《建筑工程测量》项目五平面控制测量课件

1、建 筑 工 程 测 量使用规范说明【项目导读】 在进行建筑工程测量工作时，先要建立控制网，然后根据控制网来进行测设或碎步测量（各地形点的采集）。控制测量就是在测区内选定若干个控制点，它们按一定规律和要求组成网状几何图形（称为控制网），通过较高精度的外业测量，并根据外业测量数据进行计算，来获得控制点的平面坐标和高程的工作。 控制测量分为平面控制测量和高程控制测量。测定控制点平面坐标的工作，称为平面控制测量；测定控制点高程的工作，称为高程控制测量。平面控制测量的形式有导线测量和GPS卫星定位测量。本项目将介绍这两种平面控制测量的方法 项目五 平面控制测量使用规范说明任务一 通过导线测量的平面控制测

2、量任务目标 熟练掌握通过导线测量来获得控制点坐标的基本方法，会对导线外业测量数据进行计算与检核。相关知识 一、平面控制测量与国家控制网 平面控制测量的任务是建立平面控制网，精确测定控制点的平面坐标。平面控制网既可用三角测量的方法建立（，也可用导线测量的方法建立（将选定控制点组成折线或相互连接的多边形，此时的控制点称为导线点，平面控制网称为导线控制网），如图5-1所示。 项目五 平面控制测量使用规范说明图5-1 三角控制网与导线控制网 项目五 平面控制测量使用规范说明 国家控制网是用精密测量仪器和方法依照施测精度按一等、二等、三等、四等四个等级建立的，其布设原则是：从高级（一等）到低级（二、三、

3、四等），逐级加密，且低级点受高级点逐级控制，如图5-2所示。图5-2 国家控制网 项目五 平面控制测量使用规范说明 二、三角控制网和导线控制网 使用三角控制网时，可在控制点上用精密仪器将三角形的三个内角测定出来，并测定其中一条边长，然后可根据三角公式解算出各点的坐标。 三、图根平面控制网 为满足小区域（面积在15km2以下）测图和施工需要而建立的平面控制网，称为小区域平面控制网。小区域平面控制网亦应由高级到低级分级建立。测区面积、首级控制与图根控制的关系如表5-2所示。 图根点的密度取决于测图比例尺，比例尺越大，相同区域内的图根点应该越多，如表5-3所示。 项目五 平面控制测量使用规范说明表5

4、-2 测区面积、首级控制与图根控制的关系 项目五 平面控制测量表5-3 图根点密度测区面积（km2）首级控制图根控制115一级三角或一级导线两级图根0.52二级三角或二级导线两级图根0.5以下图根控制测图比例尺1500110001200015000图根点密度（点km2）15050155使用规范说明 四、导线测量简介 导线测量是建立小区域平面控制网的一种常用方法，它适用于地物分布较复杂的建筑区、平坦但通视条件较差的隐蔽区或带状地区。 （一）闭合导线 起讫于同一已知点的导线，称为闭合导线，如图5-3（a）所示。 （二）附合导线 布设在两已知点间的导线，称为附合导线，如图5-3（b）所示。 （三）支

5、导线 由一己知点和一已知边的方向出发，既不附合到另一已知点，又不回到原起始点的导线，称为支导线，如图5-3（c）所示。 项目五 平面控制测量使用规范说明图5-3 导线的布设形式 项目五 平面控制测量使用规范说明 导线测量分为一、二、三级导线测量和图根导线测量，其主要技术要求如表5-4、表5-5所示。表5-4 一、二、三级导线测量的主要技术要求 项目五 平面控制测量表5-5 图根导线测量的主要技术要求使用规范说明 五、平面控制网的坐标系统 平面控制网的坐标系统可根据具体情况作下列选择： （1）采用统一的高斯正形投影 带平面直角坐标系。 （2）采用高斯正形投影 带，投影面为测区抵偿高程面或测区平均

6、高程面的平面直角坐标系统；或任意带，投影面为1985国家高程基准面平面直角坐标系。 （3）小测区或有特殊精度要求的控制网，可采用独立坐标系。 （4）在已有平面控制网的地区，可沿用原有的坐标系统。 （5）厂区内可采用建筑坐标系统。 项目五 平面控制测量使用规范说明任务实施 任务之前应详细勘察校园，根据已知控制点的分布和学校的地形条件等具体情况，拟定导线的布设方案、控制点的位置和导线测量的等级。设已知学校的控制点A、B点，本任务采用图根控制测量技术要求和闭合导线布设形式，通过导线测量来建立学校的平面控制网。 步骤1 首先在测区已有地形图上画出测区边界，再视地形图和已知高级控制点的分布情况，并依据前

7、面相关规定，在图式拟定导线的形式和控制点的位置，然后带图到实地进行勘察定点。选点时，应重点考虑以下因素： （1）相邻导线点间通视良好，地势平坦，便于测角、量边。 （2）定点处土质坚实，便于保存标志和安置仪器。 （3）图根导线点周围视野开阔，便于以后施测碎部。 项目五 平面控制测量使用规范说明 （4）导线边的长度尽可能大致相等，以便测角时减少调焦次数和调焦幅度。除特殊情形外，应不大于350m，不小于50m。 （5）导线点应有足够的密度，分布较均匀，便于控制整个测区 将控制点位置选好后，应在各点处埋设标志，并应统一编号，记为1、2、n。其中，要制作永久平面控制点，可使用混凝土和直径为1420、长度

8、为30cm40cm的普通钢筋建造混凝土桩，且在钢筋顶端锯“+”字标记，其交点即为永久标志中心。另外，距底端5cm处应弯成勾状。如图5-4（a）所示。 如导线点属于临时控制点，则只需要在点位上打一木桩，桩顶钉一小钉作为导线点标志，如图5-4（b）所示。本次任务将采用临时控制点埋设方法。 项目五 平面控制测量使用规范说明图5-4 永久控制点和临时控制点埋设图 项目五 平面控制测量使用规范说明 步骤2 如图5-5所示，设已知A点（也是1点）坐标和坐标方位角，2、3、4和5点为4个待测控制点。参照项目四介绍的方法，将全站仪架设到A点，对中整平，分别测量A2与A5导线的角度、长度并计算两条导线之间的夹角

9、，然后将结果记入表5-6中。 步骤3 将全站仪架设到2点，对中整平，分别测量2A与23导线的角度和长度，并计算夹角，然后将结果记入表5-6中。依此类推，分别将全站仪架设到3、4、5点，并分别测试各导线的长度、角度并计算夹角。 步骤4 将点号、表5-6中计算出的水平角，各导线长度，以及A点的坐标方位角和坐标分别记入表5-7所示闭合导线坐标计算表中的第1、2、5、6、11、12及13列。其中，A点坐标方位角和坐标以下加双划线标识，如表5-7所示。 项目五 平面控制测量使用规范说明图5-5 闭合导线路线图 项目五 平面控制测量使用规范说明表5-6 测回法观测导线转折角及距离记录手簿 项目五 平面控制

10、测量使用规范说明 步骤5 由于观测角不可避免地含有误差，致使实测的内角之和不等于理论值，从而产生角度闭合差： 其中， （n为导线数）。 按照前面的介绍，对于图根导线测量而言，其首级控制方位角闭合差的容许值为 如果导线角度闭合差超过容许值，说明所测角度不符合要求，应重新测量；若不超过，可将闭合差反符号平均分配到各观测角中，改正后的内角和应为（n一2）180。 就本例而言 54013180160“ 89.44” 项目五 平面控制测量使用规范说明 步骤6 根据起始边的已知坐标方位角及改正角，按下列公式推算其他各导线边的坐标方位角。 （适用于测左角） （适用于测右角） 在本例中，我们测量的角为左角，则

11、 136421801502016622 如图5-6所示。 依据此方法推算其他各边的坐标方位角，并将结果填写到表5-7第5列。 项目五 平面控制测量使用规范说明图5-6 坐标方位角的计算方法 项目五 平面控制测量使用规范说明 步骤7 要计算各导线点的坐标增量，可使用如下方法： 利用此公式分别计算各导线点的坐标增量，将其填入第7、8列。 步骤8 理论上讲，闭合导线纵、横坐标增量的代数和应为零，但是，由于量边的误差和角度闭合差调整后的残余误差，该代数和往往不等于零，从而产生纵坐标增量闭合差与横坐标增量闭合差，即 项目五 平面控制测量使用规范说明 导线全长闭合差为： 导线全长相对误差为： 坐标增量改正

12、数为： 式中，i=1，2，3，4；j=i+1。 本例中 ， ， ，则 将 ， 的单位改为cm，则其数值分别为-2cm和-3cm，将其填写到第7、8列坐标增量值的右上角。 项目五 平面控制测量使用规范说明 步骤9 根据第7、8列的坐标增量和坐标增量改正数，计算改正后的坐标增量值，将其填写到第9、10列中。改正后的各坐标增量值为： 式中，i=1，2，3，4；j=i+1。 例如， 项目五 平面控制测量使用规范说明 步骤10 根据A点坐标值和第9、10列的改正后的坐标增量值，计算各导线点坐标值，并将结果填写到第11、12中。具体的计算公式为： 例如， 项目五 平面控制测量使用规范说明任务二 通过GPS

13、定位测量的 平面控制测量任务目标 熟悉GPS卫星定位的基本原理，会使用GPS接收机进行平面控制测量。相关知识 一、GPS简介 GPS是全球定位系统（Global Positioning System）英文名称的缩写，是美国在1993年建成的一个卫星导航定位系统。利用该系统，用户可以在全球范围内实现全天候、连续、实时的三维导航、定位、测速。 项目五 平面控制测量使用规范说明 二、GPS系统组成 GPS系统由GPS卫星星座、地面监控系统和用户设备三个部分组成 （一）GPS卫星星座 GPS卫星星座由21颗工作卫星和3颗备用卫星组成。 （二）地面监控系统 GPS的地面监控系统由一个主控站、三个注入站和

14、五个监测站组成 项目五 平面控制测量图5-7 GPS卫星星座使用规范说明 （三）用户设备 用户设备是指用户GPS接收机，其主要任务是捕获按一定卫星高度截止角所选择的卫星信号，并跟踪这些卫星的运行，对所接收到的GPS信号进行变换、放大和处理，测量出GPS信号从卫星到接收机天线的传播时间，如图5-8所示。 项目五 平面控制测量图5-8 GPS接收机使用规范说明 三、GPS定位测量原理 GPS的定位原理就是卫星不间断地发送自身的星历参数和时间信息，用户接收到这些信息后，经过计算求出接收机的三维位置、三维方向以及运动速度和时间信息。按定位的结果进行分类，则可分为绝对定位和相对定位。 （一）绝对定位原理

15、 GPS绝对定位又称为单点定位，以GPS卫星和用户接收机天线之间的距离观测量为基础，根据已知的卫星瞬时坐标，来确定接收机天线所对应的点位，即观测站的位置。 项目五 平面控制测量使用规范说明 （二）相对定位原理 GPS相对定位也称为差分GPS定位，是目前GPS定位中精度最高的一种，广泛用于大地测量、精密工程测量、地球动力学研究和精密导航。 项目五 平面控制测量图5-9 相对定位原理图使用规范说明任务实施 GPS测量与导线测量一样，在实际工作中也包括方案设计、外业测量及内业数据处理三部分。设已知两个控制点A点和B点，本任务是通过GPS定位测量来建立学校的平面控制网。 步骤1 根据学校的地形特点，选择点连式GPS网，让其满足GPS网E类的精度要求。 步骤2 在校园内选取N个控制点，构成点连式的GPS网，并按临时控制点方法埋设标石，如图5-10所示。 项目五 平面控制测量图5-10 点连式GPS控制网使用规范说明 步骤3 参照经纬仪或全站仪的对中整平步骤