項目6：小區(qū)域控制測量.ppt

1.控制測量概述 2.導(dǎo)線測量 3.交會定點 4.高程控制測量 5. GPS測量的實施,北京大學(xué)出版社,項目6 小區(qū)域控制測量,,第2頁/共24頁,小區(qū)域控制測量包括平面控制測量和高程控制測量，隨著社會的進(jìn)步和經(jīng)濟快速發(fā)展，高樓大廈拔地而起，城市規(guī)劃加快步伐，移山填海不再是神話，工程建設(shè)越來越快，要求越來越精確。GPS測量技術(shù)在眾多工程建設(shè)中運用更為廣泛。其全天候、高精度、自動化、高效率的特點，一躍成為目前最重要的測量儀器。 GPS的產(chǎn)生背景還有一段鮮為人知的小典故。1983年，韓國的KAL-007航班因為迷航誤入前蘇聯(lián)領(lǐng)空，被前蘇聯(lián)戰(zhàn)斗機擊落，機上乘客和機組人員無一生還。那會兒GPS還沒有投入民用，民用航班的導(dǎo)航主要靠無線電信標(biāo)，萬一地面信標(biāo)站或機上系統(tǒng)有故障，那麻煩就大了。于是美國前總統(tǒng)里根于1984年正式宣布：開放GPS信號的民間使用，無償提供服務(wù)。 從1989年2月開始，真正用于實用的BLOCK II 衛(wèi)星開始發(fā)射升空。到1993年12月，美國國防部宣布GPS系統(tǒng)初步完成，由24顆BLOCK I 和 BLOCK II 衛(wèi)星組成。1995年7月，美國國防部宣布GPS系統(tǒng)完全完成，由24顆BLOCK II衛(wèi)星組成。,項目6 小區(qū)域控制測量,項目導(dǎo)入,,第3頁/共24頁,全球定位系統(tǒng)（Global Positioning SystemGPS）是美國從本世紀(jì)70年代開始研制，歷時20年，耗資300億美元，于1994年全面建成。它是一種定時和測距的空間交會定點的導(dǎo)航系統(tǒng)，可以向全球用戶提供連續(xù)、實時、高精度的三維位置、三維速度和時間信息，為海、陸、空三軍提供精密導(dǎo)航，還可以用于情報收集、核爆監(jiān)測、應(yīng)急通訊和衛(wèi)星定位等一些軍事目的和民用生活中。目前GPS被廣泛應(yīng)用于大地控制測量中。 你知道GPS在小區(qū)域控制測量中如何運用嗎？其構(gòu)造原理是什么？如何進(jìn)行控制測量？請在本項目內(nèi)容中尋找答案吧。,項目6 小區(qū)域控制測量,項目導(dǎo)入,,第4頁/共24頁,項目6.1 控制測量概述,6.1.1 控制的概念,所謂控制，就是先在測區(qū)范圍內(nèi)的適當(dāng)位置選擇一些點，然后用較精密的測量儀或測得細(xì)部點器和精確的測量方法，確定出它們的平面位置和高程，這些高精度的點稱為控制點；測定它們相對位置的工作稱為控制測量。控制測量按測定內(nèi)容不同分為平面控制測量和高程控制測量。測定控制點的平面位置（x，y）的工作稱為平面控制測量，測定控制點的高程（H）的工作稱為高程控制測量。 1平面控制測量 平面控制測量可分為導(dǎo)線測量、三角測量、三邊測量、GPS測量等形式。 （1）導(dǎo)線測量 導(dǎo)線測量是把地面上選定的控制點連接成折線或多邊形，丈量出邊長、測出相鄰邊的夾角，即可測量出這些點的平面位置。這些點稱為控制點。,,第5頁/共24頁,項目6.1 控制測量概述,6.1.1 控制的概念,（2）三角測量 三角測量是把控制點組成一系列的三角形，測量出其中一條邊的長度(稱基線)，如圖中的起始邊；再量出三角形的各個內(nèi)角，然后即可推算出其余邊的長度，從而確定出各控制點的平面位置。這些控制點稱為三角點，這種控制形式稱為三角網(wǎng)。,,第6頁/共24頁,項目6.1 控制測量概述,6.1.1 控制的概念,（3）三邊網(wǎng) 由于全站儀的廣泛使用，使量邊工作可不受地形條件的限制，因而可以將三角網(wǎng)中各邊都直接測量出來。確定控制點的平面位置稱為三邊測量，這種形式稱三邊網(wǎng)；若既量邊又測角，則稱邊角網(wǎng)。 2高程控制測量 高程控制測量的任務(wù)是在測區(qū)內(nèi)建立若干高程控制點，精確地測出它們的高程。高程測量路線可以布設(shè)為單獨的路線，亦可布設(shè)成環(huán)狀閉合路線。,,第7頁/共24頁,項目6.1 控制測量概述,6.1.2 國家控制測量概念,在全國范圍內(nèi)建立的平面控制網(wǎng)和高程控制網(wǎng)，總稱國家基本控制網(wǎng)。 在全站儀和GPS接收機普及以前，國家平面控制網(wǎng)，主要是采用三角測量的方法建立的，稱為國家三角網(wǎng)。按其精度可分四個等級，一等精度最高；二、三、四等逐級降低。一等三角網(wǎng)基本是沿著經(jīng)線和緯線的方向布設(shè)，而二、三、四等則是各在高一級網(wǎng)的控制下加密得到，其各級網(wǎng)的精度及技術(shù)指標(biāo)如表6.1所示。有些地區(qū)若不利于三角網(wǎng)的布設(shè)，可以用精密導(dǎo)線來代替。,,第8頁/共24頁,項目6.1 控制測量概述,6.1.2 國家控制測量概念,國家高程控制網(wǎng)也分成四個等級，它主要用水準(zhǔn)測量的方法建立。一等水準(zhǔn)網(wǎng)是布設(shè)成周長約為1 500 km的環(huán)形路線；二等水準(zhǔn)網(wǎng)布設(shè)在一等水準(zhǔn)環(huán)內(nèi)，形成周長為500750 km的閉合環(huán)線；三等和四等均是與高一級水準(zhǔn)點相連而形成附合路線。 小地區(qū)控制網(wǎng)是為小區(qū)域的大比例尺測圖或工程測量所建立的控制網(wǎng)，它可以以國家控制點作為高級點來進(jìn)一步加密，亦可在測區(qū)內(nèi)形成獨立的控制網(wǎng)。在平面控制中采用直角坐標(biāo)系，在高程控制中采用黃海高程系統(tǒng)。,返回首頁,,第9頁/共24頁,項目6.2 導(dǎo)線測量,6.2.1 導(dǎo)線的布設(shè)形式,1閉合導(dǎo)線 如圖所示，導(dǎo)線從一已知高級控制點A開始，經(jīng)過一系列的導(dǎo)線點2、3、，最后又回到A點上，形成一個閉合多邊形。在無高級控制點的地區(qū)，A點也可作為同級導(dǎo)線點，進(jìn)行獨立布設(shè)，閉合導(dǎo)線多用于范圍較為寬闊地區(qū)的控制。,,第10頁/共24頁,項目6.2 導(dǎo)線測量,6.2.1 導(dǎo)線的布設(shè)形式,2附合導(dǎo)線 布設(shè)在兩個高級控制點之間的導(dǎo)線稱附合導(dǎo)線。如圖所示，導(dǎo)線從已知高級控制點A開始，經(jīng)過2、3、導(dǎo)線點，最后附合到另一高級控制點C上。附合導(dǎo)線主要用于帶狀地區(qū)的控制，如鐵路、公路、河道的測圖控制。,,第11頁/共24頁,項目6.2 導(dǎo)線測量,6.2.1 導(dǎo)線的布設(shè)形式,3支導(dǎo)線 從一個已知控制點出發(fā)，支出12個點，既不附合至另一控制點，也不回到原來的起始點，這種形式稱支導(dǎo)線，如圖所示中的3一ab。由于支導(dǎo)線缺乏檢核條件，故測量規(guī)范規(guī)定支導(dǎo)線一般不超過2個點。它主要用于當(dāng)主控導(dǎo)線點不能滿足局部測圖需要時，而采用的輔助控制。,,第12頁/共24頁,項目6.2 導(dǎo)線測量,6.2.2 導(dǎo)線測量的外業(yè)工作,導(dǎo)線測量的外業(yè)工作包括：選點、埋設(shè)標(biāo)志樁、量邊、測角以及導(dǎo)線的聯(lián)測。 1選點及埋標(biāo) （1）相鄰導(dǎo)線點問應(yīng)通視良好，以便于測角。 （2）采用不同的工具(如鋼尺或全站儀)量邊時，導(dǎo)線邊通過的地方應(yīng)考慮到它們各自不同的要求。 （3）導(dǎo)線點應(yīng)選在視野開闊的位置。 （4）導(dǎo)線各邊長應(yīng)大致相等，一般不宜超過500 m，亦不短于50 m。 （5）導(dǎo)線點應(yīng)選在點位牢固、便于觀測且不易被破壞的地方。,,第13頁/共24頁,項目6.2 導(dǎo)線測量,6.2.2 導(dǎo)線測量的外業(yè)工作,導(dǎo)線點位置確定之后，應(yīng)打下樁頂面邊長為45 cm、樁長3035 cm的方木樁，頂面應(yīng)打一小釘以標(biāo)志導(dǎo)線點位，樁頂應(yīng)高出地面2 cm左右；對于少數(shù)永久性的導(dǎo)線點，亦可埋設(shè)混凝土標(biāo)石。為便于以后使用時尋找，應(yīng)作“點之記，上面寫明導(dǎo)線點的編號及里程。,,第14頁/共24頁,項目6.2 導(dǎo)線測量,6.2.2 導(dǎo)線測量的外業(yè)工作,2量邊 導(dǎo)線邊長可以用全站儀、鋼卷尺等工具來丈量。 用全站儀測邊時，應(yīng)往返觀測取平均值。對于圖根導(dǎo)線僅進(jìn)行氣象改正和傾斜改正；對于精度要求較高的一、二級導(dǎo)線，應(yīng)進(jìn)行儀器加常數(shù)和乘常數(shù)的改正。 用鋼尺丈量導(dǎo)線邊長時，需往返丈量，當(dāng)兩者較差不大于邊長的12 000時，取平均值作為邊長采用值。所用鋼尺應(yīng)經(jīng)過檢定或與已檢定過的鋼卷尺比長。,,第15頁/共24頁,項目6.2 導(dǎo)線測量,6.2.2 導(dǎo)線測量的外業(yè)工作,3測角 導(dǎo)線的轉(zhuǎn)折角可測量左角或右角，按照導(dǎo)線前進(jìn)的方向，在導(dǎo)線左側(cè)的角稱為左角，導(dǎo)線右側(cè)的角稱為右角，一般規(guī)定閉合導(dǎo)線測內(nèi)角，附合導(dǎo)線在鐵路系統(tǒng)習(xí)慣測右角，其他系統(tǒng)多測左角。但若采用電子經(jīng)緯儀或全站型速測儀，測左角要比測右角具有較多的優(yōu)點，它可直接顯示出角值、方位角等。 導(dǎo)線角一般用J6或J2級經(jīng)緯儀用測回法測一個測回，其上、下半測回角值較差要求，J6儀器不大于30；J2級儀器不大于20。,,第16頁/共24頁,項目6.2 導(dǎo)線測量,6.2.2 導(dǎo)線測量的外業(yè)工作,4導(dǎo)線的定向與聯(lián)測 為了計算導(dǎo)線點的坐標(biāo)，必須知道導(dǎo)線各邊的坐標(biāo)方位角，因此應(yīng)確定導(dǎo)線始邊的方位角。若導(dǎo)線起始點附近有國家控制點時，則應(yīng)與控制點聯(lián)測連接角，再來推算導(dǎo)線各邊方位角。如果附近無高級控制點，則利用羅盤儀施測導(dǎo)線起始邊的磁方位角，并假定起始點的坐標(biāo)作為起算數(shù)據(jù)。,,第17頁/共24頁,項目6.2 導(dǎo)線測量,6.2.3 導(dǎo)線測量的內(nèi)業(yè)工作,1.閉合導(dǎo)線的計算 （1）角度閉合差的計算與調(diào)整 閉合導(dǎo)線規(guī)定測內(nèi)角，而多邊形內(nèi)角總和的理 論值為： 測量過程中，誤差是不可避免的，實際測量的閉合導(dǎo)線內(nèi)角之和測與其理論值理會有一定的差別，兩者之間的不符值稱為角度閉合差，即 若ff允，因各角都是在同精度條件下觀測的，故可將閉合差按相反符號平均分配到各角上，即改正數(shù)為：,,第18頁/共24頁,項目6.2 導(dǎo)線測量,6.2.3 導(dǎo)線測量的內(nèi)業(yè)工作,當(dāng)f不能被n整除時，余數(shù)應(yīng)分配在含有短邊的夾角上。經(jīng)改正后的角值總和應(yīng)等有理論值，以此來校核計算是否有誤?？蓹z核： 。 若ff允，即角度閉合差超出規(guī)定的容許值時，則應(yīng)查找原因，必要時應(yīng)進(jìn)行返工重測。 （2）導(dǎo)線各邊坐標(biāo)方位角的計算 當(dāng)已知一條導(dǎo)線邊的方位角后，其余導(dǎo)線邊的坐標(biāo)方位角，是根據(jù)已經(jīng)經(jīng)過角度閉合差配賦后的各個內(nèi)角依次推算出來的，其計算公式為：,,第19頁/共24頁,項目6.2 導(dǎo)線測量,6.2.3 導(dǎo)線測量的內(nèi)業(yè)工作,坐標(biāo)方位角值應(yīng)在0360。之間，它不應(yīng)該為負(fù)值或大于360的角值。當(dāng)計算出的坐標(biāo)方位角出現(xiàn)負(fù)值時，則應(yīng)加上360；當(dāng)出現(xiàn)大于360之值時，則應(yīng)減去360。最后檢算出起始邊12的坐標(biāo)方位角，若與原來已知值相符合，則說明計算正確無誤。,,第20頁/共24頁,項目6.2 導(dǎo)線測量,6.2.3 導(dǎo)線測量的內(nèi)業(yè)工作,（3）坐標(biāo)增量的計算 在平面直角坐標(biāo)系中，兩導(dǎo)線點的坐標(biāo)之差稱坐標(biāo)增量。它們分別表示為導(dǎo)線邊長在縱橫坐標(biāo)軸上的投影，如圖中的x 12、y 12。,坐標(biāo)增量可按下式計算： 坐標(biāo)增量有正、負(fù)之分：x向北為正、向南為負(fù)，y向東為正、向西為負(fù)。,,第21頁/共24頁,項目6.2 導(dǎo)線測量,6.2.3 導(dǎo)線測量的內(nèi)業(yè)工作,（4）坐標(biāo)增量閉合差的計算與調(diào)整 閉合導(dǎo)線的縱、橫坐標(biāo)增量代數(shù)和，在理論上應(yīng)該等于零，即 計算出的縱橫坐標(biāo)增量其代數(shù)和往往不等于零，其數(shù)值fx、fy分別為縱橫坐標(biāo)增量的閉合差，即,,第22頁/共24頁,項目6.2 導(dǎo)線測量,6.2.3 導(dǎo)線測量的內(nèi)業(yè)工作,fD稱為導(dǎo)線全長閉合差，即 衡量導(dǎo)線的測量精度應(yīng)以導(dǎo)線全長與閉合差知之比K來表示： 若導(dǎo)線相對閉合差在容許范圍內(nèi)，則可進(jìn)行坐標(biāo)增量的調(diào)整。調(diào)整的方法是：一般鋼尺量邊的導(dǎo)線，可將閉合差反號，以邊長按比例分配；若為光電測距導(dǎo)線，其測量結(jié)果已進(jìn)行了加常數(shù)、乘常數(shù)和氣象改正后，則坐標(biāo)增量閉合差也可按邊長成正比反號平均分配。,,第23頁/共24頁,項目6.2 導(dǎo)線測量,6.2.3 導(dǎo)線測量的內(nèi)業(yè)工作,而坐標(biāo)增量改正數(shù)的總和應(yīng)滿足下面條件： 改正后的坐標(biāo)增量總代數(shù)和應(yīng)該等于零，這可作為對計算正確與否的檢核。,,第24頁/共24頁,項目6.2 導(dǎo)線測量,6.2.3 導(dǎo)線測量的內(nèi)業(yè)工作,（5）坐標(biāo)的計算 根據(jù)調(diào)整后的各個坐標(biāo)增量，從一個已知坐標(biāo)的導(dǎo)線點開始，可以依次推算出其余導(dǎo)線點的坐標(biāo)。在圖中，若已知1點的坐標(biāo)x 1、y l，則2點的坐標(biāo)計算過程為： 已知點的坐標(biāo)，既可以是高級控制點的，亦可以是獨立測區(qū)中的假定坐標(biāo)。 最后推算出起點1坐標(biāo)。二者與已知坐標(biāo)完全相等。以此作為坐標(biāo)計算的校核。,,第25頁/共24頁,項目6.2 導(dǎo)線測量,6.2.3 導(dǎo)線測量的內(nèi)業(yè)工作,2附合導(dǎo)線的計算 附合導(dǎo)線的計算過程與閉合導(dǎo)線的計算過程基本相同，它們都必須滿足角度閉合條件和縱橫坐標(biāo)閉合條件。但附合導(dǎo)線是從一已知邊的坐標(biāo)方位角AB閉合到另一條已知邊的坐標(biāo)方位角CD上的，同時還應(yīng)滿足從已知點B的坐標(biāo)推算出C點坐標(biāo)時，與C點的已知坐標(biāo)相吻合，見圖。因而在角度閉合差和坐標(biāo)增量閉合差的計算與調(diào)整方法上與閉合導(dǎo)線稍有不同，以下僅指出兩類導(dǎo)線計算中的區(qū)別。,,第26頁/共24頁,項目6.2 導(dǎo)線測量,6.2.3 導(dǎo)線測量的內(nèi)業(yè)工作,（1）角度閉合差的計算 圖610中，A、B、C、D是高級平面控制點，因而4個點的坐標(biāo)是已知的，AB及CD的坐標(biāo)方位角亦是已知的。是導(dǎo)線觀測的右角，故可依下式推算出各邊的坐標(biāo)方位角： ,,第27頁/共24頁,項目6.2 導(dǎo)線測量,6.2.3 導(dǎo)線測量的內(nèi)業(yè)工作,終邊坐標(biāo)方位角的一般公式為： 若觀測右角，則 若觀測左角，則 附合導(dǎo)線的角度閉合差： 角度閉合差的調(diào)整原則上與閉合導(dǎo)線相同，但需注意：當(dāng)用右角計算時，閉合差應(yīng)以相同符號平均分配在各角上；當(dāng)用左角計算時，閉合差則以相反符號分配。,,第28頁/共24頁,項目6.2 導(dǎo)線測量,6.2.3 導(dǎo)線測量的內(nèi)業(yè)工作,（2）坐標(biāo)增量閉合差的計算 附合導(dǎo)線各邊坐標(biāo)增量的代數(shù)和，理論上應(yīng)該等于終點與始點已知坐標(biāo)之差值，即： 附合導(dǎo)線坐標(biāo)增量的閉合差 ： 坐標(biāo)增量閉合差的分配辦法同閉合導(dǎo)線。,返回首頁,,第29頁/共24頁,項目6.3 交會定點,6.3.1 前方交會,當(dāng)測區(qū)內(nèi)用導(dǎo)線或小三角布設(shè)的控制點，還不能滿足測圖或施工放樣的要求時，可采用交會定點的方法來加密。常用的方法有前方交會、側(cè)方交會、后方交會、距離交會等。 圖中，A、B為已知坐標(biāo)的控制點，P為待求點。用經(jīng)緯儀測得、角，則根據(jù)A、B點的坐標(biāo)，即可求得P點的坐標(biāo)，這種方法稱測角前方交會。,,第30頁/共24頁,項目6.3 交會定點,6.3.2 側(cè)方交會,右圖為一側(cè)方交會，它是在一個已知點A和待求點P上安置經(jīng)緯儀，測出、角，并由此推算出P角，求出P點坐標(biāo)。側(cè)方交會主要用于有一個已知點不便安置儀器的情況。為了檢核，它亦需要測出第三個已知點C的角。,,第31頁/共24頁,項目6.3 交會定點,6.3.3 后方交會,如圖所示，后方交會是在待求點P上安置經(jīng)緯儀，觀測三個已知點A、B、C之間的夾角、，然后根據(jù)已知點的坐標(biāo)和、計算P點的坐標(biāo)。 為了檢核，在實際工作中往往要求觀測4個已知點，組成兩個后方交會圖形。 后方交會法中，若P、A、B、C位于同一個圓周上，則P點雖然在圓周上移動，而由于、值不變，故使xp、yp值不變，因而P點坐標(biāo)產(chǎn)生錯誤，這一個圓稱為危險圓。P點應(yīng)該離開危險圓附近，一般要求、和B點內(nèi)角之和不應(yīng)在160200之間。,,第32頁/共24頁,項目6.3 交會定點,6.3.3 距離(測邊)交會,由于光電測距儀和全站儀的普及，現(xiàn)在也常采用距離交會的方法來加密控制點。圖中，已知A、B點的坐標(biāo)及AP、BP的邊長如Db、Da，求待定點P的坐標(biāo)。,返回首頁,,第33頁/共24頁,項目