第七章-控制测量课件

第七章第七章 控制测量控制测量主主 要要 内内 容容第一节第一节 概述概述第二节第二节 平平面控制网的坐标计算面控制网的坐标计算第四节第四节 交会法定点交会法定点第六节第六节 三角高程测量三角高程测量第五节第五节 三四等水准测量三四等水准测量第三节第三节 导线测量导线测量基本要求：基本要求：了解国家及城市控制网概念、图根控制测量布设了解国家及城市控制网概念、图根控制测量布设方法，掌握导线的布设、施测及坐标计算。了解方法，掌握导线的布设、施测及坐标计算。了解交会定点，三四等水准测量及三角高程测量。交会定点，三四等水准测量及三角高程测量。重点：重点：导线的布设、施测及坐标计算。导线的布设、施测及坐标计算。难点：难点：导线的平差计算。导线的平差计算。第一节第一节 概概 述述测量工作原则测量工作原则“从整体到局部，先控制后碎部从整体到局部，先控制后碎部”其含义为控制测量应按由高等级到低等级逐级加密进行，其含义为控制测量应按由高等级到低等级逐级加密进行，直至最低等级的图根控制测量，再在图根控制点上安置仪直至最低等级的图根控制测量，再在图根控制点上安置仪器进行碎部测量或测设工作器进行碎部测量或测设工作一、目一、目 的的目的：目的：是在整个测区范围内定些起控制作用并组成一定几何是在整个测区范围内定些起控制作用并组成一定几何图形的点的精确位置，以统一全测区的测量工作图形的点的精确位置，以统一全测区的测量工作实质：实质：测定具有较高精度的平面坐标和高程的点位测定具有较高精度的平面坐标和高程的点位 控制点控制点 二、分二、分 类类 平面控制测量平面控制测量=国家平面控制测量：国家平面控制测量：一、二、三、四等一、二、三、四等=测图与测设平面控制：测图与测设平面控制：导线，小三角导线，小三角 高程控制测量高程控制测量=国家高程控制测量国家高程控制测量：一、二、三、四等：一、二、三、四等=测图与测设高程控制：测图与测设高程控制：等外水准，三角高程等外水准，三角高程1.平面控制测量平面控制测量国家平面控制网国家平面控制网一、二、三、四等四个等级一、二、三、四等四个等级三角测量、导线测量三角测量、导线测量城市平面控制网城市平面控制网在在国国家家等等级级控控制制点点的的基基础础上上，布布设设不不同同等等级级的的城城市市平平面控制网面控制网小区域工程控制网小区域工程控制网图根平面控制网图根平面控制网直接供地形图测图使用的控制点，称为直接供地形图测图使用的控制点，称为图根控制点图根控制点2.高程控制测量高程控制测量国家高程控制网国家高程控制网一、二、三、四等四个等级一、二、三、四等四个等级水准测量、三角高程测量水准测量、三角高程测量城市高程控制网城市高程控制网二、三、四等二、三、四等小区域工程控制网小区域工程控制网图根控制网图根控制网第二节第二节 平面控制网的坐标推算平面控制网的坐标推算ABEABBCDEDBCDCDDEBDDEBCDEoxy需已知一点的平面坐标确定控制网位置定位需已知一条边的坐标方位角定向 一、控制网的定向、定位一、控制网的定向、定位三、三、根据已知坐标方位角推算未知坐标方位角根据已知坐标方位角推算未知坐标方位角CD=BC+180-CBCDEBCDEBCBC180BC+180BC+180-CBC=BC+180+C -360BEDCBEDCBCBC180BC+180BC+180+CCD右角公式：右角公式：左角公式：左角公式：右右(左左)角是指位于以编号顺序为前进方向的角是指位于以编号顺序为前进方向的右右(左左)边的角度边的角度二、由两点的已知坐标计算坐标方位角二、由两点的已知坐标计算坐标方位角AB的坐标增量的坐标增量AB的水平距离的水平距离AB的坐标方位角的坐标方位角ABoxyyABABxAB象限角象限角为了便于方位角计算引入象限角为了便于方位角计算引入象限角从从x轴的正方向或负方向顺时针或逆时针旋转至轴的正方向或负方向顺时针或逆时针旋转至某直线的水平角度某直线的水平角度(090)，称为该直线，称为该直线的的象限角象限角DABCORODROAROBROCxy象限角象限角RAByAB与与xAB符号相同时，符号相同时，RAB0，边长方向位于边长方向位于、象限象限yAB与与xAB符号相反时，符号相反时，RAB 0，边长方向位于边长方向位于、象限象限具体所在象限，由边长坐标增量具体所在象限，由边长坐标增量xAB，yAB的正负判断的正负判断DABCORODROAROBROCxy由两点坐标推算两点间距离和坐标方位角由两点坐标推算两点间距离和坐标方位角 坐标反算三、三、根据坐标方位角与水平距离计算点的平面根据坐标方位角与水平距离计算点的平面坐标坐标坐标增量：坐标增量：B点坐标：点坐标：由坐标方位角和水平由坐标方位角和水平距离推算待求点坐标距离推算待求点坐标坐标正算坐标正算ABoxyyABABxABDABADCBDDADCDDABDBCADCBoxyAB BBC CCDABDABxAB yABBCDBCxBC yBCCDDCDxCD yCDxA yAxAByABxB yBxBCyBCxC yCxAByABxD yDAB第三节第三节 导线测量导线测量相邻控制点连成直线构成折线相邻控制点连成直线构成折线导线导线控制点控制点导线点导线点相邻导线点间的直线相邻导线点间的直线导线边导线边相邻导线边间的水平角相邻导线边间的水平角转折角转折角导线测量：导线测量：依次测定各导线边的依次测定各导线边的水平距离水平距离和各和各转折转折角角，然后根据，然后根据起算数据起算数据，推算各边的坐标方位，推算各边的坐标方位角，最后求出导线点的平面坐标。角，最后求出导线点的平面坐标。一个点的坐标和一条边的方位角经纬仪或全站仪测量光电测距仪、全站仪测量或钢尺丈量一、一、导线的布设导线的布设建立小地区平面控制网的常用方法建立小地区平面控制网的常用方法用于地物分布复杂建筑区，视线障碍多隐蔽用于地物分布复杂建筑区，视线障碍多隐蔽区和带状区区和带状区布设形式布设形式 闭合导线、附合导线、支导线闭合导线、附合导线、支导线1）闭合导线）闭合导线由一已知控制点出发，经过各个控制点后，由一已知控制点出发，经过各个控制点后，又回到这一已知点，组成一个闭合多边形称又回到这一已知点，组成一个闭合多边形称为为闭合导线闭合导线。检核条件：检核条件：一个多边形内角和条件一个多边形内角和条件两个坐标增量条件两个坐标增量条件123ABA1AB2）附和导线）附和导线由一已知点出发，经过各控制点后，附和到另一已由一已知点出发，经过各控制点后，附和到另一已知点，称为知点，称为附和导线附和导线检核条件：检核条件：一个坐标方位角条件一个坐标方位角条件两个坐标增量条件两个坐标增量条件3AB12CDABCD3.支导线支导线由一已知点出发，即不回到原点，又不附和到另一已知由一已知点出发，即不回到原点，又不附和到另一已知点，称为点，称为支导线支导线没有检核条件没有检核条件仅限于图根导线使用仅限于图根导线使用支导线点数一般支导线点数一般 不应超过不应超过3个个AB12AB1 1、踏勘选点、踏勘选点2 2、建立标志、建立标志3 3、测角、测角4 4、量边、量边二、导线外业测量二、导线外业测量1 1、踏勘选点、踏勘选点实地选点时应实地选点时应注意下列几点：注意下列几点：(1)(1)导线点应选在地势较高、视野开阔的地点，便于施测周围地形；导线点应选在地势较高、视野开阔的地点，便于施测周围地形；(2)(2)相邻两导线点间要互相通视，便于测量水平角：相邻两导线点间要互相通视，便于测量水平角：(3)(3)导线应沿着平坦、土质坚实的地面设置，以便于丈量距离；导线应沿着平坦、土质坚实的地面设置，以便于丈量距离；(4)(4)导线边长要选得大致相等，相邻边长不应悬殊过大；导线边长要选得大致相等，相邻边长不应悬殊过大；(5)(5)导线点位置须能安置仪器，便于保存。导线点位置须能安置仪器，便于保存。二、导线外业测量二、导线外业测量2、建立标志、建立标志临时性标志临时性标志泥土地面打木桩，桩顶钉小钉泥土地面打木桩，桩顶钉小钉碎石或沥青路面，凿十字纹大铁钉代替木桩碎石或沥青路面，凿十字纹大铁钉代替木桩混凝土场地或路面，凿十字纹，涂红漆混凝土场地或路面，凿十字纹，涂红漆永久性标志永久性标志埋设混凝土导线点标石埋设混凝土导线点标石导导 线线 点点 之之 标标 记记 图图草草 图图导导 线线 点点相关位置相关位置P3李李 庄庄7.23m化肥化肥厂厂8.15m独立独立树树6.14m 便于以后使用查找便于以后使用查找 点位附近房角或电线杆等明显地点位附近房角或电线杆等明显地物用红油漆标明指示导线点位置物用红油漆标明指示导线点位置 每个导线点绘制每个导线点绘制点之记点之记3 3、测、测 角角 导导线线的的水水平平角角即即转转折折角角，是是用用经经纬纬仪仪按按测测回回法法进进行行观观测测的的。在在导导线线点点上上可可以以测测量量导导线线前前进进方方向向的的左左角角或或右右角角，要统一。要统一。4 4、量、量 边边 导线采用导线采用普通钢尺丈量普通钢尺丈量导线边长或用导线边长或用全站仪进行导线全站仪进行导线边长测量。边长测量。三、三、闭合导线内业计算闭合导线内业计算计算前，应检查导线测量外业记录：计算前，应检查导线测量外业记录：数据是否齐全，有无遗漏、记错或算错数据是否齐全，有无遗漏、记错或算错成果是否符合规范要求成果是否符合规范要求检查无误后，绘制导线略图检查无误后，绘制导线略图将已知数据和观测成果标注于图上将已知数据和观测成果标注于图上步骤步骤角度闭合差计算与调整角度闭合差计算与调整坐标方位角推算坐标方位角推算坐标增量计算与坐标增量闭合差调整坐标增量计算与坐标增量闭合差调整导线点坐标推算导线点坐标推算1角度闭合差角度闭合差的计算与调整的计算与调整 式中：式中：n 闭合合导线的的转折角数；折角数；测测观测角的角的总和。和。各内角的改正数之和应等于角度闭合差，但符号相反，各内角的改正数之和应等于角度闭合差，但符号相反，即即V=f。改正后的各内角值之和应等于理论值，即改正后的各内角值之和应等于理论值，即i=(n-2)180。2坐坐标方位角推算方位角推算右角公式：右角公式：左角公式：左角公式：右右(左左)角是指位于以编号顺角是指位于以编号顺序为前进方向的右序为前进方向的右(左左)边的边的角度角度3、坐标增量计算与坐标增量闭合差调整、坐标增量计算与坐标增量闭合差调整边长坐标增量：边长坐标增量：xij=Dijcosij yij=Dijsinij理论值理论值 x理理=0 y理理=0纵坐标增量闭合差纵坐标增量闭合差 fx=x测测横纵坐标增量闭合差横纵坐标增量闭合差 fy=y测测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钢尺量距图根导线容许相对误差钢尺量距图根导线容许相对误差 K容容1/2000光电测距图根导线容许相对误差光电测距图根导线容许相对误差 K容容1/4000若若 K K容容，成果不合格，返工重测，成果不合格，返工重测若若 K K容容，成果合格，可进行闭合差调整，成果合格，可进行闭合差调整分配原则：分配原则：将闭合差反符号与边长成比例将闭合差反符号与边长成比例分配到各边分配到各边 设设X Xi i、Y Yi i分别为纵、横坐标增量的改正数，即分别为纵、横坐标增量的改正数，即:则则改正后改正后的坐标增量应为：的坐标增量应为：所有坐标增量所有坐标增量改正数的总和改正数的总和，其数值应，其数值应等于坐标增量闭合等于坐标增量闭合差而符号相反，差而符号相反，即：即：4坐坐标推算推算改正后改正后的坐标增量应为：的坐标增量应为：用用改改正正后后的的坐坐标标增增量量，就就可可以以从从导导线线起起点点的的已已知知坐坐标依次推算其它导线点的坐标，即标依次推算其它导线点的坐标，即：案例：125300012348936307300208933501074830105.22m129.34m80.18m78.16m点点号号观测角观测角（左角）（左角）改正后角改正后角坐标方位角坐标方位角 距离距离m坐标增量坐标增量(m)改正后坐标增量改正后坐标增量(m)坐标值坐标值(m)xyxyxy1125 30 00 105.22 -2-61.10 +2+85.66 -61.12+85.68500.00500.002 +13107 48 30107 48 43438.88585.68 53 18 43 80.18 -2+47.90 +1+64.30+47.88 +64.313 +12 73 00 20 73 00 32486.76649.99306 19 15 129.34 -3+76.61 +3-104.21+76.58-104.184 +12 89 33 50 89 34 02563.34545.81215 53 17 78.16 -2-63.32 +1-45.82 -63.34 -45.811 +13 89 36 30 89 36 43500.00500.00125 30 002 359 59 10 360 00 00392.90+0.09-0.070.000.00辅辅助助计计算算f=3595910-360=-50|f|f容容|fx=+0.09m fy=-0.07m K=0.11/392.901/3500 K 容容=1/2000 K K 容容+2四、附合导线的坐标计算四、附合导线的坐标计算 附合导线的坐标计算方法与闭合导线基本上相同，但由附合导线的坐标计算方法与闭合导线基本上相同，但由于布置形式（见下图）不同，且附合导线两端与已知点相连，于布置形式（见下图）不同，且附合导线两端与已知点相连，因而只是角度闭合差与坐标增量闭合差的计算公式有些不同。因而只是角度闭合差与坐标增量闭合差的计算公式有些不同。第三节第三节 导线测量导线测量1.1.角度闭合差的计算角度闭合差的计算附合导线角度闭合差的一般形式可写为：附合导线角度闭合差的一般形式可写为：第三节第三节 导线测量导线测量2坐标增量闭合差的计算坐标增量闭合差的计算 附合导线坐标增量闭合差的附合导线坐标增量闭合差的调整方法调整方法以及导线以及导线精度的衡精度的衡量量均与闭合导线相同。均与闭合导线相同。第三节第三节 导线测量导线测量第四节第四节 交会法定点交会法定点导线测量：导线测量：控制面积大，一般要求地势平坦控制面积大，一般要求地势平坦交会定点：交会定点：山区或地形复杂的地区山区或地形复杂的地区 前方交会前方交会 侧方交会侧方交会 后方交会后方交会 测边交会测边交会一、一、前方交会法前方交会法作作业业方方式式：在在已已知知点点A A、B B上上分分别别向向新新点点P P观观测测水水平平角角和和，从而可以计算从而可以计算P P点的坐标。点的坐标。交会角交会角 应在应在30120ABP计计算算方方法法：按按照照导导线线计计算算方方法法，以以ABAB为为起起始始边边计计算算导导线线检检核核：从从三三个个已已知知点点A A、B B、C C上上分分别别向向新新点点P P进进行行角角度度观测，由两个三角形分别解算观测，由两个三角形分别解算P P点的坐标。点的坐标。ABPC用此公式，点位的编号用此公式，点位的编号A、B、P三点应为三点应为逆时针方向旋转逆时针方向旋转二、二、侧方交会法侧方交会法实质实质：利用两个高级控制点测定另一未知点的坐标利用两个高级控制点测定另一未知点的坐标作作业业模模式式：在在一一个个已已知知点点A A和和未未知知点点P P上上安安置置仪仪器器，观观测测水平角水平角A A和和P P。ABPp计算方法：计算方法：按前方交会的计算方式；按前方交会的计算方式；检检核核：在在P P点点时时，除除了了观观测测P P之之外外，还还需需瞄瞄准准第第三三个已知点个已知点C C，观测观测角角(称为检验角称为检验角)作为检核之用。作为检核之用。ABPCp三、三、后方交会法后方交会法作作业业模模式式：将将仪仪器器安安置置在在未未知知点点P P点点向向三三个个已已知知点点进进行观测，测出水平角，然后进行计算。行观测，测出水平角，然后进行计算。PBAC危险圆危险圆四、测边交会四、测边交会作业模式作业模式：用测距仪，由边长推算坐标ABPCSaSbScSb计算方法计算方法：由距离推角度，由角度交会法计算由距离推角度，由角度交会法计算直接计算：直接计算：直接由距离计算直接由距离计算APSaSbB第六节第六节 三、四等水准测量三、四等水准测量小地区一般以三等或四等水准网作为首级高程控制小地区一般以三等或四等水准网作为首级高程控制地地形形测测量量时时再再用用图图根根水水准准测测量量或或三三角角高高程程测测量量进进行行加密加密三三、四四等等水水准准点点的的高高程程应应从从附附近近的的一一、二二等等水水准准点点引测，布设成附合或闭合水准路线引测，布设成附合或闭合水准路线点点位位应应选选在在土土质质坚坚硬硬、便便于于长长期期保保存存和和使使用用的的地地方方，并应埋设水准标石并应埋设水准标石也也可可用用埋埋设设了了标标石石的的平平面面控控制制点点作作为为水水准准点点，水水准准点应绘制点之记点应绘制点之记n(2)三、四等水准测量的方法三、四等水准测量的方法n三三、四四等等水水准准测测量量观观测测应应在在通通视视良良好好、望望远远镜镜成成像像清清晰晰及及稳稳定定的的情况下进行。情况下进行。1)一站观测顺序一站观测顺序n 在在测测站站上上安安置置水水准准仪仪，后后视视水水准准尺尺黑黑面面读读上上、下下视视距距丝丝读数读数、读中丝读数读中丝读数n 前视水准尺黑面，前视水准尺黑面，读上、下视距丝读数读上、下视距丝读数、读中丝读数读中丝读数n 前视水准尺红面，前视水准尺红面，读中丝读数读中丝读数n 后视水准尺红面，后视水准尺红面，读中丝读数读中丝读数n以上观测顺序简称为后、前、前、后。以上观测顺序简称为后、前、前、后。(3)三、四等水准测量成果处理三、四等水准测量成果处理n内内容容：根根据据已已知知点点高高程程和和水水准准路路线线的的观观测测高高差差，求求出出待待定定点点的高程值的高程值.成果处理的方法已经超出了本书的范围成果处理的方法已经超出了本书的范围n图图根根水水准准测测量量成成果果处处理理方方法法是是一一种种近近似似的的成成果果处处理理方方法法，它它不能用于三、四等水准测量的成果处理不能用于三、四等水准测量的成果处理n城城市市测测量量规规范范规规定定，各各等等级级高高程程控控制制网网(指指一一、二二、三三、四等水准网四等水准网)应采用条件平差或间接平差进行成果计算应采用条件平差或间接平差进行成果计算n可可用用专专用用平平差差计计算算软软件件如如武武汉汉大大学学测测绘绘学学院院开开发发的的“科科傻傻COSA”软件软件n或南方测绘公司的或南方测绘公司的“平差易平差易”软件进行计算软件进行计算第六节第六节 三角高程测量三角高程测量高高程程测测量量：是是根根据据一一点点的的已已知知高高程程,测测定定该该点点与与未未知点的高差知点的高差,然后计算出未知点的高程的方法然后计算出未知点的高程的方法.高程测量的方法高程测量的方法：水准测量：水准测量 三角高程测量三角高程测量 气压高程测量气压高程测量 （一）适用于：（一）适用于：地形起伏大的地区进行高程控制。地形起伏大的地区进行高程控制。实践证明，实践证明，电磁波三角高程的精度可以达到四等水准的要求。电磁波三角高程的精度可以达到四等水准的要求。ihABvSsinSsin+iSDAB注意：当两点距离较大（大于注意：当两点距离较大（大于200m）时：）时：1、加球气差改正数：、加球气差改正数：2 2、可采用对向观测后取平均的方法，、可采用对向观测后取平均的方法，抵消球气差的影响。抵消球气差的影响。（三）观测与计算（三）观测与计算测竖直角、量仪器高、量觇标高测竖直角、量仪器高、量觇标高（棱镜高）。（棱镜高）。其技术要求，见各种规范。其技术要求，见各种规范。；即有：；即有：；即有：；即有：球差为正，气差为负球差为正，气差为负电磁波三角高程测量记录表高程控制测量内业计算（三角高程）竖直角,仪器高I,棱镜高v,h12A1A2A3A4往往基本要求：基本要求：了解国家及城市控制网概念、图根控制测量布设了解国家及城市控制网概念、图根控制测量布设方法，掌握导线的布设、施测及坐标计算。了解方法，掌握导线的布设、施测及坐标计算。了解交会定点，三四等水准测量及三角高程测量。交会定点，三四等水准测量及三角高程测量。重点：重点：导线的布设、施测及坐标计算。导线的布设、施测及坐标计算。难点：难点：导线的平差计算。导线的平差计算。本本 章章 小小 结结本本 章章 小小 结结(1)导线坐标正算公式导线坐标正算公式(2)导导线线坐坐标标反反算算公公式式（方方位位角角和和象象限限角角 关系）关系）(3)坐标方位角的推算：坐标方位角的推算：一、导线的形式一、导线的形式二、导线测量外业工作二、导线测量外业工作三、导线测量内业计算三、导线测量内业计算基本公式：基本公式：踏勘选点、建立标志踏勘选点、建立标志测角测角量边量边闭合导线闭合导线附合导线附合导线支导线支导线本本 章章 小小 结结 2.闭合导线坐标计算闭合导线坐标计算 (1)计算角度闭合差计算角度闭合差f并进行调整；并进行调整；(2)推算各边的坐标方位角；推算各边的坐标方位角；(3)计算各边的坐标增量计算各边的坐标增量 X、Y：(4)计算纵、横坐标增量闭合差计算纵、横坐标增量闭合差 fX、fY 和和导线全长闭导线全长闭合差合差 fD 及相对误差及相对误差 K，并进行增量闭合差调整：并进行增量闭合差调整：(5)计算各导线点的坐标计算各导线点的坐标 Xi，Yi。3.附合导线坐标计算附合导线坐标计算 附合导线坐标计算步骤与闭合导线相同，只是角度附合导线坐标计算步骤与闭合导线相同，只是角度闭合差闭合差f和纵、横坐标增量闭合差和纵、横坐标增量闭合差fX、fY的计算公式不的计算公式不同而已。同而已。4、高程控制测量、高程控制测量三四等水准测量（了解）三四等水准测量（了解）三角高程测量（了解）三角高程测量（了解）本本 章章 小小 结结