工程測量第六章控制測量.ppt

第六章 控制測量,第一節(jié) 概述,測量工作在操作程序方面的原則是“由整體到局部，由控制到碎部”?？刂凭褪窃跍y區(qū)內(nèi)選擇一定的控制點(diǎn)，組成一定的幾何圖形，用精密的儀器確定控制點(diǎn)的三維坐標(biāo)。這個(gè)工作的過程就稱為控制測量。,一、平面控制測量 常規(guī)網(wǎng)形有三角網(wǎng)、三邊網(wǎng)、邊角網(wǎng)、導(dǎo)線網(wǎng)。 、國家平面控制 在全國范圍內(nèi)布設(shè)、施測的平面控制稱為國家平面控制。 主要布設(shè)成三角網(wǎng)形式，共有四個(gè)等級(jí)。,三 角 網(wǎng),導(dǎo) 線 網(wǎng),G P S 網(wǎng),國家一、二等平面控制網(wǎng)布置形式,一等三角鎖,二等三角網(wǎng),、城市平面控制 城市建設(shè)需要大比例尺的地形圖和施工放樣。其在國家控 制網(wǎng)的控制下，布設(shè)不同等級(jí)的城市平面控制網(wǎng)。城市平 面控制網(wǎng)的布設(shè)中，導(dǎo)線測量使用非常的普遍。,、水利水電工程平面控制 ）基本平面控制 包括國家等級(jí)網(wǎng)、加密導(dǎo)線網(wǎng)等，主要是控制整個(gè)測區(qū)。 ）圖根控制 在基本平面控制的基礎(chǔ)上進(jìn)一步加密，用以碎部測量。 ）測站點(diǎn) 用解析法或圖解法測定的控制點(diǎn)。,、小區(qū)域平面控制 在小區(qū)域內(nèi)建立的平面控制網(wǎng)，應(yīng)盡量與國家或城市控制 網(wǎng)進(jìn)行聯(lián)測，也可以建立獨(dú)立的平面控制網(wǎng)。 、平面控制測量新技術(shù) 上世紀(jì)90年代，我國開始應(yīng)用GPS技術(shù)進(jìn)行國家平面網(wǎng)的 控制測量。我國的GPS控制網(wǎng)共分個(gè)等級(jí)。利用GPS進(jìn) 行平面網(wǎng)的布設(shè)，具有效率高、全天候、精度高、不受通 視限制的優(yōu)點(diǎn)。,二、高程控制測量 高程測量亦遵循 “由整體到局部，由控制到碎部”的原則。 、國家高程控制國家水準(zhǔn)網(wǎng) 也分四個(gè)等級(jí)。一、二等主要用于科學(xué)研究，三、四等在 一、二等基礎(chǔ)進(jìn)行加密，為測圖和工程建設(shè)服務(wù)。 、城市高程控制 分為二、三、四等水準(zhǔn)測量。在四等以下布設(shè)為測圖需要 的圖根水準(zhǔn)網(wǎng)。 、水利水電工程高程控制 水利水電工程高程控制分為基本高程控制（至少四等）、 加密高程控制（五等及三角高程）、測站點(diǎn)高程測量。 、小區(qū)域高程控制 以國家或城市等級(jí)控制點(diǎn)為基礎(chǔ)，在測區(qū)內(nèi)建立水準(zhǔn)網(wǎng)， 再測量圖根點(diǎn)高程。,青島水準(zhǔn)原點(diǎn),三、控制測量的主要步驟 主要步驟有設(shè)計(jì)、選點(diǎn)、埋石、造標(biāo)、觀測、平差計(jì)算。 、技術(shù)設(shè)計(jì) 在測區(qū)已有資料的基礎(chǔ)上對(duì)控制網(wǎng)進(jìn)行圖上設(shè)計(jì)，要提出 技術(shù)要求、精度分析、方案選擇。 、選點(diǎn)、埋石 實(shí)地選點(diǎn)，確定控制點(diǎn)的適宜位置，并進(jìn)行標(biāo)石埋設(shè)，確 保標(biāo)石的穩(wěn)固，繪制出點(diǎn)之記。 、造標(biāo) 常規(guī)的控制測量中，由于受地形條件的限制，使得某點(diǎn)與 相鄰點(diǎn)不通視，此時(shí)就需要建造覘標(biāo)。覘標(biāo)的頂部中心與 控制點(diǎn)的點(diǎn)位應(yīng)在同一鉛垂線上。 、觀測和平差 按照技術(shù)設(shè)計(jì)進(jìn)行觀測，平差前對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行檢查。,第二節(jié) 導(dǎo)線測量,導(dǎo)線是有若干條直線連成的折線而成。每條直線稱為 導(dǎo)線邊，相鄰直線間的夾角稱為轉(zhuǎn)折角。 一、導(dǎo)線的布設(shè)形式 、支導(dǎo)線 從一個(gè)已知控制點(diǎn)出發(fā)，不與其它已知點(diǎn)聯(lián)測的導(dǎo)線。 、符合導(dǎo)線 從一個(gè)已知控制點(diǎn)出發(fā)，與另一個(gè)已知點(diǎn)聯(lián)測的導(dǎo)線。 、閉合導(dǎo)線 從一個(gè)已知控制點(diǎn)出發(fā)，最后又回到該點(diǎn)的導(dǎo)線。,、單結(jié)點(diǎn)導(dǎo)線網(wǎng) 至少從三個(gè)已知控制點(diǎn)出發(fā)，幾條導(dǎo)線最后匯合于一個(gè)結(jié) 點(diǎn)的導(dǎo)線。 、多點(diǎn)導(dǎo)線網(wǎng) 導(dǎo)線網(wǎng)中至少有兩個(gè)以上的結(jié)點(diǎn)。,二、導(dǎo)線的外業(yè),外業(yè)工作內(nèi)容： 1踏勘選點(diǎn)及建立標(biāo)志 2測水平角轉(zhuǎn)折角(左角、右角)、連接角 3、量水平邊長,三聯(lián)腳架法介紹： 、選擇三副既能安置基座，又能安置全站儀的腳架，基 座上應(yīng)有通用的光學(xué)對(duì)點(diǎn)器； 、施測時(shí)，全站儀立于i點(diǎn)，前后視i-1、i+1點(diǎn)立覘牌； 3、測轉(zhuǎn)角及前后視邊長； 4、i-1點(diǎn)上的腳架、基座移動(dòng)到i+2點(diǎn)，其他兩點(diǎn)上的腳 架、基座不動(dòng)； 5、全站儀移動(dòng)到i+1點(diǎn)，測量。,通用基座,i-1,i,i+1,i+2,i,i+1,三聯(lián)腳架法操作示意：,特點(diǎn)： 快；減少對(duì)中誤差,(附合)導(dǎo)線外業(yè): 已知數(shù)據(jù)：AB,XB,YB；CD,XC,YC。 未知點(diǎn)：1、2、3、4新建導(dǎo)線點(diǎn)。,觀測數(shù)據(jù)：連接角B 、C ； 導(dǎo)線轉(zhuǎn)折角1, 2, 3 ,4 ； 導(dǎo)線各邊長DB1，D12，D4C。,DB1,D12,D23,D34,D4C,A,B,1,2,3,4,C,D,AB,CD,(XB,YB),(XC,YC),B,C,1,2,3,4,附合導(dǎo)線圖,三、導(dǎo)線的內(nèi)業(yè)計(jì)算：計(jì)算各導(dǎo)線點(diǎn)的坐標(biāo),（一）基本公式 1坐標(biāo)方位角的推算,注意：若計(jì)算出的方位角360，則減去360； 若為負(fù)值，則加上360。,或：,推薦公式！,四、導(dǎo)線測量的近似平差計(jì)算 導(dǎo)線測量的平差計(jì)算就是利用已知坐標(biāo)、方位角，通過轉(zhuǎn) 角計(jì)算導(dǎo)線邊的方向，結(jié)合導(dǎo)線邊長計(jì)算坐標(biāo)。 1、支導(dǎo)線的計(jì)算 1）推算坐標(biāo)方位角,注意： i一律用前進(jìn)方向的左角； 計(jì)算出來的i,i+1若大于360o，則 減去360o ；若小于零，則加上360o 。,2、計(jì)算坐標(biāo)增量 兩相鄰導(dǎo)線點(diǎn)坐標(biāo)增量的計(jì)算為：,3、坐標(biāo)推算 利用起算點(diǎn)的坐標(biāo)和坐標(biāo)增量，依次計(jì)算各點(diǎn)坐標(biāo),由于支導(dǎo)線無檢核條件，故在實(shí)際中，很少采用。,2、單定向符合導(dǎo)線計(jì)算,1）推算坐標(biāo)方位角和計(jì)算坐標(biāo)增量 2）計(jì)算坐標(biāo)閉合差和導(dǎo)線全長相對(duì)閉合差,3）改正坐標(biāo)增量,改正后的坐標(biāo)增量,坐標(biāo)增量的改正數(shù),4）推算坐標(biāo),3、雙定向符合導(dǎo)線計(jì)算,1）計(jì)算坐標(biāo)方位角閉合差 由MA方向逐邊推算到BN方向，得到BN ：,2）改正觀測角,3）后續(xù)計(jì)算,后續(xù)計(jì)算的內(nèi)容包括坐標(biāo)增量的計(jì)算、坐標(biāo)推算、坐標(biāo)閉合差的計(jì)算和坐標(biāo)閉合差的分配計(jì)算。,4、無定向?qū)Ь€計(jì)算,1）假設(shè)第一條邊的方位角1,2； 2）依次推算假定坐標(biāo)方位角； 3）計(jì)算各點(diǎn)間假定坐標(biāo)增量； 4）計(jì)算各點(diǎn)假定坐標(biāo)； 5）計(jì)算假定的指標(biāo)方位角1,n； 6）計(jì)算方位角改正數(shù)= 1,n 1,n； 7）計(jì)算各邊實(shí)際方位角i,i+1 =+i,i+1； 8）按照單定向符合導(dǎo)線計(jì)算后續(xù)項(xiàng)目。,5、閉合導(dǎo)線計(jì)算,1）計(jì)算多邊形方位角閉合差：,2）分配閉合差；,3）計(jì)算各邊方位角； 4）計(jì)算相鄰點(diǎn)坐標(biāo)增量； 5）推算坐標(biāo)閉合差： 6）分配坐標(biāo)閉合差； 7）推算各點(diǎn)坐標(biāo)。,的誤差會(huì)使整個(gè)導(dǎo)線發(fā)生扭轉(zhuǎn)。,閉合導(dǎo)線平差計(jì)算示例：,1、繪制計(jì)算草圖，在圖上填寫已知數(shù)據(jù)和觀測數(shù)據(jù)。 2、角度閉合差的計(jì)算與調(diào)整。,（1）計(jì)算角度閉合差： =測-理 = 測-(n-2)180,（3）若在限差內(nèi)，則平均分配原則，計(jì)算改正數(shù)：,（4）計(jì)算改正后新的角值：,閉合導(dǎo)線平差計(jì)算示例：,3、按新的角值，推算各邊坐標(biāo)方位角。,4、按坐標(biāo)正算公式，計(jì)算各邊坐標(biāo)增量。 5、坐標(biāo)增量閉合差計(jì)算與調(diào)整,閉合導(dǎo)線平差計(jì)算示例：,（1）計(jì)算坐標(biāo)增量閉合差：,導(dǎo)線全長相對(duì)閉合差,導(dǎo)線全長閉合差:,閉合導(dǎo)線平差計(jì)算示例：,（2）分配坐標(biāo)增量閉合差,將fx、fy以相反符號(hào)，按邊長成正比分配到各坐標(biāo)增量上去。并計(jì)算改正后的坐標(biāo)增量。,閉合導(dǎo)線平差計(jì)算示例：,6、坐標(biāo)計(jì)算 根據(jù)起始點(diǎn)的已知坐標(biāo)和經(jīng)改正的新的坐標(biāo)增量，來依次計(jì)算各導(dǎo)線點(diǎn)的坐標(biāo)。,閉合導(dǎo)線平差計(jì)算示例：,例題：閉合導(dǎo)線坐標(biāo)計(jì)算表,說明：與閉合導(dǎo)線基本相同，以下是兩者的不同點(diǎn): 1、角度閉合差的分配與調(diào)整,（2）滿足精度要求，若觀測角為左角，則將f反符號(hào)平均分配到各觀測角上；若觀測角為右角，則將f同符號(hào)平均分配到各觀測角上。,（1）計(jì)算方位角閉合差：,附合導(dǎo)線平差計(jì)算示例：,(1)繪制計(jì)算草圖,在表內(nèi)填寫已知數(shù)據(jù)和觀測數(shù)據(jù),(2)角度閉合差的計(jì)算與調(diào)整,(3)各邊方向角的推算,(4)坐標(biāo)增量閉合差的計(jì)算與調(diào)整,(5)推算各點(diǎn)坐標(biāo)。,附合導(dǎo)線平差計(jì)算示例：,2、坐標(biāo)增量閉合差的計(jì)算,例題：附合導(dǎo)線坐標(biāo)計(jì)算表,四、檢查導(dǎo)線觀測錯(cuò)誤的方法 導(dǎo)線錯(cuò)誤的可能有角度和（或）測邊錯(cuò)誤。 1、角度閉合差超限 角度錯(cuò)誤的結(jié)果就是使導(dǎo)線圍繞出現(xiàn)錯(cuò)誤（誤差較大）的 導(dǎo)線點(diǎn)的后續(xù)導(dǎo)線邊整體扭轉(zhuǎn)。 檢查方法： 1）由A向B點(diǎn)計(jì)算，得出各點(diǎn)坐標(biāo)； 2）由B向A點(diǎn)計(jì)算，得出各點(diǎn)坐標(biāo)； 3）將各點(diǎn)坐標(biāo)一一比較； 4）同一點(diǎn)的坐標(biāo)相近的點(diǎn)處，其轉(zhuǎn)折角出現(xiàn)錯(cuò)誤的可能 性比較大。,2、導(dǎo)線全長閉合差超限 1）由A到B計(jì)算各點(diǎn)坐標(biāo)； 2）計(jì)算坐標(biāo)閉合差的方位角； 3）各導(dǎo)線邊的方位角與前述方位角最接近的導(dǎo)線邊，出 現(xiàn)錯(cuò)誤的可能性比較大； 4）將B與B點(diǎn)連線作中垂線，距離中垂線近的點(diǎn)的轉(zhuǎn)折 角出現(xiàn)錯(cuò)誤的可能性比較大。,第三節(jié) 小三角測量,一、小三角測量及其布網(wǎng)形式 三角測量依據(jù)其測設(shè)的元素不同有測角網(wǎng)、測邊網(wǎng)、邊角 網(wǎng)，依據(jù)起算數(shù)據(jù)的不同，有獨(dú)立網(wǎng)、非獨(dú)立網(wǎng)、自由 網(wǎng)。布網(wǎng)形式主要有： 1、三角鎖 2、中點(diǎn)多邊形 3、四邊形 4、線形鎖,二、小三角測量步驟 踏勘選點(diǎn)，埋設(shè)標(biāo)石 角度觀測 邊長測量 內(nèi)業(yè)計(jì)算,當(dāng)原有控制點(diǎn)密度不能滿足測圖和施工要求，可對(duì)控制 點(diǎn)進(jìn)行加密，常用交會(huì)法測量控制點(diǎn)，稱為交會(huì)定點(diǎn)。 常用的方法： 前方交會(huì) 后方交會(huì) 距離交會(huì) 此外還可以利用極坐標(biāo)法加密控制點(diǎn)。,第四節(jié) 小三角測量,一、 測角前方交會(huì)法 作業(yè)方式：在已知點(diǎn)A、B上分別向新點(diǎn)P觀測水平角和，從而可以計(jì)算P點(diǎn)的坐標(biāo)。,計(jì)算方法：按照導(dǎo)線計(jì)算方法，以AB為起始邊計(jì)算導(dǎo)線，利用正弦定理計(jì)算AP、BP邊長。 檢核：從三個(gè)已知點(diǎn)A、B、C上分別向新點(diǎn)P進(jìn)行角度觀測，由兩個(gè)三角形分別解算P點(diǎn)的坐標(biāo)。,兩套坐標(biāo),二、測角后方交會(huì)法 作業(yè)方式：將儀器安置在未知點(diǎn)P點(diǎn)，向三個(gè)已知點(diǎn)進(jìn)行觀測，測出水平角，然后進(jìn)行計(jì)算。,檢核：向四個(gè)已知點(diǎn)進(jìn)行觀測，測出水平角與檢驗(yàn)角。,A,B,P,C,Sa,Sb,Sc,三、距離交會(huì) 作業(yè)模式：用測距儀，由邊長推算坐標(biāo),四、極坐標(biāo)法 作業(yè)模式：在已知點(diǎn)A上測出水平角和水平距離，在B點(diǎn)上測出水平角和水平距離，按導(dǎo)線測量計(jì)算P的坐標(biāo)。,地形測圖和工程建設(shè)應(yīng)用的控制。 三、四等水準(zhǔn)測量的技術(shù)要求：,在地形測量中，最基本的高程控制測量是四等水準(zhǔn)測量和等外水準(zhǔn)測量,第五節(jié) 三、四等水準(zhǔn)測量,作業(yè)方法:,1、每站觀測程序（見圖） （1）順序：“后（黑）前（黑）前（紅）后（紅）” 。 （2）讀數(shù)：黑面“三絲法”（上、下、中絲）讀數(shù)，紅面僅讀中絲。,1、后視(黑面) 上絲讀數(shù)，下絲讀數(shù)，中絲讀數(shù) 2、前視(黑面) 上絲讀數(shù)，下絲讀數(shù)，中絲讀數(shù) 3、前視(紅面) 中絲讀數(shù) 4、后視(紅面) 中絲讀數(shù),1,2,3,4,計(jì)算與記錄格式（見表）,（1）視距=100|上絲-下絲| （2）前后視距差di =后視距-前視距 di要求: 等3m, 等5m,（3）視距差累積值di=前站的視距差累積值di-1 +本站的前后視距差di di要求: 等6m, 等10m （4）黑紅面讀數(shù)差=黑面中絲+K-紅面中絲。 （K= 4787或4687） 要求: 等2mm, 等3mm,（5）黑面高差h黑=黑面后視中絲-黑面前視中絲 （6）紅面高差h紅=紅面后視中絲-紅面前視中絲 （7）黑紅面高差之差=h黑-（h紅0.100m） 要求: 等3mm, 等5mm （8）高差中數(shù)= h黑+（h紅0.100m）/2 （9）水準(zhǔn)路線總長L=后視距+前視距,圖表：四等水準(zhǔn)測量記錄表,適用于：地形起伏大的地區(qū)進(jìn)行高程控制。實(shí)踐證明，電 磁波三角高程的精度可以達(dá)到四等水準(zhǔn)的要求。,第五節(jié) 三角高程測量,原理：,1、加球(地球曲率)氣（大氣）差改正數(shù)：,2、采用對(duì)向觀測后取平均的方法，抵消球氣差的影響,；即：,f1球差為+， f2氣差為-,3、觀測和計(jì)算 觀測 1）在測站上安置儀器； 2）量取儀器高、覘牌高； 3）盤左瞄準(zhǔn)目標(biāo)讀數(shù)L； 4）盤右瞄準(zhǔn)目標(biāo)讀數(shù)R； 5）測距； 6）計(jì)算指標(biāo)差、垂直角；,4、三角高程測量的誤差來源 豎直角 大氣折光誤差 測距誤差 儀高量取誤差 覘高量取誤差。,