测量学--6小区域控制测量.ppt

水平距离测量的总结一 量距工具量具 钢尺 皮尺 因瓦尺辅助工具 测仟 花杆 垂球 弹簧秤 温度计二 钢尺量距直线定线 目估法 经纬仪法一般量距法 整尺法 平坦倾斜精密量距法 串尺法 定线 量距 测桩高 整理 尺长 温度 倾斜 钢尺检定和尺长方程式钢尺量距注意事项 三 视距测量 原理测量 水平 水平距离倾斜 水平距离和高程差测量误差四 电磁波测距概况原理 脉冲测距法和相位差测距法 五 直线定向标准方向直线方向表示 方位角 真子午线 测子午线 坐标纵轴方位角相互关系 方位角 磁偏角 收敛角范围 0 360 顺象限角 顺 逆 0 90直线方位角确定 测左或右直线水平角推算直线方位角 前 后 水平夹角 180六 罗盘仪 测量磁方位角七 陀螺仪 陀螺经纬仪 真子午角测量 惯性测量 复习 1距离测量的方法有那些2如何进行钢尺测量距离 普通 精密 3采用视距测量的方法 水平距离 高程 4直线方向的表示有那几种及相互转换5如何进行直线定向 直线的坐标角确定 第六章小区域控制测量 主要内容 1 控制测量概述2 导线测量3 经纬仪交会法定位4 高程控制测量5 全站仪简介 6 1控制测量概述 一 控制测量 controlsurvey 1 目的与作用 为测图或工程建设的测区建立统一测量标准 控制误差的积累 作为进行各种细部测量的基准平面控制网 horizontalcontrolnetwork 高程控制网 verticalcontrolnetwork 2 有关概念 小地区 小区域 block region 小于10Km2 不必考虑地球曲率对水平角和水平距离影响的范围 控制点 controlpoint 具有精确可靠平面坐标或高程的测量基准点 控制网 controlnetwork 由控制点分布和测量方法决定所组成的图形 控制测量 controlsurvey 为建立控制网所进行的测量工作 整体控制 即最高一级控制网能控制整个测区 例如 国家控制网用一等锁环控制整个国土 对于区域网 最高一级控制网必须能控制整个测区 全面加密 就是指在最高一级控制网下布置全面网加密 例如国家控制网的一等锁环内用二等全面三角网加密 分片加密 就是急用部分先加密 不一定全面布网 高级到低级逐级控制就是用精度高一级控制网去控制精度低一级控制网 控制层级数主要取决于测区的大小 碎部测量的精度要求 工程规模及其精度要求 工程控制网 为各类工程建设而布设的测量控制网 分为 测图控制网 施工控制网和变形监测网 小区域控制网 面积为10 15km2以内的小地区范围 为大比例尺测图和某项工程建设而建立的控制网图根控制测量 直接用于地形图测图而布设的控制点 图根控制点 又称图根点 测定图根点平面位置和高程的工作 图根控制测量图根控制可用一级或两级控制 首级控制用什么方法 应根据城市与厂矿的规模而定 3 控制测量分类 按功能分 平面控制测量 测定各平面控制点的坐标X Y高程控制测量 测定各高程控制点的高程H 按精度分 一等 二等 三等 四等 首级 图根 三角测量 一级 二级 三级 首级 图根 导线测量 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 按区域大小分 国家控制测量城市控制测量 小区域工程控制测量 二 国家 城市控制网 国家控制网平面 国家平面控制网由一 二 三 四等三角网和导线网 triangulationnetwork 组成高程 国家高程控制网是由一 二 三 四等水准网 levelingnetwork 组成 注 国家控制网的特点 高级点逐级控制低级点城市控制网平面 城市平面控制网由二 三 四等三角网和一 二 三小三角网 一 二 三导线网高程 城市高程控制网是由二 三 四等水准一 二 三小三角网 一 二 三导线网 图形1 国家一 二等平面控制网布置形式 一等三角网 二等三角网 三 小区域 10 15km2以内 控制测量 平面 国家 城市控制点 首级控制 一二级图根控制高程 国家高程控制测量 一 二 三 四等城市高程控制测量 二 三 四级小区域高程控制测量 三 四级 图根 注意 水准点的间隔距离 一般地区2 3km 城市建筑区1 2km工业区小于1km一个测区至少设立三个水准点 等外 大比例尺 6 2导线 traverse 测量 一 定义1 导线的定义 将测区内相邻控制点 导线点 traversepoint 连成直线而构成的折线图形2 适用范围 主要用于带状地区 如 公路 铁路和水利 隐蔽地区 城建区 地下工程等控制点的测量 二 导线布设形式 1 闭合导线 closedtraverse 用于首级控制 多用于面积较宽阔的独立地区2 附合导线 connectingtraverse 用于加密控制 多用于带状地区及公路 铁路 水利等工程的勘测与施工3 支导线 opentraverse 用于图根控制加密 支导线的点数不宜超过2个 仅作补点使用还有导线网 其多用于测区情况较复杂地区 图形 导线的布设形式 注意 导线按精度分一 二 三级导线和图根导线 三 导线测量的外业工作 1 踏勘选点及建立标志2 测水平角 转折角 左角 右角 连接角3 量水平边长4 连测或测起始方位角 1 踏勘选点首先调查收集测区已有的地形图和控制点的成果资料 然后在地形图上拟定导线的布设方案 最后到野外进行实地踏勘核对 修改 选定点位并建立标志选定点位时 应注意以下几点 l 相邻点间要通视 对于钢尺量距导线 相邻点间还要地势较平坦 以便于丈量边长 2 点位应选在土质较坚实的地方 且要考虑便于保存点的标志和安置仪器 3 点的周围视野要开阔 便于碎部测量或加密4 导线各边的长度应按规定尽量接近于平均边长 5 导线点的数量要足够 密度要均匀 以便控制整个测区 建立标志 2 测角导线转折角有 以导线为界沿前进方向左侧的角称为左角沿前进方向右侧的角称为右角在附合导线中 一般测量其左角 在闭合导线中 一般均测其内角 4 连测导线连测指的是新布设的导线与高级控制点的连接测量 以取得新布设导线的起算数据 起始点的坐标起始边的方位角 3 测边测距仪 钢尺测定导线边长的水平距离 往返测量 如 附合导线外业 已知数据 AB XB YB CD XC YC 点1 2 3 4为新建导线点 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 附合导线图 四 导线的内业计算 计算各导线点的坐标 一 几个基本公式1 坐标方位角 gridbearing 的推算 注意 若计算出的方位角 360 则减去360 若为负值 则加上360 或 例题 方位角的推算 1 2 3 4 5 95 130 65 128 122 12 30 1 2 3 4 5 已知 12 300 各观测角 如图 求各边坐标方位角 23 34 45 51 解 23 12 2 1800 800 34 23 3 1800 1950 45 2470 51 3050 12 300 检查 2 坐标正算公式 由A B两点边长DAB和坐标方位角 AB 计算坐标增量 其中 XAB XB XA YAB YB YA 3 坐标反算公式 直角坐标换算极坐标 由A B两点坐标来 计算 AB DAB 如已知A B两点坐标 则 AB的具体计算方法如下 2 1 3 根据 XAB YAB的正负号 判断 AB所在的象限 二 闭合导线平差计算步骤 1 绘制计算草图 在图上填写已知数据和观测数据2 转折角的计算与调整 1 计算角度闭合差 测 理 测 n 2 180 3 若在限差内 则平均分配原则计算改正数 4 计算改正后新的角度值 3 按新的角值 推算各边坐标方位角 或 4 按坐标正算公式 计算各边坐标增量 XAB DAB cos AB YAB DAB sin AB 1 计算坐标增量闭合差 导线全长相对闭合差 导线全长闭合差 5 坐标增量闭合差 closingerrorincoordinationincrement 计算与调整 2 分配坐标增量闭合差 若K 1 2000 图根级 则将fx fy以相反符号 按边长成正比分配到各坐标增量上去 并计算改正后的坐标增量 6 坐标计算根据起始点的已知坐标和经改正的新的坐标增量 来依次计算各导线点的坐标 3600000 360 00 36 426 80 1 4 3 2 1 11 10 7 6 5 4 3 2 1 y Y 坐标 坐标增量 边长 m 坐标方位角 改正后的角度 观测角 点号 1024809 9 9 9 9 935745 842327 785115 1024800 785106 842318 935736 381500 1152700 2163554 3121236 381500 112 01 87 58 137 71 89 50 87 96 500 00 250 37 69 34 3 2 4 2 1 1 0 1 79 08 82 10 66 29 37 64 110 56 60 13 200 00 139 85 200 00 287 99 569 33 648 41 566 30 500 00 1 填表 3 计算改正后角度及推方位角 7 计算各点坐标 例1闭合导线坐标计算实例 0 11 0 03 Y 87 99 69 33 37 62 79 08 110 52 82 11 60 15 66 30 0 0 8 9 计算值 改正后 2 例2 闭合导线坐标计算表 草图 水平角水平距离连测角方位角坐标 正式图 各点的坐标或导线方位角各导线的水平距离 注意 例题3 闭合导线坐标计算表 见附表 例题4 p95表7 5 三 附合导线内业计算 说明 与闭合导线基本相同 以下是两者的不同点 1 角度闭合差的分配与调整 2 满足精度要求若观测角为左角 则将f 反符号平均分配到各观测角上 若观测角为右角 则将f 同符号平均分配到各观测角上 1 计算方位角闭合差 方法1 方法2 1 计算角度闭合差 2 坐标增量闭合差的计算 2 满足精度要求 将f 反符号平均分配到各观测角 将fx fy反符号平均分配到各坐标增量上 例题5 附合导线的计算 1 绘制计算草图 在表内填写已知数据和观测数据 2 角度闭合差的计算与调整 3 各边方向角的推算 4 坐标增量闭合差的计算与调整 5 推算各点坐标 图表 附合导线坐标计算表 11190112 注 导线测量的外业工作 选点并做好标识 测转折角 测导线水平边长 连测或测起始方位角 记录表及草图的绘制 导线测量的业内工作 绘制计算草图 修正转折角 角度闭合差计算闭合差的判断闭合差的分配改正后的转折角导线边的坐标角的计算 导线边坐标增量计算 坐标闭合差计算导线闭合差计算导线相对闭合差计算及判断坐标闭合差分配坐标增量计算坐标计算 绘制测量结果图 6 3经纬仪交会法定位 一 概述当进行平面控制测量时 如果导线点或小三角点的密度不能满足测图或工程需要时 还可采用经纬仪交会法 进行单点或两点加密 经纬仪交会法分 前方交会 侧方交会和后方交会三种如图 图a 前方交会 它是在两个已知点AB上安置经纬仪测出水平角 从而算得P点的平面坐标 图b 侧方交会 是在被测点P上和一个已知点 例如点A 上安置经纬仪 测出水平角 从而推算得P点的平面坐标 图C 后方交会 它是在被测点P上安置经纬仪 照准三个已知点 测出水平角 从而推算得P点的平面坐标 3 后方交会 2 侧方交会 1 前方交会 二 公式推导常用的前方交会的计算公式 a 按已知坐标反算边长和方位角 b 推算AP和BP坐标方位角和边长 c 计算P点坐标 注意 用上述公式时 A B P三个点的点号必须按逆时针次序排列 待定点P位置最好在三个已知点连成的三角形的重心附近 待定点P观测已知点的夹角应不小于30 不大于120 待定点P若位于三个已知点A B C组成的圆周上 则无解 若待定点P在此圆附近 则求得待定点坐标精度很低 此圆称危险圆 待定点离危险圆的距离不得小于危险圆的半径的1 5 注意后方交会法 注意 极坐标法在右图中 在已知点A上测出水平角a和水平距离DAP 在B点上测出水平角b和水平距离DBP 则 由A点计算P点坐标 求得P点两组坐标差在限差之内 取平均值作为最后的结果 光电测距仪或全站仪用极坐标法观测法求点的坐标极方便 由B点计算P点坐标 6 4小区域高程控制测量 一 三 四等水准测量 levelingsurveying 自学 一 适用 平坦地区的高程控制测量 二 精度技术要求 表二 三 四等水准测量主要技术要求 等级每公里高附合路水准仪往返测高附合路线或差中误差线长度级别差不符值环线闭合差 mm km mm mm 三等 645S1或S3 12 R 12 L或4 n四等 1015S1或S3 20 R 20 L或6 n 注 R为测段的长度 L为附合路线的长度 均以km为单位 三 施测方法 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 5 计算与记录格式 见表 1 视距 100 上丝 下丝 2 前后视距差di 后视距 前视距di要求 等 3m 等 5m3 视距差累积值 di 前站的视距差累积值 di 1 本站的前后视距差di di要求 等 6m 等 10m4 黑红面读数差 黑面中丝 K 红面中丝 K 4787mm或4687mm 要求 等 2mm 等 3mm 5 黑面高差h黑 黑面后视中丝 黑面前视中丝6 红面高差h红 红面后视中丝 红面前视中丝7 黑红面高差之差 h黑 h红 0 100m 要求 等 3mm 等 5mm8 高差中数 h黑 h红 0 100m 29 水准路线总长L 后视距 前视距 或采用双仪高法测量高程 1 2 9 11 4 5 10 12 后前 后 前 后01前02 后 前 后02前01 后 前 3 6 15 8 7 16 14 13 17 1 587 1 213 1 400 0 755 0 379 0 567 5 255 6 187 37 4 37 6 0 2 0 2 1 0 0 833 0 932 1 0 8325 2 111 1 737 1 924 2 186 1 811 1 998 6 786 6 611 37 4 37 5 0 1 0 3 1 0 0 074 0 175 1 0 0745 A 转1 转1 转2 三 四等水准测量观测手簿 视距部分 后视距离 9 1 2 前视距离 10 4 5 前 后视距差 11 9 10 前 后视距累积差 12 本站 11 十前站 12 高差部分 黑面所测高差 15 3 6 红面所测高差 16 8 7 前视尺黑红面读数差 13 6 K1 7 后视尺黑红面读数差 14 3 K2 8 后尺与前尺读数差之差 17 14 13 应等于黑红面所测高差之差 即 17 15 16 0 1 如下表测站的计算与检核 红黑双面水准尺 一对双面水准尺 红面起点一根为4 687m 另一根为4 787m 1 计算检核 2 测站检核 黑 红面高差之差的计算 3 路线检核 水准路线闭合差的计算 五 水准测量的检核 二 三角高程测量 trigonometricleveling 一 适用地形起伏大的地区进行高程控制电磁波三角高程的精度可以达到四等水准的要求 二 原理 B点的高程 三角测量高程的技术要求 注意 当两点距离较大 大于300m 时 1 加球气差改正数 2 可采用对向观测后取平均的方法 抵消球气差的影高 三 观测与计算测竖直角量仪器高量觇标高 棱镜高 其技术要求 见各种规范 即 球差为正 气差为负 6 5全站仪功能介绍 自学 一 全站仪 totalstation 的发展 二 全站仪 totalstation 构造简介 三 全站仪的功能介绍 1 角度测量 angleobservation 1 功能 测水平角 horizontalangle 竖直角 verticalangle 2 方法 与经纬仪相同 若要测出水平角 AOB 则 当精度要求不高时 只需半测回 瞄准A点 置零 0SET 瞄准B点 记下水平度盘HR的大小 当精度要求高时 可用测回法 步骤同用经纬仪操作 配置度盘时 可以用 置盘 HSET 2 距离测量 distancemeasuring PSM PPM设置 测距 坐标 放样前1 棱镜常数 PSM 的设置 一般 PRISM 0 原配棱镜 30mm 国产棱镜 2 大气改正数 PPM 乘常数 设置 输入测量时的气温 TEMP 气压 PRESS 或经计算后 输入PPM的值 1 功能 可测量平距 高差和斜距 全站仪镜点至棱镜镜点间高差及斜距 2 方法 照准棱镜点 按MEAS S c t 2 3 坐标测量 coordinatemeasuring 1 功能 测出目标点的 X Y H 2 原理1 平面坐标 X Y 测量原理 2 高程 Z 测量原理 3 方法 后视点 测站点 待测量点 1 输入测站X Y H 仪器高i 棱镜高t 2 瞄准后 将水平度盘读数设置为测站至后视点的坐标方位角3 瞄准目标棱镜点 按MEAS 测量 键 4 点位放样 Layout 1 功能 根据设计的待放样点P及已知点的坐标 在实地标出P点的平面位置及填挖高度 2 原理 1 先在待放样点的大致位置立棱镜对其进行观测 测出当前棱镜位置的坐标 2 将当前坐标与放样点的坐标相比较 计算出其差值 距离差值dD和角度差dHR或纵向差值 X和横向差值 Y X Y 后视点 测站点 当前棱镜位置 待放样点P dD dHR 3 根据显示的dD dHR或 X Y 逐渐找到放样点的位置 X Y 后视点 测站点 当前棱镜位置 待放样点P dD dHR dHR 0000 00 dHD 0m 5 程序测量 1 数据采集 2 坐标放样 3 对边测量 悬高测量 面积测量 导线测量 后方交会等 4 数据存储管理 包括数据的传输 数据文件的操作 改名 删除 查阅 四 拓普康全站仪的使用TOPCON全站仪放样点位的方法 以下介绍的是少量零星点的坐标放样方法 1 按MENU 进入主菜单测量模式2 按LAYOUT 进入放样程序 再按SKP 略过选择文件3 按OOC PT F1 再按NEZ 输入测站O点的坐标 x0 y0 H0 并在INS HT一栏 输入仪器高 4 按BACKSIGHT F2 再按NE AZ 输入后视点A的坐标 xA yA 若不知A点坐标而已知坐标方位角 则可再按AZ 在HR项输入的值 瞄准A点 按YES5 按LAYOUT F3 输入待放样点B的坐标 xB yB HB 及测杆单棱镜的镜高后 按ANGLE F1 使用水平制动和水平微动螺旋 使显示的dHR 0 即找到了OB方向 指挥持测杆单棱镜者移动位置 使棱镜位于OB方向上 6 按DIST 进行测量 根据显示的dHD来指挥持棱镜者沿OB方向移动 若dHD为正 则向O点方向移动 反之若dHD为负 则向远处移动 直至dHD 0时 立棱镜点即为B点的平面位置 其所显示的dZ值即为立棱镜点处的填挖高度 正为挖 负为填7 按NEXT 放样下一个点C 6 6GPS定位原理及应用简介 一 GPS的定义及历史1 定义全球定位系统GPS GlobalPositioningSystem 是一种可以授时和测距的空间交会定点的导航系统 可向全球用户提供连续 实时 高精度的三维位置 三维速度和时间信息 2 GPS的产生与发展 由TRANSIT到GPS 1957年10月第一颗人造地球卫星上天 天基电子导航应运而生利用多普勒频移原理1964年建成子午卫星导航定位系统 TRANSIT 美国从1973年开始筹建全球定位系统 1994年投入使用经历20年 耗资300亿美元 是继阿波罗登月计划和航天飞机计划之后的第三项庞大空间计划 二 GPS的组成 GPS定位系统由GPS卫星空间部分 地面控制部分和用户GPS接收机三部分组成 1 空间部分 卫星星座 由21颗工作卫星和3颗备用卫星平均位置 在相对地球赤道面倾角55六个近似圆形轨道上 每个轨道上分布4颗卫星 每两个轨道面精度上相隔60度地球上任意位置任意时刻至少能观察到4颗卫星最多11颗卫星 GPS卫星图片1 GPS卫星图片2 2 地面控制部分 Coloradosprings Hawaii Ascencion DiegoGarcia kwajalein 1个主控站 Coloradosprings 美国科罗拉的死普林斯 3个注入站 Ascencion 难大西洋的阿森松群岛 DiegoGarcia 印度洋的迭哥伽西亚 kwajalein 南太平洋的卡瓦加兰 5个监控站 主控站 注入站及Hawaii 夏威夷 3 用户接收机部分 GPS接收机的基本类型分导航型和大地型大地型接收机又分单频型和双频型 图片 导航型GPS机 手持型GPS机 车载型GPS机 图片 大地型GPS接收机 单频机 双频机 三 GPS定位方法分类 1 绝对 单点定位 pointpositioning 确定观测点在WGS 84系中的坐标 即绝对位置 2 相对定位 relativepositioning 确定观测点在国家或地方独立坐标系中的坐标 即相对位置 四 GPS的后处理测量方法 1 静态测量 staticsurveying 1 方法 将几台GPS接收机安置在基线端点上 保持固定不动 同步观测4颗以上卫星 可观测数个时段 每时段观测十几分钟至1小时左右 最后将观测数据输入计算机 经软件解算得各点坐标 2 用途是精度最高的作业模式 主要用于大地测量 控制测量 变形测量 工程测量 3 精度可达到 5mm 1ppm 2 动态测量 kinematicsurveying 1 方法 先建立一个基准站 并在其上安置接收机连续观测可见卫星 另一台接收机在第1点静止观测数分钟后 在其他点依次观测数秒 最后将观测数据输入计算机 经软件解算得各点坐标 动态相对定位的作业范围一般不能超过15km 2 用途 适用于精度要求不高的碎部测量 3 精度 可达到 10 20mm 1ppm 图