三角高程測量ppt課件

1、 5.11 5.11 三角高程測量三角高程測量三角高程測量是根據(jù)兩點(diǎn)間的水平距離和垂三角高程測量是根據(jù)兩點(diǎn)間的水平距離和垂直角，計(jì)算兩點(diǎn)間的高差。直角，計(jì)算兩點(diǎn)間的高差。適用于：地形起伏大的地區(qū)進(jìn)行高程控制。實(shí)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。準(zhǔn)的要求。1三角高程測量原理三角高程測量原理ABivD h AB tanD大地水準(zhǔn)面大地水準(zhǔn)面HAHB A、B兩點(diǎn)間的高差兩點(diǎn)間的高差hAB為：為：viDhABAB tan B點(diǎn)的高程點(diǎn)的高程HB為：為：viDHhHHABAABAB tan注意：當(dāng)兩點(diǎn)距離

2、較大大于注意：當(dāng)兩點(diǎn)距離較大大于300m時(shí)：時(shí)： 1、加球氣差改正數(shù)：、加球氣差改正數(shù)： RDf243. 02 2、可采用對(duì)向、可采用對(duì)向觀測后取平均的觀測后取平均的方法，抵消球氣方法，抵消球氣差的影響。差的影響。 flDtgihAB球差為正，氣差為負(fù)球差為正，氣差為負(fù)圖形：電磁波三角高程測量記錄表圖形：電磁波三角高程測量記錄表二、三角高程測量的基本公式二、三角高程測量的基本公式1、地球曲率與大氣折光的影響、地球曲率與大氣折光的影響 由于大地水準(zhǔn)面是曲面，過測站點(diǎn)的曲面切線不由于大地水準(zhǔn)面是曲面，過測站點(diǎn)的曲面切線不一定和水平視線平行。故測得的高差和實(shí)際高差不一一定和水平視線平行。故測得的高差

3、和實(shí)際高差不一定相等。定相等。 空氣密度隨著所在位置的高程變化，越到高空，空氣密度隨著所在位置的高程變化，越到高空，密度越稀，光線通過由下而上密度均勻變化的的大氣密度越稀，光線通過由下而上密度均勻變化的的大氣層時(shí)，光線發(fā)生折射，形成凹向地面的曲線。引起三層時(shí)，光線發(fā)生折射，形成凹向地面的曲線。引起三角高程測量偏差。角高程測量偏差。如圖，如圖，PCPC為水平視線，為水平視線，PE PE 是通過是通過P P點(diǎn)的水準(zhǔn)面。點(diǎn)的水準(zhǔn)面。由于地球曲率的影響，由于地球曲率的影響，C C、E E高程不等。高程不等。P P、E E同同高程。高程。CECE為地球曲率對(duì)為地球曲率對(duì)高差的影響：高差的影響：RSCEP

4、220如圖，如圖，A A點(diǎn)高程已知，測量點(diǎn)高程已知，測量A A、B B之間的高差之間的高差hAB,hAB,求求B B點(diǎn)的高程。點(diǎn)的高程。 PCPC為水平視線。為水平視線。PMPM為視線未受大為視線未受大氣折光影響的方向線，實(shí)際照準(zhǔn)氣折光影響的方向線，實(shí)際照準(zhǔn)在在N N上。上。 視線的豎直角為視線的豎直角為 。 則則MNMN為大氣折光影響：為大氣折光影響：其中，其中，K K為大氣垂直折光系數(shù)，為大氣垂直折光系數(shù)，S0S0為為ABAB兩點(diǎn)間的實(shí)測的水平距離。兩點(diǎn)間的實(shí)測的水平距離。R R為地球曲率半徑。為地球曲率半徑。20S2RKMN為儀器高，為儀器高， 為覘標(biāo)高，則為覘標(biāo)高，則B B點(diǎn)的點(diǎn)的高程

5、可以表示為：高程可以表示為：H=HA+ +EC+CM-MN-NBH=HA+ +EC+CM-MN-NB = HA+ +P+CM - - = HA+ +P+CM - - 其中其中iviivtanStan 0PCCMfviHHhABABtanD三角高程測量的公式可寫為：三角高程測量的公式可寫為：2 2、對(duì)向觀測計(jì)算高差、對(duì)向觀測計(jì)算高差 為了消除或減弱地球曲率和大氣折光的為了消除或減弱地球曲率和大氣折光的影響，三角高程測量一般應(yīng)進(jìn)行對(duì)向觀測，影響，三角高程測量一般應(yīng)進(jìn)行對(duì)向觀測，亦稱直、反覘觀測。三角高程測量對(duì)向觀測，亦稱直、反覘觀測。三角高程測量對(duì)向觀測，所求得的高差較差不應(yīng)大于所求得的高差較差不

6、應(yīng)大于0.4D0.4Dm m），其），其中中D D為水平距離，以為水平距離，以kmkm為單位。若符合要求，為單位。若符合要求，取兩次高差的平均值作為最終高差。取兩次高差的平均值作為最終高差。 三角高程測量計(jì)算三角高程測量計(jì)算所求點(diǎn)所求點(diǎn)B B起算點(diǎn)起算點(diǎn)A A覘法覘法平距平距D D/m/m垂直角垂直角DtanDtan/m/m儀器高儀器高i i/m/m覘標(biāo)高覘標(biāo)高v v/m/m高差高差h h/m/m直直286.36286.36+10+1032263226+53.28+53.28+1.52+1.52-2.76-2.76+52.04+52.04反反286.36286.36-9-958415841-5

7、0.38-50.38+1.48+1.48-3.20-3.20-52.10-52.10對(duì)向觀測的高差較對(duì)向觀測的高差較差差/m/m-0.06-0.06高差較差容許值高差較差容許值/m/m0.110.11平均高差平均高差/m/m起算點(diǎn)高程起算點(diǎn)高程/m/m所求點(diǎn)高程所求點(diǎn)高程/m/m+50.07+50.07105.72105.72157.79157.79三、三角高程測量主要誤差來源及減弱措施三、三角高程測量主要誤差來源及減弱措施 由公式知，觀測邊長由公式知，觀測邊長D D、垂直角、儀高、垂直角、儀高i i和覘標(biāo)和覘標(biāo)高高v v的測量誤差及大氣垂直折光系數(shù)的測量誤差及大氣垂直折光系數(shù)K K的測定誤的

8、測定誤差均會(huì)給三角高程測量成果帶來誤差。差均會(huì)給三角高程測量成果帶來誤差。 1 1、邊長誤差、邊長誤差 邊長誤差決定于距離丈量方法。用普通視邊長誤差決定于距離丈量方法。用普通視距法測定距離，精度只有距法測定距離，精度只有1/3001/300；用電磁波測距；用電磁波測距儀測距，精度很高，邊長誤差一般為幾萬分之儀測距，精度很高，邊長誤差一般為幾萬分之一到幾十萬分之一。邊長誤差對(duì)三角高程的影一到幾十萬分之一。邊長誤差對(duì)三角高程的影響與垂直角大小有關(guān)，垂直角愈大，其影響也響與垂直角大小有關(guān)，垂直角愈大，其影響也愈大。愈大。2、 垂直角誤差 垂直角觀測誤差包括儀器誤差、觀測誤差和外界環(huán)境的影響。J6經(jīng)緯

9、儀兩測回垂直角平均值的中誤差可達(dá)15，對(duì)三角高程的影響與邊長及推算高程路線總長有關(guān)，邊長或總長愈長，對(duì)高程的影響也愈大。因而，垂直角的觀測應(yīng)選擇大氣折光影響較小的陰天和每天的中午觀測較好，推算三角高程路線還應(yīng)選擇短邊傳遞，對(duì)路線上邊數(shù)也有限制。3 3、大氣垂直折光系數(shù)誤差、大氣垂直折光系數(shù)誤差 大氣垂直折光誤差主要表現(xiàn)為折光系數(shù)大氣垂直折光誤差主要表現(xiàn)為折光系數(shù)K K值測定誤差。值測定誤差。 4 4、丈量儀高和覘標(biāo)高的誤差、丈量儀高和覘標(biāo)高的誤差 儀高和覘標(biāo)高的量測誤差有多大，對(duì)高差的影響也會(huì)有儀高和覘標(biāo)高的量測誤差有多大，對(duì)高差的影響也會(huì)有多大。因而，應(yīng)仔細(xì)量測儀高和覘標(biāo)高。多大。因而，應(yīng)仔

10、細(xì)量測儀高和覘標(biāo)高?？乜?制制 測測 量量內(nèi)容提要:1控制測量概述 2導(dǎo) 線 測 量3交會(huì)測量4高程控制測量 控制測量控制測量 概概 述述 一、控制測量一、控制測量1、目的與作用、目的與作用為測圖或工程建設(shè)的測區(qū)建立統(tǒng)一為測圖或工程建設(shè)的測區(qū)建立統(tǒng)一的平面控制網(wǎng)和高程控制網(wǎng)。的平面控制網(wǎng)和高程控制網(wǎng)?？刂普`差的積累?？刂普`差的積累。作為進(jìn)行各種細(xì)部測量的基準(zhǔn)作為進(jìn)行各種細(xì)部測量的基準(zhǔn)2、有關(guān)名詞、有關(guān)名詞小地區(qū)小區(qū)域）：不必考慮地球曲率對(duì)水平小地區(qū)小區(qū)域）：不必考慮地球曲率對(duì)水平角和水平距離影響的范圍。角和水平距離影響的范圍?？刂泣c(diǎn)：具有精確可靠平面坐標(biāo)或高程的測量控制點(diǎn)：具有精確可靠平面坐標(biāo)

11、或高程的測量基準(zhǔn)點(diǎn)?；鶞?zhǔn)點(diǎn)?？刂凭W(wǎng)：由控制點(diǎn)分布和測量方法決定所組成控制網(wǎng)：由控制點(diǎn)分布和測量方法決定所組成的圖形。的圖形。控制測量：為建立控制網(wǎng)所進(jìn)行的測量工作?？刂茰y量：為建立控制網(wǎng)所進(jìn)行的測量工作。3、控制測量分類按內(nèi)容分：按內(nèi)容分： 平面控制測量：測定各平面控制點(diǎn)的坐標(biāo)平面控制測量：測定各平面控制點(diǎn)的坐標(biāo)X、Y。 高程控制測量：測定各高程控制點(diǎn)的高程高程控制測量：測定各高程控制點(diǎn)的高程H。按精度分：一等、二等、三等、四等；一級(jí)、按精度分：一等、二等、三等、四等；一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)二級(jí)、三級(jí)按方法分：三角網(wǎng)測量、天文測量、導(dǎo)線測量、按方法分：三角網(wǎng)測量、天文測量、導(dǎo)線測量、交會(huì)測量、衛(wèi)星定

12、位測量交會(huì)測量、衛(wèi)星定位測量按區(qū)域分：國家控制測量、城市控制測量、小按區(qū)域分：國家控制測量、城市控制測量、小區(qū)域工程控制測量區(qū)域工程控制測量二、國家控制網(wǎng)二、國家控制網(wǎng) l平面：國家平面控制網(wǎng)由一、二、三、四等平面：國家平面控制網(wǎng)由一、二、三、四等三角網(wǎng)組成。三角網(wǎng)組成。l高程：國家高程控制網(wǎng)是由一、二、三、四高程：國家高程控制網(wǎng)是由一、二、三、四等水準(zhǔn)網(wǎng)組成。等水準(zhǔn)網(wǎng)組成。 l國家控制網(wǎng)的特點(diǎn)：高級(jí)點(diǎn)逐級(jí)控制低級(jí)點(diǎn)。國家控制網(wǎng)的特點(diǎn)：高級(jí)點(diǎn)逐級(jí)控制低級(jí)點(diǎn)。 圖形圖形1：國家一、二等平面控制網(wǎng)布置形式：國家一、二等平面控制網(wǎng)布置形式一等三角網(wǎng)一等三角網(wǎng)二等三角網(wǎng)二等三角網(wǎng)200250km203

13、0km一等基本鎖的邊長為一等基本鎖的邊長為2025公里，公里，二等網(wǎng)的平均邊長為二等網(wǎng)的平均邊長為13公里，三公里，三等網(wǎng)平均邊長為等網(wǎng)平均邊長為8km，四等網(wǎng)平，四等網(wǎng)平均邊長：均邊長：2-6km中小城市一般以四等網(wǎng)作為首級(jí)控制網(wǎng)。中小城市一般以四等網(wǎng)作為首級(jí)控制網(wǎng)。測區(qū)面積測區(qū)面積首級(jí)控制首級(jí)控制圖根控制圖根控制1150.5 20.5以下以下一級(jí)小三角或一級(jí)小三角或(一級(jí)導(dǎo)線一級(jí)導(dǎo)線)二級(jí)小三角或二級(jí)小三角或(一級(jí)導(dǎo)線一級(jí)導(dǎo)線)圖根三角圖根三角(或圖根導(dǎo)線或圖根導(dǎo)線)兩級(jí)圖根兩級(jí)圖根兩級(jí)圖根兩級(jí)圖根三角網(wǎng)三角網(wǎng)導(dǎo)線網(wǎng)導(dǎo)線網(wǎng)n一等水準(zhǔn)是國家高程控制的骨干，沿地質(zhì)一等水準(zhǔn)是國家高程控制的骨干，

14、沿地質(zhì)構(gòu)造穩(wěn)定和坡度平緩的交通線布滿全國，構(gòu)構(gòu)造穩(wěn)定和坡度平緩的交通線布滿全國，構(gòu)成網(wǎng)狀。成網(wǎng)狀。n一等水準(zhǔn)路線全長為一等水準(zhǔn)路線全長為9300093000多公里，包括多公里，包括100100個(gè)閉合環(huán)，環(huán)的周長為個(gè)閉合環(huán)，環(huán)的周長為80015008001500公里。公里。n二等水準(zhǔn)是國家高程控制網(wǎng)的全面基礎(chǔ)，二等水準(zhǔn)是國家高程控制網(wǎng)的全面基礎(chǔ)，一般沿鐵路、公路和河流布設(shè)。一般沿鐵路、公路和河流布設(shè)。n二等水準(zhǔn)環(huán)線布設(shè)在一等水準(zhǔn)環(huán)內(nèi)，每個(gè)二等水準(zhǔn)環(huán)線布設(shè)在一等水準(zhǔn)環(huán)內(nèi)，每個(gè)環(huán)的周長為環(huán)的周長為300700300700公里，全長為公里，全長為137000137000多公多公里，包括里，包括8228

15、22個(gè)閉合環(huán)。個(gè)閉合環(huán)。n沿一、二等水準(zhǔn)路線還要進(jìn)行重力測量，沿一、二等水準(zhǔn)路線還要進(jìn)行重力測量，提供重力改正數(shù)據(jù)。提供重力改正數(shù)據(jù)。n一、二等水準(zhǔn)環(huán)線要定期復(fù)測，檢查水準(zhǔn)一、二等水準(zhǔn)環(huán)線要定期復(fù)測，檢查水準(zhǔn)點(diǎn)的高程變化供研究地殼垂直運(yùn)動(dòng)用。點(diǎn)的高程變化供研究地殼垂直運(yùn)動(dòng)用。n三、四等水準(zhǔn)直接為測制地形圖和各項(xiàng)工三、四等水準(zhǔn)直接為測制地形圖和各項(xiàng)工程建設(shè)用。三等環(huán)不超過程建設(shè)用。三等環(huán)不超過300300公里；四等水準(zhǔn)公里；四等水準(zhǔn)一般布設(shè)為附合在高等級(jí)水準(zhǔn)點(diǎn)上的附合路一般布設(shè)為附合在高等級(jí)水準(zhǔn)點(diǎn)上的附合路線，其長度不超過線，其長度不超過8080公里。公里。城市與圖根水準(zhǔn)測量的主要技術(shù)要求城市與

16、圖根水準(zhǔn)測量的主要技術(shù)要求 應(yīng)根據(jù)城市或廠礦的規(guī)模確定城市首級(jí)水準(zhǔn)網(wǎng)的等級(jí)，然后應(yīng)根據(jù)城市或廠礦的規(guī)模確定城市首級(jí)水準(zhǔn)網(wǎng)的等級(jí)，然后再根據(jù)等級(jí)水準(zhǔn)點(diǎn)測定圖根點(diǎn)的高程。再根據(jù)等級(jí)水準(zhǔn)點(diǎn)測定圖根點(diǎn)的高程。水準(zhǔn)點(diǎn)間的距離，一般地區(qū)為水準(zhǔn)點(diǎn)間的距離，一般地區(qū)為23km23km，城市建筑區(qū)為，城市建筑區(qū)為12km12km，工業(yè)區(qū)小于工業(yè)區(qū)小于1km1km。一個(gè)測區(qū)至少設(shè)立三個(gè)水準(zhǔn)點(diǎn)。一個(gè)測區(qū)至少設(shè)立三個(gè)水準(zhǔn)點(diǎn)。 三、控制測量的一般作業(yè)步驟三、控制測量的一般作業(yè)步驟l測量原則測量原則l從整體到局部，先控制后碎部，步步有檢核從整體到局部，先控制后碎部，步步有檢核l控制測量的分類控制測量的分類l按性質(zhì)分：平面

17、控制測量按性質(zhì)分：平面控制測量(測定控制點(diǎn)的測定控制點(diǎn)的X、Y坐標(biāo)）；高程控制測量坐標(biāo)）；高程控制測量(測定控制點(diǎn)的高程）測定控制點(diǎn)的高程）l按應(yīng)用范圍分按應(yīng)用范圍分l國家控制網(wǎng)、城市控制網(wǎng)、圖根控制網(wǎng)國家控制網(wǎng)、城市控制網(wǎng)、圖根控制網(wǎng)l 控制測量作業(yè)包括控制測量作業(yè)包括l 技術(shù)設(shè)計(jì)、實(shí)地選點(diǎn)、標(biāo)石埋設(shè)、觀測和技術(shù)設(shè)計(jì)、實(shí)地選點(diǎn)、標(biāo)石埋設(shè)、觀測和平差計(jì)算平差計(jì)算l控制測量技術(shù)設(shè)計(jì)包括控制測量技術(shù)設(shè)計(jì)包括l 精度指標(biāo)的確定和控制網(wǎng)的網(wǎng)形設(shè)計(jì)精度指標(biāo)的確定和控制網(wǎng)的網(wǎng)形設(shè)計(jì)l 四、平面控制點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算基礎(chǔ)四、平面控制點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算基礎(chǔ) 1 1、坐標(biāo)方位角的推算：、坐標(biāo)方位角的推算：ABCD123AB1A

18、BCD123v坐標(biāo)方位角又稱方向角。在平面直角坐標(biāo)系坐標(biāo)方位角又稱方向角。在平面直角坐標(biāo)系統(tǒng)內(nèi)，以平行于統(tǒng)內(nèi)，以平行于X X軸的方向?yàn)榛鶞?zhǔn)方向，順時(shí)軸的方向?yàn)榛鶞?zhǔn)方向，順時(shí)針轉(zhuǎn)至該邊的水平角針轉(zhuǎn)至該邊的水平角0 0360360稱為坐標(biāo)方稱為坐標(biāo)方位角也可簡稱為方位角）。位角也可簡稱為方位角）。180后前2 2、平面直角坐標(biāo)正、反算、平面直角坐標(biāo)正、反算 極坐標(biāo)化為直角坐標(biāo)又稱坐標(biāo)正算，即極坐標(biāo)化為直角坐標(biāo)又稱坐標(biāo)正算，即已知兩點(diǎn)間的水平距離已知兩點(diǎn)間的水平距離DD和坐標(biāo)方位角和坐標(biāo)方位角 ，計(jì)算兩點(diǎn)間的坐標(biāo)增量計(jì)算兩點(diǎn)間的坐標(biāo)增量x x，y y： x12 = x2 x1 = D12 cos12x12 = x2 x1 = D12 cos12 y12 = y2 - y1= D12 sin12y12 = y2 - y1= D12 sin12根據(jù)上式計(jì)算時(shí)，根據(jù)上式計(jì)算時(shí)，sin sin 和和 cos cos 函數(shù)值有正、函數(shù)值有正、有負(fù)，因此算得的增量同樣是有正、負(fù)號(hào)。有負(fù)，因此算得的增量同樣是有正、負(fù)號(hào)。 直角坐標(biāo)化為極坐標(biāo)又稱坐標(biāo)反算，即已直角坐標(biāo)化為極坐標(biāo)又稱坐標(biāo)反算，即已知兩點(diǎn)的直角坐標(biāo)知兩點(diǎn)的直角坐標(biāo)( (或坐標(biāo)增量或坐標(biāo)增量x x，y)y)，計(jì)，計(jì)算兩點(diǎn)間的水平距離算兩點(diǎn)間的水平距離D D和坐標(biāo)方位角和坐標(biāo)方位角。 得到得到 ：A