土木工程测量第6章控制测量课件

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,*,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,*,土木工程测量,孙延芳,1,土木工程测量孙延芳1,控制网分为平面控制网和高程控制网。测定控制点平面位置,(x,y),的工作，称为,平面控制测量,。测定控制点高程,(H),的工作，称为,高程控制测量,。,6.1,控制测量概述,平面控制测量是确定控制点的平面位置。建立平面网的经典方法有三角测量和导线测量。图,(6-1),三角测量,观测所有三角形的内角，并至少测量其中一条边长，作为起算边。这种三角形的顶点称为三角点，构成的网形称为三角网，并进行这种控制测量称为三角测量。,6.1.1,平面控制测量,2,控制网分为平面控制网和高程控制网。测定控制点平面位置(x,y,导线测量,图中控制点,1,、,2,、,3,用折线连接起来，测量各边的长度和各转折角。这种控制点称为导线点，进行这种测量称为,导线测量。,3,导线测量图中控制点1、2、3用折线连接起来，测量各边的,卫星大地测量,目前常用的是,GPS(,全球定位系统,Navigation system Timing and Ranging/Global Positioning System),卫星定位。在,A,、,B,、,C,、,D,控制点上，同时接收,GPS,卫星,S,1,、,S,2,、,S,3,、,S,4,发射的无线电信号，从而确定地面点位，称为,GPS,控制测量。,4,卫星大地测量目前常用的是GPS(全球定位系统Naviga,国家平面控制网，是在全国范围内建立的控制网。根据逐级控制、分级布设的原则，分为,一、二、三、四等三角测量和精密导线测量。,城市控制测量是为大比例尺地形测量建立控制网，作为城市规划、施工放样的测量依据。,城市平面控制网一般可分为,二、三、四,等三角网及,一、二级小三角网,或一、二、三级导线。然后再布设图根小三角网或图根导线。,1985,年城市测量规范，其技术要求见表,6-1,、,6-2,。,5,国家平面控制网，是在全国范围内建立的控制网。根据逐级控制、分,城市三角网及图根三角网的主要技术要求,DJ3,DJ2,DJ1,1,1:1,万,60,20,图根,2,1,1:1,万,1:2,万,0.5,30,10,二级,6,2,1:2,万,1:4,万,1,15,5,一级,6,4,1:4.5,万,首级,1:12,万,2,9.0,2.5,四等,9,6,1:8,万,首级,1:20,万,5,7.0,1.8,三等,12,1:12,万,1:30,万,9,3.5,1.0,二等,测回数,最弱边相对中误差,起始边相对中误差,平均边长,(km),三角形最大闭合差,(),测角中误差,(),等级,6,城市三角网及图根三角网的主要技术要求DJ3DJ2DJ111:,直接供地形测图使用的控制点，称为,图根控制点，,简称,图根点,。测定图根点位置的工作，称为,图根控制测量。,城市导线及图根导线的主要技术要求,1:0.2,万,60,30,图根,1:0.6,万,15,120,1.5,24,12,三级,1:1,万,15,200,2.4,16,8,二级,1:1.4,万,15,300,3.6,10,5,一级,全长相对中误差,测距中误差,(mm),平均边长,(m),附合导线长度,(km),方向角闭合差,(),测角中误差,(),等级,7,直接供地形测图使用的控制点，称为图根控制点，简称图根点。测定,6.2,直线定向及坐标反算,确定一条直线与标准方向之间的水平角度称为直线定向。,标准方向的种类,真子午线方向,通过地球表面某点的真子午线的切线方向，称为该点的真子午线方向。真子午线的方向用,天文测量,的方法测定，或用,陀螺经纬仪,方法测定,。,磁子午线方向,磁子午线方向是磁针在地球磁场的作用下，磁针自由静止时其轴线所指的方向。可用,罗盘仪,测定。,6.2.1,直线定向的概念,8,6.2 直线定向及坐标反算确定一条直线与标准方向之间的水平,坐标纵轴方向,如第一章所述，我国采用高斯平面直角坐标系，每一,6,带或,3,带内都以该带的中央子午线作为坐标纵轴，因此，该带内直线定向，就用该带的坐标纵轴方向作为标准方向,9,坐标纵轴方向如第一章所述，我国采用高斯平面直角坐标系，,测量中常用方位角来表示直线的方向。,由标准方向的北端起，顺时针方向量到某直线的夹角，称为该直线的方位角,。角值由,0,360,。图,6-7,。,真方位角与磁方位角,若标准方向为真子午线方向，则称,真方位角,，用,A,表示。若标准方向为磁子午线方向，则称,磁方位角,，用,A,m,表示。真方位角和磁方位角之间的关系为：,坐标方位角,从每带的坐标纵轴的北端按顺时针方向到一直线的水平角为该直线的,坐标方位角,，或称,方位角,。用,表示。,真方位角与坐标方位角的关系：,A=+,A=A,m,+(6-3),A=+,6.2.2,直线定向方法,10,测量中常用方位角来表示直线的方向。由标准方向的北端起，顺时针,6.2.3,坐标方位角的推算,若,AB,边的坐标方位角,ab,已知，又测定了,AB,边和,B1,边的水平角,b,(,称连接角,),和各点的转折角,1,、,2,、,3,，利用方位角的关系和测定的转折角可以推算连续折线上各线段的坐标方位角,(,图,6-9),如下：,11,6.2.3 坐标方位角的推算若AB边的坐标方位角ab已知,坐标正算公式,已知边长和方位角，由已知点计算待定点的坐标，称,坐标正算,A,为已知点，其坐标为,x,、,y,，,A,到待定点,B,的边长为,D,ab,(,平距,),，方位角为,ab,。则,B,点的坐标为：,(6-8),式中：,x,ab,、,y,ab,坐标增量。,12,坐标正算公式已知边长和方位角，由已知点计算待定点的坐标，称,坐标反算公式,已知两点坐标，反求边长和方位角，称为,坐标反算,方位角公式为：,边长计算公式为：,(6-9),(6-10),13,坐标反算公式已知两点坐标，反求边长和方位角，称为坐标反算方,注意，式,(6-9),计算的是象限角,R,，应换算成方位角。,(6-9),14,注意，式(6-9)计算的是象限角R，应换算成方位角。(6-9,6.3,导 线 测 量,将测区内相邻控制点连成直线而构成的折线，称为,导线。,这些控制点，称为,导线点,。导线测量就是依次测定各导线,边,的长度和各,转折角值,；根据起算数据，推算各边的,坐标方位角,，从而求出各,导线点,的坐标。,导线测量,是建立小地区平面控制网常用的一种方法，特别是地物分布较复杂的建筑区、视线障碍较多的隐蔽区和带状地区，多采用导线测量的方法。根据测区的不同情况和要求导线可布设成下列三种形式：,15,6.3 导 线 测 量 将测区内相邻控制点,闭合导线,起讫于同一已知点，形成闭合多边形的导线。,(,图,6-12a),。其本身存在着严密的几何条件，具有检核作用。,附合导线,布设在两个已知点间的导线，称附合导线,(,图,6-12b),。其具有检核观测成果的作用。,支导线,其缺乏检核条件。规范规定其不得超过,3,条边。,6.2.1,导线的布网形式,16,闭合导线起讫于同一已知点，形成闭合多边形的导线。(图6,踏勘选点及建立标志,6.2.2,导线测量外业工作,实地选点时，应注意下列几点：,相邻点间通视良好,地势较平坦,便于测角和量距。,点位应选在土质坚实处,便于保存标志和安置仪器。,视野开阔，便于施测碎部。,导线各边的长度应大致相等，除特殊情形外，应不大于,350m,，也不宜于小于,50m,边长。,导线点应有足够的密度，分布较均匀，便于控制整个测区。,17,踏勘选点及建立标志6.2.2 导线测量外业工作实地选点时,外业测量,边长测量,导线边长可用电磁波测距仪测定，测量时要同时观测竖直角，供倾斜改正之用。若用钢尺丈量，钢尺必须经过检定。对于一、二、三级导线，应按钢尺量距的精密方法丈量。,对于图根导线：,用一般方法往返丈量或同一方向丈量两次。,尺长改正,当尺长改正数大于,1/10000,时,应加尺长改正；,温度改正,当量距时平均尺温与检定时温度相差,10,时，应进行温度改正；,倾斜改正,尺面倾斜大于,1.5%,时，应进行倾斜改正。,要求其精度不低于,1/3000,，特殊困难地区允许,1/1000,。,18,外业测量边长测量18,角度测量,用测回法施测导线,左角,(,位于导线前进方向左侧的角,),或,右角,(,位于导线前进方向右侧的角,),。,一般在附合导线中，测量导线,左角,，在闭合导线中均测,内角,。若闭合导线按反时针方向编号，则其左角就是内角。不同等级的导线的测角精度要求见表,6-2,。,图根导线，一般用,DJ6,级光学经纬仪测一个测回。若盘左、盘右测得角值的较差不超过,40,，则取其平均值。,19,角度测量19,连测,导线应与高级控制点,连测,，才能得到起始方位角，这一工作称为,连接角测量,，也称,导线定向,。目的是使导线点坐标纳入国家坐标系统或该地区统一坐标系统。附合导线与两个已知点的连接，应测两个连接角,b,、,c,。闭合导线和支导线只需测一个连接角,b,，见图,6-12,。,对于独立地区周围无高级控制点时，可,假定,某点坐标，用罗盘仪测定起始边的,磁方位角,作为起算数据。,20,连测对于独立地区周围无高级控制点时，可假定某点坐标，用罗盘,导线测量内业计算的目的就是计算各导线点的坐标。,计算之前，应全面检查导线测量外业记录，数据是否齐全，有无记错、算错，成果是否符合精度要求，起算数据是否准确。然后绘制导线略图，把各项数据注于图上相应位置，如图,6-14,。,6.3.2,导线测量内业计算,21,导线测量内业计算的目的就是计算各导线点的坐标。6.3.2,22,22,内业计算中数字取位的要求,内业计算中数字的取位，对于四等以下的小三角及导线，角值取至,秒,，边长及坐标取至,毫米,(mm),。对于图根三角锁及图根导线，角值取至,秒,，边长和坐标取至,厘米,(cm),。,23,内业计算中数字取位的要求23,（,1,）闭合导线计算,角度闭合差的计算与调整,闭合导线测的是内角，所以角度闭合条件是要满足,n,多边形内角和条件：,理,=(n-2)180,角度闭合差,f,=,测,-,理,=,测,-(n-2)180(6-18),各级导线角度闭合差的容许值,f,容,，见表,7.1,，对于图根导线,f,容,=60n,1/2,。,f,f,容,，则说明所测角度不符合要求，应重新检测角度。若,f,f,容,，可将闭合差反符号平均分配到各观测角中。,改正后之内角和应为,(n-2)180,，以作计算校核。,24,（1）闭合导线计算角度闭合差的计算与调整各级导线角度闭,用改正后的导线左角或右角推算各边的坐标方位角,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它各导线边的坐标方位角。,前,=,后,+180+,左,前,=,后,+180-,右,适用于测左角,适用于测右角,在推算过程中必须注意：,如果算出的,前,360,，则应减去,360,；,如果,(,后,+180),右,，则应加,360,再减,右,；闭合导线各边坐标方位角的推算，最后推算出起始边坐标方位角，它应,与原有的已知坐标方位角值相等,，否则应重新检查计算。,25,用改正后的导线左角或右角推算各边的坐标方位角根据起始边的已,坐标增量的计算及其闭合差的调整,A,、坐标增量的计算,按,(7.2,）式计算,B,、坐标增量闭合差的计算与调整,闭合导线的起、终点是一个点，所以,坐标增量理论值为零,。坐标增量闭合差为：,角度闭合差,f,，坐标增量闭合差及导线全长闭合差,f,的检验和调整同附合导线。,26,坐标增量的计算及其闭合差的调整A、坐标增量的计算按(7,以导线全长相对闭合差,K,来衡量导线测量的精度，,K,的分母越大，精度越高。,若,KK,容,，则说明符合精度要求，可以进行调整，即将,f,x,、,f,y,反符号按边长成正比分配到各边的纵、横坐标增量中去,(,各边增量加改正数，即得各边的改正后的增量。,改正