工程测量7小地区控制测量.ppt

工程测量,北京科技大学土木学院 晏剑斌,第七章 小地区控制测量,7-1 控制测量概述,控制测量的意义,1. 建立统一的坐标系统,2. 控制误差的积累,3. 便于开展各种测量工作,控制测量的分类,1.按性质分：,平面控制测量,高程控制测量,7-1 控制测量概述,控制测量的分类,1. 按性质分：,2. 按精度分：,国家平面和高程控制网分为一、二、三、四等四个等级。,城市平面控制网分为二、三、四等三角网，一、二、三级、图根导线；高程控制网分为二、三、四等、图根四个等级。,控制测量的方法,1.平面：,天文测量，三角测量，导线测量，卫星定位测量,2.高程：,水准测量，三角高程测量，卫星定位测量,7-1 控制测量概述,国家平面控制网简介,1.一等三角锁,一等：平均边长2025km，测角中误差0.7”,最弱边1/15万,7-1 控制测量概述,国家平面控制网简介,1.一等三角锁,2.二等三角网,二等：平均边长13km，测角中误差1.0”,最弱边1/15万,7-1 控制测量概述,7-1 控制测量概述,7-1 控制测量概述,国家平面控制网简介,1.一等三角锁,2.二等三角网,3.三、四等三角网,三等：平均边长 8 km，测角中误差1.8”,最弱边1/8万,四等：平均边长2-6km，测角中误差2.5”,最弱边1/4万,7-1 控制测量概述,国家平面控制网简介,1. 全国性的高精度GPS网-96GPS-A级网,1991年国际大地测量协会决定在全球范围内建立一个IGS（国际GPS地球动力学服务） 观测网，并于1992年6-9月间实施了第一期会战联测，我国借此机会由多家单位合作，在全国范围内 组织了一次盛况空前的“中国92 GPS会战”，目的是在全国范围内确定精确的地心 坐标，建立起我国新一代的地心参考框架及其与国家坐标系的转换参数；以优于10-8量 级的相对精度确定站间基线向量，布设成国家高精度卫星大地网的骨架，并奠定地壳运动 及地球动力学研究的基础。,7-1 控制测量概述,33个点,7-1 控制测量概述,作为我国高精度坐标框架的补充以及为满足国家建设的需要，在国家A级网的基础上建立了国家 B级网（又称国家高精度GPS网）。布测工作从1991年开始，经过5年 努力完成外业工作，内业计算也已完成。全网基本均匀布点，覆盖 全国，共布测818个点，总独立基线数2200多条，平均边长在我国东部地区为50km，中部地区为 100km，西部地区为150km，经整体平差后，点位地心坐标精度达0.1m，GPS基线边长 相对中误差可达 2.0*10-8，高程分量相对中误差为3.0*10-8。,国家平面控制网简介,2. 国家高精度GPS网-GPS-B级网,7-1 控制测量概述,818个点,7-1 控制测量概述,国家平面控制网简介,国家高程控制网简介,水准测量是建立国家高程控制网的唯一方法；分成四个等级,一等水准网：是国家高程控制的骨干，沿地质构造稳定、交通不太繁忙、地势平缓的交通路线布设，构成网状，环线周长10002000 km，视地形条件而定,二等水准网：是国家高程控制的全面基础，在一等环内沿主要公路、铁路及河流布设，环线周长500750 km,一、二等水准网是全国范围内高程控制的基础，同时也是一些科学研究如地壳垂直形变规律、各海洋平均海水面的高度变化等有关科学问题的主要依据。,7-1 控制测量概述,国家平面控制网简介,国家高程控制网简介,7-1 控制测量概述,国家平面控制网简介,国家高程控制网简介,三、四等水准网：在高等水准环内进一步加密。三等水准网布设成附合路线，并尽量交叉，环线长不超过300km。是直接为地形测图和工程建设服务的。,各个等级水准测量的精度要求,7-1 控制测量概述,城市控制网简介,在国家控制点的基础上，根据测区的大小、城市规划和施工测量的要求，布设不同等级的城市平面和高程控制网，以供地形测图和施工放样使用。,城市测量规范是建立城市控制网的依据,直接供地形测图使用的控制点，称为图根控制点，简称图根点，测定图根点位置的工作，称为图根控制测量,行业测量规范(公路、铁路、水利、煤炭),本章主要讨论小地区（10km2以下）平面和高程控制网的建立问题，以直接为工程建设服务,平面：导线、小三角,高程：水准、三角高程,7-2 导线测量,导线测量概述,将测区内相邻控制点连成直线而构成的折线，称为导线。这些控制点，称为导线点。,导线测量就是依次测定各导线边的长度和各转角值；根据起算数据，推算各边的坐标方位角，从而求出各导线点的坐标。,经纬仪导线钢尺量边,电磁波测距导线光电测距仪量边,导线测量是建立小地区平面控制网最常用的一种方法，特别是地物分布较复杂的建筑区、视线障碍较多的隐蔽区和带状地区。,7-2 导线测量,导线的布设形式,1. 闭合导线,2. 附合导线,3. 支导线,7-2 导线测量,7-2 导线测量,导线测量的外业工作,踏勘选点建标志、量边、测角、连测。,1. 踏勘选点建立标志,相邻点间通视良好，地势较平坦，便于测角和量距,点位应选在土质坚实处，便于保存标志和安置仪器,视野开阔，便于施测碎部,导线各边的长度应大致相等，除特殊情形外，应不大于350m，也不宜小于50m,导线点应有足够的密度，分布较均匀，便于控制整个测区,7-2 导线测量,导线测量的外业工作,1. 踏勘选点建立标志,永久点要埋石,临时点打木桩，浇混凝土，桩上钉一钉子,作好点之记,7-2 导线测量,导线测量的外业工作,1. 踏勘选点建立标志,2. 量边,可用钢尺或测距仪量边，同时要观测竖直角（可在观测水平角时顺便进行）。对于等级导线，用钢尺均应采用精密丈量方法。,3. 测角,DJ6仪器一个测回（图根），对于一、二、三级导线分别测4、3、2个测回,4. 连测,观测连接角和连接边，如无高级点，应用罗盘仪测定起始边的磁方位角,要做好导线测量的外业记录，并要妥善保存原始记录！,7-2 导线测量,导线测量的内业计算,基本思想：极坐标法求坐标增量,一角一边即可解算一个点！,7-2 导线测量,导线测量的内业计算,1. 支导线的内业计算,极坐标法连续顺推,7-2 导线测量,导线测量的内业计算,1. 支导线的内业计算,2. 闭合导线的内业计算,低精度闭、附合导线常用近似计算的方法配赋闭合差, 角度闭合差的计算与调整,f测-理=测-(n-2)180,调整原则：f f容 时，反号平均分配 v=-f/n,f/n凑整原则：余数凑到短边两端的角上,7-2 导线测量,7-2 导线测量,导线测量的内业计算,2. 闭合导线的内业计算, 角度闭合差的计算与调整, 用改正后的角度推算各边的坐标方位角, 推算各边的坐标增量,7-2 导线测量,7-2 导线测量,导线测量的内业计算,2. 闭合导线的内业计算, 角度闭合差的计算与调整, 用改正后的角度推算各边的坐标方位角, 推算各边的坐标增量, 坐标增量闭合差的计算与调整,调整原则： “反号按边长成正比配赋给各边的坐标增量”,7-2 导线测量,7-2 导线测量,导线测量的内业计算,2. 闭合导线的内业计算, 角度闭合差的计算与调整, 用改正后的角度推算各边的坐标方位角, 推算各边的坐标增量, 坐标增量闭合差的计算与调整, 坐标增量改正及计算导线各点坐标,7-2 导线测量,7-2 导线测量,导线测量的内业计算,1. 支导线的内业计算,2. 闭合导线的内业计算,3. 附合导线的内业计算,附合导线的计算步骤与闭合导线完全相同，仅由于两者形式不同，致使角度闭合差与坐标增量闭合差的计算稍有区别。,角度闭合差的计算,f=CD推-CD =(AB +n180)-CD,7-2 导线测量,导线测量的内业计算,3. 附合导线的内业计算,角度闭合差的计算,坐标增量闭合差的计算,7-3 小三角测量,小三角测量是在小范围内布设的边长较短的小三角网的测量,特点：主要是测角，很少或者不量边，适用山区或丘陵地区,优点：控制面积大，几何条件多，图形结构强，角度观测质量容易检查,缺点：控要求点间相互通视,7-3 小三角测量,外定向线形锁,内定向线形锁,单三角网,中点多边形,大地四边形,7-4 角度交会测量,前方交会法,作业方式：在已知点A、B上分别向新点P观测水平角和，从而可以计算P点的坐标。,特点：适用于观测点不容易到达或设站的地方,7-4 角度交会测量,前方交会法,计算方法：按照导线计算方法，以AB为起始边计算导线，边长可按正弦定律解之,检核：从三个已知点A、B、C上分别向新点P进行角度观测，由两个三角形分别解算P点的坐标。,前方交会法,侧方交会法,作业方式：在一个已知点A和未知点P上安置仪器，观测水平角A和P。,特点：适用于有一个已知点不容易到达或设站、但未知点可以设站的地方,7-4 角度交会测量,前方交会法,侧方交会法,检核：在P点时，除了观测P之外，还需瞄准第三个已知点C，观测角(称为检验角)作为检核之用。,7-4 角度交会测量,前方交会法,侧方交会法,后方交会法,作业方式：将仪器安置在未知点P点向三个已知点A、B、C进行观测，测出水平角1 ,2 ，然后进行计算。,特点：只需在未知点上设站，不用到达已知点。但存在危险圆。,7-4 角度交会测量,前方交会法,侧方交会法,后方交会法,检核：向四个已知点进行观测，测出水平角与检验角,7-4 角度交会测量,前方交会法,侧方交会法,后方交会法,计算：物理重心公式,7-4 角度交会测量,前方交会法,侧方交会法,后方交会法,后方交会的危险圆,应用条件：有四个高级控制点，且P点不在A、B、C三点所构成的圆周上或该圆周的附近,7-4 角度交会测量,7-5 高程控制测量,观测顺序：“后前前后”,观测视距：计算前后视距差，前后视距累积差；,三、四等水准测量,三角高程测量,hAB=Dtg+iv,HB=HA+hAB,7-5 高程控制测量,三、四等水准测量,7-5 高程控制测量,三角高程测量原理,当两点距离大于300m时，应考虑地球曲率和大气折光对高差的影响。,hAB=Dtg+iv+f,f=c-=0.43D2/R,三角高程测量，应进行对向观测，它可消除地球曲率和减弱大气折光的影响。,7-5 高程控制测量,三角高程测量原理,三角高程的观测与计算,1.安置仪器，量仪高及觇标高,2.测量竖直角（中丝测回法）及边长,3.利用对向观测求平均高差并计算高程,三角高程的误差来源与减弱措施,hAB=Dtg+iv,量边误差,采用光电测距仪测距,竖直角误差,采用高精度仪器，选择有利观测时机（阴天或中午），减小边长用短边传播,大气折光影响,同时对向观测，观测时机，减小边长,仪高觇高误差,仔细丈量,4-2 视距测量,视距测量是用望远镜内视距丝装置，根据几何光学原理同时测定距离和高差的一种方法。,优点：操作方便，速度快，不受地面高低起伏限制等优点。,缺点：精度较低，但能满足测定碎部点位置的精度要求。,4-2 视距测量,视距测量原理,1.视线水平时,D=d+f+p=Kl+C,= D=Kl,K=100, =3422.