测量学 第6章 小地区控制测量.ppt

2019年11月10日星期日,建筑之家,测 量 学,第6章 小地区控制测量,2019年11月10日星期日,建筑之家,6-1 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,2019年11月10日星期日,建筑之家,一.控制测量的概念,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,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,2019年11月10日星期日,建筑之家,控制点：对整个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： 为建立控制网所进行的测量工作。,2019年11月10日星期日,建筑之家,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。,2019年11月10日星期日,建筑之家,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,2019年11月10日星期日,建筑之家,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,2019年11月10日星期日,建筑之家,控制网布设示意图,2019年11月10日星期日,建筑之家,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：,三角网或三边网,导线网,2019年11月10日星期日,建筑之家,控制等级的选择,图根点密度,2019年11月10日星期日,建筑之家,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。,2019年11月10日星期日,建筑之家,导线测量是平面控制测量中最常 用的方法。,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。,导线测量概述,导线测量时，通常只需要前后两 点相互通视。,6-2 导线测量的外业,2019年11月10日星期日,建筑之家,一.单导线的布置形式,一、单导线的布置形式,1.闭合导线 2.附合导线 3.支导线,2019年11月10日星期日,建筑之家,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db1，d12，d51。,1.闭合导线,闭合导线图,a、b为已知点，1、2、3、4、5为新建导线点。,2019年11月10日星期日,建筑之家,2.附合导线图,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db1，d12，d4c。,(xc,yc),b,c,1,2,3,4,附合导线图,2019年11月10日星期日,建筑之家,3.支导线,3.支导线图,观测数据：转折角b, 1 边长db1，d12,2019年11月10日星期日,建筑之家,二、导线测量的等级及技术要求,2019年11月10日星期日,建筑之家,二.导线测量的外业,二.导线测量的外业,1.踏勘选点及建立标志（选点） 2.导线边长测量（测边） 3.导线角度测量（测角） 4.导线连接测量（连测）,2019年11月10日星期日,建筑之家,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。,1.踏勘选点及建立标志,2019年11月10日星期日,建筑之家,(3).实地选点(4).建立标志,(3).实地选点(考虑以下因素)：,视野开阔，便于测图(重要)；,2019年11月10日星期日,建筑之家,临时性标志,大铁钉,沙石路、沥青、 砖石缝,临时性标志图,2019年11月10日星期日,建筑之家,(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。,(5).绘制点位图,电杆,房屋,道路,控制点,2019年11月10日星期日,建筑之家,点 号 d5 桩 别 大铁钉 埋设日期 1999年5月20日 备 注,导线点的点位图,导线点的点之记,2019年11月10日星期日,建筑之家,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。,2.导线边长测量,例：图根导线,2019年11月10日星期日,建筑之家,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）,2019年11月10日星期日,建筑之家,三.导线测量的内业计算,6.3 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 3.支导线计算,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。,取位要求 1）小三角及导线：角度取至秒，边长、坐标取至mm； 2）图根控制：角度取至秒，边长、坐标取至cm。,2019年11月10日星期日,建筑之家,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）,2019年11月10日星期日,建筑之家,一、坐标计算的基本公式：,1. 坐标正算（由、d，求 x、y）,已知a（ ）， ， 求b点坐标 。,2019年11月10日星期日,建筑之家,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 。,2019年11月10日星期日,建筑之家,例：已知 解 在象限,2019年11月10日星期日,建筑之家,在计算器中计算反正切函数，屏幕显示的是十进制的象限角，要通过2ndf d.ms把它换算为六十进制。, ：x0，y0 01= ：x0，y0 02=+180 ：x0，y0 03=+180 ：x0，y0 04=+360,2019年11月10日星期日,建筑之家,1.附合导线的计算,计算器的角度及坐标计算,计算器的角度运算 计算器直角坐标与极坐标换算功能,2019年11月10日星期日,建筑之家,2019年11月10日星期日,建筑之家,2019年11月10日星期日,建筑之家,2019年11月10日星期日,建筑之家,2019年11月10日星期日,建筑之家,sharp 极坐标直角坐标,例：坐标正算 d=67.58，=3410554，求x、y,(3).计算器： sharp el5812 d. x.y.,341.0983333,67.58,67.58,341.0554,0.,deg,63.93581176,(,x,-21.89219895,y,2019年11月10日星期日,建筑之家,2019年11月10日星期日,建筑之家,按 得152.265, 再按 和 。此时该 键功能是“d.msd”）, 得结果152.1554 （ ）。,计算器的使用,a.角度加减计算,例:求 的值。,输入26.4536后按 , 接着按 , 在输入125.3018 后按 ;,deg,+,deg,2ndf,=,deg,2019年11月10日星期日,建筑之家,b.坐标正算,按 ,再按 ,显示 数值61.52（约数，xab）, 再按 ,显示数值109.23 （约数，yab ）。,输入边长125.36后按 , 接着输入方位角60.3648， 再按 和 ;,例：已知 ,求 。,a,deg,b,2ndf,b,b,2019年11月10日星期日,建筑之家,c.坐标反算,按 ,再按 , 显示 数值83.04 （约数，dab）；,输入xab的值45.68后按 , 接着输入yab的值69.35,再 按 b ;,例：已知 求 、 。,a,2ndf,a,2019年11月10日星期日,建筑之家,再按 显示数值56.6275906, 接着按 和 （此 时该键功能“d.msd”），屏幕 显示56.373932（即563739）,b,2ndf,deg,对所得角值的处理原则是： 若显示值0，则该值即为 所求的ab 。 若显示值0，则该值加上 360后，才是所求的ab。,2019年11月10日星期日,建筑之家,计算器按坐标反算计算的坐标方位角叫半象限角。 当y0，直线在第一、第二象限，计算结果就是其坐标方位角；当y0计算结果需要加上360才是坐标方位角,2019年11月10日星期日,建筑之家,二、闭合导线的计算,要满足三个条件：一个角度闭合条件，两个坐标闭合条件。 简易平差：先处理角度闭合差，然后再处理坐标闭合差。,1)角度闭合差的计算及分配,n边形闭合导线内角和的理论值应为：,2019年11月10日星期日,建筑之家,（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 多边形内角的个数,检核：,2019年11月10日星期日,建筑之家,（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。,2019年11月10日星期日,建筑之家,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,2019年11月10日星期日,建筑之家,（1）计算坐标增量x、y：,（2）计算坐标增量闭合差：,由于 的存在，使导线不能闭合，存在导线全长闭合差 ：,导线全长相对闭合差：,2019年11月10日星期日,建筑之家,（3）按边长比例分配坐标增量闭合差：,检核条件：,（4）计算改正后的坐标增量：,检核条件：,2019年11月10日星期日,建筑之家,（5）计算各导线点的坐标值：,依次计算各导线点坐标，最后推算出起始点的坐标，应和已知坐标相同。,2019年11月10日星期日,建筑之家,辅助计算,点号,观测角 （左角） “,改 正 数 ,改正角 “,1,2,3,4,坐标 方位角 ,距离 d m,点号,1,2,3,4,增量计算值,改正后增量,坐标值,x m,y m,x m,y m,x m,y m,1,2,1,2,闭 合 导 线 坐 标 计 算 表,107 48 30,89 36 30,89 33 50,53 18 43,125 30 00,73 00 20,+13,+13,+12,+12,+50,359 59 10,107 48 43,73 00 32,89 34 02,89 36 43,360 00 00,125 30 00,306 19 15,215 53 17,105.22,80.18,129.34,78.16,392.90,-0.02 -61.10,-0.02 +47.90,-0.03 +76.61,-0.02 -63.32,+0.02 +85.66,+0.02 +64.30,+0.02 -104.21,+0.01 -45.82,+0.09,-0.07,+64.32,+47.88,+76.58,-104.19,-45.81,-63.34,-61.12,+85.68,0.00,0.00,585.68,545.81,563.34,438.88,650.00,486.76,500.00,500.00,500.00,500.00,2019年11月10日星期日,建筑之家,三、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。,2019年11月10日星期日,建筑之家,b,（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,2019年11月10日星期日,建筑之家,即：,（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,2019年11月10日星期日,建筑之家,（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。,2019年11月10日星期日,建筑之家,（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：,2019年11月10日星期日,建筑之家,（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：,2019年11月10日星期日,建筑之家,（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。,2019年11月10日星期日,建筑之家,205 36 48,290 40 54,202 47 08,167 21 56,175 31 25,214 09 33,1256 07 44,-13,-13,-13,-13,-13,-12,-77,205 36 35,390 40 42,202 46 55,167 21 43,175 31 12,214 09 20,1256 06 25,236 44 28,211 07 53,100 27 11,77 40 16,90 18 33,94 47 21,60 38 01,125.36,98.76,114.63,116.44,156.25,641.44,+4 -107.31,+3 -17.92,+4 +30.88,+3 -0.63,+5 -13.05,-108.03,-2 -64.81,-2 +97.12,-2 +141.29,-2 +116.44,-3 +155.70,+445.74,-107.27,-17.89,+30.92,-0.60,-13.00,-64.83,+97.10,+141.27,+116.42,+155.67,+445.63,1536.86,837.54,1429.59,772.71,1411.70,869.81,1442.62,1011.08,1442.02,1127.50,1429.02,1283.17,-107.84,2019年11月10日星期日,建筑之家,4.支导线计算,已知数据：ab,xb,yb,a、b为已知边，点1、2为新建支导线点。,支导线没有多余观测值,因此不会产生闭合差,从而 无须进行任何改正。,3.支导线计算,由于支导线没有多余观测值,因此没有检核条件，无 法检验观测值的差错，施测与计算时必须十分小心。,观测数据：转折角b, 1 ；边长sb1，s12。,2019年11月10日星期日,建筑之家,支导线的计算步骤,支导线的计算步骤,2019年11月10日星期日,建筑之家,6-5 交会定点,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.距离交会,2019年11月10日星期日,建筑之家,一.前方交会的计算,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-),2019年11月10日星期日,建筑之家,前方交会计算公式,直接计算待定点坐标的公式：,a,b,p,余切公式,正切公式,2019年11月10日星期日,建筑之家,7-5 三、四等水准测量,6-6 高程控制测量,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；,一、三、四等水准测量,2019年11月10日星期日,建筑之家,三、四等水准测量的技术要求,2019年11月10日星期日,建筑之家,二、三.四等水准测量作业方法,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,2019年11月10日星期日,建筑之家,三 、四等水准测量记录,2019年11月10日星期日,建筑之家,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=4787k6=4687,三、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.2,1536,0947,58.9,+0.1,1954,1373,58.1,-0.2,1030,0442,58.8,+0.1,1276,0694,58.3,-0.1,后5,前6,后-前,后6,前5,后-前,1242,0736,+0506,6030,5422,+0608,1664,0985,+0679,6350,5773,+0577,-1,+1,-2,+0.507,+1,-1,+2,+0.678,2019年11月10日星期日,建筑之家,三、四等水准测量成果整理,三、三四等水准测量成果整理,附合水准路线、闭合水准路线的计算方法与等外水准路线相同。 结点水准路线、水准网的平差计算，要考虑“权”。,2019年11月10日星期日,建筑之家,7-6 三角高程测量,三、 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,2019年11月10日星期日,建筑之家,一.三角高程测量原理,1、三角高程测量原理,b点的高程：,两种高差计算方法,2019年11月10日星期日,建筑之家,二.较远距离的三角高程测量,2.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”改正：,球差改正： 气差改正：,两差改正：,o,2019年11月10日星期日,建筑之家,三角高程测量中的“球气差”改正,经研究，因大气折光引起 的视线曲率半径约为地球 曲率半径的7倍，取k=1/7,上式中地球半径r=6371 km ，水平距离d以km为单位,2019年11月10日星期日,建筑之家,三.三角高程测量的其他特点,三角高程测量两点距离较远时，应考虑加两差改正； 两点间对向观测高差取平均，能抵消两差影响； 三角高程测量通常组成附合或闭合路线，以检验精度； 三角高程测量通常用于代替等外水准测量，而不用 于代替等级水准测量； 据有关资料称，用电子全站仪进行三角高程测量，能 代替四等水准测量。,3.三角高程测量的其他特点,2019年11月10日星期日,建筑之家,6.7 gps技术简介 gps全球定位系统 gps测量的优点 1用途广； 2全天候； 3精度高； 4效率高。,2019年11月10日星期日,建筑之家,一、gps系统的基本构成 1.空间卫星座 2.地面监控 3.用户设备,2019年11月10日星期日,建筑之家,2019年11月10日星期日,建筑之家,二、gps定位的基本原理 gps定位时，把卫星看成是动态的已知控制点，把所接收的信息进行处理，计算出接收机到卫星的空间距离，利用所测的距离进行空间后方交会，便可得到接收机的位置。 定位方式：静态定位和动态定位； 单点定位和相对定位。,2019年11月10日星期日,建筑之家,120 30 00,212 15 30,145 10 00,170 18 30,648 14 00,+18,+18,+18,+18,+72,12