小地区控制测量ppt课件.ppt

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1、本章主要介绍小地区平面控制和高程控本章主要介绍小地区平面控制和高程控制测量的方法制测量的方法, ,重点重点介绍导线测量和三角介绍导线测量和三角高程测量。高程测量。5.1 控制测量概述控制测量概述 在测区范围内，选择少量有控制意义在测区范围内，选择少量有控制意义的控制点，与已知点构成一定的几何图形，的控制点，与已知点构成一定的几何图形，用较高精度的仪器、方法测定其坐标，作用较高精度的仪器、方法测定其坐标，作为碎部测量的依据，这个工作过程就叫为碎部测量的依据，这个工作过程就叫控控制测量。制测量。 测量的基本原则测量的基本原则:从整体到局部，由高级到低从整体到局部，由高级到低级级,先控制，后碎部。先

2、控制，后碎部。 这主要是为了减少误差积累，保证测量点位这主要是为了减少误差积累，保证测量点位的精度。同时可以统一坐标系统，分组作业，加的精度。同时可以统一坐标系统，分组作业，加快速度。快速度。控制测量分类及等级控制测量分类及等级 按照测量的基本原则，控制测量是从整体到局部，由高级到低级，逐级布测的。平面控制测量平面控制测量控制测量分：控制测量分：高程控制测量高程控制测量平面控制是确定控制点的平面位置。平面控制是确定控制点的平面位置。高程控制是确定控制点的高程。高程控制是确定控制点的高程。控制网又分：控制网又分： 国家级控制网：在全国范围内建立（国家级控制网：在全国范围内建立（14等）等） 城市

3、控制网：以国家级一、二等为基础，城市控制网：以国家级一、二等为基础，根据城市建设需要加密布设。根据城市建设需要加密布设。 小地区控制网：面积小于小地区控制网：面积小于15km 范围，一范围，一般是三等及三等以下，主要为大比例尺测般是三等及三等以下，主要为大比例尺测图及工程测量而建立，尽可能与国家网连图及工程测量而建立，尽可能与国家网连测。测。2控制测量分控制测量分平面控制测量平面控制测量（确定平面坐标（确定平面坐标X、Y）高程控制测量高程控制测量（确定高程（确定高程H）平面三角测量导导 线线 测测 量量GPS控制测量水水 准准 测测 量量三角高程测量三角高程测量GPS高程测量国家一二三四等等外

4、小三角测量分一二三级导线A B C D E 等网国家一二三四等等外水准测量三角网导线大地原点水准零点水准原点 小地区控制的面积一般在15km 范围内，布设三等以下控制网，主要为大比例尺测图及工程测量而建立。 直接用于测图的控制网称图根控制网，精度低于四等。 尽可能与国家网连测。如连测困难大的地区也可以采用独立坐标建网。 平面控制常用导线测量、GPS测量。 高程控制常用水准测量和三角高程测量。7.1.3 小地区控制测量小地区控制测量2 地形测图对控制点密度的要求地形测图对控制点密度的要求测图比例尺15001 1000 1 2000 1 50001km2控制点数15050155每幅图至少点数810

5、1320 控制点的密度主要还要根据地形的控制点的密度主要还要根据地形的复杂情况、地物分布情况而定。总之要复杂情况、地物分布情况而定。总之要满足测图需要。满足测图需要。7 7.2.1.2.1 导线测量导线测量1. 导线及导线测量导线及导线测量ABCDEFSYX1（X1，Y1）2（X2，Y2）X=S cosY=S sin 7.2 导线测量外业导线测量外业2. 导线的路线形式导线的路线形式导线闭合导线附合导线支导线单一导线导线网结点网环形网7.2.2 导线测量外业工作导线测量外业工作导线测量外业工作包括：导线测量外业工作包括：踏勘选点、埋设标志、测距、测角。踏勘选点、埋设标志、测距、测角。1. 选点

6、、埋设标志选点、埋设标志图上初选图上初选实地定点实地定点 埋设标志埋设标志有图的话可以根据测区地形、已知点的有图的话可以根据测区地形、已知点的分布情况，先在图上拟定导线的形式、分布情况，先在图上拟定导线的形式、走向，导线点的大概位置，然后，到实走向，导线点的大概位置，然后，到实地考察确定点位。地考察确定点位。 相邻点要通视、视野开阔、方便碎部相邻点要通视、视野开阔、方便碎部测量、密度均匀（相邻边长比小于三倍）、测量、密度均匀（相邻边长比小于三倍）、土质坚硬、方便测角量边、能长期保存。土质坚硬、方便测角量边、能长期保存。如果是永久导线点还要作好点之记。如果是永久导线点还要作好点之记。 标志的设立

7、：标志的设立：l选点应注意的问题选点应注意的问题临时图根点等级导线点（1）测边测边 水平距离测量水平距离测量（用钢尺往返丈量或测距仪测定）（用钢尺往返丈量或测距仪测定）（2）测角测角 连接角及转折角的水平角观测，连接角及转折角的水平角观测，（附合导线统一测左角（附合导线统一测左角,闭合导线测内角）闭合导线测内角）观测方法：观测方法：测回法测回法。根据导线的等级及仪器的等级，按规范选定测根据导线的等级及仪器的等级，按规范选定测回数。回数。连接角转折角转折角2、导线的外业观测、导线的外业观测前进方向ABCD123456左角右角3AB1245闭合导线测多边形内角闭合导线测多边形内角对于独立地区周围无

8、高级控制点时，对于独立地区周围无高级控制点时，可假定某点的坐标，测定起始边的可假定某点的坐标，测定起始边的磁方位角，即采用独立坐标。磁方位角，即采用独立坐标。M1234N6.3 导线的内业计算导线的内业计算 目的：目的：求出待定导线点的坐标，并对观测成果求出待定导线点的坐标，并对观测成果进行精度评定。进行精度评定。如果是全站仪导线则可以自动进行平差计算，如果是全站仪导线则可以自动进行平差计算，经纬仪导线则需要手工计算坐标。经纬仪导线则需要手工计算坐标。 由于仪器、人员、环境影响的原因，外业观测由于仪器、人员、环境影响的原因，外业观测的角度、距离无可避免会存在误差，如果直接的角度、距离无可避免会

9、存在误差，如果直接用观测值计算坐标，则坐标就不准确，因此，用观测值计算坐标，则坐标就不准确，因此，需要对观测值进行平差，即将误差合理地分配需要对观测值进行平差，即将误差合理地分配到各观测值中去，对观测值进行改正，然后，到各观测值中去，对观测值进行改正，然后，用改正后的观测值计算坐标。用改正后的观测值计算坐标。 1 1. . 外业观测数据的全面检查。外业观测数据的全面检查。 2 2. . 绘出计算略图。绘出计算略图。 3 3. . 绘制计算表格。绘制计算表格。 4 4. . 填入点号及观测数据、已知数据。填入点号及观测数据、已知数据。 5 5. . 反算反算已知边方位角。已知边方位角。 6 6.

10、 . 计算计算方位角闭合差方位角闭合差及允许误差，及允许误差，评定是否合格。评定是否合格。 内业计算的具体步骤内业计算的具体步骤 7 7. .若合格，则对角度闭合差进行分配（分配若合格，则对角度闭合差进行分配（分配原则：反号，平均分配，角度改正数原则：反号，平均分配，角度改正数= =f f /n/n）。 8 8. .计算改正后的角度（观测值计算改正后的角度（观测值+ +改正数）。改正数）。 9.9.用改正后的角度推算各边的方位角用改正后的角度推算各边的方位角（左角公式：前边方位角（左角公式：前边方位角= =后边方位角后边方位角+ +左角左角180180） 。内业计算的具体步骤：内业计算的具体步

11、骤：v 坐标正算：由边长、方位角计算坐标增量，再计算坐标。XAB=ScosAB YAB=SsinABXB=XA+ XAB YB=YA+ YABv 坐标反算方位角：由两点的已知坐标，计算该边的坐标方位角。R=arc tgABXYSABABABXXyyA（XA，YA）B（XB，YB）ABXY=arc tg根据X、Y的符号确定象限，由R换算为方位角闭合差计算方位角闭合差计算 闭合路线：（用多边形内角和检核）f=内（n-2）180 附合路线： f =始边 左n180 终边 容允误差f容按技术要求，若f f容 则合格始边终边已知边10.10.由边长、方位角计算各边的坐标增量：由边长、方位角计算各边的坐标

12、增量： X=ScosX=Scos Y=SsinY=Ssin 1 11.1.计算坐标增量闭合差（计算坐标增量闭合差（f fx x，f fy y），），并评定精度并评定精度（K K）。）。闭合导线：闭合导线： f fx x=X X f fY Y=Y Y附合导线：附合导线： f fx x=X X（X X终终X X始始） f fy y=Y Y（Y Y终终Y Y始始）f=f=K=f/ S=1/K=f/ S=1/？KK容容 则合则合格格yxff22内业计算的具体步骤：内业计算的具体步骤：12. 若合格，则进行坐标闭合差分配若合格，则进行坐标闭合差分配。（分配原则：反号，按与边长成正比分配分配原则：反号，按

13、与边长成正比分配 ）计算改正数：计算改正数：VX=fxSi/S VY=fYSi/S13. 计算改正后的坐标增量计算改正后的坐标增量（原计算值（原计算值+改正数）改正数）14. 用改正后的坐标增量计算各点的坐标值。用改正后的坐标增量计算各点的坐标值。计算举例：计算举例：内业计算的具体步骤：内业计算的具体步骤：计算略图计算略图6.3.3 闭合导线的计算闭合导线的计算闭合导线计算：左边闭合导线计算：左边点号观 测 角 改正数改正后角 方位角 边长 m坐标增量计算值(m)改正后坐标增量 (m) 坐标值 (m)XYXY X YD133 47 00239.18 +5-165.50 +1172.68-165

14、.45172.69A87 30 00-1587 29 45500100041 16 45239.89180.28 +5158.26 +1180.33158.27B107 20 00-15107 19 45680.331158.27328 36 30232.38 198.36 +5-121.04 +1198.41-121.03C75 56 00-1575 55 45878.741037.24224 32 15299.33-213.36 +7-209.94 +1-213.29-209.93665.45827.31D89 15 00-1589 14 45133 47 00A1010.780.220.

15、0400360 01 00-60360 00 00辅助计算f=+1 fx= 0.22f容=60n = 2 合格 fy= 0.04v =15 f=0.22 k=0.22/1010=1/4000 k容=1/2000 合格点号观 测 角 改正数改正后角 方位角 边长 m坐标增量计算值(m)改正后坐标增量 (m) 坐标值 (m)XYXY X Y196 51 36 2108 26 36-3108 26 33500100025 18 09201.61-24.08 -1200.17 -2-24.09 200.15 384 10 31-484 10 27475.911200.15289 28 36263.23

16、237.98 -2112.50 -2237.96 112.48 4135 49 03-3135 49 00713.871312.63245 17 36240.6080.22 -1-226.83 -280.21 -226.85 794.081085.78590 06 02-490 05 58155 23 34200.41-83.77-1-182.06-1-83.78-182.07710.30903.711121 28 06-4121 28 0296 51 36231.30-210.29 -1 96.31 -2-210.30 96.29 50010001137.15+0.06+0.0900540

17、00 18-18540 00 00辅助计算f=+18 fx= 0.06f容=60n = 134 合格 fy= 0.09v =18/5 f= 0.11 k=0.11/1137.15=1/10300 k容=1/2000 合格闭合导线计算闭合导线计算 左左6.4 交会定点交会定点 交会定点主要是由两个或多个已知点通过交会定点主要是由两个或多个已知点通过测定与未知点的水平夹角或边长来确定未测定与未知点的水平夹角或边长来确定未知点的坐标的一种方法。知点的坐标的一种方法。 主要应用于碎部测量或施工放样控制点的主要应用于碎部测量或施工放样控制点的加密。加密。 交会定点通常有以下几种形式：交会定点通常有以下几

18、种形式： 前方交会、后方交会、侧方交会、单前方交会、后方交会、侧方交会、单三角形（独立三角）、距离交会。三角形（独立三角）、距离交会。ABP1. 前方交会前方交会 在两已知点上安仪器测在两已知点上安仪器测定定 、 角，角，然后按正弦定理然后按正弦定理推导出来的余切公式进行坐推导出来的余切公式进行坐标计算。标计算。cotcotcotcotcotcotcotcotBABAPBABApxxyyyyyxxx余切公式：余切公式：2. 侧方交会侧方交会 在前方交会中，若其中一在前方交会中，若其中一个已知点不好安仪器时，个已知点不好安仪器时，可以在未知点上安仪器，可以在未知点上安仪器，观测观测 角和角和 角

19、，然后计角，然后计算出算出 角，角，这就是侧方交这就是侧方交会法。会法。 坐标计算与前方交会一样，坐标计算与前方交会一样，应用余切公式计算即可。应用余切公式计算即可。ABPABCKSASBBAPP距离交会后方交会ABP单三角交会6.5 高程控制测量高程控制测量 小地区高程控制测量通常采用三、四小地区高程控制测量通常采用三、四等水准测量、图根水准测量或三角高等水准测量、图根水准测量或三角高程测量。平坦测区首级一般采用三等程测量。平坦测区首级一般采用三等或四等水准，山区多采用三角高程。或四等水准，山区多采用三角高程。6.5.1 三、四等水准测量三、四等水准测量l三四等水准测量是在国家一二等水准三四

20、等水准测量是在国家一二等水准点的基础上，根据测区情况，按照国点的基础上，根据测区情况，按照国家三四等水准测量规范进行布测的。家三四等水准测量规范进行布测的。l三四等水准测量的外业工作与前面第三四等水准测量的外业工作与前面第二章讲的大同小异，用二章讲的大同小异，用S1或或S3水准水准仪观测，只不过技术要求高一些，具仪观测，只不过技术要求高一些，具体参看表体参看表6.11。l三、四等水准测量对前后视距差及累积三、四等水准测量对前后视距差及累积差有较严格的要求，所以必须先测定距差有较严格的要求，所以必须先测定距离，合格后才开始高差观测。离，合格后才开始高差观测。l为了减少仪器及标尺下沉对高差的影响，

21、为了减少仪器及标尺下沉对高差的影响，观测顺序为：后（黑）观测顺序为：后（黑）前（黑）前（黑）前前（红）（红）后（红）后（红）l三、四等水准测量的记录、计算见三、四等水准测量的记录、计算见P119l内业平差计算同第二章内业平差计算同第二章6.5.1 三、四等水准测量三、四等水准测量6.6.5.3 5.3 三角高程测量三角高程测量适用于地形起伏较大的地区高程控制。精度不如水准测量。1 . 三角高程测量原理三角高程测量原理h=DtghAB=h+ivHB=HA+hab= HAD tan + i vDihABv记录、计算记录、计算觇法往（直）返测站点AB觇标点BA平距D341.23341.23竖直角+1

22、4 06 3013 19 00Dtg+85.7680.77仪器高i+1.31+1.23觇标高v3.803.80高差h+83.3783.24平均高差+83.303. 内业平差计算内业平差计算 (同水准测量平差，不再重复）不同的是：路线闭合差允许值：f h容=0.052D6.6 GPS6.6 GPS技术简介技术简介关于关于GPSGPSGPSGPS（Global Positioning SystemGlobal Positioning System）指的是）指的是全球定位系统全球定位系统, ,是一种可以授时和测距的空间是一种可以授时和测距的空间交会定点的导航系统交会定点的导航系统, ,可向全球用户提

23、供连续、可向全球用户提供连续、实时、高精度的三维位置、三维速度和时间实时、高精度的三维位置、三维速度和时间信息。信息。从从19731973年开始，美国年开始，美国海陆空三军共同研究海陆空三军共同研究新一代导航系统新一代导航系统, ,即即目前使用的全球定位目前使用的全球定位系统系统GPSGPS，19931993年投入使用。年投入使用。6.7.1 GPS6.7.1 GPS系统构成系统构成 GPSGPS系统包括三大部分系统包括三大部分: :空间卫星星座；空间卫星星座；地面监控系统；地面监控系统；用户接收设备。用户接收设备。地面监地面监控系统控系统用户接收机用户接收机空间卫星星座空间卫星星座GPS系统

24、构成系统构成1.1.空间卫星星座空间卫星星座 由由2121颗工作卫星和颗工作卫星和3 3颗备用卫星构成。颗备用卫星构成。卫卫星均匀分布在星均匀分布在6个轨个轨道上，每个轨道道上，每个轨道4颗颗卫星。轨道平均高度卫星。轨道平均高度20200kM，任何地点，任何地点至少可观测到至少可观测到4颗卫颗卫星星,最多达最多达11颗。运行颗。运行周期约周期约12小时小时.1.1. 接收和储存地面注入站发来的导航信接收和储存地面注入站发来的导航信 息，接收并执行监控站的控制指令；息，接收并执行监控站的控制指令；2. 2. 进行必要的数据处理；进行必要的数据处理；3.3. 向用户提供精密的时间标准；向用户提供精

25、密的时间标准；4. 4. 向用户发送导航（定位）信息；向用户发送导航（定位）信息；5. 5. 在监控站的指令下调整卫星姿态和启用在监控站的指令下调整卫星姿态和启用备用卫星。备用卫星。卫星的基本功能卫星的基本功能2. 地面监控系统地面监控系统 科罗拉多u1 1个主控站个主控站: :科罗拉多。科罗拉多。阿松森岛迭哥加西亚卡瓦加兰u3个注入站个注入站:阿松森岛阿松森岛(南大西洋南大西洋)、 迭哥伽西亚迭哥伽西亚(印度洋印度洋)、 卡瓦加兰卡瓦加兰(南太平洋南太平洋)。夏威夷u5个监控站：个监控站： 以上主控站、注入站及以上主控站、注入站及 夏威夷监控站。夏威夷监控站。大西洋大西洋印度洋印度洋太平洋太

26、平洋太平洋太平洋3. 用户接收机用户接收机u接收机的作用：跟踪并捕接收机的作用：跟踪并捕获卫星信号，对信号进行获卫星信号，对信号进行处理，以获得必要的定位处理，以获得必要的定位信息及观测量，并对数据信息及观测量，并对数据进行处理，实时获得三维进行处理，实时获得三维坐标。坐标。uGPSGPS接收机的基本类型分接收机的基本类型分 导航型、导航型、 测地型测地型 、授、授时型等；时型等；测地型接收机又分单频型测地型接收机又分单频型和双频型。和双频型。 接收机6.7.3 GPS6.7.3 GPS定位原理定位原理 应用电磁波空间距离后方交会原理类似于电磁波测距，但复杂得多。6.7.4 GPS6.7.4

27、GPS定位方法定位方法 按观测量分：按观测量分：伪距定位和载波定位。伪距定位和载波定位。 按接收机运动状态分：按接收机运动状态分：静态定位和动态定位。静态定位和动态定位。 按定位模式分：按定位模式分：绝对定位和相对定位。绝对定位和相对定位。 按定位时间分：按定位时间分：实时定位和非实时定位。实时定位和非实时定位。 各自特点及精度比较各自特点及精度比较方法方法伪距相位静态动态绝对相对实时 非实时精度精度dmmm1. 绝对定位（单点定位）绝对定位（单点定位） 确定观测点在确定观测点在WGS-84系中的坐标，即绝对系中的坐标，即绝对位置。位置。 单机作业，方式简单，精度较低。单机作业，方式简单，精度

28、较低。 用于导航、通讯、能源勘探、资源考查。用于导航、通讯、能源勘探、资源考查。2. 相对定位相对定位 两台以上接收机同时对相同的卫星进行观测，确定两台以上接收机同时对相同的卫星进行观测，确定接收天线间的相互位置，或观测点在国家或地方独立坐接收天线间的相互位置，或观测点在国家或地方独立坐标系中的坐标。精度较高，用于测量定位和精密导航。标系中的坐标。精度较高，用于测量定位和精密导航。 其他还有静态定位、动态定其他还有静态定位、动态定位、快速静态定位、准动态定位位、快速静态定位、准动态定位等等，由于时间关系就不一一介等等，由于时间关系就不一一介绍了。绍了。由于由于GPSGPS定位无需通视，不受地形

29、限制，定位无需通视，不受地形限制，且全天候定位，测程远，精度高，操作简且全天候定位，测程远，精度高，操作简单单, ,工作轻松工作轻松, ,使得使得GPSGPS定位系统在许多领域定位系统在许多领域得到广泛应用。得到广泛应用。如如军事、航空航天、测绘、军事、航空航天、测绘、电讯、气象、地质采矿、交通、公安等。电讯、气象、地质采矿、交通、公安等。在测量上，从控制测量、工程放样到数在测量上，从控制测量、工程放样到数字化测图以及变形监测，已经越来越广泛字化测图以及变形监测，已经越来越广泛应用应用GPSGPS定位技术了。定位技术了。6.7.5 GPS定位系统的应用前景定位系统的应用前景本章作业本章作业 P111P111 2 2、3 3、5 5、6 6、7 7