第6章小區(qū)域控制測量

1、第第 6章章 小區(qū)域控制測量小區(qū)域控制測量學習目標：學習目標：l 了解平面和高程控制測量基本方法了解平面和高程控制測量基本方法, , 等級、技等級、技術要求與基本工作；術要求與基本工作；l 掌握導線測量的基本過程和方法；掌握導線測量的基本過程和方法；l 掌握交會法定位測量的原理。掌握交會法定位測量的原理。 6.1 控制測量的概述控制測量的概述v目的：目的：提供控制基礎和起算基準；v實質：實質：測定具有較高精度的平面坐標和高程的點位；v控制測量的分類：控制測量的分類： 平面控制測量；高程控制測量。一、平面控制測量一、平面控制測量l平面控制網平面控制網 控制點構成的幾何圖形。控制點構成的幾何圖形。

2、 l平面控制測量平面控制測量 其任務是在測區(qū)內選定一批其任務是在測區(qū)內選定一批平面控制點平面控制點，組成平，組成平面控制網，用精確的方法測量這些控制點的面控制網，用精確的方法測量這些控制點的平面位平面位置置，并計算出它們的，并計算出它們的坐標坐標。l控制測量的作用控制測量的作用 限制測量誤差的傳播和積累，保證必要的測量精限制測量誤差的傳播和積累，保證必要的測量精度，使分區(qū)的測圖能拼接成整體，整體設計的工程度，使分區(qū)的測圖能拼接成整體，整體設計的工程建筑物能分區(qū)施工放樣。建筑物能分區(qū)施工放樣。1 1、國家平面控制網、國家平面控制網 國家平面控制網分為一、二、三、四等四個等國家平面控制網分為一、二

3、、三、四等四個等級，一等精度最高，低一級控制網是在高一級控制級，一等精度最高，低一級控制網是在高一級控制網的基礎上建立的。網的基礎上建立的。一等三角鎖一等三角鎖二等連續(xù)網二等連續(xù)網國家一、二等平面控制網布置形式一等三角網一等三角網二等三角網二等三角網2、小區(qū)域控制測量、小區(qū)域控制測量 在面積小于在面積小于15km2范圍內建立的控制網，稱為小地范圍內建立的控制網，稱為小地區(qū)控制網。區(qū)控制網。 3、圖根控制網的建立、圖根控制網的建立 直接供地形測圖使用的控制點組合而成的控制網直接供地形測圖使用的控制點組合而成的控制網為為圖根控制網圖根控制網。 其建立方法可采用其建立方法可采用導線測量導線測量、小三

4、角測量小三角測量和和交會交會定點定點等方法來建立。等方法來建立。 常用方法有三角測量，導線測量和交會法。常用方法有三角測量，導線測量和交會法。三角測量ABP交會法二、高程控制測量概述二、高程控制測量概述高程控制測量的任務高程控制測量的任務:在測區(qū)布設一批高程控制點，即水準點，用精確在測區(qū)布設一批高程控制點，即水準點，用精確方法測定它們的高程，構成高程控制網。方法測定它們的高程，構成高程控制網。高程控制測量的方法：高程控制測量的方法：水準測量和三角高程測量。水準測量和三角高程測量。高程基準面高程基準面:大地水準面大地水準面基準點，即水準原點基準點，即水準原點:青島水準原青島水準原 點高程為點高程

5、為72.260m。6.2 導導 線線 測測 量量l導線導線 控制點連成的折線，控制點稱為導線點導線點。l導線測量導線測量 在地面上選定一系列點連成折線，在點上設置測站，然后采用測邊、測角方式來測定這些點的水平位置的方法。ACDx123AB導線測量xBCD一、導線的類型：一、導線的類型：1.按照測量邊長的方法不同，導線可以分為：v 量距導線v 視距導線v 電磁波測距導線2.按導線的布設形式分為以下幾種：v 閉合導線：v 附合導線：v 支導線：z 閉合導線：閉合導線：自某一已知點出發(fā)經過若干點的連續(xù)折線仍回自某一已知點出發(fā)經過若干點的連續(xù)折線仍回至原來一點，形成一個閉合多邊形。至原來一點，形成一個

6、閉合多邊形。z 附合導線：附合導線：自某一高級控制點出發(fā)經過若干點的連續(xù)折線自某一高級控制點出發(fā)經過若干點的連續(xù)折線附合到另一個高一級的控制點上的導線。附合到另一個高一級的控制點上的導線。z 支導線：支導線：從已知水準點出發(fā)，經過若干點，既不附合到另從已知水準點出發(fā)，經過若干點，既不附合到另一水準點，也不閉合到原水準點。支導線支出點的個數不一水準點，也不閉合到原水準點。支導線支出點的個數不能超過能超過2 2個。個。單結點導線（導線網）二、導線測量的外業(yè)工作二、導線測量的外業(yè)工作l踏勘踏勘：了解測區(qū)范圍,地形及控制點情況,以便確定導線的形式和布置方案l選點選點i. 原則：便于導線本身測量；便于地

7、形測量ii. 注意事項為便于測角、相鄰導線點間必須通視良好；為便于測距，應考慮各種測距方法；為便于測地形，導線點應選在地勢高、視野開闊的地方；導線邊大致相同，50mS400m導線點不易被破壞。1 1、踏勘、選點及埋設標志、踏勘、選點及埋設標志l 埋設標志埋設標志 為了便于尋找，應量出導線點與附近明顯地物的距離，繪出草圖，注明尺寸，該圖稱為“點之記”，如下圖 （c)。2、導線角度的測量、導線角度的測量 可測左角，也可測右角，一般規(guī)定附合導線觀測左角，閉合導線測內角。導線的等級不同，使用儀器類型不同，那么，測回數也不同。左旋左旋導線導線右旋導線右旋導線ACDx123ABCD前進方向前進方向左左右右

8、B3、導線邊長的測量、導線邊長的測量l 鋼卷尺鋼卷尺 用鋼尺丈量時，選用檢定過的30m或50m的鋼尺，導線邊長應往返丈量各一次，往返丈量相對誤差應滿足 限差要求。l 光電測距儀或全站儀光電測距儀或全站儀 用光電測距儀測量時，要同時觀測垂直角，供傾斜改正之用。 l視距法測量視距法測量 精度較低，一般不采用。4、連接測量、連接測量l 導線與高級控制點進行連接，以取得坐標和坐標方位角的起算數據，稱為連接測量連接測量。l A、B為已知點，25為新布設的導線點，連接測量就是觀測連接角1。AB (1)1234523415 (500,500)xy三、導線測量的內業(yè)工作三、導線測量的內業(yè)工作內業(yè)工作的任務內業(yè)

9、工作的任務: : 計算出各個導線點的坐標，并檢驗導線測量的精度是否符合要求。計算前，先檢查外業(yè)手薄，還要搜集或確定起始點坐標和起始邊的坐標方位角等起算數據。 1、坐標正算、坐標正算 已知一點A的坐標,邊長和坐標方位角，求B點的坐標，稱為坐標正算問題. ABABABABABABABABABABABABABABDyyDyyyDxxDxxxsinsincoscos2、坐標反算、坐標反算 已知兩點A、B的坐標，求邊長和坐標方位角，稱為坐標反算。 xy1tan22ABABAByxD 根據AB所在的象限，將方位角進行一定的換算。A(XA,YA)B(XB,YB)DaABXY3、坐標方位角的傳遞、坐標方位角的

10、傳遞180180右后前左后前左后注意注意：若若 小于小于180，則取，則取180；若；若 大于大于180，則取，則取180。左后AB1aAB右右23左左 前進方向4、內業(yè)計算、內業(yè)計算 計算中出現兩種矛盾：l角度閉合差角度閉合差 觀測角的總和與導線幾何圖形的理論值不符；l坐標閉合差坐標閉合差r角度閉合差的計算與調整 r各邊坐標方位角推算 r坐標增量計算r坐標閉合差調整 r坐標計算 導線內業(yè)計算的步驟導線內業(yè)計算的步驟： 導線內業(yè)計算又根據導線布設形式的不同分為閉合導線內業(yè)計算和附合導線內業(yè)計算。（一）閉合導線的計算（1）角度閉合差的計算與調整角度閉合差的計算與調整180)2(nf測335240

11、010827188410181354911900701121270212345x1500.00my1500.00mx式中，n為導線邊數或轉折角數。當當 = = 時，可進行閉合差調整，否則返測。時，可進行閉合差調整，否則返測。l調整原則調整原則 將以相反的符號平均分配到各觀測角上去。將以相反的符號平均分配到各觀測角上去。f容fnfvvii計算檢核：改正后的閉合導線內角之和應為（計算檢核：改正后的閉合導線內角之和應為（n2）180，本例為，本例為540。（2）各邊坐標方位角推算）各邊坐標方位角推算 根據第一條邊的方位角和調整后的內角（左根據第一條邊的方位角和調整后的內角（左角），推算其它各邊的方位

12、角，其公式為：角），推算其它各邊的方位角，其公式為：180180右后前左后前335240010827188410181354911900701121270212345x1500.00my1500.00mx（3）坐標增量計算及其閉合差調整）坐標增量計算及其閉合差調整34521x12x23x34x45x51y12y23y34y45y51()()()()()()()()()()xyO34521xyO1WDWyWxl 導線全長閉合差的分配原則：導線全長閉合差的分配原則： 以相反符號按邊長成正比分配到各增量中去。以相反符號按邊長成正比分配到各增量中去。 縱、橫坐標增量改正數之和應滿足下式：縱、橫坐標增量

13、改正數之和應滿足下式： xxiiyyiifvDDfvDD xxyyvfvf （4）坐標計算）坐標計算 根據起點的已知坐標及調整之后的坐標增量，根據起點的已知坐標及調整之后的坐標增量，逐一推求。算完最后一點，還要再推算起點的坐標，逐一推求。算完最后一點，還要再推算起點的坐標，推算得出的坐標應等于已知坐標。推算得出的坐標應等于已知坐標。 yxxxyy 后改正前后改正前yxvyyvxx改正改正（二）附合導線的計算 計算步驟與閉合導線完全相同，但計算方法中，唯有 三項不同。 ACDx123ABCD前進方向前進方向B(1) 角度閉合差的計算角度閉合差的計算終終-f180180-11nnnn測左始終測右始

14、終ACDx123ABCD前進方向前進方向B始終理始終理yyyxxx)()( -始終測理測始終測理測yyyyyfxxxxxfyx(2) 坐標閉合差的計算坐標閉合差的計算ACDx123ABCD前進方向前進方向B6.3 定位測量方法之定位測量方法之交會定點測量交會定點測量導線測量：導線測量：控制面積大，一般要求地勢平坦，需要測角，量邊。交會定點：交會定點：適用于山區(qū)或地形復雜的地區(qū)，可分為：z 前方交會z 側方交會z 后方交會z 測邊交會一、一、 前方交會法前方交會法作業(yè)方式：作業(yè)方式：在已知點A、B上分別向新點P觀測水平角和，從而可以計算P點的坐標。ABP其公式為：其公式為： ()()ABBApA

15、BABpx ctgx ctgyyxctgctgy ctgy ctgxxyctgctg計算方法：計算方法：按照導線計算方法，以AB為起始邊計算導線;檢核：檢核：從三個已知點A、B、C上分別向新點P進行角度觀測，由兩個三角形分別解算P點的坐標。ABPC要求與注意事項要求與注意事項: :l 選擇P點時，應盡可能使交會角r接近于90，并保證30r150。l 由A到P、由B到P能通視并且可以觀測。l 可以有靈活的多種布設形式 。二、測邊交會二、測邊交會作業(yè)模式：作業(yè)模式：用測距儀，由邊長推算坐標。ABPCSaSbScSb三、三、 后方交會法后方交會法作業(yè)模式：作業(yè)模式：將儀器安置在未知點P點向三個已知點

16、進行觀測，測出水平角，然后進行計算。ABP11C1222檢核檢核：向四個已知點進行觀測，測出水平角與檢驗角。ABP11C1222D后方交會的危險圓后方交會的危險圓：應用條件：應用條件：有四個高級控制點，且P點不在A、B、C三點所構成的圓周上或該圓周的附近.APCBP四、四、 側方交會法側方交會法實質：實質：利用兩個高級控制點測定另一未知點的坐標。作業(yè)模式：作業(yè)模式：在一個已知點A和未知點P上安置儀器，觀測水平角A和P。AB（不宜架站）PC計算方法與特點：計算方法與特點：l按前方交會的計算方式；l一個已知點上不宜設站；在一個已知點和未知點上進行觀測。ABPC五、全站儀極坐標法定位五、全站儀極坐標

17、法定位 輸入測站點坐標、儀器高、目標高和后視坐標方位角后，直接測定目標點的三維坐標。后視點 后視坐標方位角可以通過后視點和測站點的坐標反算而得到。6.4 高程控制測量高程控制測量高程控制測量的方法高程控制測量的方法l水準測量水準測量 小地區(qū)高程控制的水準測量，主要有三、四等水準測量及圖根水準測量。l三角高程測量三角高程測量 利用三角高程測量的原理布設高程控制網，適用于地形起伏較大的區(qū)域。一、國家高程控制網的建立方法一、國家高程控制網的建立方法l一、二等水準網的建立一、二等水準網的建立 一、二等水準網是國家高程控制的基礎，一一、二等水準網是國家高程控制的基礎，一般沿鐵路、公路或河流布設成閉合或附

18、合的形般沿鐵路、公路或河流布設成閉合或附合的形式，用精密水準測量的方法測定其高程。式，用精密水準測量的方法測定其高程。l三、四等水準網的建立三、四等水準網的建立 三、四等水準路線加密于一、二等水準網內，三、四等水準路線加密于一、二等水準網內，作為地形測量和工程測量的高程控制，可布設作為地形測量和工程測量的高程控制，可布設成閉合或附合的形式。成閉合或附合的形式。水準點的布設水準點的布設v在實地選線和選點時，應注意使水準路線避開土質松軟地段，確定水準點位置時，應考慮到水準標石埋設后點位的穩(wěn)固安全，并能長期保存，便于施測。v水準點應設置在地質上最為可靠的地點，避免設置在水灘、沼澤、沙土、滑坡和地下水

19、位高的地區(qū)；v埋設在鐵路、公路近旁時，一般要求離鐵路的距離應大于50m，離公路的距離應大于20m，應盡量避免埋設在交通繁忙的岔道口；墻上水準點應選在永久性的大型建筑物上。 二、四等水準測量二、四等水準測量1 1、觀測方法、觀測方法 每一測站上，首先安置儀器，調整圓水準器使氣泡居中，每一測站上，首先安置儀器，調整圓水準器使氣泡居中，分別瞄準后、前視尺、估讀視距，使前后視距離差不超過分別瞄準后、前視尺、估讀視距，使前后視距離差不超過2m2m。如超限，則需移動前視尺或水準儀，以滿足要求。然后按下列如超限，則需移動前視尺或水準儀，以滿足要求。然后按下列順序進行觀測，并記于手簿中。順序進行觀測，并記于手

20、簿中。l 讀取后視尺黑面讀數：下絲（讀取后視尺黑面讀數：下絲（1 1），上絲（），上絲（2 2），中絲（），中絲（3 3）l 讀取前視尺黑面讀數：下絲（讀取前視尺黑面讀數：下絲（4 4），上絲（），上絲（5 5），中絲（），中絲（6 6）l 讀取讀取前前視尺紅面讀數：中絲（視尺紅面讀數：中絲（7 7）l 讀取讀取后后視尺紅面讀數：中絲（視尺紅面讀數：中絲（8 8） 2、四等水準測量的記錄和計算、四等水準測量的記錄和計算3、三、四等水準測量的技術要求、三、四等水準測量的技術要求三、三角高程測量三、三角高程測量l 定義 根據兩點間的水平距離或斜距離以及豎直角來求出兩點間的高差。三角高程測量又可分為

21、經緯儀三角高程測量和光電測距三角高程測量。l 優(yōu)缺點 這種方法較之水準測量靈活方便，但精度較低，主要用于山區(qū)的高程控制和平面控制點的高程測定。l 分類 經緯儀三角高程測量 光電測距三角高程測量1、三角高程測量原理、三角高程測量原理 三角高程測量是根據兩點間的水平距離和垂直角，計算兩點間的高差。ABivD hAB tanD大地水準面大地水準面HAHB A、B兩點間的高差hAB為：viDhABAB tan B點的高程HB為：viDHhHHABAABAB tan2、三角高程測量的對向觀測、三角高程測量的對向觀測 三角高程測量一般應進行對向觀測對向觀測，亦稱直、反覘觀測。 三角高程測量對向觀測，所求得

22、的高差較差不應大于0.4D（m），其中D為水平距離，以km為單位。若符合要求，取兩次高差的平均值作為最終高差。 當兩點距離大于300m時，應考慮地球曲率及大氣折光對高差的合成影響，所加的改正數簡稱為球氣差改正球氣差改正。 22(1 0.14)672DfcD mmR 3、三角高程測量的施測、三角高程測量的施測l 將安置經緯儀在測站A上，量儀器高i和覘標高v。l 用十字絲的中絲瞄準B點覘標頂端，盤左、盤右觀測，讀取豎直度盤讀數L和R，計算出垂直角。l 將經緯儀搬至B點，同法對A點進行觀測。 4、三角高程測量的計算、三角高程測量的計算所求點所求點起算點起算點覘法覘法平距平距D/m垂直角垂直角 Dta

23、n/m儀器高儀器高i/m覘標高覘標高v/m高差高差h/m直直反反對向觀測的高差較差對向觀測的高差較差/m高差較差容許值高差較差容許值/m平均高差平均高差/m起算點高程起算點高程/m所求點高程所求點高程/mBA36.286622310 28.5352. 176. 204.5236.28614859 38.5048. 120. 310.5206. 011. 007.5272.10579.157 m05.02pDWh 5、三角高程控制測量、三角高程控制測量 用三角高程測量方法測定平面控制點的高程時，可組成閉合或附合的三角高程路線。 用對向觀測所得高差平均值，計算閉合或附合路線的高差閉合差的容許值為：

24、 式中：D -各邊的水平距離，km。 當Wh不超過Whp時，按與邊長成正比原則，將Wh反符號分配到個高差之中，然后用改正后的高差，從起算點推算各點高程。6.5 全球定位系統(tǒng)全球定位系統(tǒng)（GPS）lGPS衛(wèi)星星座（空間部分）l地面監(jiān)控系統(tǒng)（地面控制部分）lGPS信號接收機（用戶設備部分）。一、一、GPS系統(tǒng)的組成系統(tǒng)的組成1、GPS衛(wèi)星分布圖衛(wèi)星分布圖2、地面監(jiān)控系統(tǒng)、地面監(jiān)控系統(tǒng) GPS地面監(jiān)控系統(tǒng)四個監(jiān)控站、一個上行注入站和一個主控站。監(jiān)控站設有GPS用戶接收機、原子鐘、收集當地氣象數據的傳感器和進行數據初步處理的計算機。 監(jiān)控站的任務是取得衛(wèi)星觀測數據并將這些數據傳送至主控站。主控站的任務是收集各監(jiān)控站對GPS衛(wèi)星的全部觀測數據，并利用這些數據計算每顆GPS衛(wèi)星的軌道和衛(wèi)星鐘改正值。上行注入站的任務是在每顆衛(wèi)星運行至上空時，把導航數據及主控站的指令注入到衛(wèi)星。 GPS技術源起于美國，所以目前全球衛(wèi)星主控站和上行注入站均設在美國的范登堡空軍基地。 3、用戶設備、用戶設備 用戶設備部分用戶設備部分主要由GPS接收機硬件和數據處理軟件組成。關于GPS接收機有多種分類方法，但對于大地測量應用來說，一般都是采用較精密的雙頻接收機，可作雙頻載波相位測量。從具體應用與成本價格出發(fā)，也可選用稍為便宜的單頻接收機