《礦山測量》 課件 單元五 控制測量

1

知識目標(biāo)：1、掌握坐標(biāo)正算、坐標(biāo)反算2、掌握導(dǎo)線的外業(yè)工作3、掌握經(jīng)緯儀導(dǎo)線的內(nèi)業(yè)計算4、了解GPS的測量原理和方法

技能目標(biāo)：1、能正確完成外業(yè)選點、布點、測量等工作。2、能正確進行外業(yè)數(shù)據(jù)的整理、計算、平差等工作。2

控制測量—為建立測量控制網(wǎng)而進行的測量工作?？刂泣c—具有準(zhǔn)確可靠坐標(biāo)（X，Y，H）的基準(zhǔn)點。控制網(wǎng)—由控制點按一定規(guī)律構(gòu)成的幾何圖形。作用：①可控制全局；②為減少誤差積累；③可分組進行作業(yè)。3控制測量的原則：

1、分級布網(wǎng)、逐級控制；（由高級到低級）

2、要有足夠的精度；

3、要有足夠的密度；4、要有統(tǒng)一的規(guī)格。內(nèi)容：平面控制、高程控制。4一、平面控制測量確定控制點平面位置的工作。

常規(guī)方法：三角測量、邊角測量、導(dǎo)線測量平面控制網(wǎng)：三角網(wǎng)、邊角網(wǎng)、導(dǎo)線網(wǎng)

1、三角網(wǎng)：將控制點組成三角形，觀測所有三角形的內(nèi)角以及至少一條三角邊的長度，其余各邊的長度按基線長推算，同時計算各點的坐標(biāo)。

2、邊角網(wǎng)：控制點組成三角形，觀測三角形內(nèi)角和全部或若干邊長。

3、導(dǎo)線（導(dǎo)線網(wǎng)）：測定相鄰控制點間邊長，由此連成折線，并測定相鄰折線間水平角?？刂凭W(wǎng)加密：平面控制網(wǎng)從整體到局部分等級進行布設(shè)。5國家控制網(wǎng)——

一等三角鎖三角形的平均邊長20km200Km200Km6國家控制網(wǎng)—二等連續(xù)網(wǎng)平均邊長8km7城市平面控制網(wǎng)：二、三、四等網(wǎng)。一、二級小三角網(wǎng)、小三邊網(wǎng)。一、二、三級導(dǎo)線網(wǎng)。圖根控制網(wǎng)（導(dǎo)線網(wǎng)、交會定點）。8小地區(qū)范圍：面積在15km2以內(nèi)。為大比例尺測圖和工程建設(shè)而建立的平面控制網(wǎng)。一般采用小三角網(wǎng)或相應(yīng)等級的導(dǎo)線網(wǎng)。包括：首級控制網(wǎng)、圖根控制網(wǎng)9二、高程控制測量布設(shè)原則：由高級到低級、從整體到局部。國家高程控制網(wǎng)：一、二、三、四等。城市高程控制網(wǎng)：二、三、四等。小地區(qū)高程控制網(wǎng)：三、四等及圖根水準(zhǔn)。各級高程控制網(wǎng)均采用水準(zhǔn)測量/高山地區(qū)可采用三角高程測量10

國家水準(zhǔn)網(wǎng)布設(shè)方法水準(zhǔn)點標(biāo)石11水準(zhǔn)點間距(測段長度)建筑區(qū)1-2其他地區(qū)2-4閉合路線或附合路線的最大長度二等400三等45四等15城市水準(zhǔn)測量設(shè)計規(guī)格（長度單位：km）12等級每公里高差中誤差(mm)附合路線長度(km)水準(zhǔn)儀級別測段往返測高差不符值(mm)附合路線或環(huán)線閉合差(mm)二等±2400DSI三等±645DS3四等±1015DS3圖根±208DS3±4±4±12±20±20±12±40城市水準(zhǔn)測量主要技術(shù)要求13一.方位角和坐標(biāo)方位方位角——從標(biāo)準(zhǔn)方向起，順時針量到直線所成的夾角。

從0°—360°。標(biāo)準(zhǔn)方向方位角名稱測定方法真北方向(真子午線方向)真方位角A天文方法測定磁北方向(磁子午線方向)磁方位角Am羅盤儀測定坐標(biāo)縱軸(中央子午線方向)坐標(biāo)方位角計算得到簡稱：方向角標(biāo)準(zhǔn)方向OPPO真北A磁北Am坐標(biāo)縱軸

地面同一直線，由于起始的標(biāo)準(zhǔn)方向不同，其方位角的名稱和數(shù)值也不同。14二、兩點的邊長、方位角和坐標(biāo)增量DA,B△YA,B△XA,BXYAB

AB

BA15三、方向角與象限角的關(guān)系ⅠⅡⅢⅣ0XY(2).方向角與象限角的關(guān)系第Ⅰ象限R=

第Ⅱ象限R=180°-

第Ⅲ象限R=

-180°第Ⅳ象限R=360°-

P1R1

1P2R2

2P3R3

3P4R4

4

(1).象限角——直線與X軸的夾角(銳角)，R=0°90°16導(dǎo)線——測區(qū)內(nèi)相鄰控制點連成直線而構(gòu)成的連續(xù)折線。導(dǎo)線邊導(dǎo)線測量——在地面上按一定要求選定一系列的點依相鄰次序連成折線，并測量各線段的邊長和轉(zhuǎn)折角，再根據(jù)起始數(shù)據(jù)確定各點平面位置的測量方法。主要用于帶狀地區(qū)、隱蔽地區(qū)、城建區(qū)、地下工程、公路、鐵路等控制點的測量。17一、導(dǎo)線的布設(shè)形式與等級導(dǎo)線的布設(shè)形式：附合導(dǎo)線、閉合導(dǎo)線、支導(dǎo)線。AB1DC23AB12345附合導(dǎo)線閉合導(dǎo)線BA12支導(dǎo)線18一.導(dǎo)線的布置形式導(dǎo)線測量是平面控制測量中最常用的方法。導(dǎo)線點組成的圖形為一系列折線或閉合多邊形。閉合導(dǎo)線和附合導(dǎo)線也稱為單導(dǎo)線，結(jié)點導(dǎo)線和兩個環(huán)以上的導(dǎo)線稱為導(dǎo)線網(wǎng)。

導(dǎo)線布設(shè)形式191.閉合導(dǎo)線AB12345

B

0

1

2

3

4

5SB1S12S23S34S45S51

(XB,YB)閉合導(dǎo)線圖已知數(shù)據(jù)：

AB，XB，YB

A、B為已知點，1、2、3、4、5為新建導(dǎo)線點。觀測數(shù)據(jù)：連接角

B；導(dǎo)線轉(zhuǎn)折角0，1，5；導(dǎo)線各邊長SB1，S12，……，S51。20SB1S12S23S34S4CAB1234CD

已知數(shù)據(jù)：

AB,XB,YB；CD,XC,YC。

AB、CD為已知邊，點1、2、3、4為新建導(dǎo)線點。

觀測數(shù)據(jù)：連接角

B、C；導(dǎo)線轉(zhuǎn)折角1,2,3,4；導(dǎo)線各邊長SB1，S12，……，S4C。

AB

CD(XB,YB)(XC,YC)

B

C

1

2

3

4附合導(dǎo)線圖2.附合導(dǎo)線21(1)雙定向附合導(dǎo)線（2）單定向附合導(dǎo)線（3）無定向附合導(dǎo)線223.支導(dǎo)線AB12

AB(XB,YB)

B

1SB1S12

已知數(shù)據(jù)：

AB,XB,YB

A、B為已知邊，點1、2為新建支導(dǎo)線點。

觀測數(shù)據(jù)：轉(zhuǎn)折角B,1,邊長SB1，S1223二、導(dǎo)線測量的外業(yè)工作

1.踏勘選點及建立標(biāo)志選點：（1）相鄰導(dǎo)線點之間相互通視；（2）點位便于安置儀器；（3）點位分布均勻24混凝土樁（永久性）木樁（臨時性）點之記點號組別點的標(biāo)記252.導(dǎo)線邊長測量光電測距（測距儀、全站儀）、鋼尺量距

當(dāng)導(dǎo)線跨越河流或其它障礙時，

可采用作輔助點間接求距離法。河EFGHPb改正內(nèi)角,再計算FG邊的邊長：時263.導(dǎo)線轉(zhuǎn)折角測量

一般采用經(jīng)緯儀測回法測量，兩個以上方向組成的角也可用方向法。導(dǎo)線轉(zhuǎn)折角有左角和右角之分。當(dāng)與高級控制點連測時，需進行連接測量。NBA3215427一、導(dǎo)線測量的內(nèi)業(yè)計算思路：①由水平角觀測值β，計算方位角α；②由方位角α、邊長D，計算坐標(biāo)增量ΔX、ΔY；③由坐標(biāo)增量ΔX、ΔY，計算X、Y。（計算前認(rèn)真檢查外業(yè)記錄，滿足規(guī)范限差要求后，才能進行內(nèi)業(yè)計算）28二、坐標(biāo)方位角的推算為了計算導(dǎo)線點的坐標(biāo)，首先應(yīng)推算出導(dǎo)線各邊的坐標(biāo)方位角（以下簡稱方位角）。

180°前的正負號取用：是當(dāng)α后＜180°時，用“+”號；當(dāng)α后＞180°時，用“–”號。導(dǎo)線的轉(zhuǎn)折角是左角(β左)就加上；右角(β右)就減去。B右B左α后29坐標(biāo)計算公式：（1）坐標(biāo)正算（由α、D，求X、Y）

已知A（）），

求B點坐標(biāo)。OyxAB30注：計算出的αAB，應(yīng)根據(jù)ΔX、ΔY的正負，判斷其所在的象限。（2）坐標(biāo)反算（由X、Y，求α、D，）OyxAB已知A（）、B（）求。

31四.導(dǎo)線計算的基本公式導(dǎo)線計算的基本公式1.推算各邊方向角：2.計算各邊坐標(biāo)增量

X=S·cos

Y=S·sin

3.推算各點坐標(biāo)

X前=X后+XY前=Y后+Y三個基本公式：如圖，A、B為已知導(dǎo)線點，1、2、3...為新建導(dǎo)線點。觀測了導(dǎo)線轉(zhuǎn)折角

B、1、2...觀測了導(dǎo)線各邊長SB、S1、S2...計算1、2、3...的坐標(biāo)：S1S2S3AB123

1

2

3

(

,

)

(X1,Y1)

2

2(X2,Y2)

12

23

3

3(X3,Y3)32(一)支導(dǎo)線計算

AB12

AB(XB,YB)

B

1SB1S12

支導(dǎo)線沒有多余觀測值,因此不會產(chǎn)生閉合差,從而無須進行任何改正。

由于支導(dǎo)線沒有多余觀測值,因此沒有檢核條件，無法檢驗觀測值的差錯，施測與計算時必須十分小心。

已知數(shù)據(jù)：

AB,XB,YB

A、B為已知邊，點1、2為新建支導(dǎo)線點。

觀測數(shù)據(jù)：轉(zhuǎn)折角B,1；邊長SB1，S12。33支導(dǎo)線的計算步驟(1).推算各邊方向角

前=后+(左)-180°(2).計算各邊坐標(biāo)增量

X=Scos

Y=Ssin

(3).推算各點坐標(biāo)

X前=X后+XY前=Y后+Y

AB12

AB(XB,YB)

B

1SB1S1234(二)閉合導(dǎo)線的坐標(biāo)計算１．角度閉合差的計算與調(diào)整式中：n——閉合導(dǎo)線的轉(zhuǎn)折角數(shù)；∑測——觀測角的總和。

各內(nèi)角的改正數(shù)之和應(yīng)等于角度閉合差，但符號相反，即∑Vβ=–fβ。改正后的各內(nèi)角值之和應(yīng)等于理論值，即∑βi=(n-2)·180°。35允許的角度閉合差為如果分配閉合差的原則如下:將閉合差按“反其符號，平均分配”的原則對各個導(dǎo)線轉(zhuǎn)折角的觀測值進行改正。362．坐標(biāo)方位角推算

為了計算導(dǎo)線點的坐標(biāo)，首先應(yīng)推算出導(dǎo)線各邊的坐標(biāo)方位角（以下簡稱方位角）。180°前的正負號取用：是當(dāng)α后＜180°時，用“+”號；當(dāng)α后＞180°時，用“–”號。導(dǎo)線的轉(zhuǎn)折角是左角(β左)就加上；右角(β右)就減去。37

3．坐標(biāo)增量的計算38

4．坐標(biāo)增量閉合差的計算與調(diào)整

若K≤K允，則表明導(dǎo)線的精度符合要求，否則應(yīng)查明原因進行補測或重測。39

設(shè)ＶΔXi、ＶΔYi分別為縱、橫坐標(biāo)增量的改正數(shù)，即:則改正后的坐標(biāo)增量應(yīng)為：所有坐標(biāo)增量改正數(shù)的總和，其數(shù)值應(yīng)等于坐標(biāo)增量閉合差而符號相反，即：40改正后的坐標(biāo)增量應(yīng)為：5．坐標(biāo)推算

用改正后的坐標(biāo)增量，就可以從導(dǎo)線起點的已知坐標(biāo)依次推算其它導(dǎo)線點的坐標(biāo)，即：41閉合導(dǎo)線的計算實例123481°45′50″101°56′40″85°21′50″90°54′20″43.5348.1237.4950.00已知：α＝90°00′00″X1＝535.00Y1=535.0042

81461010157008522109054403600000+20+20+20+2081455010156408521509054203595840+809000003514610273431017905209000000.00+47.62+2.43-49.99-1-2-1-2179.14+0.06+0.030.000.00+43.53-6.89-37.41+0.80-10-0.01+47.60+2.42-50.01535.00535.00535.00534.99+43.52-6.90-37.41+0.79582.59585.01578.52571.62534.21535.00-1-1點號觀測角改正數(shù)改正后角度坐標(biāo)方位角距離坐標(biāo)增量(m)改正后增量(m)坐標(biāo)值(m)點號°′″″°′″°′″(m)△x′△y′△x△yxy1143.532248.12

3337.494450.00112

2總和43（三）附合導(dǎo)線的計算（雙定向附合計算）

如圖，A、B、C、D是已知點，起始邊的方位角和終止邊的方位角為已知。外業(yè)觀測資料為導(dǎo)線邊距離和各轉(zhuǎn)折角。D4231CAB44D4231CA（1）計算角度閉合差：如圖：以右轉(zhuǎn)折角為例計算。一般公式：同理：以左角計算+）B45即：（）檢核：（2）閉合差分配（計算角度改正數(shù)）：式中：n—包括連接角在內(nèi)的導(dǎo)線轉(zhuǎn)折角數(shù)46（3）計算改正后的角度β改：計算檢核條件：（4）推算各邊的坐標(biāo)方位角α：（用改正后的β改）計算出的，否則，需重算。47（5）計算坐標(biāo)增量ΔX、ΔY：（6）計算坐標(biāo)增量閉合差：由于

的存在，使導(dǎo)線不能和CD連接，存在導(dǎo)線全長閉合差：導(dǎo)線全長相對閉合差：48（7）分配閉合差：檢核條件：（8）計算改正后的坐標(biāo)增量：檢核條件：49（9）計算各導(dǎo)線點的坐標(biāo)值：依次計算各導(dǎo)線點坐標(biāo)，最后推算出的終點C的坐標(biāo)，應(yīng)和C點已知坐標(biāo)相同。50例：C1D423BA125.36m98.76m114.63m116.44m156.25m前進方向

如圖，A、B、C、D是已知點，外業(yè)觀測資料為導(dǎo)線邊距離和各轉(zhuǎn)折角見圖中標(biāo)注。5120536482904054202470816721561753125214093312560744-13-13-13-13-13-12-7720536352904042202465516721431753112214092012560625236442821107531002711774016901833944721603801125.3698.71114.63116.44156.25641.44

+0.04-107.31

+0.03-17.92

+0.04+30.88

+0.03-0.63

+0.05-13.05-108.03

-0.02-64.81

-0.02+97.12

-0.02+141.29

-0.02+116.44

-0.03+155.70+445.74-107.27-17.89+30.92-0.60-13.00-64.83+97.10+141.27+116.42+155.67+445.631536.86837.541429.59772.711411.70869.811442.621011.081442.021127.501429.021283.17-107.84點號觀測角（右角）

°′"改正數(shù)

?改正角

°′"A1B234CD輔助計算坐標(biāo)方位角

α距離

Dm點號A1B234CD增量計算值改正后增量坐標(biāo)值ΔxmΔymΔxmΔymxmym52一、測量轉(zhuǎn)折角錯誤的檢查基本方法：通過按一定比例展繪導(dǎo)線來發(fā)現(xiàn)測角錯誤點。閉合導(dǎo)線附合導(dǎo)線42131′4′AD2′233′45′5B(1)C(6)C′B′53二、量邊長錯誤的檢查例：21341′4′5′5—

導(dǎo)線全長閉合差f的坐標(biāo)方位角凡坐標(biāo)方位角與或相接近的導(dǎo)線邊，是可能發(fā)生量邊錯誤的邊。5455一、概述GPS是美國軍方研制的第二代衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（1）全球通用（2）24小時可以定位，測速和授時（3）用戶設(shè)備成本低廉（4）確保美國軍事安全，服務(wù)于全球戰(zhàn)略（5）導(dǎo)航精度可達10—20m

（6）取代現(xiàn)存各種導(dǎo)航系統(tǒng)這種設(shè)備可以用來武裝戰(zhàn)車，艦船和飛機，提高其作戰(zhàn)能力，并可廣泛用于地面部隊。其作用在海灣戰(zhàn)爭中已得到相當(dāng)充分的顯示。56

技術(shù)背景（信號組成）：

C/A碼L1P碼和Y碼L2防電子欺騙技術(shù)（AS）選擇性服務(wù)政策（SA）*SA技術(shù)已經(jīng)于2000年5月取消57二、GPS系統(tǒng)的組成（一）全球定位系統(tǒng)（GPS）由三個主

要部分組成空間部分：提供星歷和時間信息發(fā)射偽距和載表信號提供其它輔助信息地面控制部分：中心控制系統(tǒng)實現(xiàn)時間同步跟蹤衛(wèi)星進行定軌用戶部分：接收并測衛(wèi)星信號記錄處理數(shù)據(jù)提供導(dǎo)航定位信息5824顆衛(wèi)星（21+3）