土木工程测量(岳建平)第6章_小区域控制测量课件

第六章,小区域控制测量,问题的提出：为什么要进行控制测量？ 地形测量的目的是为了得到能反映所要求区域的按一定比例尺（地形图的比例尺）缩小的地形图。测量误差具有不可避免性和传递性，如果不采用一定的方法和手段，提高观测成果的精度，并控制测量误差的传递和累积，则具体的地形要素（地物、地貌等）反映在不同地形图幅面上时，如果对这些图幅进行拼接，就会发现地形要素的失真和扭曲等现象。（房屋、道路、河流等举例）,地形测量（测图）概述： 所要反映（测绘）的地形要素是通过它们的特征点（碎部点）来体现的。如道路通过道路的中心线上的点或边线上的点，房屋是通过房屋的角上的点来表现等等。 碎部点的测定，则要求在一定的基准上进行，即碎部点是通过相对基准点的位置关系来描述。在一个基准点（控制点）上显然不能满足所有碎部点的测量要求。即对控制点有密度方面的要求。,测量工作的基本原则,先整体,后局部;先控制,后碎部,地形测量的步骤,控制测量,碎部测量,引 言,测量工作步骤,“控制”的含义是掌握、支配，使不超出一定范围。为了保证测绘的地形图有一定的准确性和可靠性，在测绘地形图之前先进行控制测量，即先把整个测区范围内以较高精度测量少量地面点的平面位置和高程。这些少量的点称之为控制点，把相关的控制点连起来，就构成了控制网。控制测量分为平面控制测量和高程控制测量。,6.1 控制测量概述,控制测量: 在测区内首先选定少数的点,使之组成一系列的几何图形,采用精密仪器和严密的方法,把它们的平面位置和高差确定下来,然后再根据它们测定其他地面点。,1、控制测量目的,目的：提供控制基础和起算基准 实质：测定具有较高精度的平面坐标和高程的点位控制点,有关名词,控制点(control point) ：具有精确可靠平面坐标或高程的测量基准点。 控制网(control network)：由控制点分布和测量方法决定所组成的图形。 小区域控制网(control network)：小于范围内建立的控制网。 控制测量(control survey)：为建立控制网所进行的测量工作。,GPS控制网,测量控制网的分类： 1）按目的： （供测图）图根控制网； （供工程施工及放样）施工控制网； （研究与其它控制依据）国家控制网。 2）按空间关系：平面控制网；（确定平面坐标） 高程控制网；（确定点的高程） 三维控制网。（如GPS网等） 3）按覆盖区域大小：国家控制网； 城市控制网（区域控制网）。 4）按测量方法：传统大地控制网；重力控制网；天文 控制网；现代空间测量GPS网。,平面控制测量的基本方法,三角测量 选择若干控制点而形成互相连接的三角形,测定其中一边的水平距离和每个三角形的三个顶角,然后根据起算数据可算出各控制点的坐标. 导线测量 将一系列的地面点组成折线形式，测定边长和转折角来逐步建立控制点,3、控制测量的等级,控制测量的等级,国家等级平面控制网 分一、二、三、四等 城市与工程控制网 城市控制网以国家三、四等网为基础发展而得。工程控制网分为：测图控制网、施工控制网和变形监测网。 图根控制网 直接为测图而建立的控制网，其控制点简称图根点,4、控制测量作业的一般步骤 主要包括： 1 前期准备（资料收集、风俗了解，资料的有效性调查等）; 2 技术设计（技术方案、相关仪器设备等）; 3 实地选点; 4. 标石埋设; 5. 外业观测; 6. 数据处理(数据换算、平差计算等等),普通水准标石埋设示意图,城市一、二级小三角点标石埋设示意图,6.2 导线测量,一 、导线知识介绍 （一） 概述 1. 导线：控制点间若干条直线构成的折线。 相关的名词含义：导线边、转折角、连接角（又称定向角）。 2. 导线观测要素：边长、转折角（左角或右角） 3. 优点：点位布置灵活，选择相邻通视点方便，观测过程简单，计算方便。,导线形式及相关名词的含义,（二）布网形式（单一导线及导线网） 1. 附合导线 2. 闭合导线 3. 支导线 4. 导线网 4.1 单结点导线网 4.2多结点导线网,1、导线的基本形式,闭合导线：由某一已知点开始，经若干控制点的连续折线又回到原来点。,附合导线：由某一已知点开始，经若干控制点的连续折线到达另一已知点上。,支导线：由某一已知点开始，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。,1,2,3,4,2,3,1,连接角,导线观测方向,观测角,一 个 结 点 的 导 线 网,A,B,C,D,E,F,G,H,P0,P3,P2,P1,P4,结点,多 结 点 导 线 网,结点,结点,2、导线测量的外业工作,选点 观测：导线边长、转折角、连接角 外业资料整理 每一步都检查是否超限,（一）选点、埋石 注意：通视好，便于测角、量边； 选在土质坚实处，便于保存和安置仪器； 视野开阔，便于测图； 导线各边大致相等，减少调焦误差； 导线点有足够密度，分布均匀，便于控制整个测区； 如果要求保存时间长，要埋设标石，必要时要求绘点之记；,（二）导线量边和测角 1. 量边：钢尺量边；测距仪测距等。 * 钢尺测距注意：尺长、温度、倾斜及悬线改正。 2. 测角：单角采用测回法； 转折角一般测前进方向左角，闭合导线测内角。 常规大面积控制（大于10平方公里）： 1）地面元素归算到椭球面 2）椭球面投影到高斯平面,3、导线测量的内业计算,内业计算的任务： 1、根据观测值计算各导线点的坐标 2、检查观测中是否存在错误观测值 3、评价观测质量是否合格,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。,（一） 平面直角坐标的正反算 1）坐标正算： 已知一点的坐标，该点至待定点的距离及方位，推求待定点的坐标。,2）坐标反算： 根据两点的已知坐标计算它们之间的距离和方位角，即是坐标反算。,坐标增量正负号与方位角的关系,坐标反算中象限角与方位角的换算,45,- 45,45,- 45,45,180+ ( - 45),180+ 45,360+ ( - 45),(1)闭合导线内业计算,角度闭合差的计算和调整,推算导线点坐标,计算坐标增量闭合差并调整,计算坐标增量,推算坐标方位角,第一步：,角度闭合差的计算和调整,注意： 1、区别内角和外角 2、闭合差分配时，取整秒 3、检核：改正后的角度闭合差为0,第二步：,推算坐标方位角,用已知方位角和连接角求起始边方位角 用起始方位角和所测的左角（右角）推算各边方位角,第三步：,计算坐标增量,第四步：,计算坐标增量闭合差并调整,理论值,闭合差,全长闭合差,相对闭合差,第五步：,推算导线坐标,闭合导线计算略图,闭合导线计算,(2)附和导线内业计算,例题：,计算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 （2）坐标增量闭合差计算不同 fx=Xi（XCXB） fy=Yi（YCYB）,740.00,1、计算角度闭合差,2、计算各边的坐标方位角,问题： 1、正反方位角的问题 2、检核：计算到BN的方位角应和已知值一致,3、计算坐标增量、坐标增量闭合差，并分配,问题： 1、闭合差过大，应及时检查。 2、闭合差的分配应根据距离成比例（区别于角度的分配） 3、改正数和闭合差的符号问题 4、检核：最终从A算到B的坐标和给出的坐标一致 5、计算完整性：全长闭合差、相对闭合差的计算,(3)导线测量中粗差的检查,导线测量中，如发现角度或坐标闭合差超限，应立即进行粗差的检查。认真检查内业计算和原始记录，看是否计算的问题；仔细分析，找出粗差存在的位置，然后决定要重测的角度或边，尽量减少工作量。,（1）角度闭合差超限，检查角度,（2）全长闭合差超限，检查边长和坐标方位角,五、无定向边导线的坐标计算,无定向边导线：在不通视的两已知点间布设 的附和导线。,计算方法、步骤：,外业工作：测角、量边,1）计算已知边方位角 。,3）计算由假定方位角 计算的B点坐标推算出 方位角 ，则,4）根据 ，重新推算B点坐标。根据不符 值，按同精度观测进行改正。,5）计算各点坐标。,2）假设起始边坐标方位角与已知边方位角相同 ,计算各点坐标。,6.3 小三角测量,分为测角网、边角网、测边网三种。 利用闭合差条件、圆周条件和极条件等来检查外业成果。 三角测量的实施和导线测量的实施步骤基本相同。,6.4 经纬仪交会法,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；,经纬仪交会法的类型,前方交会,侧方交会,后方交会,经纬仪交会法的步骤,一、选点：室内选点、野外踏勘 二、打桩或埋石 三、观测： 水平角的观测 四、计算： 角