第五章小地區(qū)控制測量

1、第五章小地區(qū)控制測量第1頁，共25頁。5-1 5-1 控制測量概念控制測量概念 在緒論中已講過，測量工作的基本原則是在緒論中已講過，測量工作的基本原則是“從整體到從整體到局部局部”、“先控制后碎部先控制后碎部”，其涵義就是在測區(qū)內(nèi)，先建其涵義就是在測區(qū)內(nèi)，先建立測量控制網(wǎng)，用來控制全局，然后根據(jù)控制網(wǎng)測定控制點立測量控制網(wǎng)，用來控制全局，然后根據(jù)控制網(wǎng)測定控制點周圍的地形或進行建筑施工放樣測量。這樣不僅可以保證整周圍的地形或進行建筑施工放樣測量。這樣不僅可以保證整個測區(qū)有一個個測區(qū)有一個統(tǒng)一的、均勻的測量精度統(tǒng)一的、均勻的測量精度，而且可以，而且可以增加作業(yè)增加作業(yè)面面，從而，從而加快測量速度

2、加快測量速度。 所謂控制網(wǎng)，就是在測區(qū)內(nèi)選擇一些有控制意義的控所謂控制網(wǎng)，就是在測區(qū)內(nèi)選擇一些有控制意義的控制點構成幾何圖形。制點構成幾何圖形。第2頁，共25頁。 測定控制點平面坐標的工作，稱為平面控制測量；測定控測定控制點平面坐標的工作，稱為平面控制測量；測定控制點高程的工作，稱為高程控制測量。制點高程的工作，稱為高程控制測量。 按控制網(wǎng)控制的范圍，可分為按控制網(wǎng)控制的范圍，可分為國家控制網(wǎng)、城市控制國家控制網(wǎng)、城市控制網(wǎng)、小區(qū)域控制網(wǎng)和圖根控制網(wǎng)。網(wǎng)、小區(qū)域控制網(wǎng)和圖根控制網(wǎng)。一、國家控制網(wǎng)一、國家控制網(wǎng) 國家控制網(wǎng)是在全國范圍內(nèi)按統(tǒng)一的方案建立的控國家控制網(wǎng)是在全國范圍內(nèi)按統(tǒng)一的方案建立

3、的控制網(wǎng)，它是用制網(wǎng)，它是用精密的儀器和精確的方法精密的儀器和精確的方法測定，按最小二乘法測定，按最小二乘法原理進行測量數(shù)據(jù)處理，合理的分配測量誤差，進而求得觀測原理進行測量數(shù)據(jù)處理，合理的分配測量誤差，進而求得觀測值的最或是值，最后求得控制點的平面坐標和高程。值的最或是值，最后求得控制點的平面坐標和高程。 國家控制網(wǎng)依其精度可分為一、二、三、四等四個級國家控制網(wǎng)依其精度可分為一、二、三、四等四個級別，而且是由高級到低級逐級加以控制。別，而且是由高級到低級逐級加以控制。 第3頁，共25頁。一等三角鎖一等三角鎖二等三角鎖二等三角鎖圖圖5-1 5-1 國家平面控制網(wǎng)國家平面控制網(wǎng) 圖圖5-2 5-

4、2 國家高程控制網(wǎng)國家高程控制網(wǎng)12341、一等水準路線、一等水準路線 2、二等水準路線、二等水準路線3、三等水準路線、三等水準路線 4、四等水準路線、四等水準路線第4頁，共25頁。二、城市控制網(wǎng)二、城市控制網(wǎng) 城市控制網(wǎng)是在國家控制網(wǎng)的基礎上建立城市控制網(wǎng)是在國家控制網(wǎng)的基礎上建立起來的，目的在于為城市規(guī)劃、市政建設、工起來的，目的在于為城市規(guī)劃、市政建設、工業(yè)民用建筑設計和施工放樣服務。業(yè)民用建筑設計和施工放樣服務。城市控制網(wǎng)城市控制網(wǎng)建立方法與國家網(wǎng)相同，只是精度有所不同。建立方法與國家網(wǎng)相同，只是精度有所不同。為了滿足不同目的，城市網(wǎng)也要分級建立。為了滿足不同目的，城市網(wǎng)也要分級建立。

5、三、小區(qū)域控制網(wǎng)三、小區(qū)域控制網(wǎng) 所謂小地區(qū)控制網(wǎng)，是指在面積小于所謂小地區(qū)控制網(wǎng)，是指在面積小于15km2范圍內(nèi)建立的控制網(wǎng)。范圍內(nèi)建立的控制網(wǎng)。應與國家或城市控制網(wǎng)應與國家或城市控制網(wǎng)相連，形成統(tǒng)一的坐標系和高程系。但當連接相連，形成統(tǒng)一的坐標系和高程系。但當連接有困難時，為了建設的需要，也可以建立獨立有困難時，為了建設的需要，也可以建立獨立控制網(wǎng)。小區(qū)域控制網(wǎng)，也要根據(jù)面積大小分控制網(wǎng)。小區(qū)域控制網(wǎng)，也要根據(jù)面積大小分級建立，其面積和等級的關系。級建立，其面積和等級的關系。 第5頁，共25頁。測區(qū)面積測區(qū)面積首級控制首級控制圖根控制圖根控制2 15km2一級小三角或一級導線一級小三角或一

6、級導線二級圖根二級圖根0.5 2km2二級小三角或二級導線二級小三角或二級導線二級圖根二級圖根0.5km2以下以下圖根控制圖根控制 小區(qū)域控制網(wǎng)要求小區(qū)域控制網(wǎng)要求第6頁，共25頁。四、圖根控制四、圖根控制 直接以測圖為目的而建立的控制網(wǎng)，稱為圖根控制網(wǎng)，直接以測圖為目的而建立的控制網(wǎng)，稱為圖根控制網(wǎng)，其控制點稱圖根點。其控制點稱圖根點。圖根控制網(wǎng)也應與上述各種控制網(wǎng)連接，圖根控制網(wǎng)也應與上述各種控制網(wǎng)連接，形成統(tǒng)一系統(tǒng)。個別地區(qū)連接有困難時，也可建立獨立圖形成統(tǒng)一系統(tǒng)。個別地區(qū)連接有困難時，也可建立獨立圖根控制網(wǎng)。根控制網(wǎng)。 由于圖根控制專為測圖而做，所以圖根點的密度和精度要滿由于圖根控制專

7、為測圖而做，所以圖根點的密度和精度要滿足測圖要求。表足測圖要求。表5-2是平坦地區(qū)圖根點密度的規(guī)定。對山區(qū)或特困是平坦地區(qū)圖根點密度的規(guī)定。對山區(qū)或特困地區(qū)，圖根點的密度，可適當增大。地區(qū)，圖根點的密度，可適當增大。 根據(jù)專業(yè)性質(zhì)對測量的要求以及測量的發(fā)展趨勢，尤其根據(jù)專業(yè)性質(zhì)對測量的要求以及測量的發(fā)展趨勢，尤其是光電測距技術的廣泛應用，本章主要介紹小區(qū)域控制測量是光電測距技術的廣泛應用，本章主要介紹小區(qū)域控制測量中常用的導線測量。中常用的導線測量。第7頁，共25頁。測圖比例尺測圖比例尺1:5001:1 0001:2 0001:5 000圖根點個數(shù)圖根點個數(shù)/km215050155每幅圖圖根點

8、個數(shù)每幅圖圖根點個數(shù)9 10121520圖根控制點密度圖根控制點密度第8頁，共25頁。5-2 導線測量的外業(yè)工作導線測量的外業(yè)工作一、導線測量概述一、導線測量概述 導線測量是建立平面控制網(wǎng)的形式之一。在測區(qū)內(nèi)，選導線測量是建立平面控制網(wǎng)的形式之一。在測區(qū)內(nèi)，選擇若干控制點，由直線連接各控制點而形成的連續(xù)折線圖形，擇若干控制點，由直線連接各控制點而形成的連續(xù)折線圖形，稱為導線。稱為導線。其轉(zhuǎn)折點稱為導線點，連接導線點的直線稱為導線其轉(zhuǎn)折點稱為導線點，連接導線點的直線稱為導線邊，相鄰導線邊之間的水平角稱導線轉(zhuǎn)折角。邊，相鄰導線邊之間的水平角稱導線轉(zhuǎn)折角。 導線布設比較靈活，只需要兩相鄰導線點導線布

9、設比較靈活，只需要兩相鄰導線點通視通視，導線邊便于量，導線邊便于量取就可以，所以特別適宜于隱蔽地區(qū)，如建筑區(qū)、森林區(qū)等視野不取就可以，所以特別適宜于隱蔽地區(qū)，如建筑區(qū)、森林區(qū)等視野不夠開闊的地方。夠開闊的地方。 導線測量可分為導線測量可分為。它是建。它是建立小地區(qū)平面控制網(wǎng)的主要方法之一。其等級及技術要求見表立小地區(qū)平面控制網(wǎng)的主要方法之一。其等級及技術要求見表5-3。 第9頁，共25頁。閉和導線閉和導線：起止于同一已知點的導線，組成閉合：起止于同一已知點的導線，組成閉合多邊形，這種導線稱為閉合導線。多邊形，這種導線稱為閉合導線。附和導線附和導線：布設在兩已知點間的導線，稱附合：布設在兩已知點

10、間的導線，稱附合導線。導線。支支 導導 線線：是從一個已知點和一個已知方位角出：是從一個已知點和一個已知方位角出發(fā)，既不附合到另一已知點，又不回到原起始點發(fā)，既不附合到另一已知點，又不回到原起始點的導線，稱為支導線。的導線，稱為支導線。 根據(jù)測區(qū)內(nèi)及附近以知控制點情況和測區(qū)的自然根據(jù)測區(qū)內(nèi)及附近以知控制點情況和測區(qū)的自然地理條件，導線可以布設成以下三種形式：地理條件，導線可以布設成以下三種形式：第10頁，共25頁。AB123ab4NNABCDBACD1234第11頁，共25頁。二、二、導線測量的外業(yè)工作導線測量的外業(yè)工作選點選點點應選在地面堅實而視野開闊的地方，便于安置儀器，點應選在地面堅實而

11、視野開闊的地方，便于安置儀器，測量碎部。點位能長期保存。測量碎部。點位能長期保存。相鄰導線點要互相通視，便于角度測量，地面比較平相鄰導線點要互相通視，便于角度測量，地面比較平坦，或坡度比較均勻，便于丈量距離。坦，或坡度比較均勻，便于丈量距離。導線點要均勻布設全測區(qū)，不能集中于某一局部，以導線點要均勻布設全測區(qū)，不能集中于某一局部，以便控制整個測區(qū)。便控制整個測區(qū)。1. 同一等級的導線相鄰邊長相差不宜過大，以免引起較同一等級的導線相鄰邊長相差不宜過大，以免引起較大的測角誤差。大的測角誤差。 導線點選定后應埋設標志，進行編號，并繪制點位草導線點選定后應埋設標志，進行編號，并繪制點位草圖（圖（點之記

12、點之記）。一般在標志頂端釘一小釘或刻上十字）。一般在標志頂端釘一小釘或刻上十字表示點位，在樁頂或側面寫上編號。表示點位，在樁頂或側面寫上編號。第12頁，共25頁。量距量距 導線測量有條件時，最好采用光電測距儀測量邊長。往返丈導線測量有條件時，最好采用光電測距儀測量邊長。往返丈量的相對精度在平坦地區(qū)應不低于量的相對精度在平坦地區(qū)應不低于1/3 000，起伏變化稍大的地區(qū)，起伏變化稍大的地區(qū)也不應低于也不應低于1/2 000，特殊困難地區(qū)允許到，特殊困難地區(qū)允許到1/1 000，如符合限差要，如符合限差要求，可取往返中數(shù)。求，可取往返中數(shù)。測角測角 對閉合導線和附合導線一般觀測前進方向的對閉合導線

13、和附合導線一般觀測前進方向的左角左角。用。用DJ6型經(jīng)型經(jīng)緯儀觀測一個緯儀觀測一個測回測回，2個半測回角值之差不超過個半測回角值之差不超過40“時，即可時，即可取平均值作為角值。取平均值作為角值。 為推算各導線邊的方位角，計算導線點的坐標，在導線為推算各導線邊的方位角，計算導線點的坐標，在導線與高級控制點連接時，要加測連接角，若導線為獨立系統(tǒng)，與高級控制點連接時，要加測連接角，若導線為獨立系統(tǒng)，則需用羅盤儀或其它方法測定起始邊方位角。則需用羅盤儀或其它方法測定起始邊方位角。 各等級的主要技術見表各等級的主要技術見表5-3。 第13頁，共25頁。5-3 導線測量的內(nèi)業(yè)計算導線測量的內(nèi)業(yè)計算 導線

14、測量內(nèi)業(yè)計算的目的就是導線測量內(nèi)業(yè)計算的目的就是計算各導線點計算各導線點的坐標的坐標(x, y)。計算之前，應全面檢查導線測量外。計算之前，應全面檢查導線測量外業(yè)記錄，數(shù)據(jù)是否齊全，有無記錯、算錯，成果業(yè)記錄，數(shù)據(jù)是否齊全，有無記錯、算錯，成果是否符合精度要求，起算數(shù)據(jù)是否準確。然后繪是否符合精度要求，起算數(shù)據(jù)是否準確。然后繪制導線略圖，把各項數(shù)據(jù)注于圖上相應位置。制導線略圖，把各項數(shù)據(jù)注于圖上相應位置。一、一、閉和導線坐標計算閉和導線坐標計算1. 1.角度閉和差的計算與調(diào)整角度閉和差的計算與調(diào)整 n邊形的閉和導線其內(nèi)角和應為：邊形的閉和導線其內(nèi)角和應為： 理理 = (n 2) 180o (5

15、-1)第14頁，共25頁。 觀測值的總和觀測值的總和測測應等于理論值，但由于角度觀測值不可應等于理論值，但由于角度觀測值不可避免地存在誤差，使兩者不相等，而產(chǎn)生的差異稱為角度閉避免地存在誤差，使兩者不相等，而產(chǎn)生的差異稱為角度閉合差合差f f=測測 理理 =測測 (n 2) 180o各級導線角度閉合差的允許值是不同的，應查取表各級導線角度閉合差的允許值是不同的，應查取表5-3。圖。圖根導線的允許值為：根導線的允許值為： f允允 = 40 n1/2 若閉合差大于允許值成果不合格。應仔細檢查原始記錄，分析若閉合差大于允許值成果不合格。應仔細檢查原始記錄，分析原因，有目的的返工。原因，有目的的返工。

16、 若若 f f允允 ，可將閉和差按，可將閉和差按“反符號，平均分配反符號，平均分配”的原則對的原則對角度進行改正，每個角度的改正數(shù)為角度進行改正，每個角度的改正數(shù)為 V = f/n 若角度改正數(shù)不恰為整秒數(shù)，可酌情湊整，使若角度改正數(shù)不恰為整秒數(shù)，可酌情湊整，使改正后之內(nèi)角和應為理論值，以作計算校核。改正后之內(nèi)角和應為理論值，以作計算校核。第15頁，共25頁。2. 2.導線邊坐標方位角的推算導線邊坐標方位角的推算 根據(jù)根據(jù)起始邊的坐標方位角及改正后角值根據(jù)根據(jù)起始邊的坐標方位角及改正后角值推算其它各導線邊的坐標方位角。見圖推算其它各導線邊的坐標方位角。見圖5-5。 前前 后后 + 左左 180

17、o (適于測適于測左角）左角） 前前 后后右右 180o (適于測適于測右角）右角） 本例觀測左角，按式（本例觀測左角，按式（5-5）推算出導線各邊）推算出導線各邊的坐標方位角，列入表的坐標方位角，列入表5-4中的第四欄。中的第四欄。 在推算過程中必須在推算過程中必須注意注意：1）如果算出的如果算出的后后 + 左左 180，則應減去，則應減去180； 后后 + 左左 180 時，應加時，應加180；2）最后推算出起始邊坐標方位角，它應與原值相最后推算出起始邊坐標方位角，它應與原值相 等，否則應重新檢查計算。等，否則應重新檢查計算。 第16頁，共25頁。N41234123 方位角推算方位角推算1

18、212413423第17頁，共25頁。3.3.坐標增量的計算及其閉和差的調(diào)整坐標增量的計算及其閉和差的調(diào)整1）坐標增量的計算坐標增量的計算 如圖，設點如圖，設點1的坐標的坐標x1、y1和和12邊的坐標方位角邊的坐標方位角12均為均為已知，邊長已知，邊長D12也已測得，則點也已測得，則點2的坐標為：的坐標為： x2=x1 D Dx12 y2=y1 D Dy12 式中式中 D Dx12 、D Dy12 稱為坐標增量，也就是導線兩端點的坐標值之差。稱為坐標增量，也就是導線兩端點的坐標值之差。 上式說明，欲求待定點的坐標，必須先根據(jù)兩點間的邊長和上式說明，欲求待定點的坐標，必須先根據(jù)兩點間的邊長和坐標

19、方位角求出坐標增量。由圖坐標方位角求出坐標增量。由圖5-6中的幾何關系，可寫出坐標中的幾何關系，可寫出坐標增量的通用計算公式：增量的通用計算公式： D Dx12 = D cos D Dy12 = D sin 坐標增量的計算，一般采用函數(shù)型電子計算器進行。亦坐標增量的計算，一般采用函數(shù)型電子計算器進行。亦可利用程序型計算器編制計算程序，甚是方便?？衫贸绦蛐陀嬎闫骶幹朴嬎愠绦?，甚是方便。 第18頁，共25頁。2）坐標增量閉和差的計算與調(diào)整坐標增量閉和差的計算與調(diào)整 從圖中可以看出，閉合導線縱、橫坐標增量從圖中可以看出，閉合導線縱、橫坐標增量代數(shù)和的理論值應為零，即代數(shù)和的理論值應為零，即 D D

20、x理理 = 0 D Dy理理 = 0 實際上由于量邊的誤差和角度閉合差調(diào)整后實際上由于量邊的誤差和角度閉合差調(diào)整后的殘余誤差的影響，往往的殘余誤差的影響，往往D Dx ， D Dy均不等于零，均不等于零，因而產(chǎn)生縱坐標增量閉合差因而產(chǎn)生縱坐標增量閉合差 fx與橫坐標增量閉合差與橫坐標增量閉合差 fy，即，即 fx = D Dx測測 fy = D Dy測測第19頁，共25頁。 從圖從圖5-8中明顯看出，由于中明顯看出，由于fx、fy的存在，使導的存在，使導線不能閉合，線不能閉合，1-1C的長度的長度fD稱為導線全長閉合差，稱為導線全長閉合差，并用下式計算并用下式計算 fD = (fx2 + fy

21、2)1/2 僅從僅從fD值的大小還不能完全評定導線測量的精度，值的大小還不能完全評定導線測量的精度，應當將應當將fD與導線全長與導線全長D相比，以導線全長相對閉相比，以導線全長相對閉合差來衡量導線測量的精度，即合差來衡量導線測量的精度，即 K = fD/D = 1/N K的分母越大，精度越高。不同等級的導線全長相的分母越大，精度越高。不同等級的導線全長相對閉合差的容許值對閉合差的容許值K容容可在相應規(guī)范中查得?？稍谙鄳?guī)范中查得。 若若K 超過超過K容容，則說明成果不合格，首先應檢，則說明成果不合格，首先應檢查內(nèi)業(yè)計算有無錯誤，然后檢查外業(yè)觀測成果，查內(nèi)業(yè)計算有無錯誤，然后檢查外業(yè)觀測成果，必

22、要時重測。必要時重測。第20頁，共25頁。 若若 K不超過不超過 K容容，則說明符合精度要求，可以，則說明符合精度要求，可以進行增量閉合差調(diào)整，即將進行增量閉合差調(diào)整，即將 fx，fy 按照按照“反其符反其符號，按邊長成正比例分配號，按邊長成正比例分配”的原則配賦到各邊的的原則配賦到各邊的縱、橫坐標增量中去。縱、橫坐標增量中去。 以以 Vxi 、Vyi 分別表示第分別表示第i邊的縱、橫坐標增量邊的縱、橫坐標增量改正數(shù)，改正數(shù)，Di表示第表示第i條邊的邊長，則條邊的邊長，則 Vxi =2 fx* Di /D Vyi =2 fy *Di /D 縱橫坐標增量改正數(shù)之和應滿足：縱橫坐標增量改正數(shù)之和應滿足： Vx =2 fx Vy =2 fy第21頁，共25頁。 因此，改正后的坐標增量為因此，改正后的坐標增量為 D Dx Ci = D Dxi + Vxi D Dy Ci = D Dyi + Vyi 4. 4.計算各導線點的坐標計算各導線點的坐標 根據(jù)起點已知坐標及改正后的坐標增量，用根據(jù)起點已知坐標及改正后的坐標增量，用下式依次推算各待定點的坐標下式依次推算各待定點的坐標 x 前前 = x 后后 + D Dx Ci y 前前 = y 后后 +