测量学第7章控制测量.ppt

测 量 学,第7章 控制测量,控制点：对测区起控制作用的测量标志点。 控制网：由按一定规范布设，由一系列相互联系的控制点所构成的网状几何图形。 图根控制网：直接为测图而建立的控制网。 图根点：图根控制网中的控制点。,3.有关名词,一、控制测量的概念,控制测量：为建立控制网进行的测量工作。,7.1 控制测量概述,一.控制测量的概念 二.平面控制测量 三.高程控制测量,一、控制测量的概念,1.目的与作用,为测图或工程建设的测区建立统一的平面和高程控制网 控制误差的积累 作为进行各种细部测量的基准,2.控制测量分类 按内容分：平面控制测量、高程控制测量 按精度分：一等、二等、三等、四等；一级、二级、三级,按方法分：天文测量、常规测量(三角测量、导线测量、水准测量)、卫星定位测量（GPS）,二.平面控制测量,建立平面控制网，测定各平面控制点的坐 标X、Y。,1.一般概念 等级关系：分一等、二等、三等、四等，前一等 级作为以后各等的控制基准；小地区 内布置一级、二级、三级和图根控制。,布置形式：三角锁、三角网(三边网、边角网)、 导线网、交会定点、GPS测量等。,布网原则：从整体到局部，由高级到低级，分级 布网，逐级控制。逐级控制。,2.常规平面控制测量的等级关系,城市平面控制网的等级关系,一等三角锁为全国平面控制网的基础,3.各级平面控制网布置形式,二等连续网充填一等三角锁，成为全国平面控制网 的骨干。,一等三角锁,二等连续网,三等、四等三角网和导线网,根据测区的需要，在二 等三角网的基础上进行加密，基本图形如下：,图7-3 三角网或三边网,图7-4 导线网,4.常规平面控制测量的主要技术要求,城市导线控制测量的主要技术要求,表7-4,图根导线的技术要求,测图 附合导 平均边 测距相对 测 角 测回数 导线全 方位角 比例尺 线长度 长(m) 中误差 中误差 DJ6 长相对 闭合差 (km) (mm) () 闭合差 1:500 500 75 一般地区 1:1000 1000 110 1/3000 20 1 1/2000 60n 1:2000 2000 180,三.高程控制测量,建立高程控制网，测定各控制点的高程H。,等级关系：分一等、二等、三等、四等，前一等作 为以后各等的控制基准；地形测量时， 布设图根水准(也称等外水准)。,布网原则：从整体到局部，由高级到低级，分级 布网，逐级控制。,城市水准网主要技术要求,注：R为测段的长度；L为附合路线的长度，均以km为单位。,7.2 导线测量,一.导线测量概述 二.导线测量的外业 三.导线测量的内业计算,导线测量是平面控制测量中最常 用的方法。,导线测量概述,导线的已知点和新建点组成的若 干条直线(即导线边)联结成一系 列折线或闭合多边形。,闭合导线和附合导线也称为单导 线，结点导线和两个环以上的导 线称为导线网。,导线测量时，通常只需要前后两 点相互通视。,一.单导线的布置形式,1.闭合导线 2.附合导线 3.支导线,1.闭合导线,已知数据： AB，XB，YB,观测数据： 连接角B； 导线转折角0，1，,5； 导线各边长SB1，S12，S5B。,(XB,YB),A,B,1,2,3,4,5,闭合导线图,A、B为已知点，1、2、3、4、5为新建导线点。,2.附合导线,A,B,1,2,3,4,C,D,已知数据：AB,XB,YB；CD,XC,YC。,AB、CD为已知边，点1、2、3、4为新建导线点。,AB,CD,(XB,YB),观测数据：连接角B 、C ； 导线转折角1, 2, 3 ,4 ； 导线各边长SB1，S12，S4C。,(XC,YC),B,C,1,2,3,4,附合导线图,SB1,S12,S23,S34,S4C,3.支导线,观测数据：转折角B, 1 边长SB1，S12,二.导线测量的外业,1.踏勘选点（选点） 2.导线边长测量（量边） 3.导线角度测量（测角） 4.导线连接测量（连测）,内业,导线测量外业的准备工作,准备工作： 收集资料：测区旧地形图、已知点(平面和高程控制 点)资料、测量规范； 仪器工具：所用仪器(包括仪器的检验和校正)、工 具、记录手簿、材料。,1.踏勘选点及建立标志,(1).踏勘测区 实地了解测区地形； 了解已知点状况。,(2).图上(指原有旧图)设计布网方案 导线网形、等级； 导线边长、总长、点位密度等符合规范要求。,(3).实地选点(考虑以下因素)：,通视良好，便于测角；,地面平坦，便于量距(用测距仪不考虑)；,视野开阔，便于测图(重要)；,点位稳定，便于保存；,边长适当，足够密度；,便于安置仪器。,临时性标志,大铁钉,沙石路、沥青、 砖石缝,(5).绘制点位图 在现场丈量23个攀距，便于以后寻找或确定点位。 用红油漆标出攀距出发点，并写点号与攀距尺寸。 画出攀距关系的平面示意图，作为控制点资料。 攀距交会角度要好。,电杆,房屋,道路,控制点,导线点的点之记,点 号 D5 桩 别 大铁钉 埋设日期 2009年5月20日 备 注,2.导线边长测量 测定导线各边长(往返丈量)。,精度要求：符合规范规定。,例：图根导线,3.导线角度测量 观测导线各转折角、连接角。,DJ6一个测回(图根导线)。 边长较短时，采用光学对点。,全部测左角，或全部测右角；闭合导线测内角。,4.导线连接测量 导线定向 （包括连接角 和连接边测量）,三.导线测量的内业计算,1.附合导线的计算 2.闭合导线的计算,导线计算目的：计算各导线点的坐标。 要求：合理分配测量误差，评定导线测量的精度。,三、导线测量的内业计算,思路：,由水平角观测值，计算方位角； 由方位角、边长D，计算坐标 增量X 、 Y； 由坐标增量X 、 Y，计算X、Y。,（计算前认真检查外业记录，满足规范 限差要求后，才能进行内业计算）,1.坐标计算公式：,（1） 坐标正算（由、D，求 X、Y）,已知A（ ）， ， 求B点坐标 。,注：计算出的 AB ，应根据X 、 Y的正负， 判断其所在的象限。,（2） 坐标反算（由X、Y，求、D， ）,已知A（ ）、B（ ）,求 。,2、附合导线的计算,如图，A、B、C、D是已知点，起始边的 方位角 和终止边的方位角 为已知。外业观测资料为导线边距离和各转折角。,（1）计算角度闭合差：,如图：以右转折角为例 计算,一般公式：,同理：以左角计算,即角度闭合差为：,（各级导线的限差见规范）,检核：,（2）闭合差分配（计算角度改正数） ：,式中：n 包括连接角在内的导线转折角数,或者：,角度为左角时：,角度为右角时：,（3）计算改正后的角度改：,计算检核条件：,（4）推算各边的坐标方位角： （用改正后的改）,计算出的 ， 否则，需重算。,（5）计算坐标增量X、Y：,（6）计算坐标增量闭合差：,由于 的存在，使导线不能和CD连接，存在导线全长闭合差 ：,导线全长相对闭合差：,（7）分配闭合差,检核条件：,（8）计算改正后的坐标增量：,检核条件：,（9）计算各导线点的坐标值：,依次计算各导线点坐标，最后推算出的终点C的坐标，应和C点已知坐标相同。,3.闭合导线的计算,闭合导线的计算步骤与附合导线基本相同，需要强调以下两点：,(1)角度闭合差的计算,n边形闭合导线内角和的理论值应为：,（2）坐标增量闭合差的计算,根据闭合导线本身的特点：,理论上,实际上,北,2,1,4,3,78.16m,105.22m,129.34m,80.18m,表7-9 闭合导线计算表,计算器直角坐标与极坐标换算功能,例：坐标正算 D=67.580， = 3410554，求x、 y,=,341.0983333,SHIFT,67.58,67.58,67.58,3410554,SHIFT,(1). CASIO计算器： D. x.y.,例：坐标反算 x=+63.936、y=-21.892，求D、：,SHIFT,3410554.46,(2). CASIO计算器： x.y. D.,-21.892,SHIFT,63.936,63.936,+,63.936,21.892, ,=,SHIFT,=,+,360,341.0985446,例：坐标正算 D=67.58，= 3410554 ，求x、y,(3). SHARP计算器： D. x.y.,341.0983333,67.58,67.58,341.0554,0.,DEG,63.93581176,(,x,-21.89219895,y,例：坐标反算 x=+63.936, y=-21.892,求D、:,(4) SHARP计算器 x.y D.,63.936,63.936,0.,21.892, ,-21.892,67.58011364,D,(,-18.90145539,+,=,360,341.0985446,341.055476,四、利用电子全站仪进行导线测量,方法一：首先在测站点安置全站仪，瞄准定向点并输入点和点的坐标和高程，瞄准号点的反光镜并测量其水平角、竖直角和水平距离，即可得到号点的、坐标值；若量取仪器高和棱镜高，还可得到号点的高程。逐点安置仪器并测量，得到各点坐标。,四、利用电子全站仪进行导线测量,方法二：在起始测站点安置全站仪，瞄准定向点并输入点和点的坐标和高程，以及终点、的坐标和高程，逐点安置仪器并测量，全站仪可自动计算得到平差以后的各点坐标和高程，并能评定其精度。, 7.4 控制点加密,需要加密个别控制点时，可用交会定点的方法,一.前方交会 二.后方交会,一.前方交会的计算,A,B,P,已知点： A(XA,YA)、B(XB,YB) 待定点： P 观测数据：、,( =180-),直接计算待定点坐标的公式：,A,B,P,余切公式,正切公式,A、B、C、P处于共圆(也称危险圆)时，无法确定 P点坐标。,二.后方交会计算,在待定点P观测三个已知点的水平方向值Ra、Rb、 Rc(用以计算夹角、 ) ，以计算待定点P的坐 标。,B,C,A,P,后方交会的图形编号(三种情况),A,B,C,P,A,B,C,P,A,B,C,P,、取负值, 7.5 三、四等水准测量,三、四等水准测量一般用于建立小地区测图以及 一般工程建设场地的高程首级控制。,一、三.四等水准测量及其技术要求 三、四等水准点的高程应从附近的一、二等水准 点引测；如在独立地区，可采用闭合水准路线； 三、四等水准点一般须长期保存，点位须建立 在稳固处。,三、四等水准测量可用精密水准测量方法进行， 而本节主要介绍用S3水准仪进行三、四等水准测 量的方法；,二、三四等水准测量作业方法,1.采用双面尺法作测站检核 2.每站观测次序： 后视(黑面) 上丝读数，下丝读数，中丝读数 前视(黑面) 上丝读数，下丝读数，中丝读数 前视(红面) 中丝读数 后视(红面) 中丝读数,后视尺,前视尺,三 、四等水准测量记录,测站编号,点号,后尺,前尺,下丝,上丝,下丝,上丝,后视距,前视距,视距差d(m),d(m),方向及尺号,水准尺读数 （ m）,黑面,红面,K+黑-红,平均高差 （m）,备注,K为尺常数： K5=4.787K6=4.687,三、四等水准测量记录（双面尺法）,（1）,（4）,（2）,（5）,（9）,（10）,（11）,（12）,后,前,后-前,（3）,（6）,（8）,（7）,（15）,（16）,（14）,（13）,（17）,（18）,1,2,BM.1-TP.1,TP.1-TP.2,1.536,0.947,58.9,+0.1,1.954,1.373,58.1,-0.2,1.030,0.442,58.8,+0.1,1.276,0.694,58.3,-0.1,后5,前6,后-前,后6,前5,后-前,1.242,0.736,+0.506,6.030,5.422,+0.608,1.664,0.985,+0.679,6.350,5.773,+0.577,-1,+1,-2,+0.5070,+1,-1,+2,+0.6780,三、三四等水准测量成果整理,单一水准线路的计算方法与等外水准路线相同。 （如附合水准路线、闭合水准路线） 结点水准路线、水准网的平差计算，要考虑“权”。,7.6 三角高程测量,三角高程测量是一种间接测定两点之间高差 的方法 要求观测两点之间的水平距离D(或斜距S)以及两点之间的垂直角。 使用于山区或不便于进行水准测量的地区。,一、三角高程测量原理 二、较远距离的三角高程测量 三、三角高程测量的其他特点,2005年珠穆朗玛峰交会测量示意图,高程H=8844.43米,2005年珠穆朗玛峰交会测量,三角高程测量,重力测量,一、三角高程测量原理,A点高程已知，在测站A观测 AB水平距离D和 垂直角，则：,B点的高程：,二、较远距离的三角高程测量,距离较远时，考虑地球曲率差和大气折光差对高差的影响，应对观测得到的高差加： “两差”改