第7章控制測量

第7章控制測量§7-1概述§7-1概述一、基本概念控制網(wǎng):在測區(qū)范圍內(nèi)選定若干個控制點構(gòu)成控制網(wǎng).控制網(wǎng)分為平面控制和高程控制兩種平面控制測量:測定控制點平面位置(X,Y)的工作稱為平面控制測量高程控制測量:測定控制點高程(H)的工作稱為高程控制測量國家平面控制網(wǎng)通常采用三角測量方法建立,將地面上所選控制點組成相互連接的若干個三角形構(gòu)成三角網(wǎng),這些控制點稱為三角點§7-1概述國家控制網(wǎng)：在全國范圍內(nèi)建立的控制網(wǎng)是全國各種比例尺測圖的基本控制,為研究地球的形狀和大小,了解地殼水平形變和垂直形變的大小及趨勢,為地震預(yù)測提供形變信息等服務(wù)國家控制網(wǎng):是用精密測量儀器和方法依照《國家三角測量和精密導(dǎo)線測量規(guī)范》、《全球定位系統(tǒng)(GPS)測量規(guī)范》、《國家一、二等水準(zhǔn)測量規(guī)范》及《國家三、四等水準(zhǔn)測量規(guī)范》,按一、二、三、四等四個等級、由高級到低級逐級加密點位建立的§7-1概述二、布設(shè)控制網(wǎng)的基本原則1.分級布網(wǎng)，逐級控制2.要有足夠的精度3.要有足夠的密度4.要有統(tǒng)一的布網(wǎng)方案、精度指標(biāo)和作業(yè)規(guī)格三、國家平面控制網(wǎng)的布設(shè)方案（一）國家一等三角鎖的布設(shè)方案一等三角鎖是國家控制網(wǎng)的骨干,控制二等以下各級三角測量,為研究地球形狀和大小提供資料,空間技術(shù)服務(wù)一等三角鎖重點考慮的是精度問題,一般沿經(jīng)緯線布成縱橫交叉的骨干三角系,鎖系交叉點間的一段稱為鎖段,其長度約為200公里一等三角鎖采用近于等邊的單三角鎖,鎖段中圖形的平均邊長在25公里（山區(qū)）和20公里（平原）左右,三角形任一角度應(yīng)不小于40°,在鎖兩端應(yīng)精密測定起始邊,精度不低于1：35萬測角中誤差mβ≤±0.7″,最弱邊相對中誤差≤1:15萬三、國家平面控制網(wǎng)的布設(shè)方案（二）國家二等三角網(wǎng)的布設(shè)方案二等三角網(wǎng)是在一等三角鎖控制下布設(shè)的,是國家三角網(wǎng)的全面基礎(chǔ),兼顧精度和密度兩個方面的要求二等三角網(wǎng),以13公里的邊長,用連續(xù)網(wǎng)的形式布滿在一等鎖環(huán)內(nèi),四周與一等鎖連接在二等網(wǎng)適當(dāng)位置設(shè)置二等起始邊,使任意一條二等三角網(wǎng)的邊,距離最近一等或二等起始邊不多于12個三角形,或距離最近一等三角鎖邊不多于7個三角形二等三角網(wǎng)中三角形每個角一般不應(yīng)小于30°,受地形限制,個別角度允許小至25°測角中誤差mβ≤±1.0″,最弱邊相對中誤差≤1:15萬三、國家平面控制網(wǎng)的布設(shè)方案（三）國家三、四等三角網(wǎng)的布設(shè)三、四等三角網(wǎng)是在一、二等三角鎖網(wǎng)控制下布設(shè)的,直接作為圖根測量的基礎(chǔ).點的密度與測圖比例尺相適應(yīng),布設(shè)方案視測圖和工程需要而定一般采用插網(wǎng)的形式布設(shè),如受地形條件限制,也可以采用插點的方法。三等三角網(wǎng)邊長,8公里左右,四等三角網(wǎng)邊長,根據(jù)測圖需要,或特定點要求,在2-6公里范圍內(nèi)變動.三、四等三角網(wǎng)中三角形每個角不應(yīng)小于30°,受地形限制,為避免建造高標(biāo),個別角度允許小至25°三等測角中誤差mβ≤±1.8″,最弱邊相對中誤差≤1:8萬四等測角中誤差mβ≤±2.5″,最弱邊相對中誤差≤1:4萬三、國家平面控制網(wǎng)的布設(shè)方案城市或廠礦等地區(qū),一般在國家等級控制點的基礎(chǔ)上,根據(jù)測區(qū)的大小、城市規(guī)劃或施工測量的要求,布設(shè)不同等級的城市平面控制網(wǎng),供地形測圖和測設(shè)建、構(gòu)筑物時使用建立城市平面控制網(wǎng)可采用GPS測量、三角測量、各種形式邊角組合測量和導(dǎo)線測量方法平面控制測量方法的選擇應(yīng)因地制宜,既滿足當(dāng)前需要,又兼顧今后發(fā)展,做到技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟合理、確保質(zhì)量、長期適用《城市測量規(guī)范》規(guī)定的三角網(wǎng)、邊角組合網(wǎng)、導(dǎo)線網(wǎng)主要技術(shù)要求見教材P168§7-1概述四、國家高程控制網(wǎng)布設(shè)方案

高程控制測量方法:水準(zhǔn)測量和三角高程測量國家水準(zhǔn)網(wǎng):在全國領(lǐng)土范圍內(nèi),由一系列按國家統(tǒng)一規(guī)范測定高程的水準(zhǔn)點構(gòu)成的網(wǎng)稱為國家水準(zhǔn)網(wǎng)水準(zhǔn)點上設(shè)有固定標(biāo)志,以便長期保存,為國家各項建設(shè)和科學(xué)研究提供高程資料國家水準(zhǔn)網(wǎng)分為一、二、三、四等。四、國家高程控制網(wǎng)布設(shè)方案

1.一等水準(zhǔn)測量是國家高程控制網(wǎng)的骨干,也是研究地殼和地面垂直運動及有關(guān)科學(xué)問題的主要依據(jù).應(yīng)沿地質(zhì)構(gòu)造穩(wěn)定、交通不太繁忙、路線坡度平緩的交通線構(gòu)成一等水準(zhǔn)網(wǎng)的環(huán)線周長,在平原和丘陵地區(qū)在1000-1500公里之間,山區(qū)在2000公里左右其精度:

每公里水準(zhǔn)測量高差中數(shù)偶然中誤差M△≤±0.5毫米每公里水準(zhǔn)測量高差中數(shù)全中誤差MW≤±1.0毫米四、國家高程控制網(wǎng)布設(shè)方案2.二等水準(zhǔn)測量是國家高程控制網(wǎng)的全面,應(yīng)盡量沿公路、鐵路及河流布設(shè)二等水準(zhǔn)網(wǎng)在一等水準(zhǔn)環(huán)內(nèi)布設(shè),其環(huán)線周長,在平原和丘陵地區(qū)應(yīng)在500-750公里之間其精度:

每公里水準(zhǔn)測量高差中數(shù)偶然中誤差M△≤±1.0毫米每公里水準(zhǔn)測量高差中數(shù)全中誤差MW≤±2.0毫米四、國家高程控制網(wǎng)布設(shè)方案3.三、四等水準(zhǔn)測量直接提供地形圖測圖和各種工程建設(shè)所必需的高程控制點三等路線根據(jù)需要在高等級水準(zhǔn)網(wǎng)內(nèi)加密,布設(shè)成附和路線,盡可能互相交叉構(gòu)成閉合環(huán),單獨的附和路線,長度應(yīng)不超過200公里,環(huán)線周長不超過300公里四等路線附合布設(shè)于高等水準(zhǔn)點之間,附合路線的長度應(yīng)不超過80公里三等:每公里水準(zhǔn)測量高差中數(shù)的偶然中誤差M△≤±3.0毫米;每公里水準(zhǔn)測量高差中數(shù)的全中誤差MW≤±6.0毫米四等:每公里水準(zhǔn)測量高差中數(shù)的偶然中誤差M△≤±5.0毫米；每公里水準(zhǔn)測量高差中數(shù)的全中誤差MW≤±10.0毫米§7-1概述五、圖根控制測量圖根點:在基本平面控制點基礎(chǔ)上,進(jìn)一步加密足夠的、能滿足地形測圖需要的、精度較低的控制點,稱為圖根控制點,簡稱圖根點測定圖根點位置(X,Y,H)的工作稱為圖根控制測量解析圖根點:凡由觀測得到的數(shù)據(jù)（角度、距離等）,通過計算獲得圖根坐標(biāo)的,叫做解析圖根點圖解圖根點:在測圖板上直接由圖解求得點位的,叫做圖解圖根點解析圖根控制的布設(shè)形式1.圖根三角網(wǎng)（鎖）,適合于地勢開闊的丘陵地區(qū),布設(shè)靈活,加密點多,控制面積大2.圖根導(dǎo)線,導(dǎo)線是由若干條直線連成的折線3.測角交會法,兩直線相交,確定出一個交點,通過測角、計算,求得交會點坐標(biāo)的方法,叫做測角交會法.通常有:單三角形、前方交會、測方交會、后方交會等,常用于二級加密。4.輻射法和距離交會法,全站儀普遍使用,使測定距離的精度、速度提高,可采用輻射法和距離交會法來加密單獨點§7-2平面控制網(wǎng)的坐標(biāo)推算§7-2平面控制網(wǎng)的坐標(biāo)推算一、測量上的平面直角坐標(biāo)系

測量坐標(biāo)系數(shù)學(xué)坐標(biāo)系xy

ⅣⅠⅢⅡy

ⅡⅠⅢⅣx一、測量上的平面直角坐標(biāo)系數(shù)學(xué)坐標(biāo)系中,直線方向是從橫軸（X軸）正向起逆時針量度的測量坐標(biāo)系中,直線方向是從縱軸（X軸）正向起順時針量度的為了使測量上的計算公式與數(shù)學(xué)上完全一致,測量上以縱軸為X軸且順時針編列象限,這相當(dāng)于將數(shù)學(xué)平面直角坐標(biāo)系（連同整個平面）在空間繞Y軸翻轉(zhuǎn)180°后,再順時針旋轉(zhuǎn)90°而成為測量平面坐標(biāo)系.整個平面在空間轉(zhuǎn)動時,平面上的點、線與坐標(biāo)軸之間的相對關(guān)系不變,因此,測量上與數(shù)學(xué)上的平面直角坐標(biāo)系,形式上不同,計算公式是完全一致的。§7-2平面控制網(wǎng)的坐標(biāo)推算二、坐標(biāo)增量在平面上由一點移動到另一點時,其坐標(biāo)變動量叫坐標(biāo)增量△x和△y分別表示縱坐標(biāo)增量和橫坐標(biāo)增量§7-2平面控制網(wǎng)的坐標(biāo)推算三、坐標(biāo)正算與坐標(biāo)反算正算：根據(jù)直線的起點坐標(biāo)、邊長及坐標(biāo)方位角推算終點坐標(biāo),叫坐標(biāo)正算反算：根據(jù)兩點坐標(biāo),計算直線的坐標(biāo)方位角和兩點間的距離,叫坐標(biāo)反算舉例例題，DAB=308.450m,αAB=203°14′50″，xA=7346.270m，yA=2587.370m,求xB=？yB=？解:xy+-++--

-+例題,xA=103.58m,yA=50.37m,xB=53.79,yB=185.22,

求:DAB=？αAB=？解:練習(xí)題例題，xA=2507.69m，yA=1215.63m,xB=2299.78m，yB=1103.84m，求DAB=？αAB=？解：§7-3導(dǎo)線測量§7-3導(dǎo)線測量一、導(dǎo)線的布設(shè)形式導(dǎo)線是由若干條直線連成的折線,每條直線叫導(dǎo)線邊,相鄰兩直線之間的水平角叫做轉(zhuǎn)折角,相鄰直線的交點（導(dǎo)線的各轉(zhuǎn)折點）叫做導(dǎo)線點已知邊與相鄰導(dǎo)線邊間所夾的水平角,叫連接角適合在通視條件不良的地區(qū)（如城市、森林區(qū)）布設(shè)形式有：閉合導(dǎo)線、附合導(dǎo)線、支導(dǎo)線一、導(dǎo)線的布設(shè)形式1.閉合導(dǎo)線由某高級控制點出發(fā),經(jīng)過若干個待定點,最后又回到原點,組成一個閉合多邊形。2.附合導(dǎo)線自某一高級控制點出發(fā),經(jīng)過若干個待定點,最后附合到另一高級控制點上的導(dǎo)線。3.支導(dǎo)線從一個已知點出發(fā),既不閉合也不附合的導(dǎo)線,這種導(dǎo)線沒有已知點進(jìn)行校核,錯誤不易發(fā)現(xiàn),導(dǎo)線點數(shù)不得超過3點?！?-3導(dǎo)線測量二、導(dǎo)線測量的外業(yè)工作首先踏勘現(xiàn)場,了解測區(qū)范圍、地形條件以及測圖要求等內(nèi)容,搜集測區(qū)有關(guān)資料,根據(jù)已有控制點初步編制導(dǎo)線網(wǎng)布設(shè)方案,然后到實地選定導(dǎo)線點位置。主要工作：1.踏勘選點→2.建立標(biāo)志→3.測角→4.量邊§7-3導(dǎo)線測量三、導(dǎo)線測量內(nèi)的業(yè)計算

(1)角度閉合差的計算與調(diào)整

(2)導(dǎo)線邊方位角的推算

(3)坐標(biāo)增量的計算

(4)坐標(biāo)增量閉合差的計算與調(diào)整

(5)導(dǎo)線點坐標(biāo)計算§7-3導(dǎo)線測量三、導(dǎo)線測量內(nèi)業(yè)計算(閉合導(dǎo)線)1.角度閉合差的計算與調(diào)整Σβ理＝(n－2)·180°fβ=Σβ測－Σβ理＝Σβ測－(n－2)·180°調(diào)整方法:將角度閉合差反號平均分配2.導(dǎo)線邊坐標(biāo)方位角的推算§7-3導(dǎo)線測量3.坐標(biāo)增量計算設(shè)導(dǎo)線邊長為D,坐標(biāo)方位角為α,縱坐標(biāo)增量Δx、橫坐標(biāo)增量Δy縱、橫坐標(biāo)增量及其閉合差

§7-3導(dǎo)線測量4.坐標(biāo)增量閉合差計算和調(diào)整閉合導(dǎo)線縱、橫坐標(biāo)增量代數(shù)和的理論值應(yīng)分別等于零,即：將坐標(biāo)增量閉合差反號按邊長成正比分配到各邊的坐標(biāo)增量中坐標(biāo)增量閉合差§7-3導(dǎo)線測量5.導(dǎo)線點坐標(biāo)計算根據(jù)起始點坐標(biāo)和改正后的坐標(biāo)增量,按下式依次推算各點坐標(biāo)。

導(dǎo)線全長閉合差f導(dǎo)線全長相對閉合差K§7-4交會定點測量§7-4交會定點測量交會定點是通過測量交會點與周邊已知坐標(biāo)點所構(gòu)成三角形的水平角,來計算交會點的平面坐標(biāo)按交會的圖形,交會定點可以分成前方交會、側(cè)方交會和后方交會按觀測值類型,交會定點可以分成測角交會、測邊交會和邊角交會是加密小地區(qū)平面控制點的方法之一§7-4交會定點測量一、前方交會

余切公式前方交會計算表計算者：檢查者：點名x觀測角yAxA37477.54α140-41-57yA16307.24BxB37327.20β175-19-02yB16078.90Cx'P37194.57y''P16226.42BXB37327.20α259-11-35yB16078.90CxC37163.69β269-36-23yC16046.65Px'P37194.54y''P16226.42中數(shù)xP37194.56yP16226.42略圖如圖輔助計算δx＝0.03mδy＝0Δε＝0.03mΔε容＝0.2×10-3M＝0.2m二、側(cè)方交會如圖,分別在已知點A（或B）和未知點P上設(shè)站,得α和γ,計算P點坐標(biāo)時,先求出β＝180°-α-γ,應(yīng)用前方交會的計算公式進(jìn)行計算為了檢核,側(cè)方交會要多觀測一個檢查角ε,利用檢查角的計算值和觀測值相比較達(dá)到檢核的目的三、后方交會后方交會是加密控制點的一種方法,具有布點靈活,設(shè)站少等特點,如圖,要測定未知點P的坐標(biāo),只要將儀器置于P上,觀測P到已知點A、B、C間的夾角α、β,即可算出P點坐標(biāo)規(guī)定：以危險圓半徑的l/5為限,即P點不應(yīng)位于如圖中畫有斜線的范圍內(nèi)五、輻射法(全站儀極坐標(biāo)法)全站儀極坐標(biāo)法是以全站儀測角和測邊,按極坐標(biāo)法確定圖根點坐標(biāo)的方法.隨著全站儀的普及,用極坐標(biāo)法來布設(shè)圖根點已得到廣泛的使用設(shè)A、B為已知點,P為待定點,在A點用全站儀測出β角及邊長D,則可根據(jù)A點的已知坐標(biāo)及AB的方位角推算出P點坐標(biāo)舉例如圖,已知A、B兩點坐標(biāo)為xA=6378.570m,yA=3670.930m,xB=6608.806m,yB=3550.135m,以已知點B定向（零方向）,測得P1.P2.P3的方向值分別為:68°30′24″.154°21′05″279°11′54″,DAP1=203.431m,DAP2=189.670m,DAP3=195.361m,求P1、P2、P3各點坐標(biāo)?！?-5高程控制測量

§7-5高程控制測量一、三、四等水準(zhǔn)測量

（一）主要技術(shù)要求

一、三、四等水準(zhǔn)測量（二）三、四等水準(zhǔn)測量的觀測方法1.在兩尺中間安置儀器,使前后視距大致相等,其差以不超過3m為準(zhǔn)2.用圓水準(zhǔn)器整平儀器,照準(zhǔn)后視尺黑面,轉(zhuǎn)動微傾螺旋使水準(zhǔn)管氣泡