应有足够的密度，分布较均匀，便于控制整个测区。2.量边量边 图根导线，可采用电磁波测距仪单向施测，也可以用钢尺单向图根导线，可采用电磁波测距仪单向施测，也可以用钢尺单向丈量。如果将图根导线作为首级控制时，边长应进行往返丈量，丈量。如果将图根导线作为首级控制时，边长应进行往返丈量，其较差的相对误差应小于其较差的相对误差应小于1/40001/4000。当图根导线布设成支导线时，。当图根导线布设成支导线时，边长也应往返丈量，其较差的相对误差应小于边长也应往返丈量，其较差的相对误差应小于1/30001/3000。四、外业成果的检查和整理四、外业成果的检查和整理检查检查：距离观测和角度观测的各项限差是否符合规范要求；水：距离观测和角度观测的各项限差是否符合规范要求；水 平距离的化算和水平角的计算是否正确。平距离的化算和水平角的计算是否正确。整理整理：绘制导线观测略图，标注出导线的连接角、转折角、导：绘制导线观测略图，标注出导线的连接角、转折角、导 线边长以及已知点的坐标。线边长以及已知点的坐标。ABCD4321xxACDBA1234D1D2D3D4D5(xA、yA)(xC、yC)C 根据已知方向和观测的连接角与转折角，推算各导线边的根据已知方向和观测的连接角与转折角，推算各导线边的坐标方位角，根据已知起始点的坐标及各导线边的方位角和水坐标方位角，根据已知起始点的坐标及各导线边的方位角和水平距离，依据坐标计算原理解算各导线点的平面坐标。平距离，依据坐标计算原理解算各导线点的平面坐标。数字的取位数字的取位：对于图根导线，角度值及坐标方位角值取至秒；：对于图根导线，角度值及坐标方位角值取至秒；边长、坐标增量及坐标计算值通常取至毫米，坐标成果也可取边长、坐标增量及坐标计算值通常取至毫米，坐标成果也可取至厘米。至厘米。六、六、导线测量内业计算导线测量内业计算导线坐标计算的一般步骤：导线坐标计算的一般步骤：（1 1）角度闭合差的计算与调整；）角度闭合差的计算与调整；（2 2）推算导线各边的坐标方位角；）推算导线各边的坐标方位角；（3 3）计算导线各边的坐标增量；）计算导线各边的坐标增量；（4 4）坐标增量闭合差的计算与调整；）坐标增量闭合差的计算与调整；（5 5）计算各导线点的坐标。）计算各导线点的坐标。（1）角度闭合差的计算与调整角度闭合差的计算与调整 若导线转折角为左角，若导线转折角为左角，终终 =始始+n180测测 若导线转折角为右角，则若导线转折角为右角，则 终终 =始始+n180-测测 角度闭合差角度闭合差f为：为：f=终测终测-终理终理 1.附合导线坐标计算附合导线坐标计算f=始始+n180测测 终终 f应小于应小于f容容，测角有误。，测角有误。（图根导线）（图根导线）（3）计算各边坐标增量）计算各边坐标增量（4 4）坐标增量闭合差的计算与调整）坐标增量闭合差的计算与调整ABD321CC4YyACxACfxfyfDxA1x12x23x34x45y45y34y23y12yA1OX坐标增量闭合差计算坐标增量闭合差计算 附合导线各边坐标增量代数和的理论值应等于终点和始点的坐标附合导线各边坐标增量代数和的理论值应等于终点和始点的坐标值之差，值之差，导线全长闭合差导线全长闭合差导线全长相对闭合差导线全长相对闭合差K应小于应小于K容容，否则测边有误。，否则测边有误。评定导线测量的精度导线评定导线测量的精度导线调整原则调整原则：分别将：分别将fx、fy反符号，与边长成正比例分配到各坐标反符号，与边长成正比例分配到各坐标增量中。增量中。调整坐标增量闭合差调整坐标增量闭合差坐标增量闭合差坐标增量闭合差检核：检核：检核：检核：改正后坐标增量改正后坐标增量（5 5）计算各导线点坐标）计算各导线点坐标 原则：原则：将角度闭合差将角度闭合差反符号平均反符号平均分配至各观测角。分配至各观测角。角度闭合差的调整角度闭合差的调整调整：调整：检核：检核：计算改正后角值计算改正后角值计算：计算：检核：检核：（2 2）各边坐标方位角的推算）各边坐标方位角的推算2.2.闭合导线计算闭合导线计算 （1）角度闭合差的计算与调整）角度闭合差的计算与调整f应小于应小于f容容，测角有误。，测角有误。（3）计算各边坐标增量）计算各边坐标增量（4 4）坐标增量闭合差的计算与调整）坐标增量闭合差的计算与调整xyxBxAoyByAABABDAB调整原则：分别将调整原则：分别将fx、fy反符号，与边长成正比例分配到各坐反符号，与边长成正比例分配到各坐 标增量中。标增量中。检核：检核：X X改改=0=0，Y Y改改=0=0。调整坐标增量闭合差调整坐标增量闭合差计算计算检核检核计算改正后坐标增量计算改正后坐标增量计算计算（5 5）计算各点坐标）计算各点坐标K=fD D1400012000例题：闭合导线坐标计算表点号转折角(右)改正后转折角 方向角 边 长 D(米)坐 标增量(米)X Y改 正 后增量(米)X Y坐标(米)X Y点号A1234A1 97 03 00105 17 06101 46 24123 30 06112 22 24+12+12+12+12+1248 43 18 131 40 06 206 22 48 284 36 12 341 05 54 48 43 18 485.47+0.09-0.08fx=+0.09fy=-0.08 539 59 00 理理=5400000f=测测-理理=-60 540 00 0097 03 12105 17 18101 46 36123 30 18112 22 36115.10 100.09 108.32 94.38 67.58+75.93-66.54-97.04+23.80+63.94+86.50+74.77-48.13-91.33-21.89-2-2-2-2-1+2+2+2+1+1612.18545.62448.56472.34415.26490.05441.94350.621234A A536.27536.27328.74328.74A A+75.91-66.56-97.06+23.78+63.93+86.52+74.79-48.11-91.32-21.880 03.3.支导线的坐标计算支导线的坐标计算 由于支导线缺乏检核条件，无法计算闭合差由于支导线缺乏检核条件，无法计算闭合差,不需要进行闭不需要进行闭合差调整。合差调整。已知边的坐标方位角已知边的坐标方位角导线的转折角导线的转折角各边的坐标方位角各边的坐标方位角各导线边的长度各导线边的长度各边的坐标增量各边的坐标增量已知点坐标已知点坐标各导线点的坐标各导线点的坐标7.4 控制点的增补控制点的增补 一、测角交会一、测角交会 A、B为已知点，为已知点，P为待定点，为待定点，在两个已知点上观测水平角在两个已知点上观测水平角A、B ，则：，则：BABAPABAP前方交会测量中，要求交会角一般应在前方交会测量中，要求交会角一般应在3030150150之间。之间。二、测边交会二、测边交会P PbCBADABDCBc 由已知点坐标反算出已知边的坐标方位角和边长分别为由已知点坐标反算出已知边的坐标方位角和边长分别为aAB、aBC和和DAB、DBC。在。在ABP中，由余弦定理得中，由余弦定理得aAp=aABA同理，在同理，在BCP中中 计算的两组坐标，其较差在允许限差内，则取其平均值作计算的两组坐标，其较差在允许限差内，则取其平均值作为为P P点的坐标。点的坐标。7.5 三角高程测量三角高程测量 一、三角高程测量原理一、三角高程测量原理 hAB=DABtg +i-vHB=HA+hAB i:仪器高仪器高v:瞄准高瞄准高DAB：水平距离水平距离：竖直角：竖直角ivABDABhAB大地水准面大地水准面H HA AH HB BS二、地球曲率与大气折光的影响二、地球曲率与大气折光的影响地球曲率对高差影响（球差）的改正地球曲率对高差影响（球差）的改正 大气折光对高差影响（气差）的改正大气折光对高差影响（气差）的改正K称为大气垂直折光系数，取称为大气垂直折光系数，取0.14。球差改正与气差改正之和，称为两差改正或球气球差改正与气差改正之和，称为两差改正或球气差改正。差改正。考虑两差改正后，三角高程测考虑两差改正后，三角高程测量的高差量的高差 为了消除或减弱地球曲率和大气折光的影响，当两点之间距离为了消除或减弱地球曲率和大气折光的影响，当两点之间距离大于大于300m,m,一般要求三角高程测量采用对向观测（或双向观测）。一般要求三角高程测量采用对向观测（或双向观测）。即仪器设置在已知高程点上，观测该点与未知高程点之间的高差，即仪器设置在已知高程点上，观测该点与未知高程点之间的高差，称为直觇；仪器安置在未知高程点，测定该点与已知高程点之间称为直觇；仪器安置在未知高程点，测定该点与已知高程点之间的高差，称为反觇。计算出各自所测得的高差并取其绝对值的平的高差，称为反觇。计算出各自所测得的高差并取其绝对值的平均值。均值。三、技术要求三、技术要求电磁波测距三角高程测量的主要技术要求电磁波测距三角高程测量的主要技术要求等级等级每千米高差每千米高差全中误差全中误差（mmmm）边长边长（KmKm）观测方式观测方式对向观测高差对向观测高差较差（较差（mmmm）附合或环线闭附合或环线闭合差（合差（mmmm）四等四等10101 1对向观测对向观测五等五等15151 1对向观测对向观测等级等级竖直角观测竖直角观测边长测量边长测量仪器精度仪器精度等级等级测回测回数数指标差较指标差较差（差（）测回较差测回较差（）仪器精度仪器精度等级等级观测次数观测次数四等四等22级仪器级仪器3 32 27 710mm10mm级仪器级仪器往返各一次往返各一次五等五等22级仪器级仪器2 21010101010mm10mm级仪器级仪器往一次往一次观测与计算步骤：观测与计算步骤：1.安安置置经经纬纬仪仪于于测测站站，量量取取仪仪器器高高i，及及观观测测标标志志高高v，读读数数至至0.5cm，两次量取的差值不超过，两次量取的差值不超过1cm，取平均值。，取平均值。2.用用望望远远镜镜的的横横丝丝瞄瞄准准目目标标，使使竖竖盘盘指指标标水水准准管管气气泡泡居居中中，读读取竖盘读数，盘左、盘右观测为一测回。取竖盘读数，盘左、盘右观测为一测回。3.观测结束后，再量取仪器高观测结束后，再量取仪器高i和标杆高和标杆高v，取两次平均值作为，取两次平均值作为最终结果最终结果 4.同法进行反觇观测同法进行反觇观测 5.计算高差和高程计算高差和高程 组组成成闭闭合合或或附附合合的的三三角角高高程程路路线线。每每边边均均要要进进行行对对向向观观测测。求求出出对对向向观观测测的的高高差差平平均均值值。组组成成环环线线或或路路线线的的高高差差闭闭合合差差不不得得超过容许值要求。超过容许值要求。四、观测和计算四、观测和计算本章作业：本章作业：P123第第6、7、8和和10题，第题，第6、7题填表计算。题填表计算。