《測量學(xué)第六章》ppt課件

1、小地域控制丈量第六章平頂山工學(xué)院6-1 6-1 概述概述 控制丈量的作用控制丈量的作用: 1.: 1.建立一致的坐標(biāo)系統(tǒng)建立一致的坐標(biāo)系統(tǒng) 2. 2.控制丈量誤差的積累控制丈量誤差的積累 3. 3.便于開展各種丈量任務(wù)便于開展各種丈量任務(wù)控制丈量的分類控制丈量的分類 ; ;按性質(zhì)分：平面控制丈量；高程控制丈量按性質(zhì)分：平面控制丈量；高程控制丈量 按精度分按精度分: : 國家一、二、三、四等；一，二，三國家一、二、三、四等；一，二，三 級等；級等； 按方法分按方法分: : 天文丈量，三角丈量，導(dǎo)線丈量，衛(wèi)天文丈量，三角丈量，導(dǎo)線丈量，衛(wèi) 星定位丈量等星定位丈量等 細(xì)部丈量：測繪地形點、地物點和界

2、址點的細(xì)部丈量：測繪地形點、地物點和界址點的 位置，稱為細(xì)部丈量。位置，稱為細(xì)部丈量。控制網(wǎng)控制網(wǎng) ：在測區(qū)內(nèi)選擇假設(shè)干個具有控制：在測區(qū)內(nèi)選擇假設(shè)干個具有控制意意 義的點，按一定規(guī)律組成網(wǎng)狀幾義的點，按一定規(guī)律組成網(wǎng)狀幾 何圖形，稱為控制網(wǎng)何圖形，稱為控制網(wǎng) 。控制丈量：用較精細(xì)的儀器，測定控制網(wǎng)中控制丈量：用較精細(xì)的儀器，測定控制網(wǎng)中 的點的平面位置的點的平面位置x x、y y和點的和點的 高程高程H H，稱為控制丈量。，稱為控制丈量。名詞解釋名詞解釋: :一、平面控制丈量一、平面控制丈量1. 1.國家控制網(wǎng)：分級布點、逐級控制。國家控制網(wǎng)：分級布點、逐級控制。 一等天文大地網(wǎng)：沿經(jīng)緯線布

3、設(shè)，格一等天文大地網(wǎng)：沿經(jīng)緯線布設(shè)，格 網(wǎng)間距網(wǎng)間距200KM200KM； 二二 等等 三三 角角 網(wǎng)：網(wǎng)： 布滿整個一等網(wǎng)；布滿整個一等網(wǎng)； 三等、四等網(wǎng)：三等、四等網(wǎng)： 在高等網(wǎng)上逐級加在高等網(wǎng)上逐級加 密；密； 導(dǎo)線網(wǎng)2.2.城市控制網(wǎng)城市控制網(wǎng) 城市平面控制網(wǎng)城市平面控制網(wǎng): :二、三、四等網(wǎng)二、三、四等網(wǎng) 一、二級小三角網(wǎng)一、二級小三角網(wǎng) 一、二、三級導(dǎo)線網(wǎng)一、二、三級導(dǎo)線網(wǎng) GPS GPS控制網(wǎng)控制網(wǎng) 圖根控制網(wǎng)。圖根控制網(wǎng)。3 3、工程控制網(wǎng)、工程控制網(wǎng) 1 1、施工控制網(wǎng)、施工控制網(wǎng) 2 2、變形監(jiān)測網(wǎng)、變形監(jiān)測網(wǎng)4. 小地域控制網(wǎng)小地域控制網(wǎng)城市導(dǎo)線的主要技術(shù)要求城市導(dǎo)線的主

4、要技術(shù)要求圖根導(dǎo)線的技術(shù)要求圖根導(dǎo)線的技術(shù)要求二、高程控制網(wǎng)二、高程控制網(wǎng)1. 1.國家高程控制網(wǎng)：一等水準(zhǔn)網(wǎng)國家高程控制網(wǎng)：一等水準(zhǔn)網(wǎng) 二等水準(zhǔn)網(wǎng)二等水準(zhǔn)網(wǎng) 三等水準(zhǔn)網(wǎng)三等水準(zhǔn)網(wǎng) 四等水準(zhǔn)網(wǎng)四等水準(zhǔn)網(wǎng) 2. 2.城市高程控制網(wǎng)：二、三、四等水準(zhǔn)網(wǎng)城市高程控制網(wǎng)：二、三、四等水準(zhǔn)網(wǎng) 光電測距三角高程網(wǎng)光電測距三角高程網(wǎng) 圖根水準(zhǔn)網(wǎng)三角高程網(wǎng)圖根水準(zhǔn)網(wǎng)三角高程網(wǎng)各等級高程控制丈量各等級高程控制丈量 技術(shù)目的技術(shù)目的三、全球定位系統(tǒng)三、全球定位系統(tǒng)GPSGPS根本原理：用根本原理：用GPS接納機從某幾顆衛(wèi)星在接納機從某幾顆衛(wèi)星在 空間運轉(zhuǎn)軌道上同一瞬時發(fā)出的超高空間運轉(zhuǎn)軌道上同一瞬時發(fā)出的超高 頻

5、無線電信號，以測定地面點至這幾頻無線電信號，以測定地面點至這幾 顆衛(wèi)星的空間間隔，用間隔交會法求顆衛(wèi)星的空間間隔，用間隔交會法求 得地面點的空間位置。得地面點的空間位置。我國我國GPSGPS網(wǎng)的等級：網(wǎng)的等級：A A、B B、C C、D D、E E網(wǎng)網(wǎng)城市的城市的GPSGPS網(wǎng)：二、三、四、等一、二級網(wǎng)：二、三、四、等一、二級GPS系統(tǒng)的組成系統(tǒng)的組成GPS系統(tǒng)的組成空間部分：空間部分：21顆工作衛(wèi)星顆工作衛(wèi)星；三顆備用衛(wèi)星。；三顆備用衛(wèi)星。用戶部分：用戶部分：GPS信號接收信號接收機機監(jiān)控站：監(jiān)控站：科羅拉多科羅拉多卡瓦加蘭卡瓦加蘭狄哥狄哥-伽西亞伽西亞阿松森島阿松森島夏威夷夏威夷Color

6、ado Springs地面監(jiān)控部分定位原理定位原理ZXYoWGS-84WGS-84世界大地坐標(biāo)系世界大地坐標(biāo)系 1、不要求測站間通視地面點之間相互 看得見。 2、定位精度高，可達(dá)數(shù)毫米。 3、觀測不受天氣條件限制。 4、觀測、記錄、計算高度自動化。能替代常規(guī)的控制丈量。缺乏：高樓林立處、室內(nèi)及地下工程丈量不便運用。GPSGPS優(yōu)點優(yōu)點 一一. . 直線定向：確定直線與規(guī)范方向之間的水直線定向：確定直線與規(guī)范方向之間的水 平夾角，稱為直線定向。平夾角，稱為直線定向。 6-2 6-2 直線定向及控制網(wǎng)的定位和定向直線定向及控制網(wǎng)的定位和定向二、規(guī)范方向：二、規(guī)范方向：1 1、真子午線方向：過地面某

7、點的真子午線的、真子午線方向：過地面某點的真子午線的 切線方向，稱為該點的真切線方向，稱為該點的真 子午線方向。指向北方的子午線方向。指向北方的 一端稱為真北方向。一端稱為真北方向。用天文丈量方法或陀螺經(jīng)緯儀測定。用天文丈量方法或陀螺經(jīng)緯儀測定。 地面上某點真子午線的切線方向與中央子午線之間的夾角，用“表示。XY中央子午線坐標(biāo)縱軸坐標(biāo)縱軸方向坐標(biāo)縱軸方向子午線收斂角子午線收斂角 計算公式 其中 L同緯度上兩點間的弧長 兩點平均緯度 坐標(biāo)軸偏于真子午線以東者為正值； 坐標(biāo)軸偏于真子午線以西者為負(fù)值。 測定方法 天文丈量、陀螺儀、精度可達(dá)秒級。tanRL 在地球磁場的作用下，磁針自在靜止時其軸線所

8、指的方向。指北的一端稱磁北方向。用羅盤儀測定。 真子午線真子午線磁子午線磁子午線磁偏磁偏角角2.2.磁子午線方向磁北方向磁子午線方向磁北方向 地面上某點的真子午線方向與磁子午線方向之間的夾角，用“表示。 磁偏角磁偏角定義定義 磁子午線偏于真子午線以東者稱為東偏，為正值； 磁子午線偏于真子午線以西者稱為西偏，為負(fù)值。 測定方法 羅盤、精度到分。 在一坐標(biāo)系中，其坐標(biāo)縱軸所指的方向。 在高斯-克呂格平面直角坐標(biāo)系中，X坐標(biāo)軸中央子午線方向為坐標(biāo)北方向。中央子午線上真北與軸北一致。 3.3.坐標(biāo)縱軸方向坐標(biāo)北或軸北坐標(biāo)縱軸方向坐標(biāo)北或軸北三北方向三北方向磁北方向真北方向坐標(biāo)北方向1.1.方位角：由規(guī)

9、范方向北端方位角：由規(guī)范方向北端起，沿順時針方向量到某直起，沿順時針方向量到某直線的程度角，稱為該直線的線的程度角，稱為該直線的方位角。取值范圍：方位角。取值范圍：0 0-360-360種類種類 ：AA真方位角真方位角 Am Am磁方位角磁方位角 坐標(biāo)方位角坐標(biāo)方位角三、方位角 真北方位角A與磁北方位角Am之間的關(guān)系 mAAmA 真北方位角與坐標(biāo)方位角之間的關(guān)系 A 坐標(biāo)方位角與磁北方位角的關(guān)系 假設(shè)知磁偏角和子午線收斂角，那么mmAA2.2.幾種方位角之間的關(guān)系幾種方位角之間的關(guān)系 同不斷線上的各點坐標(biāo)方位角相等，且正、反坐標(biāo)方位角相差180四四. .正、反坐標(biāo)方位角正、反坐標(biāo)方位角 坐標(biāo)方

10、位角又稱方向角。在平面直角坐標(biāo)系統(tǒng)內(nèi)，坐標(biāo)方位角又稱方向角。在平面直角坐標(biāo)系統(tǒng)內(nèi)，以平行于以平行于X X軸的方向為基準(zhǔn)方向，順時針轉(zhuǎn)至該邊的程軸的方向為基準(zhǔn)方向，順時針轉(zhuǎn)至該邊的程度角度角0o0o360o360o稱為坐標(biāo)方位角也可簡稱為方位稱為坐標(biāo)方位角也可簡稱為方位角。角。18012211802112通式為 1801nn180212232112212332五五. .坐標(biāo)方位角的推算坐標(biāo)方位角的推算左后前180右后前180ABC200ABA=50B=60 C=70 求各邊的方位角求各邊的方位角知知: :例 知：AB =200， 觀測： A=50,B=60, C=70 求: BC, CA和CB，

11、AC 并把它們標(biāo)在圖上 解：3303603018070801808018060200180CACABCCAABBCCB計算校核：計算校核： 1503605101803301802601808018020018050330180ACACCAACBCCBCAABA 象限角：象限角： 從規(guī)范方向從規(guī)范方向的北端或南端順時的北端或南端順時針或逆時針量至直針或逆時針量至直線的銳角。用線的銳角。用“R R表示，并注出所在表示，并注出所在象限的稱號。象限的稱號。六、六、 象限角象限角 第象限：R1=北東4540 第象限：R2=南東6420 第象限：R3=南西4710 第象限：R4=北西5010 2.2.表示

12、方法表示方法 象限象限 =R 象限象限 =180-R 象限象限 =180+R 象限象限 =360-R3.3.種類種類真、磁、坐標(biāo)象限角。4.4.坐標(biāo)方位角與象限角的關(guān)系坐標(biāo)方位角與象限角的關(guān)系1、計算的根本公式 x12=x2-x1 y12=y2-y1x,y為坐標(biāo)增量 12121212yyyxxx七、直角坐標(biāo)和極坐標(biāo)的換算七、直角坐標(biāo)和極坐標(biāo)的換算1、丈量坐標(biāo)的正算、丈量坐標(biāo)的正算 根據(jù)兩個點連線的方位角和長度計算這兩點間的坐標(biāo)增量yx 和COS1212DxxxCOS12Dxxsin12Dyyysin12Dyy坐標(biāo)的遞推公式 累加后可得cos, 111iiiiiiDxxxxsin, 111iii

13、iiiDyyyykikkiDxxcos1始sin1ikkiDyy始2 2、丈量坐標(biāo)的反算、丈量坐標(biāo)的反算2122122,1)()(yyxxD2,12,12,12,12,12,12,1arccosarcsinDxDyxyarctg 根據(jù)兩個知點的坐標(biāo)計算它們連線的方位角和根據(jù)兩個知點的坐標(biāo)計算它們連線的方位角和長度長度 。小結(jié)小結(jié)(一坐標(biāo)增量 二、邊長 三方位角iiiiiiyyyxxx112122122,1)()(yyxxD2,12,12,12,12,12,12,1arccosarcsinDxDyxyarctg1 1、一點坐標(biāo)和一邊方位角定位。、一點坐標(biāo)和一邊方位角定位。2 2、兩點坐標(biāo)。、兩點

14、坐標(biāo)。6-36-3、導(dǎo)線丈量和導(dǎo)線計算、導(dǎo)線丈量和導(dǎo)線計算導(dǎo)線：將測區(qū)內(nèi)相鄰控制點連成直線而構(gòu)成的折線。導(dǎo)線：將測區(qū)內(nèi)相鄰控制點連成直線而構(gòu)成的折線。導(dǎo)線點：構(gòu)成折線的控制點叫導(dǎo)線點。導(dǎo)線邊：相鄰控制點連成的直線叫導(dǎo)線邊。轉(zhuǎn)機角：相鄰兩直線間的程度角叫轉(zhuǎn)機角。導(dǎo)線丈量：依次測定各導(dǎo)線邊的邊長和各轉(zhuǎn)機角，根據(jù)知邊方位角和知點坐標(biāo)推算出各邊方位角，從而計算出各導(dǎo)線點的坐標(biāo)。一、導(dǎo)線布設(shè)方式一、導(dǎo)線布設(shè)方式1.1.附合導(dǎo)線附合導(dǎo)線: :2.2.閉合導(dǎo)線閉合導(dǎo)線 3. 3.支導(dǎo)線支導(dǎo)線4.4.導(dǎo)線網(wǎng)導(dǎo)線網(wǎng)附合導(dǎo)線：1個起始方向角、1個起始知點及1 個終了方向角、1個終了知點；或 者2個起始知點及2個終

15、了知點。導(dǎo)線丈量必要的起始數(shù)據(jù)閉合導(dǎo)線：1個起始方位角及1個知點；或者 2個知點。 1.布設(shè)導(dǎo)線點：踏勘選點，建立標(biāo)志。二、導(dǎo)線丈量的外業(yè)任務(wù)二、導(dǎo)線丈量的外業(yè)任務(wù)2 2、導(dǎo)線邊長丈量、導(dǎo)線邊長丈量1、用鋼尺往返丈量，并加各種矯正；2、用測距儀測距,經(jīng)緯儀測豎直角，對斜距加 各項矯正。 相對誤差1/3000。3 3、測導(dǎo)線轉(zhuǎn)機角、測導(dǎo)線轉(zhuǎn)機角 觀測導(dǎo)線前進(jìn)方向左右側(cè)程度角。觀測導(dǎo)線前進(jìn)方向左右側(cè)程度角。 附合導(dǎo)線測左角，閉合導(dǎo)線測內(nèi)角。附合導(dǎo)線測左角，閉合導(dǎo)線測內(nèi)角。 左角左角+ +右角右角=360=360 右角右角= 360= 360- -左角左角測角方法測角方法測回法、三聯(lián)腳架法測回法、三

16、聯(lián)腳架法三聯(lián)腳架法三聯(lián)腳架法 三聯(lián)腳架法三聯(lián)腳架法180)2(nf理理測nf60允例如：例如：4 4、銜接丈量：導(dǎo)線銜接角的丈量叫導(dǎo)線定向。、銜接丈量：導(dǎo)線銜接角的丈量叫導(dǎo)線定向。3 3. .抄錄知數(shù)據(jù)的檢核抄錄知數(shù)據(jù)的檢核三、導(dǎo)線丈量內(nèi)業(yè)計算三、導(dǎo)線丈量內(nèi)業(yè)計算 一、附合導(dǎo)線平差計算1、角度閉合差的計算與調(diào)整 假設(shè)f f允，將角度閉合差按“反其符號，平均分配的原那么，矯正各角度。 nf60允右角之和的實際值： 理=始-終+n180左角之和的實際值： 理=終-始+n180角度閉合差： f= 測- 理檢核：檢核：nfvfv(2)、用矯正后的角度推算各邊方位角檢核：由起始邊方向角推算到終邊方位角的

17、角值應(yīng)與知方位角相等。普通公式： 前= 后-右180 前= 后+左180(3)(3)、計算坐標(biāo)增量、計算坐標(biāo)增量 用矯正后的方位角值計算各邊的坐標(biāo)增量，再計算坐標(biāo)增量閉合差。121212121212sincosDyDx . D導(dǎo)線邊長 導(dǎo)線邊方向角 (0360)121212121212sincosDyDx232323232323sincosDyDx3計算導(dǎo)線全長相對閉合差T1/3000合格坐標(biāo)增量總和的實際值：x理=x終-x始y理=y終-y始附合導(dǎo)線的坐標(biāo)增量閉合差：fx= x測測- x理理= x測測-x終終-x始始fy = y測測- y理理 = y測測-y終終-y始始附合導(dǎo)線坐標(biāo)增量閉合差的

18、幾何意義(4)(4)、增量閉合差的調(diào)整、增量閉合差的調(diào)整坐標(biāo)增量閉合差調(diào)整原那么：“反其符號按邊長成比例分配矯正后增量的代數(shù)和等于終點坐標(biāo)減去始矯正后增量的代數(shù)和等于終點坐標(biāo)減去始點坐標(biāo)點坐標(biāo)檢核檢核(5)、計算各導(dǎo)線點坐標(biāo) iiiixxx, 11iiiiyyy, 11檢核：計算出的終點坐標(biāo)應(yīng)與知數(shù)據(jù)一樣。二、閉合導(dǎo)線計算 角度閉合差： 180)2(nf理理測nf60允(1)、角度閉合差的計算和調(diào)整、角度閉合差的計算和調(diào)整 假設(shè)f f允，將角度閉合差按“反其符號，平均分配的原那么，矯正各角度。nfv2、坐標(biāo)方位角的推算普通公式普通公式 前前= 后后-右右180 前前= 后后+左左180 用矯正

19、后的角度計算方位角，推算到終邊的方位角應(yīng)等于知方位角3、坐標(biāo)增量閉合差的計算計算導(dǎo)線全長相對閉合差T1/3000合格坐標(biāo)增量閉合差調(diào)整原那么：“反其符號，按邊長成比例分配閉合差處置閉合差處置矯正后增量的代數(shù)和應(yīng)等于零矯正后增量的代數(shù)和應(yīng)等于零！4 4、計算導(dǎo)線點坐標(biāo)、計算導(dǎo)線點坐標(biāo)檢核：計算回到起始點坐標(biāo)jiijjiijyyyxxx否那么要檢查：知點坐標(biāo)的抄錄；邊長的抄 錄，邊長與點號的匹配；閉合 差的計算；矯正數(shù)的計算及其 符號能否正確；遞推能否正 確. 計算過程中要隨時 進(jìn)展檢查。 。留意留意三、無定向附和導(dǎo)線的計算三、無定向附和導(dǎo)線的計算方法: (1)、假定一邊的方位角作為起始方位角，

20、計算導(dǎo)線各邊的假定方位角，由測 得的邊長計算出各邊假定的坐標(biāo)增 量。兩知點間的假定坐標(biāo)增量x始-終=xy始-終=y1.假定坐標(biāo)增量的計算及方位角和邊長的矯正幻燈片 962、計算起點和終點間的假定邊長 和假定方位角 假定邊長L 假定方位角：22yxLxyarctg 閉合邊的假定邊長和假定方位角與真長和真坐標(biāo)方位角的幾何意義真、假坐標(biāo)方位角的差真、假坐標(biāo)方位角的差假坐標(biāo)方位角改為真坐標(biāo)方位角閉合邊的真假長度比：假真LLR ijij邊長觀測值矯正：邊長觀測值矯正：Li=Li測測RR越接近于1精度越高！2.坐標(biāo)增量和坐標(biāo)的計算坐標(biāo)增量和坐標(biāo)的計算計算檢核計算檢核始終始終yyyxxx或或:0(0)(）始

21、終始終yyyyxxxx四、支導(dǎo)線計算延續(xù)的極坐標(biāo)法是邊長iDiiiiiiiiDyyDxxsincos11).3 , 2 , 1(ni 條導(dǎo)線邊的方位角，是第式中ii單導(dǎo)線中粗差判別的技巧一單導(dǎo)線中粗差判別的技巧一 當(dāng)分別從兩端的知點出發(fā)計算兩套待定點坐標(biāo)時，假設(shè)大部分點的兩套坐標(biāo)不相等，而只需一點的兩套坐標(biāo)相等，那么該點的角度觀測值多半有錯。1.附和導(dǎo)線:四、導(dǎo)線丈量錯誤的檢查2.閉合導(dǎo)線的錯誤檢查 從起點開場，按邊長和轉(zhuǎn)機角的觀測值，用較大的比例尺展繪導(dǎo)線圖，作圖中閉合差的垂直平分線，該線經(jīng)過或靠進(jìn)的點，就是能夠有測角錯誤的點。單導(dǎo)線中粗差判別的技巧二單導(dǎo)線中粗差判別的技巧二 假設(shè)導(dǎo)線閉合差

22、的方位角與某條導(dǎo)線邊的方位角很接近即閉合差方向與該邊近似平行，閉合差的值又很大，那么這條導(dǎo)線邊的間隔觀測值多半含有粗錯。 6-46-4、交會定點的計算、交會定點的計算一、交會法：利用知控制點和點的坐標(biāo)，一、交會法：利用知控制點和點的坐標(biāo)，經(jīng)過觀測程度角或測定邊長經(jīng)過觀測程度角或測定邊長 來確定未知點的坐標(biāo)的方法。來確定未知點的坐標(biāo)的方法。二、交會定點的種類：二、交會定點的種類： 1.前方交會前方交會 2.側(cè)方交會側(cè)方交會 3.后方交會后方交會 4.測邊交會測邊交會三、小三角丈量： 為了同時測得一系列未知點的坐標(biāo)，采用由一些相鄰的三角形構(gòu)成的復(fù)雜圖形，這些圖形稱為三角網(wǎng)。測定這類圖形的任務(wù)叫小三

23、角丈量。丈量步驟：1 1、圖上選點；、圖上選點；2 2、野外踏勘、定點；、野外踏勘、定點；3 3、觀測；、觀測；4 4、內(nèi)業(yè)計算。、內(nèi)業(yè)計算。1、前方交會定點的計算已 知: A(Xa,Ya) , B(Xb,Yb) 觀測值：兩個知點處的程度角和。 求: P點的坐標(biāo)XP ,Yp tgtgtgtgXXtgYtgYYtgtgtgtgYYtgXtgXXbabapabbap)()(前方交會計算公式前方交會計算公式一、余切公式：一、余切公式：cotcot)(ycotcotBABApyxxx二、正切公式：cotcot)(cotcotBABApxxyyy前方交會點的精度前方交會點的精度變形前方交會變形前方交會2、側(cè)方交會、單三角形、側(cè)方交會、單三角形角度側(cè)方交會法角度側(cè)方交會法觀測值：一個知點處的水 平角e1和待定點處 的程度角e2。 計算：