《建筑工程测量》项目五--平面控制测量.ppt

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1、建建 筑筑 工工 程程 测测 量量使用规范说明使用规范说明【项目导读】【项目导读】在进行建筑工程测量工作时，先要建立控制网，然后根据控制网来进在进行建筑工程测量工作时，先要建立控制网，然后根据控制网来进行测设或碎步测量（各地形点的采集）。控制测量就是在测区内选定若行测设或碎步测量（各地形点的采集）。控制测量就是在测区内选定若干个控制点，它们按一定规律和要求组成网状几何图形（称为控制网），干个控制点，它们按一定规律和要求组成网状几何图形（称为控制网），通过较高精度的外业测量，并根据外业测量数据进行计算，来获得控制通过较高精度的外业测量，并根据外业测量数据进行计算，来获得控制点的平面坐标和高程的工

2、作。点的平面坐标和高程的工作。控制测量分为平面控制测量和高程控制测量。测定控制点平面坐标的控制测量分为平面控制测量和高程控制测量。测定控制点平面坐标的工作，称为平面控制测量；测定控制点高程的工作，称为高程控制测量。工作，称为平面控制测量；测定控制点高程的工作，称为高程控制测量。平面控制测量的形式有导线测量和平面控制测量的形式有导线测量和GPS卫星定位测量。本项目将介绍这卫星定位测量。本项目将介绍这两种平面控制测量的方法两种平面控制测量的方法 项目五 平面控制测量使用规范说明使用规范说明任务一任务一 通过导线测量的平面控制测量通过导线测量的平面控制测量任务目标任务目标 熟练掌握通过导线测量来获得

3、控制点坐标的基本方法，会对导线外业熟练掌握通过导线测量来获得控制点坐标的基本方法，会对导线外业测量数据进行计算与检核。测量数据进行计算与检核。相关知识相关知识 一、平面控制测量与国家控制网一、平面控制测量与国家控制网 平面控制测量的任务是建立平面控制网，精确测定控制点的平面坐标。平面控制测量的任务是建立平面控制网，精确测定控制点的平面坐标。平面控制网既可用三角测量的方法建立（，也可用导线测量的方法建立平面控制网既可用三角测量的方法建立（，也可用导线测量的方法建立（将选定控制点组成折线或相互连接的多边形，此时的控制点称为导线（将选定控制点组成折线或相互连接的多边形，此时的控制点称为导线点，平面控

4、制网称为导线控制网），如图点，平面控制网称为导线控制网），如图5-1所示。所示。项目五 平面控制测量使用规范说明使用规范说明图图5-1 三角控制网与导线控制网三角控制网与导线控制网 项目五 平面控制测量使用规范说明使用规范说明 国家控制网是用精密测量仪器和方法依照施测精度按一等、二等、国家控制网是用精密测量仪器和方法依照施测精度按一等、二等、三等、四等四个等级建立的，其布设原则是：从高级（一等）到低级三等、四等四个等级建立的，其布设原则是：从高级（一等）到低级（二、三、四等），逐级加密，且低级点受高级点逐级控制，如图（二、三、四等），逐级加密，且低级点受高级点逐级控制，如图5-2所所示。示。图

5、图5-2 国家控制网国家控制网 项目五 平面控制测量使用规范说明使用规范说明 二、三角控制网和导线控制网二、三角控制网和导线控制网 使用三角控制网时，可在控制点上用精密仪器将三角形的三个内角使用三角控制网时，可在控制点上用精密仪器将三角形的三个内角测定出来，并测定其中一条边长，然后可根据三角公式解算出各点的坐测定出来，并测定其中一条边长，然后可根据三角公式解算出各点的坐标。标。三、图根平面控制网三、图根平面控制网 为满足小区域（面积在为满足小区域（面积在15km2以下）测图和施工需要而建立的平面控以下）测图和施工需要而建立的平面控制网，称为小区域平面控制网。小区域平面控制网亦应由高级到低级分制

6、网，称为小区域平面控制网。小区域平面控制网亦应由高级到低级分级建立。测区面积、首级控制与图根控制的关系如表级建立。测区面积、首级控制与图根控制的关系如表5-2所示。所示。图根点的密度取决于测图比例尺，比例尺越大，相同区域内的图根点图根点的密度取决于测图比例尺，比例尺越大，相同区域内的图根点应该越多，如表应该越多，如表5-3所示。所示。项目五 平面控制测量使用规范说明使用规范说明表表5-2 测区面积、首级控制与图根控制的关系测区面积、首级控制与图根控制的关系 项目五 平面控制测量表表5-3 图根点密度图根点密度测区面积（测区面积（km2）首级控制首级控制图根控制图根控制115一级三角或一级导线两

7、级图根0.52二级三角或二级导线两级图根0.5以下图根控制测图比例尺测图比例尺1 5001 10001 20001 5000图根点密度（点km2）15050155使用规范说明使用规范说明 四、导线测量简介四、导线测量简介 导线测量是建立小区域平面控制网的一种常用方法，它适用于地物分导线测量是建立小区域平面控制网的一种常用方法，它适用于地物分布较复杂的建筑区、平坦但通视条件较差的隐蔽区或带状地区。布较复杂的建筑区、平坦但通视条件较差的隐蔽区或带状地区。（一）闭合导线（一）闭合导线 起讫于同一已知点的导线，称为闭合导线，如图起讫于同一已知点的导线，称为闭合导线，如图5-3（a）所示。）所示。（二）

8、附合导线（二）附合导线 布设在两已知点间的导线，称为附合导线，如图布设在两已知点间的导线，称为附合导线，如图5-3（b）所示。）所示。（三）支导线（三）支导线 由一己知点和一已知边的方向出发，既不附合到另一已知点，又不回由一己知点和一已知边的方向出发，既不附合到另一已知点，又不回到原起始点的导线，称为支导线，如图到原起始点的导线，称为支导线，如图5-3（c）所示。）所示。项目五 平面控制测量使用规范说明使用规范说明图图5-3 导线的布设形式导线的布设形式 项目五 平面控制测量使用规范说明使用规范说明 导线测量分为一、二、三级导线测量和图根导线测量，其主要技术要导线测量分为一、二、三级导线测量和

9、图根导线测量，其主要技术要求如表求如表5-4、表、表5-5所示。所示。表表5-4 一、二、三级导线测量的主要技术要求一、二、三级导线测量的主要技术要求 项目五 平面控制测量表表5-5 图根导线测量的主要技术要求图根导线测量的主要技术要求使用规范说明使用规范说明 五、平面控制网的坐标系统五、平面控制网的坐标系统 平面控制网的坐标系统可根据具体情况作下列选择：平面控制网的坐标系统可根据具体情况作下列选择：（1）采用统一的高斯正形投影）采用统一的高斯正形投影 带平面直角坐标系。带平面直角坐标系。（2）采用高斯正形投影）采用高斯正形投影 带，投影面为测区抵偿高程面或测区平均高带，投影面为测区抵偿高程面

10、或测区平均高程面的平面直角坐标系统；或任意带，投影面为程面的平面直角坐标系统；或任意带，投影面为1985国家高程基准面平国家高程基准面平面直角坐标系。面直角坐标系。（3）小测区或有特殊精度要求的控制网，可采用独立坐标系。）小测区或有特殊精度要求的控制网，可采用独立坐标系。（4）在已有平面控制网的地区，可沿用原有的坐标系统。）在已有平面控制网的地区，可沿用原有的坐标系统。（5）厂区内可采用建筑坐标系统。）厂区内可采用建筑坐标系统。项目五 平面控制测量使用规范说明使用规范说明任务实施任务实施 任务之前应详细勘察校园，根据已知控制点的分布和学校的地形条件任务之前应详细勘察校园，根据已知控制点的分布和

11、学校的地形条件等具体情况，拟定导线的布设方案、控制点的位置和导线测量的等级。等具体情况，拟定导线的布设方案、控制点的位置和导线测量的等级。设已知学校的控制点设已知学校的控制点A、B点，本任务采用图根控制测量技术要求和闭合点，本任务采用图根控制测量技术要求和闭合导线布设形式，通过导线测量来建立学校的平面控制网。导线布设形式，通过导线测量来建立学校的平面控制网。步骤步骤1 首先在测区已有地形图上画出测区边界，再视地形图和已首先在测区已有地形图上画出测区边界，再视地形图和已知高级控制点的分布情况，并依据前面相关规定，在图式拟定导线的形知高级控制点的分布情况，并依据前面相关规定，在图式拟定导线的形式和

12、控制点的位置，然后带图到实地进行勘察定点。选点时，应重点考式和控制点的位置，然后带图到实地进行勘察定点。选点时，应重点考虑以下因素：虑以下因素：（1）相邻导线点间通视良好，地势平坦，便于测角、量边。）相邻导线点间通视良好，地势平坦，便于测角、量边。（2）定点处土质坚实，便于保存标志和安置仪器。）定点处土质坚实，便于保存标志和安置仪器。（3）图根导线点周围视野开阔，便于以后施测碎部。）图根导线点周围视野开阔，便于以后施测碎部。项目五 平面控制测量使用规范说明使用规范说明 （4）导线边的长度尽可能大致相等，以便测角时减少调焦次数和调焦）导线边的长度尽可能大致相等，以便测角时减少调焦次数和调焦幅度。

13、除特殊情形外，应不大于幅度。除特殊情形外，应不大于350m，不小于，不小于50m。（5）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 将控制点位置选好后，应在各点处埋设标志，并应统一编号，记为将控制点位置选好后，应在各点处埋设标志，并应统一编号，记为1、2、n。其中，要制作永久平面控制点，可使用混凝土和直径为。其中，要制作永久平面控制点，可使用混凝土和直径为1420、长度为、长度为30cm40cm的普通钢筋建造混凝土桩，且在钢筋顶端的普通钢筋建造混凝土桩，且在钢筋顶端锯锯“+”字标记，其交点即为永久标志中心。另外，距底端字标记，其交点即

14、为永久标志中心。另外，距底端5cm处应弯处应弯成勾状。如图成勾状。如图5-4（a）所示。）所示。如导线点属于临时控制点，则只需要在点位上打一木桩，桩顶钉一小如导线点属于临时控制点，则只需要在点位上打一木桩，桩顶钉一小钉作为导线点标志，如图钉作为导线点标志，如图5-4（b）所示。本次任务将采用临时控制点埋）所示。本次任务将采用临时控制点埋设方法。设方法。项目五 平面控制测量使用规范说明使用规范说明图图5-4 永久控制点和临时控制点埋设图永久控制点和临时控制点埋设图 项目五 平面控制测量使用规范说明使用规范说明 步骤步骤2 如图如图5-5所示，设已知所示，设已知A点（也是点（也是1点）坐标和坐标方

15、位角，点）坐标和坐标方位角，2、3、4和和5点为点为4个待测控制点。参照项目四介绍的方法，将全站仪架个待测控制点。参照项目四介绍的方法，将全站仪架设到设到A点，对中整平，分别测量点，对中整平，分别测量A2与与A5导线的角度、长度并计算两条导导线的角度、长度并计算两条导线之间的夹角，然后将结果记入表线之间的夹角，然后将结果记入表5-6中。中。步骤步骤3 将全站仪架设到将全站仪架设到2点，对中整平，分别测量点，对中整平，分别测量2A与与23导线的角导线的角度和长度，并计算夹角，然后将结果记入表度和长度，并计算夹角，然后将结果记入表5-6中。依此类推，分别将全中。依此类推，分别将全站仪架设到站仪架设

16、到3、4、5点，并分别测试各导线的长度、角度并计算夹角。点，并分别测试各导线的长度、角度并计算夹角。步骤步骤4 将点号、表将点号、表5-6中计算出的水平角，各导线长度，以及中计算出的水平角，各导线长度，以及A点点的坐标方位角和坐标分别记入表的坐标方位角和坐标分别记入表5-7所示闭合导线坐标计算表中的第所示闭合导线坐标计算表中的第1、2、5、6、11、12及及13列。其中，列。其中，A点坐标方位角和坐标以下加双划线标点坐标方位角和坐标以下加双划线标识，如表识，如表5-7所示。所示。项目五 平面控制测量使用规范说明使用规范说明图图5-5 闭合导线路线图闭合导线路线图 项目五 平面控制测量使用规范说

17、明使用规范说明表表5-6 测回法观测导线转折角及距离记录手簿测回法观测导线转折角及距离记录手簿 项目五 平面控制测量使用规范说明使用规范说明 步骤步骤5 由于观测角不可避免地含有误差，致使实测的内角之和不由于观测角不可避免地含有误差，致使实测的内角之和不等于理论值，从而产生角度闭合差：等于理论值，从而产生角度闭合差：其中，其中，（n为导线数）。为导线数）。按照前面的介绍，对于图根导线测量而言，其首级控制方位角闭合差按照前面的介绍，对于图根导线测量而言，其首级控制方位角闭合差的容许值为的容许值为 如果导线角度闭合差超过容许值，说明所测角度不符合要求，应重新如果导线角度闭合差超过容许值，说明所测角

18、度不符合要求，应重新测量；若不超过，可将闭合差反符号平均分配到各观测角中，改正后的测量；若不超过，可将闭合差反符号平均分配到各观测角中，改正后的内角和应为（内角和应为（n一一2）180。就本例而言就本例而言 54013180160“89.44”项目五 平面控制测量使用规范说明使用规范说明 步骤步骤6 根据起始边的已知坐标方位角及改正角，按下列公式推算其根据起始边的已知坐标方位角及改正角，按下列公式推算其他各导线边的坐标方位角。他各导线边的坐标方位角。（适用于测左角）（适用于测左角）（适用于测右角）（适用于测右角）在本例中，我们测量的在本例中，我们测量的角为左角，则角为左角，则 13642180

19、1502016622 如图如图5-6所示。所示。依据此方法推算其他各边的坐标方位角，并将结果填写到表依据此方法推算其他各边的坐标方位角，并将结果填写到表5-7第第5列。列。项目五 平面控制测量使用规范说明使用规范说明图图5-6 坐标方位角的计算方法坐标方位角的计算方法 项目五 平面控制测量使用规范说明使用规范说明 步骤步骤7 要计算各导线点的坐标增量，可使用如下方法：要计算各导线点的坐标增量，可使用如下方法：利用此公式分别计算各导线点的坐标增量，将其填入第利用此公式分别计算各导线点的坐标增量，将其填入第7、8列。列。步骤步骤8 理论上讲，闭合导线纵、横坐标增量的代数和应为零，但是，理论上讲，闭

20、合导线纵、横坐标增量的代数和应为零，但是，由于量边的误差和角度闭合差调整后的残余误差，该代数和往往不等于由于量边的误差和角度闭合差调整后的残余误差，该代数和往往不等于零，从而产生纵坐标增量闭合差与横坐标增量闭合差，即零，从而产生纵坐标增量闭合差与横坐标增量闭合差，即 项目五 平面控制测量使用规范说明使用规范说明 导线全长闭合差为：导线全长闭合差为：导线全长相对误差为：导线全长相对误差为：坐标增量改正数为：坐标增量改正数为：式中，式中，i=1，2，3，4；j=i+1。本例中本例中 ，则，则 将将 ，的单位改为的单位改为cm，则其数值分别为，则其数值分别为-2cm和和-3cm，将，将其填写到第其填

21、写到第7、8列坐标增量值的右上角。列坐标增量值的右上角。项目五 平面控制测量使用规范说明使用规范说明 步骤步骤9 根据第根据第7、8列的坐标增量和坐标增量改正数，计算改正后的列的坐标增量和坐标增量改正数，计算改正后的坐标增量值，将其填写到第坐标增量值，将其填写到第9、10列中。改正后的各坐标增量值为：列中。改正后的各坐标增量值为：式中，式中，i=1，2，3，4；j=i+1。例如，例如，项目五 平面控制测量使用规范说明使用规范说明 步骤步骤10 根据根据A点坐标值和第点坐标值和第9、10列的改正后的坐标增量值，计算列的改正后的坐标增量值，计算各导线点坐标值，并将结果填写到第各导线点坐标值，并将结

22、果填写到第11、12中。具体的计算公式为：中。具体的计算公式为：例如，例如，项目五 平面控制测量使用规范说明使用规范说明任务二任务二 通过通过GPS定位测量的定位测量的 平面控制平面控制测量测量任务目标任务目标 熟悉熟悉GPS卫星定位的基本原理，会使用卫星定位的基本原理，会使用GPS接收机进行平面控制测接收机进行平面控制测量。量。相关知识相关知识 一、一、GPS简介简介 GPS是全球定位系统（是全球定位系统（Global Positioning System）英文名称的缩）英文名称的缩写，是美国在写，是美国在1993年建成的一个卫星导航定位系统。利用该系统，用户年建成的一个卫星导航定位系统。利

23、用该系统，用户可以在全球范围内实现全天候、连续、实时的三维导航、定位、测速。可以在全球范围内实现全天候、连续、实时的三维导航、定位、测速。项目五 平面控制测量使用规范说明使用规范说明 二、二、GPS系统组成系统组成 GPS系统由系统由GPS卫星星座、地面监控系统和用户设备三个部分组成卫星星座、地面监控系统和用户设备三个部分组成 （一）（一）GPS卫星星座卫星星座 GPS卫星星座由卫星星座由21颗工作卫星和颗工作卫星和3颗备用卫星组成颗备用卫星组成。（二）地面监控系统（二）地面监控系统 GPS的地面监控系统由一个主控站、三个注入站和五个监测站组成的地面监控系统由一个主控站、三个注入站和五个监测站

24、组成 项目五 平面控制测量图图5-7 GPS卫星星座卫星星座使用规范说明使用规范说明 （三）用户设备（三）用户设备 用户设备是指用户用户设备是指用户GPS接收机，其主要任务是捕获按一定卫星高度截接收机，其主要任务是捕获按一定卫星高度截止角所选择的卫星信号，并跟踪这些卫星的运行，对所接收到的止角所选择的卫星信号，并跟踪这些卫星的运行，对所接收到的GPS信信号进行变换、放大和处理，测量出号进行变换、放大和处理，测量出GPS信号从卫星到接收机天线的传播信号从卫星到接收机天线的传播时间，如图时间，如图5-8所示。所示。项目五 平面控制测量图图5-8 GPS接收机接收机使用规范说明使用规范说明 三、三、

25、GPS定位测量原理定位测量原理 GPS的定位原理就是卫星不间断地发送自身的星历参数和时间信息，的定位原理就是卫星不间断地发送自身的星历参数和时间信息，用户接收到这些信息后，经过计算求出接收机的三维位置、三维方向以用户接收到这些信息后，经过计算求出接收机的三维位置、三维方向以及运动速度和时间信息。按定位的结果进行分类，则可分为绝对定位和及运动速度和时间信息。按定位的结果进行分类，则可分为绝对定位和相对定位。相对定位。（一）绝对定位原理（一）绝对定位原理 GPS绝对定位又称为单点定位，以绝对定位又称为单点定位，以GPS卫星和用户接收机天线之间的卫星和用户接收机天线之间的距离观测量为基础，根据已知的

26、卫星瞬时坐标，来确定接收机天线所对距离观测量为基础，根据已知的卫星瞬时坐标，来确定接收机天线所对应的点位，即观测站的位置。应的点位，即观测站的位置。项目五 平面控制测量使用规范说明使用规范说明 （二）相对定位原理（二）相对定位原理 GPS相对定位也称为差分相对定位也称为差分GPS定位，是目前定位，是目前GPS定位中精度最高的定位中精度最高的一种，广泛用于大地测量、精密工程测量、地球动力学研究和精密导航。一种，广泛用于大地测量、精密工程测量、地球动力学研究和精密导航。项目五 平面控制测量图图5-9 相对定位原理图相对定位原理图使用规范说明使用规范说明任务实施任务实施 GPS测量与导线测量一样，在

27、实际工作中也包括方案设计、外业测量测量与导线测量一样，在实际工作中也包括方案设计、外业测量及内业数据处理三部分。设已知两个控制点及内业数据处理三部分。设已知两个控制点A点和点和B点，本任务是通过点，本任务是通过GPS定位测量来建立学校的平面控制网。定位测量来建立学校的平面控制网。步骤步骤1 根据学校的地形特点，选择点连式根据学校的地形特点，选择点连式GPS网，让其满足网，让其满足GPS网网E类的精度要求。类的精度要求。步骤步骤2 在校园内选取在校园内选取N个控制点，构成点连式的个控制点，构成点连式的GPS网，并按临时网，并按临时控制点方法埋设标石，如图控制点方法埋设标石，如图5-10所示。所示

28、。项目五 平面控制测量图图5-10 点连式点连式GPS控制网控制网使用规范说明使用规范说明 步骤步骤3 参照经纬仪或全站仪的对中整平步骤，利用参照经纬仪或全站仪的对中整平步骤，利用GPS基座上的对基座上的对中器和圆水准器，使基座对中整平，将中器和圆水准器，使基座对中整平，将GPS接收机放入基座连接插口中，接收机放入基座连接插口中，拧紧连接螺旋。各个小组按照约定的统一开机时间，按下开机键，拧紧连接螺旋。各个小组按照约定的统一开机时间，按下开机键，GPS接收数据开始。接收数据开始。步骤步骤4 50min之后，各小组同时按下关机键，之后，各小组同时按下关机键，GPS接收数据结束。接收数据结束。观测记录由观测记录由GPS接收机自动进行，均记录在存储介质上。接收机自动进行，均记录在存储介质上。步骤步骤5 对外业测量数据进行严格检查，并根据情况采用淘汰或必要对外业测量数据进行严格检查，并根据情况采用淘汰或必要的重测、补测措施。只有按照规范要求，对各项检核内容严格检查，确的重测、补测措施。只有按照规范要求，对各项检核内容严格检查，确保准备无误，才能进行后续的平差计算和数据处理。保准备无误，才能进行后续的平差计算和数据处理。项目五 平面控制测量 谢 谢