《工程测量控制测量》PPT课件.ppt

第六章 控制测量 一、概述 控制测量的主要目的是限制各项测量误差的传播和积累，是 进行各项测量工作的基础。 6.1 控制测量概述 - 在测量工作中，为了不使误差积累，必须遵循“从整体 到局部”，“先控制后碎部”的原则。即先在测区内建立控制 网，以控制网为基础，分别从各个控制点开始施测控制点附 近的碎部点。 - 在测量工作中，首先在测区内选择一些具有控制意义的 点，组成一定的几何图形，形成测区的骨架，用相对精确的 测量手段和计算方法，在统一坐标系中，确定这些点的平面 坐标和高程，然后以它为基础来测定其他地面点的点位或其 他测量工作。 其中，这些具有控制意义的点称为控制点；由控制点组 成的几何图形称为控制网；对控制网进行布设、观测、计算 ，确定控制点位置的工作称为控制测量。 控制测量分为： 平面控制测量：确定控制点的平面位置(X、Y)； 高程控制测量：确定控制点的高程(H)。 三维控制网 图根控制网和施工控制网 一、平面控制测量 1、三角网测量 2、导线测量 3、交会测量 5、GPS测量 4、天文测量 国家平面控制网 城市平面控制网 小区域控制网 国家平面控制网 我国原有国家平面控制网主要按三角网方法布设 ，按精度从高到低分为一、二、三、四等。 城市平面控制网 在城市地区，为满足1：5001：2000比例尺地形测 图和城市建设施工的需要，应进一步布设城市平面控制网 。城市平面控制网在国家控制网的控制下布设，按城市大 小布设不同等级的平面控制网，分为二、三、四等三角网 或三、四等导线网和一、二、三级导线网。 小区域控制网 在小于10km2的范围内建立的控制网，称为小区域控制 网。在这个范围内，水准面可视为水平面，采用平面直角坐 标系计算控制点的坐标，不需将测量成果归算到高斯平面上 。小区域平面控制网应尽可能与国家控制网或城市控制网联 测，将国家或城市高级控制点坐标作为小区域控制网的起算 和校核数据。 二、高程控制测量 建立高程控制网常用的方法是水准测量， 而在山区或丘陵地区低精度的高程控制测量， 以及图根高程控制测量中，可以采用三角高程 测量方法。 n 国家水准网 n 城市高程控制测量 n 小区域高程控制 1、国家水准网 国家水准网遵循“从整体到局部、由高级到低级、逐级 控制、逐级加密”的原则布设为一、二、三、四等。 2、城市高程控制测量 在国家水准测量的基础上，城市高程控制测量分为 二、三、四等。 3、小区域高程控制测量 一般以国家或城市等级水准点为基础，在整个测去 建立三、四等水准网或水准路线，用图根水准测量 或三角高程测量测定图根点的高程。 三、控制测量的一般作业步骤 1.技术设计： 收集资料，图上设计。 2.实地踏勘选点： 应满足一定条件。 3.埋设标石： 标石类型。 4.外业观测： 观测数据、作业规范。 5.内业计算： 严密平差、近似平差。 - 为了保证成果的质量，杜绝错误，必须坚持检核的原则。 没有对前一阶段工作的检查，就不能进行下一阶段工作。 - 测量规范 四、平面控制点坐标计算基础 1、坐标方位角的推算 前一边的坐标方 位角等于后一边的坐 标方位角加左角（或 减右角），再180 。 在计算中，若计 算结果大于360应减 去360，计算结果为 负值时应加360。 2、平面直角坐标正、反算 1）坐标正算 已知：A点坐标XA、YA , AB边坐标方位角AB 水平距离SAB ， 求：B点坐标XB、YB 2. 坐标反算 已知: A、B点坐标（XA、YA），（XB 、YB） 求： AB边坐标方位角AB 、 水平距离SAB 判断象限： 第一象限 第二象限 第三象限 第四象限 6.2 导线测量 导线测量的主要目的是确定一系列点的平面位置。 将控制点用折线连接起来形成折线，称为导线，点间的折 线边称为导线边，相邻导线边之间的夹角称为转折角；与坐标 方位角已知的导线边（定向边）相连接的转折角，称为连接角 （又称定向角）。 通过观测导线边的边长，根据起算数据经计算而获得点的 平面坐标，即为导线测量。 3 2A B C D 1 4 5 导线点、导线边、导线的转折角、连接角 1、单一导线：附合导线、闭合导线、支导线 A 1 2 3 A A 1 2 1 3 2 附合导线 闭合导线 支导线 B B C D B 一、导线的布设形式：单一导线和导线网 2、导线网： D A 1 3 2 4 B C E F G H 二、导线的观测 1、转折角的观测 A 1 2 3 C D A 1 2 B 2、导线边长观测 3、导线点的高程测量 3 5 10 16 24 等级导线 长度 (km) 平均 边长 (km) 测角 中误差 （） 测距 中误差 (mm) 测回数 方位角 闭合差 （） 导线全长相对 闭合差 DJ1DJ2DJ6 三等1531.518812160 000 四等101.62.51846140 000 一级3.60.351524114 000 二级2.40.281513110 000 三级1.50.1212151216 000 城市导线测量的主要技术指标 4、三联角架法导线观测 在观测者精心安置仪器的情况下，三联角架法可 以减弱仪器和目标对中误差对测角和测距的影响，从 而提高导线的观测精度，减少了坐标传递误差。 1、附合导线的计算（具有两个连接角） A 1 2 3 B C D 1）计算坐标方位角闭合差 2）判断是否在限差内 3）计算各转折角的改正数并检查 4）计算改正后的各转折角 三、导线测量的近似平差计算 5）计算各边坐标方位角 6）计算各边的纵、横坐标增量 7）计算纵、横坐标闭合差及导 线全长闭合差 8）计算导线全长相对闭合差 并判断是否在限差内 A 1 2 3 B C D 9）计算各边的纵、横坐标 增量的改正数并检查 10）计算各点的坐标 点 名 观 测 角坐标方位角 边 长 S xyxy M ( )( )（m）（m）（m）（m）（m） 237 59 30 A(P1 ) +7 99 01 00 2 507.691 215.63157 00 37225.85 +4 -207.91 -4 +88.21 P2 +7 167 45 36 2 299.821 303.80 144 46 20139.03 +2 -113.57 -2 +80.20 P3 +7 123 11 24 2 186.271 383.98 87 57 51172.57 +3 +6.13 -3 +172.46 P4 +7 189 20 36 2 192.431 556.41 97 18 34 100.07 +2 -12.73 -1 +99.26 P5 +7 179 59 18 2 179.721 655.66 97 17 59102.48 +2 -13.02 -2 +101.65 B(P6 ) +7 129 27 24 2 166.721 757.29 46 45 30= 740.00 = -341.10 = +541.78 N 888 45 18 n-0=1911400“ 2、附合导线（一个连接角） A 1 2 3 B C 有坐标条件，无方位角条件，但有起算方位角 4、闭合导线的计算 A 1 3 2 B 有坐标条件，也有坐标方位角条件，此时坐标方位角条件为 多边形内角和条件。 5、支导线的计算 A 1 2 B 无坐标条件，无方位角条件 6.3 交会测量 交会测量是加密控制点常用的方法。 依观测值是角度还是边长，交会法分为： 测角交会 测边交会 边角交会 一、测角交会的形式 A B P A B C P 前方交会 后方交会 1、前方交会 P 1)根据A、B点的坐标反算AB边的坐 标方位角和边长 2)计算AP边的坐标方位角和边长 3)根据坐标正算公式计算P点的坐标 (1)计算公式极坐标法 P （2）前方交会余切公式: 注意： 图中A、B、P是按逆时针编号 其中A、B是已知点，P是未知点。 P （3）三点前方交会 为了避免外业观测发生错误， 并提高P点的精度，在一般测 量规范中，都要求布设三个已 知点的前方交会。 30 150 （4）交会角：在测角交会图形中，由未知点（ 交会点）至相邻两已知点间方向的夹角 2、后方交会 （1）计算公式 利用前方交会的余切公式 A B C P （2）利用仿权公式计算： A B C P （3）后方交会的危险圆：过三个已知点构成的圆 凡位于危险圆上的P点，无论采 用何种计算公式，均无解。 A B C P 危险圆 二、测边交会 1、计算公式 （1）利用前方交会余切公式 由余弦公式解得：角A和角B （2）利用极坐标公式 由角A、AB的方位角，距离a,坐标 正算公式解得。 2、注意事项 测边交会在实际作业时也应组成两套图形解算交会点。 a b A P B SAB 6.4 高程控制测量 高程控制测量：水准测量和三角高程测量 一、水准测量概述 水准测量的主要目的是测出一系列水准点的高程。通过 水准点的高程，可以了解地表的形状、地壳的变化，以及指 导工程的设计、施工、监测。水准测量必须有统一的高程系 。我国统一的高程系是1985年国家高程系。 水准测量的等级分为： 一、二等水准测量科学研究、提供高程起算数据 三、四等水准测量工程建设、提供高程起算数据 普通水准测量工程建设、测图等。 二、水准路线：在水准点之间进行水准测量所经过的路线 1、单一水准路线 因线路中已知点 的个数不同又分为 三种： u附合水准路线 u闭合水准路线 u支水准路线 A B 1 2 3 A 1 2 1 3 2 附合水准路线 闭合水准路线 支水准路线 A 3 2、水准网 由几条单一水准路线 相互连接构成网形，网 中单一水准路线相联接 的水准点称为结点。 n 根据水准网中已知点个 数的不同又分为： u附和水准网 u独立水准网 D A 1 3 2 C 4 B E 附和水准网 独立水准网 A 3 6 1 7 5 4 2 三、水准测量的观测 一、二等水准测量采用精密水准仪和因瓦 水准尺，用光学测微法读数，进行往返观 测。 三等水准测量采用中丝读数法，进行往返 观测，当用光学测微法观测时，也可以用 单程双转点法观测。 四等水准测量采用中丝读数法，当水准路 线为附合路线或闭合路线时，可只进行单 程观测。 四、水准测量的内业计算 1. 单一附合水准路线 1）计算闭合差 2）判断闭合差是否超限 4）计算各测段观测高差的改正数 6）计算各测段的改正后的高差 7）计算各点的高程值 5）检查改正数计算 A B 2h1 h2 h31 3）计算各测段观测高差之权或 或 8）精度评定 单一符附合水准路线计算 =86mm 权 单位权中误差为： 1点高程中误差为： 2点高程中误差为： 点 名观测高差 距 离 L(km) 高