測量學 第6章 小地區(qū)控制測量.ppt

2019年11月10日星期日,建筑之家,測 量 學,第6章 小地區(qū)控制測量,2019年11月10日星期日,建筑之家,6-1 控制測量概述,一.控制測量的概念 二.平面控制測量 三.高程控制測量,2019年11月10日星期日,建筑之家,一.控制測量的概念,2.控制測量分類 按內容分：平面控制測量、高程控制測量 按精度分：一等、二等、三等、四等；一級、二級、三級 按方法分：天文測量、常規(guī)測量(三角測量、導線測量、水準測量)、衛(wèi)星定位測量,1.目的與作用 為測圖或工程建設的測區(qū)建立統(tǒng)一的平面和高程控制網(wǎng) 控制誤差的積累 作為進行各種細部測量的基準,2019年11月10日星期日,建筑之家,控制點：對整個測區(qū)起控制作用的測量標志點。 控制網(wǎng)：由按一定規(guī)范布設，由一系列相互聯(lián)系的 控制點所構成的網(wǎng)狀幾何圖形。 圖根控制網(wǎng)：直接為測圖而建立的控制網(wǎng)。 圖根點： 圖根控制網(wǎng)中的控制點。,3.有關名詞,一.控制測量的概念,控制測量： 為建立控制網(wǎng)所進行的測量工作。,2019年11月10日星期日,建筑之家,二.平面控制測量,建立平面控制網(wǎng)，測定各平面控制點的坐 標x、y。,1.一般概念 等級關系：分一等、二等、三等、四等，前一等 級作為以后各等的控制基準；小地區(qū) 內布置一級、二級、三級和圖根控制。,布置形式：三角鎖、三角網(wǎng)(三邊網(wǎng)、邊角網(wǎng))、 導線網(wǎng)、交會定點、gps測量等。,布網(wǎng)原則：從整體到局部，由高級到低級，分級 布網(wǎng)，逐級控制。,2019年11月10日星期日,建筑之家,2.常規(guī)平面控制測量的等級關系,城市平面控制網(wǎng)的等級關系,2019年11月10日星期日,建筑之家,一等三角鎖為全國平面控制網(wǎng)的基礎,3.各級平面控制網(wǎng)布置形式,二等連續(xù)網(wǎng)充填一等三角鎖，成為全國平面控制網(wǎng) 的骨干。,一等三角鎖,二等連續(xù)網(wǎng),2019年11月10日星期日,建筑之家,控制網(wǎng)布設示意圖,2019年11月10日星期日,建筑之家,三等、四等三角網(wǎng)和導線網(wǎng),根據(jù)測區(qū)的需要，在二 等三角網(wǎng)的基礎上進行加密，基本圖形如下：,三角網(wǎng)或三邊網(wǎng),導線網(wǎng),2019年11月10日星期日,建筑之家,控制等級的選擇,圖根點密度,2019年11月10日星期日,建筑之家,三.高程控制測量,建立高程控制網(wǎng)，測定各控制點的高程h。,等級關系：分一等、二等、三等、四等，前一等作 為以后各等的控制基準；地形測量時， 布設圖根水準(也稱等外水準)。,布網(wǎng)原則：從整體到局部，由高級到低級，分級 布網(wǎng)，逐級控制。,2019年11月10日星期日,建筑之家,導線測量是平面控制測量中最常 用的方法。,導線的已知點和新建點組成的若 干條直線(即導線邊)聯(lián)結成一系 列折線或閉合多邊形。,導線測量概述,導線測量時，通常只需要前后兩 點相互通視。,6-2 導線測量的外業(yè),2019年11月10日星期日,建筑之家,一.單導線的布置形式,一、單導線的布置形式,1.閉合導線 2.附合導線 3.支導線,2019年11月10日星期日,建筑之家,1.閉合導線,已知數(shù)據(jù)：ab，xb，yb,觀測數(shù)據(jù)：連接角b； 導線轉折角0，1，,5； 導線各邊長db1，d12，d51。,1.閉合導線,閉合導線圖,a、b為已知點，1、2、3、4、5為新建導線點。,2019年11月10日星期日,建筑之家,2.附合導線圖,2.附合導線,a,b,1,2,3,4,c,d,已知數(shù)據(jù)：ab,xb,yb；cd,xc,yc。,ab、cd為已知邊，點1、2、3、4為新建導線點。,ab,cd,(xb,yb),觀測數(shù)據(jù)：連接角b 、c ； 導線轉折角1, 2, 3 ,4 ； 導線各邊長db1，d12，d4c。,(xc,yc),b,c,1,2,3,4,附合導線圖,2019年11月10日星期日,建筑之家,3.支導線,3.支導線圖,觀測數(shù)據(jù)：轉折角b, 1 邊長db1，d12,2019年11月10日星期日,建筑之家,二、導線測量的等級及技術要求,2019年11月10日星期日,建筑之家,二.導線測量的外業(yè),二.導線測量的外業(yè),1.踏勘選點及建立標志（選點） 2.導線邊長測量（測邊） 3.導線角度測量（測角） 4.導線連接測量（連測）,2019年11月10日星期日,建筑之家,導線測量外業(yè)的準備工作,準備工作： 收集資料：測區(qū)舊地形圖、已知點(平面和程控制 點)資料、測量規(guī)范； 儀器工具：所用儀器(包括儀器的檢驗和校正)、工 具、記錄手簿、材料。,1.踏勘選點及建立標志,(1).踏勘測區(qū) 實地了解測區(qū)地形； 了解已知點狀況。,(2).圖上(指原有舊圖)設計布網(wǎng)方案 導線網(wǎng)形、等級； 導線邊長、總長、點位密度等符合規(guī)范要求。,1.踏勘選點及建立標志,2019年11月10日星期日,建筑之家,(3).實地選點(4).建立標志,(3).實地選點(考慮以下因素)：,視野開闊，便于測圖(重要)；,2019年11月10日星期日,建筑之家,臨時性標志,大鐵釘,沙石路、瀝青、 磚石縫,臨時性標志圖,2019年11月10日星期日,建筑之家,(5).繪制點位圖 在現(xiàn)場丈量23個攀距，便于以后尋找或確定點位。 用紅油漆標出攀距出發(fā)點，并寫點號與攀距尺寸。 畫出攀距關系的平面示意圖，作為控制點資料。 攀距交會角度要好。,(5).繪制點位圖,電桿,房屋,道路,控制點,2019年11月10日星期日,建筑之家,點 號 d5 樁 別 大鐵釘 埋設日期 1999年5月20日 備 注,導線點的點位圖,導線點的點之記,2019年11月10日星期日,建筑之家,2.導線邊長測量 測定導線各邊長(往返丈量)。,精度要求：符合規(guī)范規(guī)定。,2.導線邊長測量,例：圖根導線,2019年11月10日星期日,建筑之家,3.導線角度測量 觀測導線各轉折角、連接角。,dj6一個測回(圖根導線)。 邊長較短時，采用光學對點。,全部測左角，或全部測右角；閉合導線測內角。,4.導線連接測量 導線定向 （包括連接角 和連接邊測量）,2019年11月10日星期日,建筑之家,三.導線測量的內業(yè)計算,6.3 導線測量的內業(yè)計算,1.附合導線的計算 2.閉合導線的計算 3.支導線計算,導線計算目的：計算各導線點的坐標。 要求：合理分配測量誤差，評定導線測量的精度。,取位要求 1）小三角及導線：角度取至秒，邊長、坐標取至mm； 2）圖根控制：角度取至秒，邊長、坐標取至cm。,2019年11月10日星期日,建筑之家,導線測量的內業(yè)計算,思路：,由水平角觀測值，計算方位角； 由方位角、邊長d，計算坐標 增量x 、 y； 由坐標增量x 、 y，計算x、y。,（計算前認真檢查外業(yè)記錄，滿足規(guī)范 限差要求后，才能進行內業(yè)計算）,2019年11月10日星期日,建筑之家,一、坐標計算的基本公式：,1. 坐標正算（由、d，求 x、y）,已知a（ ）， ， 求b點坐標 。,2019年11月10日星期日,建筑之家,注：計算出的 ab ，應根據(jù)x 、 y的正負， 判斷其所在的象限。,2. 坐標反算（由x、y，求、d， ）,已知a（ ）、b（ ）,求 。,2019年11月10日星期日,建筑之家,例：已知 解 在象限,2019年11月10日星期日,建筑之家,在計算器中計算反正切函數(shù)，屏幕顯示的是十進制的象限角，要通過2ndf d.ms把它換算為六十進制。, ：x0，y0 01= ：x0，y0 02=+180 ：x0，y0 03=+180 ：x0，y0 04=+360,2019年11月10日星期日,建筑之家,1.附合導線的計算,計算器的角度及坐標計算,計算器的角度運算 計算器直角坐標與極坐標換算功能,2019年11月10日星期日,建筑之家,2019年11月10日星期日,建筑之家,2019年11月10日星期日,建筑之家,2019年11月10日星期日,建筑之家,2019年11月10日星期日,建筑之家,sharp 極坐標直角坐標,例：坐標正算 d=67.58，=3410554，求x、y,(3).計算器： sharp el5812 d. x.y.,341.0983333,67.58,67.58,341.0554,0.,deg,63.93581176,(,x,-21.89219895,y,2019年11月10日星期日,建筑之家,2019年11月10日星期日,建筑之家,按 得152.265, 再按 和 。此時該 鍵功能是“d.msd”）, 得結果152.1554 （ ）。,計算器的使用,a.角度加減計算,例:求 的值。,輸入26.4536后按 , 接著按 , 在輸入125.3018 后按 ;,deg,+,deg,2ndf,=,deg,2019年11月10日星期日,建筑之家,b.坐標正算,按 ,再按 ,顯示 數(shù)值61.52（約數(shù)，xab）, 再按 ,顯示數(shù)值109.23 （約數(shù)，yab ）。,輸入邊長125.36后按 , 接著輸入方位角60.3648， 再按 和 ;,例：已知 ,求 。,a,deg,b,2ndf,b,b,2019年11月10日星期日,建筑之家,c.坐標反算,按 ,再按 , 顯示 數(shù)值83.04 （約數(shù)，dab）；,輸入xab的值45.68后按 , 接著輸入yab的值69.35,再 按 b ;,例：已知 求 、 。,a,2ndf,a,2019年11月10日星期日,建筑之家,再按 顯示數(shù)值56.6275906, 接著按 和 （此 時該鍵功能“d.msd”），屏幕 顯示56.373932（即563739）,b,2ndf,deg,對所得角值的處理原則是： 若顯示值0，則該值即為 所求的ab 。 若顯示值0，則該值加上 360后，才是所求的ab。,2019年11月10日星期日,建筑之家,計算器按坐標反算計算的坐標方位角叫半象限角。 當y0，直線在第一、第二象限，計算結果就是其坐標方位角；當y0計算結果需要加上360才是坐標方位角,2019年11月10日星期日,建筑之家,二、閉合導線的計算,要滿足三個條件：一個角度閉合條件，兩個坐標閉合條件。 簡易平差：先處理角度閉合差，然后再處理坐標閉合差。,1)角度閉合差的計算及分配,n邊形閉合導線內角和的理論值應為：,2019年11月10日星期日,建筑之家,（各級導線的限差見規(guī)范）,檢核：,（2）閉合差分配（計算角度改正數(shù)）：,式中：n 多邊形內角的個數(shù),檢核：,2019年11月10日星期日,建筑之家,（3）計算改正后的角度改：,計算檢核條件：,（4）推算各邊的坐標方位角： （用改正后的改）,計算出的 ， 否則，需重算。,2019年11月10日星期日,建筑之家,2）坐標增量閉合差的計算,根據(jù)閉合導線本身的特點：,理論上,實際上,北,2,1,4,3,78.16m,105.22m,129.34m,80.18m,2019年11月10日星期日,建筑之家,（1）計算坐標增量x、y：,（2）計算坐標增量閉合差：,由于 的存在，使導線不能閉合，存在導線全長閉合差 ：,導線全長相對閉合差：,2019年11月10日星期日,建筑之家,（3）按邊長比例分配坐標增量閉合差：,檢核條件：,（4）計算改正后的坐標增量：,檢核條件：,2019年11月10日星期日,建筑之家,（5）計算各導線點的坐標值：,依次計算各導線點坐標，最后推算出起始點的坐標，應和已知坐標相同。,2019年11月10日星期日,建筑之家,輔助計算,點號,觀測角 （左角） “,改 正 數(shù) ,改正角 “,1,2,3,4,坐標 方位角 ,距離 d m,點號,1,2,3,4,增量計算值,改正后增量,坐標值,x m,y m,x m,y m,x m,y m,1,2,1,2,閉 合 導 線 坐 標 計 算 表,107 48 30,89 36 30,89 33 50,53 18 43,125 30 00,73 00 20,+13,+13,+12,+12,+50,359 59 10,107 48 43,73 00 32,89 34 02,89 36 43,360 00 00,125 30 00,306 19 15,215 53 17,105.22,80.18,129.34,78.16,392.90,-0.02 -61.10,-0.02 +47.90,-0.03 +76.61,-0.02 -63.32,+0.02 +85.66,+0.02 +64.30,+0.02 -104.21,+0.01 -45.82,+0.09,-0.07,+64.32,+47.88,+76.58,-104.19,-45.81,-63.34,-61.12,+85.68,0.00,0.00,585.68,545.81,563.34,438.88,650.00,486.76,500.00,500.00,500.00,500.00,2019年11月10日星期日,建筑之家,三、附合導線的計算,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)觀測資料為導線邊距離和各轉折角。,2019年11月10日星期日,建筑之家,b,（1）計算角度閉合差：,如圖：以右轉折角為例 計算 。,一般公式：,同理：以左角計算,2019年11月10日星期日,建筑之家,即：,（各級導線的限差見規(guī)范）,檢核：,（2）閉合差分配（計算角度改正數(shù)）：,式中：n 包括連接角在內的導線轉折角數(shù),2019年11月10日星期日,建筑之家,（3）計算改正后的角度改：,計算檢核條件：,（4）推算各邊的坐標方位角： （用改正后的改）,計算出的 ， 否則，需重算。,2019年11月10日星期日,建筑之家,（5）計算坐標增量x、y：,（6）計算坐標增量閉合差：,由于 的存在，使導線不能和cd連接，存在導線全長閉合差 ：,導線全長相對閉合差：,2019年11月10日星期日,建筑之家,（7）分配閉合差 ：,檢核條件：,（8）計算改正后的坐標增量：,檢核條件：,2019年11月10日星期日,建筑之家,（9）計算各導線點的坐標值：,依次計算各導線點坐標，最后推算出的終點c的坐標，應和c點已知坐標相同。,2019年11月10日星期日,建筑之家,205 36 48,290 40 54,202 47 08,167 21 56,175 31 25,214 09 33,1256 07 44,-13,-13,-13,-13,-13,-12,-77,205 36 35,390 40 42,202 46 55,167 21 43,175 31 12,214 09 20,1256 06 25,236 44 28,211 07 53,100 27 11,77 40 16,90 18 33,94 47 21,60 38 01,125.36,98.76,114.63,116.44,156.25,641.44,+4 -107.31,+3 -17.92,+4 +30.88,+3 -0.63,+5 -13.05,-108.03,-2 -64.81,-2 +97.12,-2 +141.29,-2 +116.44,-3 +155.70,+445.74,-107.27,-17.89,+30.92,-0.60,-13.00,-64.83,+97.10,+141.27,+116.42,+155.67,+445.63,1536.86,837.54,1429.59,772.71,1411.70,869.81,1442.62,1011.08,1442.02,1127.50,1429.02,1283.17,-107.84,2019年11月10日星期日,建筑之家,4.支導線計算,已知數(shù)據(jù)：ab,xb,yb,a、b為已知邊，點1、2為新建支導線點。,支導線沒有多余觀測值,因此不會產生閉合差,從而 無須進行任何改正。,3.支導線計算,由于支導線沒有多余觀測值,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。,觀測數(shù)據(jù)：轉折角b, 1 ；邊長sb1，s12。,2019年11月10日星期日,建筑之家,支導線的計算步驟,支導線的計算步驟,2019年11月10日星期日,建筑之家,6-5 交會定點,需要加密個別控制點時，可用交會定點的方法,一.前方交會 二.距離交會,2019年11月10日星期日,建筑之家,一.前方交會的計算,一.前方交會的計算,a,b,p,已知點： a(xa,ya)、b(xb,yb) 待定點： p 觀測數(shù)據(jù)：、,( =180-),2019年11月10日星期日,建筑之家,前方交會計算公式,直接計算待定點坐標的公式：,a,b,p,余切公式,正切公式,2019年11月10日星期日,建筑之家,7-5 三、四等水準測量,6-6 高程控制測量,三、四等水準測量一般用于建立小地區(qū)測圖以及 一般工程建設場地的高程首級控制。,一三、四等水準點一般須長期保存，點位須建立 在穩(wěn)固處。,三、四等水準測量可用精密水準測量方法進行， 而本節(jié)主要介紹用s3水準儀進行三、四等水準測 量的方法；,一、三、四等水準測量,2019年11月10日星期日,建筑之家,三、四等水準測量的技術要求,2019年11月10日星期日,建筑之家,二、三.四等水準測量作業(yè)方法,二、三四等水準測量作業(yè)方法,1.采用雙面尺法作測站檢核 2.每站觀測次序： 后視(黑面) 上絲讀數(shù)，下絲讀數(shù)，中絲讀數(shù) 前視(黑面) 上絲讀數(shù)，下絲讀數(shù)，中絲讀數(shù) 前視(紅面) 中絲讀數(shù) 后視(紅面) 中絲讀數(shù),后視尺,前視尺,2019年11月10日星期日,建筑之家,三 、四等水準測量記錄,2019年11月10日星期日,建筑之家,測站編號,點號,后尺,前尺,下絲,上絲,下絲,上絲,后視距,前視距,視距差d(m),d(m),方向及尺號,水準尺讀數(shù) （ m）,黑面,紅面,k+黑-紅,平均高差 （m）,備注,k為尺常數(shù)： k5=4787k6=4687,三、四等水準測量記錄（雙面尺法）,（1）,（4）,（2）,（5）,（9）,（10）,（11）,（12）,后,前,后-前,（3）,（6）,（8）,（7）,（15）,（16）,（14）,（13）,（17）,（18）,1,2,bm.1-tp.1,tp.1-tp.2,1536,0947,58.9,+0.1,1954,1373,58.1,-0.2,1030,0442,58.8,+0.1,1276,0694,58.3,-0.1,后5,前6,后-前,后6,前5,后-前,1242,0736,+0506,6030,5422,+0608,1664,0985,+0679,6350,5773,+0577,-1,+1,-2,+0.507,+1,-1,+2,+0.678,2019年11月10日星期日,建筑之家,三、四等水準測量成果整理,三、三四等水準測量成果整理,附合水準路線、閉合水準路線的計算方法與等外水準路線相同。 結點水準路線、水準網(wǎng)的平差計算，要考慮“權”。,2019年11月10日星期日,建筑之家,7-6 三角高程測量,三、 三角高程測量,三角高程測量是一種間接測定兩點之間高差的方法 要求觀測兩點之間的水平距離d(或斜距s)以及兩點 之間的垂直角。 使用于山區(qū)或不便于進行水準測量的地區(qū)。,一、三角高程測量原理 二、較遠距離的三角高程測量 三、三角高程測量的其他特點,2019年11月10日星期日,建筑之家,一.三角高程測量原理,1、三角高程測量原理,b點的高程：,兩種高差計算方法,2019年11月10日星期日,建筑之家,二.較遠距離的三角高程測量,2.較遠距離的三角高程測量,距離較遠時，考慮地球曲率差和大氣 折光差對高差的影響，應對觀測得到 的高差加“兩差”改正：,球差改正： 氣差改正：,兩差改正：,o,2019年11月10日星期日,建筑之家,三角高程測量中的“球氣差”改正,經(jīng)研究，因大氣折光引起 的視線曲率半徑約為地球 曲率半徑的7倍，取k=1/7,上式中地球半徑r=6371 km ，水平距離d以km為單位,2019年11月10日星期日,建筑之家,三.三角高程測量的其他特點,三角高程測量兩點距離較遠時，應考慮加兩差改正； 兩點間對向觀測高差取平均，能抵消兩差影響； 三角高程測量通常組成附合或閉合路線，以檢驗精度； 三角高程測量通常用于代替等外水準測量，而不用 于代替等級水準測量； 據(jù)有關資料稱，用電子全站儀進行三角高程測量，能 代替四等水準測量。,3.三角高程測量的其他特點,2019年11月10日星期日,建筑之家,6.7 gps技術簡介 gps全球定位系統(tǒng) gps測量的優(yōu)點 1用途廣； 2全天候； 3精度高； 4效率高。,2019年11月10日星期日,建筑之家,一、gps系統(tǒng)的基本構成 1.空間衛(wèi)星座 2.地面監(jiān)控 3.用戶設備,2019年11月10日星期日,建筑之家,2019年11月10日星期日,建筑之家,二、gps定位的基本原理 gps定位時，把衛(wèi)星看成是動態(tài)的已知控制點，把所接收的信息進行處理，計算出接收機到衛(wèi)星的空間距離，利用所測的距離進行空間后方交會，便可得到接收機的位置。 定位方式：靜態(tài)定位和動態(tài)定位； 單點定位和相對定位。,2019年11月10日星期日,建筑之家,120 30 00,212 15 30,145 10 00,170 18 30,648 14 00,+18,+18,+18,+18,+72,12