《普通测量学》课件07第七章 控制测量

*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,测绘教研室,中南林业科技大学,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,测绘教研室,中南林业科技大学,第七章 控制测量,7-1,概述,7-2,导线测量,7-6,全球定位系统（,GPS,）,7-3,交会定点,7-4,三、四等水准测量,7-5,三角高程测量,7-1,概述,7.1.1,基本概念,7.1.2,平面控制测量,7.1.3,高程控制测量,Home,7.1.1,基本概念,return,down,up,控制测量：,包括,平面控制测量,和,高程控制测量,。,控制网：,测区内选定的若干控制点所构成的几何图形就称为控制网；它包括,平面控制网,和,高程控制网,。,国家控制网：,在全国范围内建立的控制网。,按,一、二、三、四,等四个等级、由高级到低级逐级加密点位建立的。,图根控制网：,直接供测图使用的控制网，其节点称为图根点，测定图根点的平面位置和高程的工作称为图根控制测量。,7.1.2,平面控制测量,概念：,测定点位平面坐标（,x,，,y,）的工作，采用逐级控制、分级布设的原则，分为一、二、三、四个等级建立,测量方法：, 三角测量, 导线测量, 交会测量,GPS,测量,return,down,up,7.1.3,高程控制测量,测量方法：, 水准测量, 三角高程测量,GPS,高程测量,概念：,测定点的高程（,H,）的工作；采用逐级控制、分级布设的原则，分为一、二、三、四个等级建立,.,return,down,up,7-2,导线测量,7.2.1,导线的布设形式,6.2.2,导线测量的外业,6.2.3,导线的内业计算,6.2.4,导线测量错误检查,Home,7.2.1,导线的布设形式,导线：,将相邻控制点（导线点）连成直线而构成的折线图形,导线测量：,依次测定导线边的水平距离和两相邻导线边的水平夹角，然后根据起算数据，推算各边的坐标方位角，最后求出导线点的平面坐标,适用区域：,隐蔽地区、带状地区、城建区、地下工程、公路、铁路和水利控制点测量,down,up,7.2.1,导线的布设形式,一、闭合导线：,起讫于同一已知点的导线；适合已面状地区,几何条件：,down,up,7.2.1,导线的布设形式,二、附合导线：,布设在两个已知点之间的导线；多用于带状地区,几何条件：,A,B,C,D,1,2,down,up,Y,X,B,C,7.2.1,导线的布设形式,三、支导线：,由一已知点和方向出发，延伸出去的导线；只用做支点,A,B,2,1,支导线既不闭合也不附合，无任何几何条件，所以一般须进行往返测,导线网,return,down,up,7.2.2,导线测量的外业,踏勘选点,a.,相邻点通视（平坦）,b.,土质坚实稳定,c.,点上的视野开阔,d.,边长符合规范,e.,导线点分布均匀,建立标志,a.,临时性标志,b.,长期保存标志,导线转折角测量,全站仪、经纬仪,导线边长测量,全站仪、测距仪、钢尺,临时性标志,点之记,永久性标志,导线点在地形图上的符号,return,down,up,7.2.3,导线的内业计算,坐标方位角的推算,坐标反算,坐标的推算,一、计算中的基本公式,down,up,7.2.3,导线的内业计算,目的：,求得各个导线点的平面坐标,准备工作：,a.,全面检查导线测量的外业记录,b.,绘制导线略图,计算步骤：,角度闭合差的计算与调整,坐标方位角的推算,坐标增量闭合差计算与调整,导线点坐标的推算,二、计算的基本步骤,down,up,闭合导线测量计算步骤：,1),绘制计算草图,在表内填写已知数据和观测数据,；,2,）计算角度闭合差：,3,）调整角度闭合差,并计算改正后的角度：,4,）按调整后的角度推算各边的方位角：,5,）计算坐标增量：,6,）坐标增量闭合差的计算：,7,）调整坐标增量闭合差：,8,）计算改正后的增量：,9,）按改正后的增量推算各点坐标。,7.2.3,导线的内业计算,f,=,测,-,理,=,测,-,（,n-2),180,0,7.2.3,导线的内业计算,(,闭合导线算例）,return,down,up,Y,X,8,附和导线测量计算步骤：,1,）绘,计算草图,、计算表格：,2,）,计算角度闭合差：,3,）,调整角度闭合差,并计算改正后的角度,4,）按调整后的角度推算各边的方位角：,5,）计算坐标增量：,6,）坐标增量闭合差的计算：,7,）调整坐标增量闭合差：,8,）计算改正后的增量：,9,）按改正后的增量推算各点坐标。,7.2.3,导线的内业计算,7.2.3,导线的内业计算,(,附合导线算例）,return,down,up,7.2.4,导线测量错误检查,一个转折角测错的查找方法,分别从导线两端的已知点出发，按支导线计算出各导线点的坐标，得到两套坐标；,如果某一个导线点的两套坐标值非常接近，则该点的转折角最有可能测错,down,up,一条边长测错的检查方法,7.2.4,导线测量错误检查,分别计算出导线的纵、横坐标增量闭合差则可得全长闭合差（,f,）的方向为：,凡是与全长闭合差,f,平行的边长最有可能测错,return,down,up,7-3,交会定点,7.3.1,交会测量概述,7.3.2,图形类型交会测量,7.3.3,观测值类型交会测量,Home,7.3.1,交会测量概述,概念：,通过测量交会点与周边已知点所构成的三角形的水平角来计算交会点的平面坐标；常用来加密小地区平面控制点,分类：,1.,按交会图形,前方交会、侧方交会、后方交会,2.,按观测值类型,测角交会、测边交会、边角交会,return,down,up,7.3.2,图形类型交会测量,计算步骤：,计算已知边的边长和坐标方位角,计算待定边的边长和坐标方位角,计算待定点的坐标,检核计算,计算公式为：,注意,：,为保证交会点的精度，在选定,P,点时,应使交会角,在,30,120,度之间，最好近于,90,度！,用公式计算时，点位编号应保证,A,，,B,，,P,三点构成旋转的方向为逆时针方向且与实际情况相符,!,down,up,一,、,前方交会测量,7.3.2,图形类型交会测量,概念：,分别在一个已知点（,A,）和待定点（,P,）上安置仪器，观测水平角,，,和检查角,，进而确定,P,点的坐标,计算方法：,计算出,=180-,（,+,）,按照前方交会的计算方法步骤求出,P,点的平面坐标并进行检核,down,up,二,、,侧方交会测量,7.3.2,图形类型交会测量,概念：,仅在待定点,P,上安置仪器，观测水平角,，,，,和检查角,，进而确定,P,点的平面坐标,计算公式为,：,注意,：,在选定,P,时，应避免其落在危险圆上！,return,down,up,三,、,后方交会测量,7.3.3,观测值类型交会测量,一,、,测边交会,down,up,7.3.3,观测值类型交会测量,二,、,测边角后方交会,return,down,up,7-4,三、四等水准测量,7.4.1,四等水准测量技术要求,7.4.2,四等水准测量实施方法,Home,7.4.1,四等水准测量技术要求,down,up,技术要求：,视距长度 ,80m,视距差 ,5m,视距累积差 ,10m,视线最低高度,0.2m,基、辅分划（黑、红面）读数差 ,3.0mm,基、辅分划（黑、红面）高差较差,5.0mm,闭合差 ,后红中,后黑上下中,前黑上下中,前红中,7.4.2,四等水准测量实施方法,B,A,前视尺,前进方向,C,后视尺,一、测站观测程序,（,后前前后、黑黑红红）,后视黑面：读上、下、中丝, 前视红面：读中丝, 前视黑面：读上、下、中丝, 后视红面：读中丝,down,up,二、测站计算与检核步骤,视距计算：,读数校核与高差计算：,计算的校核：,down,up,7.4.2,四等水准测量实施方法,三、填表计算例题,7.4.2,四等水准测量实施方法,7-5,三角高程测量,7.5.1,测量原理,7.5.2,观测与计算,Home,7.5.1,三角高程测量原理,大地水准面,return,down,up,7.5.2,三角高程观测与计算,观测步骤：, 安置仪器，量取仪器高（），量取目标高（）, 照准目标，观测竖直角和距离（斜距或水平距离）,return,down,up,7-6,全球定位系统,7.6.1,GPS,的发展及产生,7.6.4 GPS,定位原理,Home,7.6.2,GPS,的组成,7.6.3 GPS,的特点,7.6.5 GPS,误差来源和影响,7.6.6,其他卫星导航系统,（,1,）卫星多普勒定位技术,接收到子午卫星的信号，就可籍助已知的卫星轨道信号，进行单点定位和双点联测点位。,缺点：,卫星数少， 间隔的时间过长，不能进行连续的观测 。,定位精度也比较低。,（,2,）,GPS,全球定位系统,它是一种可以定时和测距的空间交会定点的导航系统；可向全球用户提供连续、实时、高精度的三维位置、三维速度和时间信息。,7.6.1,GPS,的发展及产生,空间卫星座,24,颗卫星发射信号,提供卫星轨道、时间数据及辅助资料信息,用户设备,接收并处理卫星信号,记录处理数据,提供导航定位信息,地面监控,中央控制系统,实现时间同步,跟踪卫星定位,7.6.2,GPS,的组成,GPS,工作卫星的图片,7.6.2,GPS,的组成,7.6.2,GPS,的组成,7.6.2,GPS,的组成,双频,RTK GPS,测量系统,7.6.2,GPS,的组成,7.6.3,GPS,的特点,用途广泛,自动化程度高,观测速度快,定位精度高,经济效益高,7.6.4,GPS,定位原理,GPS,系统定位分为：,静态定位、动态定位,常用的几种定位方法：,测距码伪距法、载波相位法、多普勒测量法、射电干涉法,7.6.4,GPS,定位原理,测距码伪距法,7.6.4,GPS,定位原理,测距码伪距法,1,2,3,4,7.6.4,GPS,定位原理,测距码伪距法,与卫星有关的误差,卫星钟差 卫星星历误差,地球自转的影响 相对论效应的影响,信号误差,电离层和对流层折射的影响,多路效径应的影响,观测误差和接收设备的误差,观测误差 接收机钟差,天线相位中心的位置偏差,7.6.5,GPS,误差来源和影响,7.6.5,GPS,误差来源和影响,1,） 俄罗斯,GLONASS,2,）欧盟,GALILEO,3,）中国的北斗系统,7.6.6,其他卫星导航系统,GLONASS,Global Navigation Satellite System,（全球导航卫星系统）,开发者,俄罗斯（前苏联）,系统构成,卫星星座,地面控制部分,用户设备,（,1,）俄罗斯,GLONASS,7.6.6,其他卫星导航系统,GLONASS constellation,卫星,7.6.6,其他卫星导航系统,（,1,）俄罗斯,GLONASS,GLONASS,与,GPS,的比较,参 数,GLONASS,NAVSTAR GPS,系统中的卫星数,21,3,21,3,轨道平面数,3,6,轨道倾角,64.8,55,轨道高度,19100km,20180km,轨道周期（恒星时）,11,h,15,min,12,h,卫星信号的区分,FDMA,CDMA,L1,频率,16021615MHz,频道间隔,0.5625MHz,1575MHz,L2,频率,12461256MHz,频道间隔,0.4375MHz,1228MHz,7.6.6,其他卫星导航系统,（,1,）俄罗斯,GLONASS,卫星运行状况,从,1982,年,10,月,12,日发射第一颗,GLONASS,卫星起，至,1995,年,12,月,14,日共发射了,73,颗卫星。,由于卫星寿命过短，加之俄罗斯前一段时间经济状况欠佳，无法及时补充新卫星，故该系统不能维持正常工作。,到目前为止（,2006,年,3,月,20,日）,GLONASS,系统共有,17,颗卫星在轨。其中有,11,颗卫星处于工作状态，,2,颗备用，,4,颗已过期而停止使用。俄罗斯原计划到,2009,年使,GLONASS,系统的工作卫星数量至少达到,24,颗，开始发挥导航定位功能。,7.6.6,其他卫星导航系统,（,1,）俄罗斯,GLONASS,（,2,）欧洲的,GALILEO,系统,1990,年提出,美国在,2015,年关闭,48,小时,GPS,信号可给欧洲造成,10,亿欧元的损失，（国际太空,2002,年,6,月）,1994,年正式成立一个欧洲,GNSS,（,Global Navigation Satellite System),发展委员会,1999,年,12,月,GALILEO,项目正式启动,计划,2008,年投入使用。,2001,年,10,月中国与欧洲建立了联合工作组,7.6.6,其他卫星导航系统,研究与布设进展,2005,年,12,月,28,日第一颗,Galileo,试验卫星（,Galileo In-Orbit Validation Elements-GlOVE-A,）成功进入高度为,2.3,万,Km,的预定轨道。,2006,年,1,月,12,日，,GlOVE-A,已开始向地面发送信号。,这标志着总投资为,34,亿欧元（约合,41,亿美元）的计划已进入实施阶段。到,2013,年欧洲将发射,30,颗服役期约为,20,年的正式卫星，完成伽利略卫星星座的部署工作。,伽利略系统建成后，美欧两大相互兼容的导航定位系统将大大有助于提供导航定位的精度和可靠性。,7.6.6,其他卫星导航系统,（,2,）欧洲的,GALILEO,系统,伽利略卫星,伽利略系统星座,7.6.6,其他卫星导航系统,（,2,）欧洲的,GALILEO,系统,GALILEO,系统的特点,原理与美国的,GPS,相同,30,颗卫星组成，分布在,3,个轨道面上，每个轨道面上,9,颗工作卫星,1,颗备用卫星。,轨道高度,23616Km,，倾角,56,，轨道相隔,120,周期：,14,小时,4,分,3,频,L1,，,L2,，,L3,低价格的接收机，但更高的精度、更好的可靠性,用户分三级，最低级用户（免费用户）单点定位精度不低于,6,米,7.6.6,其他卫星导航系统,（,2,）欧洲的,GALILEO,系统,（,3,）中国的北斗星系统,名称：,“,北斗一号,”,双星导航系统,构成：,由两颗同步卫星组成，运行半径,36000,公里，在东经,70,和,140,度的赤道上空,原理：,主动式、二维定位系统，有,L,，,S,两个波段频率的信号，地面中心站计算用户坐标，再通过卫星转发给用户,精度：,精度取决于高程，高程精度较高时，定位精度为,20,米,7.6.6,其他卫星导航系统,7.6.6,其他卫星导航系统,（,3,）中国的北斗星系统,“,北斗卫星导航系统,”,系统是由空间卫星、地面控制中心站和北斗用户终端三部分构成。,空间部分包括两颗地球同步轨道卫星（,GEO,）组成。卫星上带有信号转发装置，完成地面控制中心站和用户终端之间的双向无线电信号的中继任务。,7.6.6,其他卫星导航系统,（,3,）中国的北斗星系统,习题,1,、导线的布设形式有哪些？,2,、导线测量的外业有哪些内容，内业处理的步骤是什么？,3,、闭合导线填表计算。,4,、附和导线填表计算。,115.10,100.09,108.32,94.38,67.85,A,1,2,3,4,X,A,=536.27m,Y,A,=328.74m,A1,484318,A,1,2,3,4,1122224,970300,1051706,1014624,1233006,习题,124.08,164.10,208.53,94.18,147.44,A,B,5,6,7,C,D,AB,CD,X,B,=1230.88,Y,B,= 673.45,X,C,=1845.69,Y,C,=1039.98,431712,41600,1801336,1782230,1934400,1811300,2045430,1803248,B,C,8,习题,T,=,= ,D,1,4000,1,2000,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,A,1,2,3,4,A,1,97 03 00,105 17 06,101 46 24,123 30 06,112 22 24,+12,+12,+12,+12,+12,48 43 18,131 40 06,206 22 48,284 36 12,341 05 54,48 43 18,485.47,+0.09,-0.08,x,= +0.09,y,=,0.08,=,x,+,y,=0.120,539 59 00,理,=540,0000,=,测,理,=60,容,=,605,=,134,540 00 00,97 03 12,105 17 18,101 46 36,123 30 18,112 22 36,115.10,100.09,108.32,94.38,67.58,+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,+1,612.18,545.62,448.56,472.34,415.26,490.05,441.94,350.62,1,2,3,4,A,536.27,536.27,328.74,328.74,A,闭合导线坐标计算,+75.91,-66.56,-97.06,+23.78,+63.93,+,86.52,+74.79,-48.11,-91.32,-21.88,0 0,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,A,B,5,6,7,8,C,D,180 13 36,178 22 30,193 44 00,181 13 00,204 54 30,180 32 48,124.08,164.10,208.53,94.18,147.44,B,5,6,7,8,C,1230.88,673.45,1845.69,1039.98,-8,-8,-8,-8,-8,-8,180 13 44,178 22 38,193 44 08,181 13 08,204 54 38,180 32 56,1119 01 12,43 17 12,4 16 00,43 03 28,44 40 50,30 56 42,29 43 34,4 48 56,+90.66,+116.68,+178.85,+81.79,+146.92,+84.71,+115.39,+46.70,+107.23,+12.38,738.33,+614.90,+366.41,+614.81,+366.53,x,= +0.09,y,=,0.12,=,x,+,y,=0.150,T,=,=,D,1,4900,1,2000,-2,-2,-2,-1,-2,+2,+3,+3,+2,+2,+12,-9,+90.64,+116.66,+178.83,+81.78,+146.90,+84.73,+115.42,+107.26,+46.72,+12.40,+614.81,+366.53,1321.52,1438.18,1617.01,1698.79,758.18,873.60,980.86,1027.58,附合导线坐标计算,1119 00 24,理,=4,1600;,测,=4,1648;,=,测,理,=+48,容,=,606,=,147,