小地区控制测量

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,*,第六章 小地区控制测量,6.1,控制测量概述,6.2,导线测量,6.3,小三角测量,6.4,交会定点,6.5,高程控制测量,6.6,GPS,控制测量简介,1,控制测量,为建立测量控制网而进,行的测量工作,。,控制点,具有准确可靠坐标（,X,，,Y,，,H,）,的基准点。,控制网,由控制点按一定规律构成的,几何图形。,作用：可控制全局；为减少误差积累； 可分组进行作业。,一、控制测量概述,2,控制测量的原则：,1,、分级布网、逐级控制；,（由高级到低级）,2,、要有足够的精度；,3,、要有足够的密度；,4,、要有统一的规格。,内容：平面控制、高程控制。,3,一、平面控制测量,确定控制点平面位置的工作。,国家平面控制网,城市平面控制网,小地区平面控制网,常规方法：三角测量、导线测量,平面控制网：,4,国家控制网,一等三角锁,200Km,200Km,5,国家控制网,二等连续网,6,城市平面控制网：,二、三、四等网。,一、二级小三角网、小三边网。,一、二、三级导线网。,图根控制网（导线网、交会定点）。,城市导线网,7,8,小地区范围：面积在,15km,以内,。,为大比例尺测图和工程建设而建立的,平面控制网。,一般采用小三角网或相应等级的,导线网。,包括：,首级控制网、图根控制网,9,二、高程控制测量,布设原则：由高级到低、从整体到局部。,国家高程控制网：一、二、三、四等。,城市高程控制网：二、三、四等。,小地区高程控制网：三、四等及图根水准。,各级,高程控制网均采用,水准测量、,高山地区可采用,三角高程测量,。,10,国家高程控制网,返回,11,导线,测区内相邻,控制点,连成直线而,构成的连续,折线,。,导线,边,导线测量,在地面上按一定要求选定一,系列的点依相邻次序连成折线，并测量各线段的边长和转折角，再根据起始数据确定各点平面位,置的测量方法。,主要用于带状地区、隐蔽地区、城建区、,地下工程、公路、铁路等控制点的测量。,二、导线测量,12,一、导线的布设形式与等级,导线的布设形式：,附合导线、闭合导线、支导线。,A,B,1,D,C,2,3,A,B,1,2,3,4,5,附合导线,闭合导线,B,A,1,2,支导线,13,钢尺量距各级导线的主要技术要求,注：表中,n,为测站数，,M,为测图比例尺的分母,14,二、 导线测量的外业工作,1.,踏勘选点及建立标志,混凝土桩（永久性）,木桩（临时性）,点之记,15,2.,导线边长测量,光电测距（测距仪、全站仪）、钢尺量距,当导线跨越河流或其它障碍时，,可采用作辅助点间接求距离法。,河,E,F,G,H,P,b,改正内角,再计算,FG,边的边长：,时,16,3.,导线转折角测量,一般采用,J6,经纬仪测回法测量，两个以上方向组成的角也可用方向法。,导线转折角有,左角,和,右角,之分。,当与高级控制点连测时，需进行连接测量。,N,B,A,3,2,1,5,4,17,三、 导线测量的内业计算,思路：,由水平角观测值,，计算方位角,；,由方位角,、边长,D,，计算坐标,增量,X,、,Y,；,由,坐标增量,X,、,Y,，计算,X,、,Y,。,（计算前认真检查外业记录，满足规范,限差要求后，才能进行内业计算）,18,1.,坐标计算公式：,（,1,） 坐标正算（由,、,D,，,求,X,、,Y,）,已知,A,（ ）， ，,求,B,点坐标,。,O,y,x,A,B,19,注：计算出的,AB,，应根据,X,、,Y,的正负，,判断其所在的象限。,（,2,） 坐标反算（由,X,、,Y,，,求,、,D,，,）,O,y,x,A,B,已知,A,（ ）、,B,（ ）,求,。,20,2,、附合导线的计算,如图，,A,、,B,、,C,、,D,是已知点，起始边的,方位角 和终止边的方位角,为已知。外业观测资料为导线边距离和各转折角。,D,4,2,3,1,C,A,B,21,D,4,2,3,1,C,A,（,1,）计算角度闭合差：,如图：以右转折角为例,计算,。,一般公式：,同理：以左角计算,+,）,B,22,即：,（各级导线的限差见规范）,检核：,（,2,）闭合差分配,（计算角度改正数） ：,式中：,n,包括连接角在内的导线转折角数,23,（,3,）计算改正后的角度,改,：,计算检核条件：,（,4,）,推算各边的坐标方位角,：,（用改正后的,改,）,计算出的 ， 否则，需重算,。,24,（,5,）计算坐标增量,X,、,Y,：,（,6,）计算坐标增量,闭合差：,由于 的存在，使导线不能和,CD,连接，存,在导线全长闭合差 ：,导线全长相对闭合差：,25,（,7,）分配闭合差 ：,检核条件：,（,8,）计算改正后的坐标增量：,检核条件：,26,（,9,）计算各导线点的坐标值：,依次计算各导线点坐标，,最后推算出的终,点,C,的坐标，应和,C,点已知坐标相同。,27,例：,C,1,D,4,2,3,B,A,125.36m,98.76m,114.63m,116.44m,156.25m,前进方向,如图，,A,、,B,、,C,、,D,是已知点，外业观测资料为导,线边距离和各转折角见图中标注。,28,205 36 48,290 40 54,202 47 08,167 21 56,175 31 25,214 09 33,1256 07 44,-13,-13,-13,-13,-13,-12,-77,205 36 35,290 40 42,202 46 55,167 21 43,175 31 12,214 09 20,1256 06 25,236 44 28,211 07 53,100 27 11,77 40 16,90 18 33,94 47 21,60 38 01,125.36,98.71,114.63,116.44,156.25,641.44,+0.04,-107.31,+0.03,-17.92,+0.04,+30.88,+0.03,-0.63,+0.05,-13.05,-108.03,-0.02,-64.81,-0.02,+97.12,-0.02,+141.29,-0.02,+116.44,-0.03,+155.70,+445.74,-107.27,-17.89,+30.92,-0.60,-13.00,-64.83,+97.10,+141.27,+116.42,+155.67,+445.63,点号,观测角,（右角）,改,正,数,改正角,A,1,B,2,3,4,C,D,辅助计算,坐标,方位角,距离,D,m,点号,A,1,B,2,3,4,C,D,增量计算值,改正后增量,坐标值,x,m,y,m,x,m,y,m,x,m,y,m,1536.86,837.54,1429.59,772.71,1411.70,869.81,1442.62,1011.08,1442.02,1127.50,1429.02,1283.17,-107.84,29,3.,闭合导线的计算,闭合导线的计算步骤与附合导线基本相同，需要强调以下两点：,(1),角度闭合差的计算,n,边形闭合导线内角和的理论值应为,：,30,（,2,）坐标增量闭合差的计算,根据闭合导线本身的特点,：,理论上,实际上,北,2,1,4,3,78.16m,105.22m,129.34m,80.18m,31,辅助计算,点号,观测角,（右角）,改,正,数,改正角,1,2,3,4,坐标,方位角,距离,D,m,点号,1,2,3,4,增量计算值,改正后增量,坐标值,x,m,y,m,x,m,y,m,x,m,y,m,1,2,1,2,闭 合 导 线 坐 标 计 算 表,107 48 30,89 36 30,89 33 50,53 18 43,125 30 00,73 00 20,+13,+13,+12,+12,+50,359 59 10,107 48 43,73 00 32,89 34 02,89 36 43,360 00 00,125 30 00,306 19 15,215 53 17,105.22,80.18,129.34,78.16,392.90,-0.02,-61.10,-0.02,+47.90,-0.03,+76.61,-0.02,-63.32,+0.02,+85.66,+0.02,+64.30,+0.02,-104.21,+0.01,-45.82,+0.09,-0.07,+64.32,+47.88,+76.58,-104.19,-45.81,-63.34,-61.12,+85.68,0.00,0.00,585.68,545.81,563.34,438.88,650.00,486.76,500.00,500.00,500.00,500.00,32,按 得,152.265,再按,和 。此时该,键功能是,“,D.MSD,”,）,得结果,152.1554,（ ）。,计算器的使用,a.,角度加减计算,例,:,求 的值。,输入,26.4536,后按,接着按,在输入,125.3018,后按,;,DEG,+,DEG,2ndF,=,DEG,33,b.,坐标正算,按,再按,显示,数值,61.52,（约数，,x,AB,）,再按,显示数值,109.23,（,约数，,y,AB,）。,输入边长,125.36,后按,接着输入方位角,60.3648,，,再按 和,;,例：已知,求 。,a,DEG,b,2ndF,b,b,34,c.,坐标反算,按,再按,显示,数值,83.04,（约数，,DAB,）；,输入,xAB,的值,45.68,后按,接着输入,yAB,的值,69.35,再,按,b,;,例：已知,求 、 。,a,2ndF,a,35,再按 显示数值,56.6275906,接着按 和 （此,时该键功能,“,D.MSD,”,），屏幕,显示,56.373932,（即,563739,）,b,2ndF,DEG,对所得角值的处理原则是：,若显示值,0,，则该值即为,所求的,AB,。,若显示值,0,，则该值加上,360,后，才是所求的,AB,。,36,四、查找导线测量错误的方法,1,、个别测角错误的检查,基本方法：通过按一定比例展绘导线来发现测,角错误点。,闭合导线,附合导线,4,2,1,3,1,4,A,D,2,2,3,3,4,5,5,B(1),C(6),C,B,37,2,、个别边错误的检查,例：,2,1,3,4,1,4,5,5,导线全长闭合差,f,的坐标方位角,凡坐标方位角与 或 相接近的导线边，,是可能发生量边错误的边。,38,五、城市图根导线测量的特点,及注意事项,图根控制点,直接用于测绘地形图的控制点。,图根控制测量,测定图根点平面位置和高 程,的工作。,由于城市街区道路较多，所以图根控制,宜采用导线测量，在高级控制点基础上,进一步加密。,39,图根支导线测量时，用,DJ6,经纬仪对左、右,折角各测一测回，并应满足 ，,边长往返丈量，,K1/3000.,图根支导线平均边长及边数,测图比例尺,平均边长,/m,导线边数,1:500,100,2,1:1000,150,2,1:2000,250,2,1:5000,350,4,40,利用电磁波测距仪和电子全站仪，采用极,坐标法布设图根点。其中测角的方向较差不应,超过,30,，边长应遵循下表规定。,比例尺,边长,/m,1:500,300,1:1000,500,1:2000,700,1:5000,1000,电磁波测距仪极坐标法边长,返回,41,小三角测量,在测区内布设边长较短的小三角网，观测所有三角形的各内角，丈量,12,条边的长度（基线），用近似方法对角度进行调整，不考虑地球曲率，应用正弦定理计算各三角形的边长，再根据已知边的坐标方位角和已知点坐标推算各三角点坐标。,主要用于,丘陵地区或山区,的测图控制和施工控制测量等。,42,一、小三角网的布设形式,单三角锁,中点多边形,A,B,C,E,D,A,F,大地四边形,A,B,C,D,线型锁,C,D,E,F,B,C,D,E,F,B,A,43,小三角测量各级主要技术指标,注：,n,为传递方位角的测站数；当测区最大测图比例尺为,1,：,1000,时，一、二级小三角的边长可适当放长，但最长不应超过上角规定的两倍。,44,二、小三角网的外业工作,1.,踏勘选点及建立标志,2.,基线测量,3.,水平角测量,45,三、小三角网的内业计算,1.,计算准备工作,A,B,C,E,F,D,I,G,H,N,2.,角度闭合差的计算和调整（第一次角值改正）,若 不超限，进行第一次角值改正。,46,改正后角值：,改正数：,校核：,47,交会定点用来加密控制点的方法，,分为,测角交会,和,距离交会,两类。,B,A,P,A,A,B,C,A,B,前方交会,D,a,D,b,P,距离交会,后方交会,B,P,侧方交会,48,一、前方交会,1.,基本公式（余切公式）,B,A,P,当,A,、,B,、,P,逆时针编号时：,49,当,A,、,B,、,P,顺时针编号时：,2,、计算实例,为了提高精度，通常在三个已知点上进行观测，得到,P,点的两组坐标，其点位较差为：,50,前方交会计算实例,点名,x,观 测 角,y,A,P,B,x,A,x,B,B,P,C,中数,略图,辅助计算,x,P,x,B,x,C,x,P,x,P,A,B,2,1,C,1,2,P,1,1,2,2,y,A,y,B,y,P,y,B,y,C,y,P,y,P,37477.54,37327.20,37194.574,37327.20,37163.69,37194.54,37194.56,16307.24,16078.90,16226.42,16078.90,16046.65,16226.42,16226.42,40,41,57,75,19,02,58,11,3,5,69,06,23,51,二、后方交会,1.,基本公式（仿权公式）,式中：,A,B,C,C,B,A,52,注意事项：,1,）,、,、,必须分别与,A,、,B,、,C,的按上图所示关系对应，这三个角可按方向观测法获得，其总和应等于,360,。,2,）,A,、,B,、,C,为三个已知点构成的三角形内角，其值根据三条已知边的方位角计算。,3,）如出现上图（,b,）的情况，计算时,、,、,均以负值代入计算。,4,）,P,点不能位于或接近三个已知点的外接圆上，否则,P,点坐标为不定解或计算精度低。,53,后方交会计算实例,示 意 图,野 外 图,A,B,C,C,B,A,x,A,x,B,x,C,x,A,-x,B,x,B,-x,C,x,A,-x,C,A,B,C,y,A,y,B,y,C,y,A,-y,B,y,B,-y,C,y,A,-y,C,P,A,P,B,P,C,BA,CB,CA,x,P,y,P,1432.566,1946.723,1923.566,-514.157,23.167,-490.990,46,10,05.8,90,17,16.1,43,32,38.1,180,0,0,00.0,4488.266,4463.519,3925.008,24.707,583.511,963.218,1.29315,-0.747128,1.79171,2.33773,1644.555,4064.458,79,25,24,216,52,04,63,423,2,177,14,55.8,87,32,11.9,131,04,50.0,54,三 、距离交会,1.,基本公式,1,）计算直线,AB,的坐标方位角,：,2,）计算,A,、,B,间的水平距离：,55,3,）利用余弦定理计算,A:,4,）求,AP,边的坐标方位角：,5,）,P,点的坐标为：,56,距离交会计算实例,三角形,编号,AP(D,b,),AB(D,AB,),BP(D,a,),BP(D,b,),BC(D,AB,),CP(D,a,),边名,边长,点名,坐 标,x,y,略图,P,点最后坐标,776.162,1119.647,321.180,301.065,312.266,248.177,260.722,312.266,479.593,776.161,524.767,1119.644,1217.407,919.750,A(A),B(B),P(P),B(A),C(B),P(P),479.593,700.433,776.163,1217.407,1355.991,1119.650,C,B,A,P,返回,57,小地区控制测量一般采用,三四等水准测量,和,三角高程测量,。,一、三、四等水准测量,用于国家高程控制网加密、建立小地区首级高程控制。,布设形式：,符合水准路线、结点网的形式；,闭合水准路线形式；水准支线。,58,三、四等水准的主要技术要求,等级,水准仪,型号,视线长度,m,前后视距差,m,前后视距累积差,m,视线离地面最低高度,m,基本分划、辅助分划（黑红面）读数差,mm,基本分划、辅助分划（黑红面）高差之差,mm,等级,水准仪,型号,水准尺,线路长度,km,与已知点联测,附合成 环线,观测次数,每千米高差中误差,mm,往返较差、附合或环线闭合差,平地,mm,山地,mm,三,四,五,图根,DS,1,DS,3,DS,3,DS,10,DS,3,因瓦,双面,双面,单面,单面,50,16,5,往返各一次,往返各一次,往返各一次,往返各一次,往返各一次,往返各一次,往一次,往一次,往一次,往一次,6,10,15,20,三,四,五,图根,DS,1,DS,3,DS,3,DS,10,DS,3,100,75,100,100,100,3,5,大致相等,6,10,0.3,0.2,2.0,3.0,1.0,5.0,3.0,1.5,L,为往返测段、附合或环绕的水准路线长度（单位为,km,）,n,为测站数。,59,三四等水准测量的观测和记录方法,1,）双面尺法,后视黑面，读取下、上、中丝读数，记入（,1,）（,2,）（,3,）中；,前视黑面，,读取下、上、中丝读数，记入（,4,）（,5,）（,6,）中；,黑面尺,红面尺,60,2,）单面尺法,按变动仪器高法进行检核。观测顺序为“,后,前,变动仪器高,前,后,”，变高前按三丝读数，以后按中丝读数。,前视红面，读取中丝读数，记入（,7,）；,后视红面，读取中丝读数，记入（,8,）。,61,测站计算和检核,1,）双面尺法计算和检核,视距计算,前、后视距差：,三等,水准测量，不得超,过,3m,，,四等,水准测量，不得超过,5m,。,前、后视距累积差：,三等,水准测量，不得超,过,6m,，,四等,水准测量，不得超过,10m,。,62,计算黑面、红面的高差,三等,水准测量，不得超过,3mm,，,四等,水准测量，不得超过,5mm,。式内,0.100,为单、双号两根水准尺红面零点注记之差，以米,(m),为单位。,计算平均高差,同一水准尺红、黑面中丝读数的检核,同一水准尺红、黑面中丝读数之差，应等于该尺红、黑面的常数差,K(4.687,或,4.787),，,三等,水准测量，不得超过,2mm,，,四等,水准测量，不得超过,3mm,。,63,测站编号,点号,后尺,前尺,下丝,上丝,下丝,上丝,后视距,前视距,视距差,d(m),d(m),方向及尺号,水准尺读数,（,m,）,黑面,红面,K+,黑,-,红,平均高差,（,m,）,备注,K,为尺常数：,K,5,=4.787K,6,=4.687,三、四等水准测量记录（双面尺法）,（,1,）,（,4,）,（,2,）,（,5,）,（,9,）,（,10,）,（,11,）,（,12,）,后,前,后,-,前,（,3,）,（,6,）,（,8,）,（,7,）,（,15,）,（,16,）,（,14,）,（,13,）,（,17,）,（,18,）,1,2,BM.1-TP.1,TP.1-TP.2,1.536,0.947,58.9,+0.1,1.954,1.373,58.1,-0.2,1.030,0.442,58.8,+0.1,1.276,0.694,58.3,-0.1,后,5,前,6,后,-,前,后,6,前,5,后,-,前,1.242,0.736,+0.506,6.030,5.422,+0.608,1.664,0.985,+0.679,6.350,5.773,+0.577,-1,+1,-2,+0.5070,+1,-1,+2,+0.6780,64,每页校核：,（,9,）,=117.0,（,10,）,=117.1,=-0.1,=2,站（,12,）,（,3,）,+,（,8,）,=15.286,（,6,）,+,（,7,）, = 12.916,=+2.37,（,15,）,+,（,16,）,= +2.37,（,18,）,= +1.185,2,（,18,）,= +2.37,总视距,（,9,）,+,（,10,）, = 234.1m,65,2,）单面尺法的计算校核,四等水准测量记录、计算表（变更仪器高法）,测站编号,1,后尺,前尺,下丝,上丝,下丝,上丝,后视距,前视距,视距差,d(m),d(m),水准尺读数,（,m,）,后视,前视,高 差,+,-,平均高差,备注,（,1,）,（,4,）,（,2,）,（,5,）,（,3,）,（,6,）,（,9,）,（,10,）,（,11,）,（,12,）,（,8,）,（,7,）,（,15,）,（,14,）,（,13,）,1.681,1.307,1.494,0.849,0.473,0.661,0.541,1.372,37.4,37.6,-0.2,-0.2,0.831,0.833,+0.832,（,5,）,66,A,B,大地水准面,D,H,A,h,AB,H,B,D,tan,v,i,二、三角高程测量,三角高程测量原理,A,、,B,两点间的高差：,若用测距仪测得斜距：,直觇,A-B,、反觇,B-A,对向观测,67,等级,仪器,测回数,三丝法,中丝法,指标较差,竖直角较差,对向观测高差较差,mm,附合或环型闭合差,mm,四等,五等,图根,DJ,2,DJ,2,DJ,6,1,3,2,1,7,400D,7,10,10,测距仪三角高程测量的主要技术要求,三角高程测量的观测与计算,电磁波测距三角高程（四等、五等）、经纬仪三角高程；,可布设三角高程网或高程导线，也可布置为闭合或附合的高程路线。,返回,68,一、,GPS,系统的构成,GPS,空间部分,GPS,空间系统,21+3,颗,GPS,星座,载波,L1:,频率,1575.42MHz,载波,L2:,频率,1227.60MHz,69,地面控制部分,GPS,一个主控站、三个注入站和五个监测站,GPS,用户设备部分,按用途分：,导航型、测地型、授时型,按载波频率分：,单频接收机、双频接收机,70,北京博飞,GPS,接收机,轻巧的主机,71,二、,GPS,定位的基本原理,卫星（,x,s,y,s,z,s,）与接收机（,x,y,z,）之间的距离,建立的关系式为：,实际上因接收机钟差改正,是未知数，接收机必须,同,时至少测定四颗卫星的距离,才能解算出接收机的,三维坐标,。,基本原理：,空间距离后方交会,2,3,4,1,72,定位原理和方法,：,1,、伪距定位（精度较低）,测量,GPS,卫星的伪噪声码从卫星到达用户接收机天线的传播时间，进而计算出距离。,2,、载波相位定位（精度较高）,测定来自,GPS,卫星的载波信号和接收机产生的同频参考信号之间的相位差,。,73,GPS,控制网,返回,74,