第七章-小地區(qū)控制測(cè)量

測(cè)量學(xué)(甲)第七章小地區(qū)控制測(cè)量趙良榮PAGEPAGE9小地區(qū)控制測(cè)量§7.1控制測(cè)量概述在測(cè)區(qū)范圍內(nèi)選定若干具有控制意義的點(diǎn)，組成控制網(wǎng)，用比較精確的方法測(cè)出其平面位置與高程，這項(xiàng)工作稱為控制測(cè)量?？刂茰y(cè)量分為平面控制測(cè)量、高程控制測(cè)量和三維控制測(cè)量。建立控制網(wǎng)的作用為：⑴控制網(wǎng)是進(jìn)行各項(xiàng)測(cè)量工作的基礎(chǔ)。⑵控制網(wǎng)具有控制全局的作用。⑶控制網(wǎng)具有限制測(cè)量誤差的傳遞和積累的作用?？刂凭W(wǎng)根據(jù)精度不同，劃分成不同的等級(jí)。在小范圍內(nèi)（一般面積在１５km2一、平面控制測(cè)量平面控制的方法有三角測(cè)量、導(dǎo)線測(cè)量、三邊測(cè)量、邊角測(cè)量和GPS測(cè)量。1.國(guó)家基本控制網(wǎng)在全國(guó)范圍內(nèi)建立的控制網(wǎng)為國(guó)家控制網(wǎng)，它是各種比例尺測(cè)圖和工程建設(shè)的基本控制，也是研究地球形狀和大小的依據(jù)。采用一、二、三和四等三角測(cè)量方法。在特殊困難地區(qū)可用精密導(dǎo)線測(cè)量方法布設(shè)。隨著GPS技術(shù)的不斷發(fā)展，我國(guó)也布設(shè)了GPS控制網(wǎng)。2.工程控制網(wǎng)為工程建設(shè)布設(shè)的控制網(wǎng)稱為工程控制網(wǎng)。國(guó)家控制網(wǎng)建立后，為滿足各種工程建設(shè)的需要，又逐級(jí)建立工程控制網(wǎng)。主要采用三角測(cè)量、導(dǎo)線測(cè)量、三邊測(cè)量和GPS測(cè)量的方法。工程控制網(wǎng)也可以分級(jí)布設(shè)。3.圖根控制為測(cè)圖的需要而進(jìn)行的最基礎(chǔ)的控制測(cè)量稱為圖根控制測(cè)量，圖根控制測(cè)量所建立的直接用于測(cè)圖的控制點(diǎn)稱為圖根控制點(diǎn)，簡(jiǎn)稱圖根點(diǎn)。圖根控制是直接為地形測(cè)圖而建立的，是在高級(jí)控制點(diǎn)間加密的。主要采用圖根導(dǎo)線測(cè)量、全站儀極坐標(biāo)法、邊角交會(huì)和GPS測(cè)量等方法。二、高程控制測(cè)量1.國(guó)家水準(zhǔn)測(cè)量分為一、二、三、四等水準(zhǔn)網(wǎng)。2.工程高程控制測(cè)量工程測(cè)量的高程控制分為二、三、四、五等水準(zhǔn)測(cè)量。也可采用電磁波測(cè)距三角高程測(cè)量或GPS測(cè)量。3.圖根高程控制測(cè)量圖根高程控制，可采用圖根水準(zhǔn)，電磁波測(cè)距三角高程測(cè)量等。§7.2導(dǎo)線測(cè)量導(dǎo)線測(cè)量——在地面上按一定的要求選定一系列點(diǎn)，將相鄰點(diǎn)連成一系列折線，測(cè)出各折線邊長(zhǎng)和轉(zhuǎn)折角、連接角，根據(jù)起始數(shù)據(jù)，推算出各點(diǎn)的平面坐標(biāo)。導(dǎo)線測(cè)量適應(yīng)于帶狀地區(qū)及通視條件較差的城鎮(zhèn)建筑區(qū)、隱蔽區(qū)。一、導(dǎo)線的布設(shè)形式1．閉合導(dǎo)線從一高級(jí)邊AB（或高級(jí)點(diǎn)B）開始，經(jīng)過一系列導(dǎo)線點(diǎn)，最后仍回到起始點(diǎn)B。2．附合導(dǎo)線從一條高級(jí)邊AB開始，經(jīng)過一系列導(dǎo)線點(diǎn)，將其附合到另一條高級(jí)邊CD上。3．支導(dǎo)線從一條高級(jí)邊AB開始，經(jīng)過1~2個(gè)導(dǎo)線點(diǎn)，最后既不閉合也附合到另外高級(jí)邊上。支導(dǎo)線只能在困難地區(qū)用于布設(shè)圖根導(dǎo)線。二、導(dǎo)線測(cè)量的外業(yè)工作1．踏勘選點(diǎn)及建立標(biāo)志選點(diǎn)：⑴相鄰點(diǎn)通視，便于測(cè)角、量邊；⑵點(diǎn)位應(yīng)選在土質(zhì)堅(jiān)硬處，便于安置儀器及保存標(biāo)志；⑶點(diǎn)位周圍視野開闊，便于碎部測(cè)量；⑷導(dǎo)線邊長(zhǎng)大致相等，邊長(zhǎng)為50~350m⑸密度適當(dāng)，分布合理，便于控制整個(gè)測(cè)區(qū)。導(dǎo)線點(diǎn)選定后，應(yīng)建立點(diǎn)的標(biāo)志。導(dǎo)線點(diǎn)應(yīng)統(tǒng)一編號(hào)，并做點(diǎn)之記。如下圖：2．量邊電磁波測(cè)距儀測(cè)距儀單向施測(cè)，鋼尺量距必須往返測(cè)，相對(duì)誤差應(yīng)小于1/3000。3．水平角觀測(cè)測(cè)出左側(cè)角或右側(cè)角。導(dǎo)線應(yīng)與附近高級(jí)點(diǎn)連測(cè)（連接角、連接邊），取得起始坐標(biāo)和起始方位角。若測(cè)區(qū)或附近沒有高級(jí)點(diǎn)，可用羅盤儀測(cè)定一條邊的磁方位角，并假定一點(diǎn)的坐標(biāo)，作為起始數(shù)據(jù)，這時(shí)通常布設(shè)成閉合導(dǎo)線。三、導(dǎo)線測(cè)量的內(nèi)業(yè)計(jì)算導(dǎo)線的內(nèi)業(yè)計(jì)算應(yīng)在規(guī)定的表格中進(jìn)行，以便于檢核。1．閉合導(dǎo)線的計(jì)算⑴角度閉合差的計(jì)算與調(diào)整若,則進(jìn)行角度閉合差調(diào)整：反符號(hào)平均分配。改正數(shù)為：⑵方位角的推算計(jì)算值若大于等于360°，則減去360°，若是負(fù)值，則加上360°。⑶坐標(biāo)增量的計(jì)算⑷坐標(biāo)增量閉合差的計(jì)算與調(diào)整導(dǎo)線全長(zhǎng)閉合差：導(dǎo)線相對(duì)閉合差：若，則進(jìn)行坐標(biāo)增量閉合差調(diào)整：反符號(hào)按邊長(zhǎng)比例分配。改正后，fx=fy=0⑸導(dǎo)線點(diǎn)坐標(biāo)的計(jì)算2．附合導(dǎo)線的坐標(biāo)計(jì)算附合導(dǎo)線的坐標(biāo)計(jì)算程序與閉合導(dǎo)線基本相同。由于導(dǎo)線形式不同，僅角度閉合差及坐標(biāo)增量閉合差的計(jì)算有所不同。⑴角度閉合差的計(jì)算⑵坐標(biāo)增量閉合差的計(jì)算3.支導(dǎo)線的計(jì)算支導(dǎo)線計(jì)算不需進(jìn)行閉合差的調(diào)整，直接求出坐標(biāo)即可?！?.3交會(huì)定點(diǎn)與極坐標(biāo)法定點(diǎn)當(dāng)導(dǎo)線點(diǎn)和其它控制點(diǎn)的密度不能滿足測(cè)圖或放樣的要求時(shí)，需要加密控制點(diǎn)，常用方法是交會(huì)定點(diǎn)及極坐標(biāo)法定點(diǎn)。一、測(cè)角交會(huì)1．前方交會(huì)通過觀測(cè)三角形的內(nèi)角來求P點(diǎn)的坐標(biāo)，需有另一個(gè)三角形作檢核。計(jì)算通常用余切公式，見P.130。兩套坐標(biāo)滿足要求，取平均值。2．側(cè)方交會(huì)3．后方交會(huì)后方交會(huì)要注意危險(xiǎn)圓問題，如下圖：二、測(cè)邊交會(huì)通過觀測(cè)三角形的邊長(zhǎng)來求P點(diǎn)的坐標(biāo)，同樣需有另一個(gè)三角形作檢核，符合要求取平均值。二、全站儀極坐標(biāo)法通過用全站儀測(cè)角和測(cè)邊，按極坐標(biāo)法確定圖根點(diǎn)的坐標(biāo)。BDPβA計(jì)算公式為：§7.4三角高程控制測(cè)量一、三角高程測(cè)量原理h=Dtgα+i—l二、地球曲率差和大氣折光差的影響地球曲率差改正：大氣折光差改正：K為折光系數(shù)。在0.10~0.16之間，通常取0.14。兩差改正為：當(dāng)D不大于400m可不必考慮兩差當(dāng)僅從A點(diǎn)向B點(diǎn)觀測(cè)時(shí)，稱為單向觀測(cè)；如果不僅從A點(diǎn)向B點(diǎn)觀測(cè)，而且也從B點(diǎn)向A點(diǎn)觀測(cè)，則稱為對(duì)向觀測(cè)。通過對(duì)向觀測(cè)，可以消除地球曲率差及大氣折光差對(duì)高差的影響，故通常應(yīng)采用對(duì)向觀測(cè)?！?.5全球定位系統(tǒng)（GPS）一、各種定位系統(tǒng)簡(jiǎn)介美國(guó)的GPS系統(tǒng)，二十世紀(jì)九十年代（93年）投入運(yùn)行。俄羅斯的CLONASS（格洛納斯）系統(tǒng)，二十世紀(jì)九十年代投入運(yùn)行。歐盟的伽利略定位系統(tǒng)（GalileoPositioningSystem），預(yù)計(jì)2010年開始運(yùn)行。我國(guó)的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（CompassNavigationSatelliteSystem）。2000年-2010年，中國(guó)已成功發(fā)射了7顆“北斗導(dǎo)航試驗(yàn)衛(wèi)星”，初步建成了北斗導(dǎo)航試驗(yàn)系統(tǒng)，目前能滿足中國(guó)及周邊地區(qū)用戶對(duì)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的需求。通過進(jìn)行系統(tǒng)組網(wǎng)和試驗(yàn)，將逐步擴(kuò)展為全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。GPS定位原理通過GPS儀接受GPS衛(wèi)星信號(hào)，測(cè)定測(cè)站至衛(wèi)星的距離，即通過后方交會(huì)來確定測(cè)站點(diǎn)的位置。三、GPS的組成GPS衛(wèi)星共24顆，分布在6個(gè)軌道平面內(nèi)，平均高度為20200km，一般情況下可接收4~11顆。地面監(jiān)控系統(tǒng)由5個(gè)地面站組成，其中包括1個(gè)主控站，3個(gè)注入站，5個(gè)監(jiān)測(cè)站。分別位于美國(guó)本土、大西洋、印度洋和太平洋島嶼上。用戶接收機(jī)GPS儀（GPS接收機(jī)）分靜態(tài)和動(dòng)態(tài)（稱為RTK）。靜態(tài)GPS儀主要用于控制測(cè)量、變形觀測(cè)等動(dòng)態(tài)GPS儀（RTK）可用于碎部測(cè)量、施工放樣、動(dòng)態(tài)跟蹤等。四、GPS的特點(diǎn)定位精度高觀測(cè)時(shí)間短操作簡(jiǎn)便全天候作業(yè)觀測(cè)點(diǎn)間無需通視提供三維坐標(biāo)五、GPS定位的坐標(biāo)系統(tǒng)采用1984年世界大地坐標(biāo)系統(tǒng)，即WGS-84。其地球橢球參數(shù)為：a=6378137m根據(jù)需要，各坐標(biāo)系之間坐標(biāo)可以轉(zhuǎn)換。六、GPS定位的方法GPS測(cè)量主要利用GPS接收機(jī)接收衛(wèi)星信號(hào)，再經(jīng)過GPS后處理軟件計(jì)算處理，得出地面點(diǎn)的位置坐標(biāo)。1.按接收機(jī)在作業(yè)中所處的狀態(tài)劃分（1）靜態(tài)定位（2）動(dòng)態(tài)定位2.按參考點(diǎn)的不同位置劃分（1）絕對(duì)定位利用單臺(tái)接收機(jī)在待測(cè)點(diǎn)上接收GPS衛(wèi)星信號(hào)，計(jì)算出其坐標(biāo)。由于受到衛(wèi)星軌道偏差、衛(wèi)星鐘差、衛(wèi)星信號(hào)傳播誤差及接收機(jī)本身誤差，單點(diǎn)定位精度較低，一般為5-10米，主要用于飛機(jī)、車船等。（2）相對(duì)定位利用2臺(tái)或2臺(tái)以上接收機(jī)同步接收GPS衛(wèi)星信號(hào)，可以有效地消除或減弱衛(wèi)星軌道偏差、衛(wèi)星鐘差、衛(wèi)星信號(hào)傳播誤差等的影響，測(cè)定觀測(cè)點(diǎn)間得相對(duì)位置，從而求出待測(cè)點(diǎn)坐標(biāo)。相對(duì)定位精度較高，可達(dá)毫米級(jí)。GPS測(cè)量的實(shí)施GPS網(wǎng)的技術(shù)設(shè)計(jì)選點(diǎn)與建立標(biāo)志觀測(cè)GPS測(cè)量注意事項(xiàng)GPS觀測(cè)點(diǎn)應(yīng)避開高壓線、變壓器、電視發(fā)射塔、微波中繼站，避免電磁波干擾。GPS觀測(cè)點(diǎn)應(yīng)避開大面積水域，避免因信號(hào)反射產(chǎn)生多路徑誤差。GPS