第六章-小地区控制-测量PPT课件

.,1,第六章控制测量,建筑工程测量李仲主编,.,2,本章主要内容：,控制测量概述，导线测量的外业工作导线的内业计算高程控制测量、GPS控制测量简介,.,3,6.1控制测量概述,一、控制测量的概念控制点：先在测区内选择若干对整体有控制意义的点控制网：按一定规范布设的一系列相互联系的控制点所构成的网状结构，形成测区的骨架，称为控制网按区域大小分为：国家控制网、城市控制网、小地区控制网小地区控制网按精度分为：首级控制网、图根控制网,.,4,控制测量：测定控制点的工作称为控制测量。包括踏勘、选点、建标（埋标）、测角、量距、水准（三角高程）观测、（GPS数据采集）、内业数据处理等工作。测量并计算控制点x，y，H坐标。控制测量=平面控制测量+高程控制测量,.,5,.,6,二、平面控制测量建立平面控制网，精确测定控制点平面坐标（x，y）。方法：三角测量、导线测量、GPS控制测量等级：国家控制网：一、二、三、四等小地区控制网：首级控制：一级小三角或导线测量图根控制：二级、图根小三角或导线测量,.,7,.,8,.,9,.,10,表6.2一般地区解析图根点密度,图根点应有足够的密度，根据测图比例尺和地形条件而定。比例尺越大，地形越复杂，每幅图内的图根点密度越大。,.,11,三、高程控制测量建立高程控制网，精确测定控制点高程。方法：水准测量、三角高程测量、GPS控制测量范围与等级：国家：一、二、三、四等水准测量小地区：首级控制：四等图根控制：等外水准、三角高程测量、GPS,.,12,四、控制测量意义为测图或工程建设的测区建立统一的平面和高程控制网；作为进行各种细部测量的基准；控制误差的积累；便于多组同时作业，可加快作业进度。,.,13,一.导线测量概述二.导线的布设形式三.导线测量的技术要求四.导线测量的外业工作1、踏勘选点2、建标埋点3、角度观测：左角、右角，连接角4、距离测量,7.2导线测量的外业,.,14,一.导线测量概述,导线：相邻控制点连接成的折线，叫导线。导线测量：测量各折线的长度、转折角，再根据起始数据推求各点的平面位置的测量方法，称为导线测量，控制网称导线网。优点：导线测量布设灵活，要求通视方向少，边长直接测定，精度均匀，适宜布置在建筑物密集，视野不甚开阔的地区，如城市、厂矿等建筑区、隐蔽区、森林区，也适于作狭长地带（铁路、公路、隧道、渠道等）的控制测量。,.,15,闭合导线：附合导线：支导线：导线网,闭合导线,附合导线,支导线,二.导线布设形式,.,16,表6.3图根支导线平均边长和边数,支导线仅一端是已知点，无法检核错误，适用于图根点加密。,.,17,注：n为测站数,三.导线测量的技术要求,导线测量分一、二、三级导线测量和图根导线测量。,一、二、三级导线测量的主要技术要求,.,18,三.导线测量的技术要求,图根导线测量的主要技术要求,注：1.M为测图比例尺的分母，n为测站数；2.在隐蔽和施测困难地区导线相对闭合差可以放宽，但是不应大于1/1000。,.,19,1、踏勘选点：到测区观察了解实际情况，选定导线点的位置。要求：（1）便于测绘地形：导线点视野开阔。（2）便于测角：相邻导线点通视。（3）便于量边：地势平坦（4）密度均匀，数目足够：比例尺，地形（5）边长适宜：边长大致相等，短边尽可能少。导线边长受测区地形的复杂程度的影响。（6）保证安全：便于安置仪器，并保证观测人员和仪器安全。,四、经纬仪导线测量外业,.,20,钢筋混凝土标,2、建立标志导线点选定后埋桩、编号、绘制导线点位置草图(点之记）。,永久性标志,.,21,临时性标志,.,22,控制点,永久点绘制点位图（点之记）：量测,.,23,导线点的点之记,.,24,3、角度测量导线的转折角分左角和右角。前进方向左侧的水平叫称为左角，一般观测左角。闭合导线测内角。附合导线，应明确规定左角或右角。支导线应分别观测左角和右角，以资检核。要求：对于DJ6级光学经纬仪两个半测回水平角互差应小于40。遇短边时，对中、瞄准更应仔细。,4、边长测量用检验过的钢尺往返丈量，往返较差率应小于1/2000，量距困难地区应小于1/1000。若是斜距应换算为水平距离。如果用激光测距仪测量，应进行倾斜、气象改正。,.,25,5、连接测量实质是测定连接角，连接边。通过连接角、连接边可从已知点坐标推算各待点坐标。,如果闭合导线不与高级边连接，可用罗盘测定一条起始边的磁方位角。,导线测量记录：有固定表格，记录字体端正、清楚，不能涂改。,.,26,7.3经纬仪导线的内业计算,目的：对观测(角度和距离）误差进行适当处理，求得各导线点的坐标的最或是值，绘制导线图。内业计算的准备工作：检查外业记录手簿；导线边的倾斜改正；将已知数据和测量成果填入坐标计算表中；按比例绘制导线略图，以备检核。导线内业计算步骤：角度闭合差的计算和调整；坐标方位角的推算；坐标增量的计算；坐标增量闭合差的计算和调整；计算坐标。,.,27,一.坐标计算的原理,1.坐标增量的概念：两点间的坐标差,如果已知直线AB的长度DAB及其坐标方位角AB，有：,.,28,坐标增量的符号与直线方向间的关系,.,29,2.坐标正算由某直线段的长度、坐标方位角和起始点的坐标，求直线终点坐标的工作.,已知A（），求B点坐标。,O,y,x,B,y,.,30,注：计算出的AB，应根据X、Y的正负，判断其所在的象限。,3.坐标反算（由X、Y，求、D，）,坐标计算的基本公式：,.,31,二、支导线的计算,1.推算导线边的方位角,支导线,2.推算导线边对应的坐标增量,3.推算导线点的坐标,.,32,测量平差计算基础知识：,总观测数：n必要观测数：t多余观测数：r检核条件数：r，是数据处理的基础。,附合导线,严密平差与简易平差根据多余观测数列出条件方程式，在最小二乘原理下进行整体平差，求出最或是值严密平差对多余观测产生的闭合差分别单独平差改正，求出最或是值近似（简单）平差,.,33,准备工作：绘制计算草图，在表内填写已知数据和观测数据；数据平差处理。,893636,893354,730018,1074830,三、闭合导线的坐标计算,角度测量误差边长测量误差,角度（方位角）不闭合：角度闭合差坐标增量不闭合：坐标增量闭合差,.,34,2.角度闭合差的计算和调整多边形的内角和的理论值等于(n-2)1800。,精度要求高时：,观测应满足图形条件：,精度要求：,测角误差的影响，使得实测内角和不等于理论值，其差值称为角度闭合差。,.,35,3.各边坐标方位角的推算根据起始边方位角和改正后的角值推算。前=后+左-180前=后-右+180,根据方位角的取值范围，当大于3600时减3600，当方位角为负值时加3600。,.,36,4.坐标增量计算坐标增量是相邻两点坐标的差值，也是一个线段在坐标轴上的投影。坐标增量可表示为：,坐标增量的符号取决于直线的方向，隐含在三角函数里，计算中不必考虑。测量中平面直角坐标系与数学上不同的原因。,.,37,5.坐标增量闭合差的计算与调整闭合导线纵横坐标增量的代数和在理论上应分别等于零。,即纵横坐标增量满足条件：,由于测边误差,和角度改正后的残余误差的影响,使坐标增量的计算值不满足条件,产生坐标增量闭合差。,由于坐标增量闭合差的存在，使得导线点1出发后不是闭合到出发点1，而是闭合到点1。由此产生了导线全长闭合差：,精度要求：,为导线全长闭合差：,导线测量的精度以导线全长相对闭合差K表示：,.,39,经纬仪导线测量的精度要求：一般地区不低于1/2000，量距困难地区比低于1/1000。当相对闭合差超过容许范围，应检查计算是否有误以及外业成果。如果计算无误，则应到实地重测可以部分或全部重测。,.,40,如果精度满足要求，则进行坐标增量闭合差的分配。分配原则：按坐标增量闭合差与边长成正比的原则反号进行分配。,.,41,改正数的计算取位与量边有关。如果量边取至厘米，改正数计算也取至厘米，如果量边取至毫米，改正数计算也取至毫米。由于数字凑整等原因，改正数的计算可能存在微小不符值，此时应将微小不符值分配到长边的纵横坐标增量上，使得改正数的代数和等于符号相反的坐标增量闭合差。,.,42,6.计算导线各点坐标根据起始点的已知坐标和改正后的坐标增量，依次计算各点坐标。假定导线点A的坐标已知，则：,推算的A点坐标应与已知坐标相同。,.,43,辅助计算,点号,观测角（右角）,改正数,改正角,A,B,C,D,坐标方位角,距离Dm,点号,A,B,C,D,增量计算值,改正后增量,坐标值,xm,ym,xm,ym,xm,ym,A,B,A,B,闭合导线坐标计算表,1074830,893636,893354,1254856,352300,730018,+10,+11,+11,+10,+42,3595918,1074841,730028,893404,893647,3600000,352300,2324828,3045947,105.23,80.18,129.34,78.16,392.91,+0.02+60.35,+0.02-48.47,+0.03-75.69,+0.02+63.72,-0.02-86.20,-0.02+104.88,-0.02-63.87,-0.01+45.26,-0.09,+0.07,+104.86,-75.66,-48.45,-63.89,-86.22,+60.37,+63.74,+45.25,0.00,0.00,645.25,686.22,539.63,663.74,750.11,588.08,600.00,600.00,600.00,600.00,.,44,四、附合导线的坐标计算,1.绘制计算草图,在表内填写已知数据和观测数据,1.附合导线的计算,角度测量误差边长测量误差,角度（方位角）不闭合：角度闭合差坐标增量不闭合：坐标增量闭合差,附合导线坐标计算表,11190112,附合导线坐标计算,.,46,导线计算步骤,2.角度闭合差的计算与调整；,满足图形条件：,精度要求：,对测量的角度作修正或改正。改正原则：1.改正数必须满足使图形闭合条件：,即：v=-f,2.同精度的一系列角度观测值的改正数相等。,即：每个角的改正数均为vi=-f/n,附合导线坐标计算表,11190112,附合导线坐标计算,11190024,理=11190112,f=测-理=-48,f容=606=147,.,48,3.各边方位角的推算；,.,49,附合导线坐标计算表,11190112,附合导线坐标计算,11190024,理=11190112,f=测-理=-48,f容=606=147,.,50,4.坐标增量闭合差的计算与调整；,满足纵横坐标条件：,精度要求：,为导线全长相对闭合差,.,51,对边长测量的误差作修正或改正。1.改正数总和必须满足使坐标闭合条件：,即：,改正原则：,.,52,改正原则：,2.每个坐标增量改正数大小按将闭合差与边长成正比的原则反符号进行计算。,满足：,.,53,11190112,附合导线坐标计算,11190024,理=11190112,f=测-理=-48,f容=606=147,.,54,附合导线坐标计算表,11190112,附合导线坐标计算,11190024,理=11190112,f=测-理=-48,f容=606=147,.,55,5.推算各点坐标。,.,56,附合导线坐标计算表,11190112,附合导线坐标计算,11190024,理=11190112,f=测-理=-48,f容=606=147,.,57,注意：,由于数字凑整等原因，改正数的计算可能存在微小不符值，此时应将微小不符值分配到某一角度，或者长边的纵横坐标增量上，使得改正数的代数和等于符号相反的角度闭合差或坐标增量闭合差。,.,58,7.4高程控制测量,小地区控制测量中，高程控制方法是四等水准测量、三角高程测量。,一、四等水准测量四等水准点的间距可根据实际需要决定，一般在12km左右，应埋设普通水准标石或临时水准点标志。亦可利用埋石的平面控制点作为水准点。,布设形式：单一的闭合水准路线附合水准路线支水准路线水准网,.,59,四等水准测量的施测通常采用双面尺法和变更仪器高法。施测的区别在于所用仪器和观测要求不同。,1、观测与计算方法,表6-10三、四、五等水准测量视线长度和读数误差的限差,.,60,（1）一个测站上的观测顺序“后一前一前一后”主要为抵消水准仪与水准尺下沉产生的误差。在每次读取中丝读数前，都要注意使符合气泡的两个半象严密重合。（）测站的计算、检核与限差视距计算后视距离：(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：本站（12）=前站（12）+本站（11）,1、观测与计算方法,.,61,同一水准尺黑、红面读数差前尺(13)=(6)+K1-(7)，后尺(14)=(3)+K2-(8)。高差计算黑面高差：(15)=(3)-(6)红面高差：(16)=(8)-(7)检核计算：(17)=(14)-(13)=(15)-(16)0.100高差中数：(18)=(15)+(16)0.100/2观测时，若发现本测站某项限差超限，应立即重测本测站。,.,62,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,中丝水准尺读数（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,.,63,（3）计算检核(9)-(10)限差(15)=(3)-(6)，(16)=(8)-(7)，(9)-(10)=本页末站(12)-前页末站(12)测站数为偶数时：(18)=(15)+(16)/2测站数为奇数时：(18)=(15)+(16)0.100/2路线成果的计算检核路线高差闭合差的计算检核,.,64,a、检查和整理外业手簿：外业成果是否齐全、高差计算是否有误，精度是否符合要求等b、水准路线闭合差的计算和分配,C、水准点的高程计算：从高级水准点的已知高程开始，根据改正后的高差依次计算。水准网一般采用最小二乘原理进行平差，从而求解出各水准点的高程。,（5）.水准测量的内业计算,.,65,三、三角高程测量,山地测定控制点的高程，若用水准测量，则速度慢，困难大，故可采用三角高程测量的方法。但必须用水准测量的方法在测区内引测一定数量的水准点，作为高程起算的依据。,hAB=Dtg+i-sHB=HA+hAB,1.测量原理根据由测站到照准点所观测的竖直角和两点间的水平距离来计算两点之间的高差。,.,66,地球曲率和大气折光对三角高程的影响,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。,地球曲率影响：c大气折光影响：高差：h=FB=i+c+BG(BG=Dtg-s-)=i+c+Dtg-s-=Dtg+i-s+c-,.,67,令：,所以：,式中：D以Km为单位。,三角高程测量，一般应进行往返观测（双向观测），它可消除地球曲率和大气折光的影响。,地球曲率和大气折光对三角高程的影响,?,.,68,2.三角高程测量的观测与计算,三角高程测量分四、五两级，,.,69,第一阶段：海拔5600米之前水准测量法从拉孜(位于西藏自治区西南部,为此次测量起点)到5600米的珠峰半山坡使用精密水准测量路线长为500km，每天只能只能测量4公里3月开始从拉孜出发的陕西测绘队要在6月15日前测完全程500km路段的精密水准测量工作,2005年珠峰复测原理,.,70,.,71,.,72,第二阶段：海拔5600米以后6点联测确保精度从5600米起使用觇标、GPS、雪深雷达综合测量峰顶高度。测量人员将直接进行珠峰山顶测量，测量人员在观测点，用三角高程测量原理观测登山队员竖立在珠峰顶上的觇标，测量距离与竖直角通过计算最终得出珠峰山体高度为了提高测量精度，本次珠峰测量一共在珠峰脚下部下了6个观测点观测队员将进行6点联测,.,73,.,74,.,75,.,76,.,77,7.5GPS控制测量简介,系统组成定位原理GPS测量设计与实施,78,.,一、GNSS的组成,GNSS定位系统由卫星空间部分、地面控制部分和用户设备三部分组成。以GPS为例。,79,.,1、空间部分24颗卫星(21+3)6个轨道平面55轨道倾角2万km轨道高度(地面高度)12小时(恒星时)轨道周期在地球上任何地方可以同时观测到4-12颗高度角15以上的卫星。目前轨道上实际运行的卫星个数已经超过了32颗,80,.,GPS卫星图片,81,.,GPS卫星信号的组成,由铷钟和铯钟提供的基准信号(F=10.23MHz)，经过调制产生D(t)码(50Hz)：卫星导航电文，广播星历，24颗卫星历书C/A码(1.023MHz，波长293m)：快速捕获卫星的码，粗测距P码(10.23MHz