房地产测量：第5章房地产控制测量

房地产测量第第5章章 房地产控制测量房地产控制测量房地产测量教学目标教学目标 （1）掌握房地产控制测量的概念； （2）了解房地产平面的基本精度指标； （3）了解房地产平面、高程控制测量的常用方法； （4）掌握导线测量的内外业工作和基本计算； （5）了解GPS控制测量基本方法和技术标准。基本概念基本概念l平面控制测量、高程控制测量、三角测量、导线测量、 GPS测量l控制测量精度等级、坐标正算、坐标反算、导线测量外业、导线计算l方位角闭合差、坐标闭合差、导线全长相对闭合差lGPS测量、GPS静态测量、CORS测量房地产测量房地产测量 在房地产测量中，城市或行政区内通在开展房地产测量之前，一般由房地产管理部门或规划部门组织实施区域内统一的房地产基础控制测量。具体到某个房地产项目，则是在房地产基础控制点的基础上进行较低等级的控制测量。引例引例房地产测量5.1 5.1 房地产控制测量概述房地产控制测量概述5.1.1 5.1.1 控制测量概念控制测量概念 测量工作的基本原则是“先控制，后细部”。即首先要建立控制网，然后根据控制网进行细部测量。 控制测量工作就是在一定区域范围内，首先选择一批位置稳固、通视条件良好、按一定密度分布的离散点，将这些点之间有机地组成某种几何图形，采用某种测量方法，以较高的精度来测定它们的坐标和高程。这些点是下一步细部测量工作的基准点，称为控制点。这些控制点之间彼此联系，通常组成具有某种几何强度的网状图形，因此也将它们称为控制网控制网。 控制测量控制测量工作分为平面控制测量平面控制测量和高程控制测量高程控制测量。确定控制点平面坐标（x，y）的测量工作，称为平面控制测量。确定控制点高程（H）的测量工作称为高程控制测量。 平面控制测量和高程控制测量既可以分别单独进行，也可以同时进行。控制测量的基本工作包括控制网设计、踏勘选点、埋石、观测、计算和技术总结等。 控制测量根据需要分成若干精度等级。等级分为一、二、三、四等，从一等到四等逐级进行控制，精度逐级降低，边长逐级缩短，密度逐级增大。 平面控制网的类型包括国家控制网国家控制网、城市控制网城市控制网。房地产测量1）国家控制网）国家控制网在全国范围内布设建立的控制网。我国国家一、二等控制网称为天文大地网，全网有4万8千多个大地控制点。房地产测量房地产测量2）城市控制网）城市控制网 国家控制网的密度较稀，难以满足城市或厂矿建设的需要，所以，在县级以上的城市，一般具有自己的平面控制网，称作城市平面控制网。 城市控制网一般要与国家控制网相联系，即以两个或两个以上的国家控制点为基础，根据城市规模大小以及经济建设对测量精度的要求，合理布设相应等级的平面控制网。城市平面控制网的等级最高为二等，一般为三等或四等，也可根据需要布设一级导线角网。 城市控制网的等级与测量方法的选择须因地制宜，既满足当前需要，又兼顾今后发展，做到技术先进、经济合理、确保质量、长期适用。房地产测量5.1.2 5.1.2 控制测量方法控制测量方法1.1.平面控制测量方法平面控制测量方法 （1 1）三角网与三角测量）三角网与三角测量 平面控制网的形式有许多种，不同形式的控制网有不同的施测方法。所有的控制点构成彼此相连的三角形网状，如图5.1。 图图5.1 5.1 三角网三角网房地产测量 用经纬仪测量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与方位角，便可求算网中所有控制点的平面坐标。构建、测定三角网点的控制测量方法叫做三角测量。我国在20世纪八十年代以前已经建成、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方法获得的。 三角测量的观测量主要是水平角，边长观测很少或可以不观测。但三角网对相邻控制点之间的通视条件要求很高，实地组成三角网的选点难度较大，目前已较少采用。房地产测量（2 2）导线测量）导线测量 导线是由若干条直线连成的折线。它是从已知边（如图5.2中的AB、CD）开始，将一系列待测量的控制点（如图5.2中的1、2、3、9、10）依相邻次序连接起来，构成折线形式的平面控制图形。每条折线称为导线边，折线之间的水平夹角称为转折角。 导线测量通过测量导线边长和转折角，再根据起算边、已知边的已知点数据，推算各导线边的坐标方位角，从而求出所有转折点的平面坐标。导线的形式有附合导线、闭合导线、支导线和导线网等四种。 图图5.2 5.2 导线的基本形式导线的基本形式房地产测量（3 3）GPSGPS控制网控制网 利用GPS定位技术建立的测量控制网。GPS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。但在建筑物内、地下、树下及狭窄的城区街道内不能使用。房地产测量（4 4）其它形式）其它形式 除了三角测量、导线测量、GPS测量之外，在某些场合还可以运用其它的控制测量方法，如大地四边形、前方交会、后方交会等。房地产测量 2. 2.高程控制测量高程控制测量 高程控制测量方法一般可采用本书第2章中介绍的水准测量、三角高程测量等方法。在精度可行时，也可采用GPS高程测量方法。房地产测量5.1.3 5.1.3 地籍控制测量地籍控制测量 地籍控制测量包括地籍基本控制测量与地籍图根控制测量。地籍控制点是进行地籍测量和测绘地籍图的依据。地籍控制测量是根据界址点和地籍图的精度要求，视测区范围的大小、测区内现存控制点数量和等级等情况，按测量的基本原则和精度要求进行技术设计、选点、埋石、野外观测、数据处理等测量工作。地籍控制测量必须遵循从整体到局部、由高级到低级分级控制(或越级布网)的原则。 地籍测量的坐标系应采用国家统一的坐标系，当投影变形大于2.5cm/km时，可采用任意投影带高斯平面直角坐标系，或采用城市地方坐标系。房地产测量1 1地籍基本控制测量地籍基本控制测量 地籍基本控制测量可采用三角网(锁)、测边网、导线网和GPS相对定位测量网进行施测。各个城市和地区可根据面积大小，根据现有控制网，顾及发展规划，合理选择二、三、四等和一、二级控制网中的任何一级作为首级控制网。一般面积为100km2以上的大城市，应选择二等，30100km2的中等城市选二等或三等，1030 km2的城镇选三等或四等，10 km2以下的城镇可选一级或二级。目前各大中城市所建立的质量良好的城市控制网，基本能满足建立地籍控制网的需要。房地产测量2 2地籍图根控制网测量地籍图根控制网测量 为满足地籍细部测量和日常地籍管理的需要，在基本控制（首级网和加密控制网）点的基础上，加密的直接供测图及测量界址点使用的控制网称为地籍图根控制网。 由于地籍图根控制点密度是根据界址点位置及其密度决定的，一般说来，地籍图根控制点密度比地形图根控制点密度要大，通常每km2应布设100400个地籍图根控制点。房地产测量5.2 5.2 控制点坐标的正反算控制点坐标的正反算 平面控制测量通常需要从相互联系、等级更高的两个已知点（称为已知边）开始进行。坐标正算、坐标反算是平面控制测量的基本计算。 未知点与已知点相联系，构成一边，通过该边长、方位角计算未知点坐标的过程称为坐标正算坐标正算。 根据已知边上两端的已知点坐标，计算该已知边坐标方位角的过程称为坐标反算坐标反算。5.2.1 5.2.1 坐标正算坐标正算 如图5.3所示，若i为坐标已知的较高等级控制点，j为待测定坐标的控制点。现测得ij的边长（水平距离）S、且获得方位角ij，则j点坐标可如由式（5-1）、（5-2）计算得出。图5.3 坐标正算和坐标反算 用xij 、 yij分别表示直线ij的纵、横坐标增量，则有：)25()15(sincosijijijijijijijijyyyxxxSySx5.2.2 5.2.2 坐标反算坐标反算 在图5.3中，若i、j均为坐标已知的较高等级控制点，则可根据它们的已知点坐标计算出已知边ij的坐标方位角ij，以作为起始方位角之用。 直线ij的纵、横坐标增量为 求得坐标增量之后，分别按式（5-4）和（5-5）计算直线ij的边长S和方位角ij。)35( ijijijijyyyxxx)45()()(22ijijyxS)55()0(180)(0360)(11ijijijijijijijijxxytgxxytg及）（5.3 5.3 导线测量导线测量5.3.1 5.3.1 导线控制测量的主要技术要求导线控制测量的主要技术要求 不同等级的导线测量，其技术要求也有所不同。城市房地产测量各等级导线的主要技术指标应符合表5-1的规定。 表5-1 各等级导线的技术指标等级平均边长km附合导线长度，km每边测距中误差测角中误差（）导线全长相对闭合差水平角观测的测回数方位角闭合差（）DJ1DJ2DJ6三等3.015181.51/60000812-四等1.610182.51/4000046-一级0.33.6155.01/14000-26二级0.22.4128.01/10000-13三级0.11.51212.01/6000-13注:n为导线转折角的个数 导线应尽量布设成附和导线或闭合导线，当导线平均边长较短时，导线边数不应超过表中相应等级导线长度和平均边长算得的边数；当附合导线长度短于规定长度的1/2时，导线全长的闭合差可放宽至不超过0.12m。 房地产图根导线的测量，在首级控制许可的情况下，应尽可能采用附合导线和闭合导线，但如果控制点遭到破坏，不能满足要求，也可谨慎采用无定向导线、支导线。表5-2提供了两个等级的图根导线的技术指标，作业时可选用。房地产测量表5-2 图根导线技术参数表房地产测量5.3.2 5.3.2 导线测量外业导线测量外业 1 1、选点埋石、选点埋石 选点埋石工作就是选择导线控制点的位置，并在所选位置埋设标石。选点分为图上选点和实地选点两个步骤。在进行实地选点之前，应到有关部门（测绘或国土、规划部门）收集测区原有的中小比例尺地形图以及高一等级控制点的成果资料，然后在地形图上初步设计导线布设路线，最后按照设计方案到实地踏勘选点。 现场踏勘选点时，应注意以下事项：现场踏勘选点时，应注意以下事项：1. 相邻导线点之间应通视良好。2. 点位应选在土质坚实处，便于埋石、保存和使用。3. 视野应开阔，便于测绘周围的地物、地貌。4. 边长须附合规范要求，且应大致相等；相邻边比不得小于1/3。5. 密度足够，分布均匀，便于控制整个测区。房地产测量导线点位选定后，先在地面上点位位置打一木桩，作为临时标志，随后再埋设预制的混凝土标石或进行现场浇铸。导线点标志的中心通常有一个“”字标记，其中心点即控制点准确位置，如图5.4。导线点埋好之后，一般应绘制“点之记”，如图5.5所示。“点之记”上记有控制点的名称、点号、等级、标志类型、地点、方位以及与周围主要地物或自然地理环境的相互关系，便于今后使用导线点时寻找点位。图5.4 导线点图5.5 点之记图5.6 附合导线示意图2 2、测角量边、测角量边 选点埋石结束之后，一般需间隔一段时间，待所埋标石稳固之后才能测角和量边。 测角就是用经纬仪或全站仪观测导线上的所有水平转折角。对附合导线一般同测左角或右角，如图5.6所示。除观测转折角13之外，还需观测“连接角”（已知边与待测导线间的夹角，如图5.6中的B、C）。根据导线图给出的推算方向，这些角都属于左角。闭合导线则一般观测内角，同样需观测连接角（B），如图5.7所示。图5.7 闭合导线示意图房地产测量水平角的观测通常采用测回法。所用仪器及测回数，须符合工程测量规范的规定（见表5-3）。导线边长一般宜用光电测距仪或全站仪观测（若没有测距仪，也可用经过检定的钢尺丈量）。边长测量技术要求须执行工程测量规范，相关内容列于表5-3。平面控制网等级仪器精度等级每边测回数一测回读数较差（mm）单程各测回较差（mm） 往返测距较差（mm）往返三等5mm级仪器3357 2（a+bD）10mm级仪器441015 四等5mm级仪器2257 10mm级仪器331015 一级10mm级仪器21015 二、三级10mm级仪器11015 表5-3 光电测距的主要技术要求注：1测回是指照准目标一次，读数2-4次的过程。采用光电测距仪或全站仪时，量边和测角工作既可以分开进行，也可以同时进行。房地产测量5.3.3 5.3.3 导线测量的内业计算导线测量的内业计算 1、检查外业记录、抄录成果数据 2、角度闭合差的计算与角度闭合差分配 3、计算各边的坐标方位角 4、计算坐标增量 5、坐标增量闭合差的计算与调整 6、计算各导线点的坐标房地产测量1 1、检查外业记录、抄录成果数据、检查外业记录、抄录成果数据 全面检查观测手簿，漏测需补测，测错或超限需重测。若外业观测数据符合要求，则绘制导线略图，将各项数据标注在略图上的相应位置，如图5.8所示。图图5.8 5.8 附合导线略图附合导线略图房地产测量2 2、角度闭合差的计算与角度闭合差分配、角度闭合差的计算与角度闭合差分配 附合导线两端都有较高精度的已知边，其方位角AB、CD为已知。根据导线转折角及连接角的观测值，从一条已知边（如AB）开始，利用其已知方位角可以推算出另一条已知边（如CD）的方位角，设为CD。CD与对应的已知值CD之差，叫做角度闭合差（也称为方位角闭合差），用f表示，即： 方位角的推算方法在第2章已介绍。 对于闭合导线，角度闭合差等于所有内角观测值之和与内角和的理论值之差，即）65（终终CDCDf)75(180)2（测理测nf若f之值超过规范规定值，需返工重测。若未超限，则反号平均分配，即对每个角度观测值加上改正数v：在分配角度闭合差之后，必须进行以下检核：房地产测量）（为角度观测值）（为角度个数）95(85(iiivnnfv)105( fv房地产测量3 3、计算各边的坐标方位角、计算各边的坐标方位角 根据起始边的已知坐标方位角始及改正后的转折角i，按方位角推算方法计算各导线边的坐标方位角ij。 为了检核计算的正确性，须推算终边（如CD）的方位角，若推算值与其已知值不一致则须仔细检查计算过程。对于闭合导线，须推回起始边进行检核。房地产测量4 4、计算坐标增量、计算坐标增量 根据导线边长（水平距离）观测值Sij和推算得到的各边坐标方位角ij按下式计算坐标增量： )115 (sincosijijijijijijSySx房地产测量5 5、坐标增量闭合差的计算与调整、坐标增量闭合差的计算与调整 对于附合导线而言，各导线边坐标增量代数和的理论值应等于附合点（终点）与起算点（始点）的已知坐标之差。 由于存在量边误差和测角误差，由误差传播定律可知，坐标增量的计算值也必定含有误差，因此，根据实际观测值计算得到的各边坐标增量的代数和并不等于终、始点已知坐标之差，其较差称作坐标增量闭合差。纵、横坐标增量闭合差分别用fx、fy表示：)125()()(始终始终yyyfxxxfijyijx从始点（A）出发，用含有误差的坐标增量逐点推算导线点坐标，最后推算得到的终点（C）的坐标值必定与该点的已知坐标不一致，使附合导线未能真正附合，存在一个缺口，如图5.9所示。图5.9 附合导线全长闭合差房地产测量这个缺口叫做“导线全长闭合差”，用fS表示：)135(22yxSfff闭合导线的附合点即起始点。可视为附和导线的一种特殊情形。导线全长闭合差的计算公式与附合导线相同，见式（5-13）。)155(1sSfSSfKfS与导线全长S之比，叫做导线全长相对闭合差，用K表示。K值通常采用分子为1的分数形式： 相对闭合差K是衡量导线测量精度高低的指标之一，须符合相关测量规范的要求（如表5-1、表5-2）。超限必须重测，未超限时则进行坐标增量闭合差的调整。对于闭合导线，各边坐标增量代数和的理论值等于零。因此，闭合导线的坐标增量闭合差为：)145( ijyijxyfxf)185( yyxxfvfv计算和调整坐标增量闭合差之后，需进行以下检核：坐标增量闭合差的调整方法，是分别将fx及fy反号，按与边长成正比计算各导线边的纵、横坐标增量改正数，然后将改正数加在对应的纵、横坐标增量中。)165( yijyijxijxijfSSvfSSv)175( yijijijxijijijvyyvxx房地产测量6 6、计算各导线点的坐标、计算各导线点的坐标 根据起始点（A）的已知坐标和经过改正之后的坐标增量，按下式计算各导线点的坐标： 为了检查坐标计算是否正确，最后还需计算终点（C）的坐标。若计算值与已知值一致，说明计算无误，导线内业计算工作便告结束，否则，须检查、重算。)195 (yijijijijyyxxx房地产测量5.4 GPS5.4 GPS控制测量控制测量5.4.1 GPS5.4.1 GPS静态相对定位测量静态相对定位测量5.4.2 CORS5.4.2 CORS测量测量5.4.3 GPS5.4.3 GPS快速静态测量快速静态测量房地产测量5.4.1 GPS5.4.1 GPS静态相对定位测量静态相对定位测量GPS网应布设成三角网形或导线网形，或构成其他独立检核条件可以检核的图形。GPS网点与原有控制网的高级点重合应不少于三个。当重合不足三个时，应与原控制网的高级点进行联测，重合点与联测点的总数不得少于三个。各等级GPS静态相对定位测量的主要技术要求应符合表5-5和表5-6的规定。表5-5 各等级GPS相对定位测量的仪器等级平均边长D kmGPS接收机性能测量量接收机标称精度优于同步观测接收机数量二等9双频（或单频）载波相位10+2ppm2三等5双频（或单频）载波相位10+3ppm2四等2双频（或单频）载波相位10+3ppm2一级0.5双频（或单频）载波相位10+3ppm2二级0.2双频（或单频）载波相位10+3ppm2三级0.1双频（或单频）载波相位10mm+2ppm2表5-6 各等级GPS 相对定位测量的技术指标等级卫星高度角（。）有效观测卫星总数时段中任一卫星有效观测时间，min观测时段数观测时段长度min数据采样间隔s点位几何图形强度因子PDOP二等1562029015606三等154521015606四等154521015608一级154 1 15608二级154 1 15608三级154 1 15-608房地产测量5.4.2 CORS5.4.2 CORS测量测量1.CORS1.CORS测量技术要求测量技术要求使用CORS进行控制测量的主要技术指标如表5-7所示。点位平面残差(HRMS)2cm，测回水平较差4cm。表5-7 CORS控制测量的技术指标等级使用仪器解算类型相邻点间距离测回采样间隔每测回历元图根起算点双频GPS接收机固定解20031秒30图根点双频GPS接收机固定解12021秒30房地产测量2.CORS2.CORS测量操作方法测量操作方法使用CORS流动站直接测量控制点的典型步骤如下： 1）、安置GPS天线，开启GPS接收机。 2）、对中、整平后量取天线高。 3）、开启GPS控制手簿。 4）、在控制手簿上通过手机连接无线网络。 5）、启动CORS配置，开始CORS测量。 6）、获得初始化后开始点测量。 7）、输入点号，输入天线高、点类型（或测绘历元数）。 8）、当点位水平和高程收敛精度符合要求后，观测不小于规定历元 数的历元并保存数据。 9）、按规定测回要求重新初始化。 10）、计算二测回点位的水平较差和大地高较差，如果符合测回较差满足要求，则该点观测值为有效观测，否则需重新观测。 11）、在测量底图上标注该控制点的概略位置和点号。 12）、检测相邻点位。房地产测量5.4.3 GPS5.4.3 GPS快速静态测量快速静态测量1.GPS1.GPS快速静态测量操作方法快速静态测量操作方法使用GPS快速静态测量控制点的典型步骤如下： 1）、观测设计。 2）、观测准备。安置GPS天线，开启GPS接收机。对中、整平后量取天线高。 3）、数据记录。待接GPS接收机卫星观测稳定后，进行数据记录。观测时间达到观测时段要求后，关闭接收机。 4）、按观测设计的要求开始下一站的观测。 5）、全部观测完成后，用全站仪测量任意相邻两个点位的距离。 6）、内业数据预处理。利用配套软件观测数据的质量，剔除质量较差的卫星或数据。 7）、基线处理，并计算同步环闭合差和异步环闭合差。 8）、三维无约束网平差。取CORS基站点位之外的观测质量较高的点位的三维坐标作为已知点位进行三维无约束平差。 9）、三维约束平差。取CORS基站点位的三维坐标作为已知点位进行三维约束平差。 10）、计算相邻点位的距离并与全站仪测量的距离进行比对，边长较差相对中误差符合技术要求方为合格。房地产测量2.GPS2.GPS快速静态测量技术要求快速静态测量技术要求 1 1）、设计要求）、设计要求 一般以3台或3台以上GPS为同步环观测组，采用边连式连接观测环。如果只有两个待测点位，则需要进行两个时段的观测。房地产测量2）、观测要求）、观测要求GPS快速静态测量观测要求见表5-9。表5-9 GPS快速静态测量观测要求等级仪器解算类型相临点平均间距(m)重复设站数采样率时段长度有效卫星观测数PDOP二级导线点双频GPS双差固定300210秒15分58图根点双频GPS双差固定120210秒15分58房地产测量3 3）、观测质量检核及平差计算）、观测质量检核及平差计算 观测质量检核包括：同步环闭合差、异步环闭合差的检核，三维无约束平差质量检核，三维约束平差质量检核。房地产测量4 4）、基线测量中误差）、基线测量中误差 式中，为标准差（mm）;a为固定误差（mm）;b为比例误差系数（），D为相邻间距离（km）。22)(bDa 房地产测量5 5）、三边同步环闭合差）、三边同步环闭合差 三边同步环坐标闭合差W及坐标分量闭合Wx,Wy,Wz需要满足式（5-21）规定:53535353WWWWzyx房地产测量6 6）、异步环闭合差）、异步环闭合差 异步环坐标闭合差W及坐标分量闭合差Wx,Wy,Wz需要满足式（5-22）规定：nWnWnWnWzyx33333房地产测量7 7）、复测基线长度较差）、复测基线长度较差 复测基线长度较差ds满足式（5-23）规定: （5-235-23）22ds房地产测量8 8）、无约束平差基线分量的改正数绝对值）、无约束平差基线分量的改正数绝对值 无约束平差基线分量的改正数绝对值满足式（5-24）规定： （5-245-24）333zVyVxV房地产测量9）、约束平差基线分量的改正数绝对值）、约束平差基线分量的改正数绝对值 约束平差基线分量的改正数绝对值，满足式（5-25）规定： （5-255-25）222zdVydVxdV房地产测量本章小结本章小结 本章主要讲述主要讲述房地产控制测量概念和适用方法；地籍控制测量；坐标正反算；平面控制测量方法；导线测量、GPS控制测量等。 本章的重点是坐标正反算、导线测量、GPS控制测量；