水平控制网技术设计学习教案.pptx
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1、会计学 1水平(shupng)控制网技术设计第一页,共56页。21 建立国家(guji)水平控制网的基本原理一、建立国家水平 一、建立国家水平(shu(shu png)png)大地控制网的方法 大地控制网的方法(一)、水平(一)、水平(shu(shu png)png)(平面)控制网的布设形式(平面)控制网的布设形式1.1.三角网与三角测量 三角网与三角测量所有的控制点构成彼此相连的三角形网状,如下图。所有的控制点构成彼此相连的三角形网状,如下图。AB第3页/共56页 第2页/共56页第二页,共56页。第4页/共56页 第3页/共56页第三页,共56页。n n 用经纬仪测量出网中所有三角形的内角
2、。当已知两个点的 用经纬仪测量出网中所有三角形的内角。当已知两个点的坐标,或已知一个点的坐标和一条边的长度(用测距仪或 坐标,或已知一个点的坐标和一条边的长度(用测距仪或钢尺测距)与方位角(推算 钢尺测距)与方位角(推算(tu sun)(tu sun)得到或用陀螺经纬仪 得到或用陀螺经纬仪测定),便可求算网中所有控制点的平面坐标(由正弦定 测定),便可求算网中所有控制点的平面坐标(由正弦定理传递边长)。理传递边长)。坐标(zubio)计算:第5页/共56页 第4页/共56页第四页,共56页。n n 构建、测定三角网点的工作叫三角测量。构建、测定三角网点的工作叫三角测量。n n 只有一套起算数据
3、(两点,或一点加一边 只有一套起算数据(两点,或一点加一边(ybin)(ybin))的)的三角网叫独立网;多于一套起算数据的叫非独立网,又 三角网叫独立网;多于一套起算数据的叫非独立网,又称附合网。称附合网。AB第6页/共56页 第5页/共56页第五页,共56页。n n 三角测量在过去 三角测量在过去(guq)(guq)(20 20世纪 世纪80 80年代以前)是平面控制 年代以前)是平面控制测量的主要方法。过去 测量的主要方法。过去(guq)(guq)已经建成、目前仍在使用的 已经建成、目前仍在使用的国家一、二、三、四等平面控制点基本上都是采用三角测量 国家一、二、三、四等平面控制点基本上都
4、是采用三角测量方法获得的。当时,高精度测边很难实现。方法获得的。当时,高精度测边很难实现。n n 三角测量的观测量主要是水平角,边长观测很少,距离传递 三角测量的观测量主要是水平角,边长观测很少,距离传递误差较大。误差较大。n n 此外,三角网对相邻控制点之间的通视条件要求很高(多边 此外,三角网对相邻控制点之间的通视条件要求很高(多边形的中点须与多点通视),实地选点难度较大,一般只能位 形的中点须与多点通视),实地选点难度较大,一般只能位于高处(如山头或房顶),使用也不方便。于高处(如山头或房顶),使用也不方便。n n 因此,在普遍应用全站仪和 因此,在普遍应用全站仪和GPS GPS定位技术
5、的现代,城市控制 定位技术的现代,城市控制测量和工程控制测量基本上不采用三角网。测量和工程控制测量基本上不采用三角网。第7页/共56页 第6页/共56页第六页,共56页。2.2.导线网与导线测量 导线网与导线测量导线:由若干条直线连成的折线。导线:由若干条直线连成的折线。布设控制点时,使点与点之间单线相连形成链状折线,测量出边 布设控制点时,使点与点之间单线相连形成链状折线,测量出边长和角度之后便可逐点传递平面坐标。导线中的每一条直线叫 长和角度之后便可逐点传递平面坐标。导线中的每一条直线叫导线边,相邻两直线之间的水平角叫做转折角,折线上的转折 导线边,相邻两直线之间的水平角叫做转折角,折线上
6、的转折点叫导线点(控制点)。点叫导线点(控制点)。选择 选择(xunz)(xunz)、测定导线点平面坐标的工作叫导线测量。通过测、测定导线点平面坐标的工作叫导线测量。通过测量导线边长和转折角,再根据起算点及附合点的已知数据,可 量导线边长和转折角,再根据起算点及附合点的已知数据,可推算各边的坐标方位角,最后求出所有导线点的平面坐标。推算各边的坐标方位角,最后求出所有导线点的平面坐标。D第8页/共56页 第7页/共56页第七页,共56页。n n 导线的形式:附合 导线的形式:附合(f h)(f h)导线、闭合导线、支导线和 导线、闭合导线、支导线和导线网。导线网。n n 导线网是由若干条附合 导
7、线网是由若干条附合(f h)(f h)导线和闭合导线构成的 导线和闭合导线构成的网状图形。网状图形。n n 导线网包括:一个节点的导线网、两个以上节点的导 导线网包括:一个节点的导线网、两个以上节点的导线网和两个以上闭合环所组成的导线网等,如下图所 线网和两个以上闭合环所组成的导线网等,如下图所示。示。第9页/共56页 第8页/共56页第八页,共56页。第10页/共56页 第9页/共56页第九页,共56页。n n 跟三角网比较,导线网的主要优点是点间通视条件容易 跟三角网比较,导线网的主要优点是点间通视条件容易满足,布设灵活、方便。在林区和城市建成区,导线的 满足,布设灵活、方便。在林区和城市
8、建成区,导线的优势 优势(yush)(yush)尤为明显。导线测量是现代控制测量的主 尤为明显。导线测量是现代控制测量的主要形式。要形式。n n 运用导线测量形式的前提条件是必须有光电测距仪或全 运用导线测量形式的前提条件是必须有光电测距仪或全站仪。站仪。第11页/共56页 第10页/共56页第十页,共56页。3 3、边角网和三边网、边角网和三边网形状与测角三角网相类似,也是由若干 形状与测角三角网相类似,也是由若干(rugn)(rugn)三角形连接而 三角形连接而成。成。既测角又测边时叫边角网,只测边不测角时叫三边网或测边三 既测角又测边时叫边角网,只测边不测角时叫三边网或测边三角网。角网。
9、与测角三角网一样,测边网和边角网目前也很少采用。与测角三角网一样,测边网和边角网目前也很少采用。三角网、边角网和三边网统称为 三角网、边角网和三边网统称为“三角形网 三角形网”。第12页/共56页 第11页/共56页第十一页,共56页。4.GPS 4.GPS控制网 控制网利用 利用GPS GPS定位技术建立 定位技术建立(jinl)(jinl)的测量控制网。的测量控制网。GPS GPS是通过接收和解译人造卫星所发射的电波信号来确定测站点 是通过接收和解译人造卫星所发射的电波信号来确定测站点位置的测量定位系统,它是英文 位置的测量定位系统,它是英文“Global Positioning Syst
10、em”“Global Positioning System”(全球定位系统)的缩写。全球定位系统)的缩写。第13页/共56页 第12页/共56页第十二页,共56页。GPS 卫星(wixng)20200公里高度(god)6个轨道 24-27颗卫星第14页/共56页 第13页/共56页第十三页,共56页。n n 根据不同的用途,根据不同的用途,GPS GPS网的基本形式 网的基本形式(xngsh)(xngsh)有点连 有点连式、边连式、网连式和边点混合连接四种。图 式、边连式、网连式和边点混合连接四种。图2 2 4 4所 所示的是前两种形式 示的是前两种形式(xngsh)(xngsh)。第15页/
11、共56页 第14页/共56页第十四页,共56页。n n 图中(图中(a a)、()、(b b)为点连式,在两个基本)为点连式,在两个基本(jbn)(jbn)图形 图形(大地四边形或三角形)之间有一个重复观测的公共点(大地四边形或三角形)之间有一个重复观测的公共点相连;相连;(c)、(d)为边连式,在两个基本图形之间有一条(y tio)重复观测的公共边相连。显然,边连式的精度(jn d)优于点连式,但速度稍慢。第16页/共56页 第15页/共56页第十五页,共56页。n n 布设 布设GPS GPS网时,应尽量与原有地面控制 网时,应尽量与原有地面控制(kngzh)(kngzh)网相重合,网相重
12、合,重合点一般不少于 重合点一般不少于3 3个,且分布均匀。同时应考虑与水准点 个,且分布均匀。同时应考虑与水准点相重合 相重合,或在网中布设一定密度的水准联测点。,或在网中布设一定密度的水准联测点。n n GPS GPS测量的特点是速度快、精度高、全天候,无需考虑点与 测量的特点是速度快、精度高、全天候,无需考虑点与点之间的通视情况。点之间的通视情况。n n 但是,在建筑物内、地下、树下及狭窄的城区街道内不能使 但是,在建筑物内、地下、树下及狭窄的城区街道内不能使用。用。n n“GPS“GPS原理及应用 原理及应用”作为一门单独的专业课开设。作为一门单独的专业课开设。第17页/共56页 第1
13、6页/共56页第十六页,共56页。5.5.其它 其它(qt)(qt)形式 形式除了三角测量、导线测量、除了三角测量、导线测量、GPS GPS测量等主要控制测量方法之外,测量等主要控制测量方法之外,还有一些其它 还有一些其它(qt)(qt)方法可以运用,如:线形锁、大地四边 方法可以运用,如:线形锁、大地四边形、前方交会、侧方交会、后方交会等传统方法,甚长基线 形、前方交会、侧方交会、后方交会等传统方法,甚长基线干涉测量(干涉测量(VLBI VLBI,精度,精度10-6 10-6)和惯性测量系统()和惯性测量系统(INS INS,精度,精度1-1-210-5 210-5)等现代定位技术。)等现代
14、定位技术。(二)、高程控制网的布设形式(二)、高程控制网的布设形式1 1、水准测量、水准测量等级有一、二、三、四等。路线布设形式以环形水准网为主,等级有一、二、三、四等。路线布设形式以环形水准网为主,三、四等可布设闭合、附合水准路线。三、四等可布设闭合、附合水准路线。2 2、电磁波测距三角高程测量(、电磁波测距三角高程测量(EDM EDM测高)测高)对向观测时,可代替四等甚至三等水准;路线形式同样分闭合、对向观测时,可代替四等甚至三等水准;路线形式同样分闭合、附合及 附合及EDM EDM测高网。测高网。EDM EDM测高主要用在山区。测高主要用在山区。3 3、GPS GPS测高 测高似大地水准
15、面精化之后,可代替四等甚至三等水准。似大地水准面精化之后,可代替四等甚至三等水准。第18页/共56页 第17页/共56页第十七页,共56页。二、布设原则 二、布设原则国家水平控制网的布建是一项十分庞大的工程(历时 国家水平控制网的布建是一项十分庞大的工程(历时20 20多年)多年),因此必须遵循一定的原则。,因此必须遵循一定的原则。1 1、分级布设、逐级控制、分级布设、逐级控制测量工作的原则之一是 测量工作的原则之一是“精度上从高级到低级 精度上从高级到低级”。国家网从一等到四等逐级进行控制,精度逐级降低,边长逐 国家网从一等到四等逐级进行控制,精度逐级降低,边长逐级缩短 级缩短(sudun)
16、(sudun),密度逐级增大。,密度逐级增大。2 2、应有足够的精度、应有足够的精度等级不同,精度不同。各等级观测成果必须达到国家三角 等级不同,精度不同。各等级观测成果必须达到国家三角测量和精密导线测量规范中规定的精度指标。主要内 测量和精密导线测量规范中规定的精度指标。主要内容见下表。容见下表。第19页/共56页 第18页/共56页第十八页,共56页。3 3、应有足够的密度、应有足够的密度控制点的密度与用途有关 控制点的密度与用途有关(yugun)(yugun)。一般等级越低,密度越大。一般等级越低,密度越大。国家一、二、三、四等网的平均边长分别为 国家一、二、三、四等网的平均边长分别为2
17、0 20 25 25公里、公里、13 13公里、公里、8 8公里、公里、4 4公 公里。里。(国家网的平均边长比工程网略大。工程二、三、四等网的平均边长分别为(国家网的平均边长比工程网略大。工程二、三、四等网的平均边长分别为9 9公 公里、里、5 5公里、公里、2 2公里)公里)26第20页/共56页 第19页/共56页第十九页,共56页。4 4、须统一规格、须统一规格任务大、时间长、作业单位多,故须统一规格要求。任务大、时间长、作业单位多,故须统一规格要求。严格执行国家三角测量和精密导线 严格执行国家三角测量和精密导线(doxin)(doxin)测量规范。测量规范。三、布设方案 三、布设方案
18、国家水平控制网采用三角网作为基本布网形式(仅青藏高原部分地 国家水平控制网采用三角网作为基本布网形式(仅青藏高原部分地区采用电磁波测距导线 区采用电磁波测距导线(doxin)(doxin))。)。国家三角网的布设分三级进行:一等锁、二等锁(网)和三、四等 国家三角网的布设分三级进行:一等锁、二等锁(网)和三、四等加密网。加密网。1 1、一等三角锁布设方案、一等三角锁布设方案一等三角锁是国家大地控制网的骨架和基础,用以控制二等以下锁、一等三角锁是国家大地控制网的骨架和基础,用以控制二等以下锁、网。网。(三角锁由一系列三角形连接而成,形似锁链,故名三角锁)(三角锁由一系列三角形连接而成,形似锁链,
19、故名三角锁)第21页/共56页 第20页/共56页第二十页,共56页。n n 一等三角锁大致沿经线和纬线布设成纵横交叉的三角锁系,锁段长 一等三角锁大致沿经线和纬线布设成纵横交叉的三角锁系,锁段长200 200 250km 250km,构成许多锁环。,构成许多锁环。n n 锁段由近于等边的单三角形组成。三角形边长为 锁段由近于等边的单三角形组成。三角形边长为20 20 25km 25km(平原、山区不(平原、山区不同 同(b tn)(b tn)),测角中误差小于),测角中误差小于0.7 0.7。n n 在锁段的交叉处均设置一条起算边。在锁段的交叉处均设置一条起算边。n n 起算边的长度用基线测
20、量的方法测定(铟钢尺丈量);在两端测定天文经 起算边的长度用基线测量的方法测定(铟钢尺丈量);在两端测定天文经纬度和天文方位角,观测精度非常高。经、纬度及天文方位角的测定中误 纬度和天文方位角,观测精度非常高。经、纬度及天文方位角的测定中误差分别为 差分别为0.02 0.02、0.3 0.3 和 和0.5 0.5 第22页/共56页 第21页/共56页第二十一页,共56页。2 2、二等三角锁、网布设方案、二等三角锁、网布设方案二等三角锁、网以一等锁为框架进行 二等三角锁、网以一等锁为框架进行(jnxng)(jnxng)布设。布设方法有以 布设。布设方法有以下两种:下两种:1 1)60 60年代
21、以前,采用二等基本锁加二等补充网的方法。年代以前,采用二等基本锁加二等补充网的方法。在一等锁环内,先布设纵横交叉的二等基本锁,将一等锁环分成大 在一等锁环内,先布设纵横交叉的二等基本锁,将一等锁环分成大致相等的四个区域,然后在每个区域布设二等补充网。这种布 致相等的四个区域,然后在每个区域布设二等补充网。这种布网方案叫纵横锁系布网方案。网方案叫纵横锁系布网方案。二等基本锁中的三角形平均边长为 二等基本锁中的三角形平均边长为15 15 20km 20km,测角中误差为,测角中误差为1.2 1.2;二等补充网中三角形平均边长为;二等补充网中三角形平均边长为13km 13km,测角中误差为,测角中误
22、差为2.5 2.5。第23页/共56页 第22页/共56页第二十二页,共56页。一等(y dn)三角锁二等(r dn)基本锁二等(r dn)补充网纵横锁系布网方案示意图第24页/共56页 第23页/共56页第二十三页,共56页。2 2)60 60年代以后,二等网以全面三角网的形式布设,即在一等锁环 年代以后,二等网以全面三角网的形式布设,即在一等锁环内直接布设二等全面网。这种方案叫全面布网方案。内直接布设二等全面网。这种方案叫全面布网方案。二等全面网中三角形平均边长为 二等全面网中三角形平均边长为13km 13km,测角中误差,测角中误差(wch)(wch)为 为1.0 1.0。跟纵横锁系布网
23、形式相比,全面网的精度显然更高些。跟纵横锁系布网形式相比,全面网的精度显然更高些。一等(y dn)三角锁二等(r dn)全面网第25页/共56页 第24页/共56页第二十四页,共56页。3 3、三、四等三角网布设方案、三、四等三角网布设方案三、四等三角网在一、二等控制网的基础上布设,边长短、密度 三、四等三角网在一、二等控制网的基础上布设,边长短、密度(md)(md)大,以满足测图和施工需要。大,以满足测图和施工需要。三、四等三角网一般以 三、四等三角网一般以“插网 插网”方式布设,即以若干个高等级点为框架,方式布设,即以若干个高等级点为框架,在其间布设加密网,如下图所示。在其间布设加密网,如
24、下图所示。布设加密网时,可逐级加密,也可越级加密。布设加密网时,可逐级加密,也可越级加密。第26页/共56页 第25页/共56页第二十五页,共56页。n n 当所需加密点较少时,也可采用 当所需加密点较少时,也可采用(c(c iyng)iyng)插点的形式。插点的形式。三、四等网的平均(pngjn)边长分别为8km和4km,测角中误差分别1.8和2.5。第27页/共56页 第26页/共56页第二十六页,共56页。4 4、我国大地测量控制网基本情况简介、我国大地测量控制网基本情况简介1 1)用常规方法(三角测量)建立的天文大地网)用常规方法(三角测量)建立的天文大地网国家一、二等控制网合称为天文
25、大地网。国家一、二等控制网合称为天文大地网。我国天文大地网于 我国天文大地网于1951 1951年开始布设,年开始布设,60 60年代末基本完成,年代末基本完成,1975 1975年修补测工作全 年修补测工作全部结束。部结束。全网有 全网有4 4万 万8 8千多个大地控制点。平差工作于 千多个大地控制点。平差工作于1982 1982年结束,一等网方向观测中误 年结束,一等网方向观测中误差为 差为0.46 0.46(相当于测角中误差为 相当于测角中误差为0.65 0.65);离大地原点最远点的点位中误);离大地原点最远点的点位中误差为 差为0.9m 0.9m。整网平差采用两种方案独立进行:一是条
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