测量学第6章控制测量

第六章 控制测量,引 言,测量工作的基本原则,先整体，后局部；先控制，后碎部,测量的步骤,控制测量,碎部测量（地形测量）,施工测量（施工放样）,目的：提供控制基础和起算基准。 实质：测定控制点的平面坐标和高程。,控制测量的任务,控制测量分类,6-1 概 述,一、测量控制网,控制网 在测区范围内选定若干个测量控制点而构成的几何图形。,平面控制网 高程控制网,控制点标石,控制测量 采用精密仪器和严密的方法，对控制网测量，确定控制点的平面位置和高程，作为其它测量的基准。,1、国家等级平面控制网,国家平面控制网，是在全国范围内用三角测量和精密导线测量或GPS测量建立的控制网。 等级：一、二、三、四等。 一等精度最高，低一级控制网是在高一级控制网的基础上建立的。,根据城市规模在国家不同等级的基本控制网的基础上发展而来。 大城市以国家二、三等网作为首级控制，中小城市以三、四等网作为首级控制。 精度:二、三、四等和一、二级小三角；或一、二、三级导线。,与国家网比较：边长较短，形状类似。,为各类工程建设、施工放样、安全监测等布设的控制网。 网形和精度：根据需要布设控制网，精度要求也不一样。,2、城市控制网,2、工程控制网,测图控制点密度表,为满足地形测绘需要而建立的控制网。 根据测图比例尺不同，测图控制点的密度也有要求，进而需在国家控制网上加密控制点建立图根控制网。一般布设成图根小三角、导线、交会定点、自由设站等。,3、图根控制网,二、控制测量工作程序,控制网的设计 编写工作大纲 踏勘选点、埋石 野外观测 数据处理 技术总结, 6.2方位角及直线定向,一、直线定向: 确定直线与标准方向之间水平夹角的工作。,1） 真子午线方向,2） 磁子午线方向,3） 坐标纵轴方向,1、标准方向,过地球南北极的子午线，用天文观测或陀螺经纬仪测定。,过地球南北磁极的子午线，用罗盘仪测定。,高斯投影带的中央子午线，即高斯平面直角坐标系的坐标纵轴 X 方向，也称坐标北方向。,坐标方位角：从直线一端的坐标北方向开始顺时针至该直线的水平角。,2、坐标方位角,二、坐标方位角的推算,左角：23 = 21 2 左12 2 左 180,若已知直线12的方位角12，12和23间的水平角2左（或2右 ），推算直线23的方位角 23 。,右角：23 = 21 2 右12 2 右 180,1 坐标的正算,推算公式：,三、坐标正、反算,推算公式：,2 坐标的反算,3 方位角值确定,根据x、y值判断：,特点：布设灵活，数据处理简单。在图根测量和工程控制网中应用普遍。,6-3 导线测量,一、导线的基本形式,闭合导线,附合导线,由已知点开始，经若干控制点的连续折线又回到原来点。,由一已知点开始，经若干控制点的连续折线到达另一已知点上。,一、导线的基本形式,支导线,由已知点开始，经若干控制点的连续折线没有回到原已知点或另一已知点上。,二、导线测量的外业工作,水平角：转折角或连接角 距离：光电测距,每一步都检查是否超限,选点 观测,外业资料整理,实地选点注意事项：,导线点应选在视野广阔，便于控制点使用的地方。 相邻点必须通视。 点均匀分布，相邻边长度相差不宜过大。 点应选在不易被行人车马触动，土质坚实便于安置仪器的地方。,1、选点,1、选点,1,2、观测, 边长测量 水平角测量(连接角及转折角）,钢尺量距：往返丈量相对中误差1/2000 或1/1000 光电测距：,一般规定观测左角。闭合导线中，导线点按逆时针编号，左角即是内角。,图根导线观测技术要求,计算前的准备工作：,1、全面检核外业原始观测数据记录、计算是否齐全、正确、限差是否合格。 2、抄录已知数据（已知高级点坐标，方位角等）。 3、绘导线略图（注明点、角度、边长）。 4、准备应用的计算表格。,三、导线测量的内业计算,1、内业计算任务,利用已知数据和外业观测成果,计算导线点的平面直角坐标（X，Y）。 评价观测质量是否合格,2、内业计算内容 角度闭合差计算和调整 导线边方位角计算 坐标增量计算及坐标增量闭合差调整 坐标计算,1、计算目的,利用已知数据和外业观测成果,计算导线点的平面直角坐标（X，Y）。,闭合导线点的坐标计算,2、计算思路,X2=X1+X12=X1+D12COS12 Y2=Y1+Y12=Y1+D12SIN12,闭合导线点的坐标计算,角度调整：V i = - f/ n 即：闭合差反号平均分配至每个观测角，再计算改正后角值,第一步： 角度闭合差计算和调整,3、计算步骤和方法（四步）,若f f允，不合格，检查后，重测。 f f允，合格可进行角度调整,检核： （i + V i ) = (n - 2)180,闭合导线点的坐标计算,f =测 -理 = 测 - (n - 2) 180 f允=60,第二步：导线边方位角计算,检核： 12 = 51 180 + 1左,闭合导线点的坐标计算,i i+1 = i-1 i 180 + i左 i i+1 = i-1 i 180 i右,坐标增量计算,坐标增量闭合差计算,闭合导线点的坐标计算,第三步：坐标增量计算及坐标增量闭合差调整,若K K允，检查后，重测边长。 K K允，合格可进行调整,导线全长绝对闭合差： 导线全长相对闭合差：,检核： fx= vxi fy= vYi,K=f / D,xi=Dicos Yi=Disin ,fx= Xi fy= Yi,改正数计算：,第四步：坐标计算：,检核： Y1=Y5+Y51 (与起始原点坐标相等),Xi+1=Xi+Xi i+1 Yi+1=Yi+Yi i+1,闭合导线点的坐标计算,闭合导线计算略图,闭合导线计算表,1、计算目的,利用已知数据和外业观测成果,计算导线点的平面直角坐标（X，Y）。,附合导线点的坐标计算,2、与闭合导线有两点不同,（1）角度闭合差计算不同 f =CD CD = ( AB + n180+ 测) CD 调整时注意： 测左角反号平均 测右角同号平均,附合导线点的坐标计算,2、与闭合导线有两点不同,（2）坐标增量闭合差计算不同 fx=Xi（XCXB） fy=Yi（YCYB）,附合导线点的坐标计算,附合导线计算略图,附合导线计算,分类：测角网、边角网、测边网。 检核：利用闭合差条件、圆周条件和极条件等来检查外业成果。 优点：精度与可靠性高,测量实施步骤: 和导线测量基本相同。,6-4 三角测量,意义: 加密控制点； 联测难于到达的点。 特点： 操作灵活； 精度和可靠性有限。,6- 交会定点,一、交会法的类型,前方交会,侧方交会,后方交会,二、交会法的步骤,选点：室内选点、野外踏勘 打桩或埋石 观测：水平角的观测 计算：角度 坐标,加密控制点,1、前方交会,原理,已知：,观测：,待求：,三、交会法的方法,由,由,计算,P点坐标：,由,检核：采用两组结果取平均,点位较差,前方交会的检核,2、侧方交会,原理,已知：,观测：,待求：,计算：,3、后方交会,原理,计算：,已知：,观测：,待求：,后方交会的计算,后方交会的检核,检核：,点位较差:,4、自由设站法,原理,已知：,观测：,待求：,6-6 高程控制测量,确定控制点的高程（H）,一、高程控制网等级,国家高程控制网： 分为一、二、三、四等。一、二等水准网是国家高程控制的基础，三、四等加密其中。 城市高程控制网： 二、三、四等,二、水准点,永久性 ： 临时性：,6-6-3 三（四）等水准测量,主要采用“双面水准尺”观测法。 技术要求：（L、K为路线长度单位为km）,双面尺构造的特点,黑面起点0.000和0.000 红面起点4.687和4.787 一站上同时测得 黑面高差h黑=a黑b黑 红面高差h红=a红b红 h黑= h红0.100,一、观测方法,每一测站上，安置仪器、粗平、估读前后视距离差不超过2m，如超限则移动前尺或水准仪，之后按如下顺序观测，记入手簿 后尺黑面下丝（1）、上丝（2）、中丝（3） 前尺黑面下丝（4）、上丝（5）、中丝（6） 前尺红面中丝（7） 后尺红面中丝（8）,或：后（黑），后（红），前（黑），前（红）,二、计算与校核,视距部分 前后视距离差3m 前后视距离累积差10m 高差部分 黑红面读数差3mm 黑红面高差之差5mm,外业施测（测、记、算、核）,1,BM1 TP1,1.6141.156,0.7740.326,45.8,44.8,+1.0,+1.0,K1=4.787 K2=4.687,后1前2,1.384,0.551,5.239,6.171,+0.833,+0.932,0,-1,+1,+0.8325,三、成果整理,闭合差的计算与检查 高差的改正数 计算改正后高差 计算高程,6-6-4 三角高程测量,已知高程点A上安置经纬仪，B点竖标杆测出竖直角a。设水平距离D已知，则 hAB=Dtga+i-s i经纬仪仪器高 s标杆长度,当两点间距离大于300m时，要考虑地球曲率及大气垂直折光的影响。前者为地球曲率差，简称球