控制測量教程課件

1、控制測量1 基本概念一、目 的 目的：提供控制基礎(chǔ)和起算基準實質(zhì)：測定具有較高精度的平面坐標和高程的點位 控制點 二、分 類 平面控制測量=國家平面控制測量：一、二、三、四等=測圖與測設(shè)平面控制：導線，小三角 高程控制測量=國家高程控制測量：一、二、三、四等=測圖與測設(shè)高程控制：等外水準，三角高程三、原 則 從高級到低級 由整體到局部 逐級控制，逐級加密 國家和行業(yè)測量規(guī)范四、實施步驟 技術(shù)設(shè)計 選點 造標埋石四、實施步驟 技術(shù)設(shè)計 選點 造標埋石 觀測 數(shù)據(jù)處理 成果驗收與上交 成果應(yīng)用2 導線測量一、概述 作用：平面控制測量，由高等級控制點確定未知點平面位置，作為對下一級的控制 閉合導線

2、附合導線 支導線附合導線 支導線導線布設(shè)規(guī)格與精度要求一級、二級、三級二、導線測量外業(yè)1 導線的布設(shè)： 首級網(wǎng)等級和加密層次直伸等邊踏勘選點： 土質(zhì)堅硬 通視條件良好埋設(shè)標石，填“點之記”，編號 2 測角觀測左角測回法與方向觀測法的選擇多測回時改變度盤起始讀數(shù)評定測角中誤差3 量邊 電磁波測距： 鋼尺量邊距離改正往返測量三、導線測量內(nèi)業(yè)計算1 坐標正算公式： 由已知點根據(jù)邊長和方位角推算待定點的坐標2 坐標反算公式 由相鄰兩點的坐標反求邊長和方位角3 坐標方位角傳遞公式：ABCD123AB1導線測量內(nèi)業(yè)計算 經(jīng)緯儀導線計算的目的是求得各導線點的坐標，并根據(jù)求得的各點坐標精確地繪制導線圖。導線計

3、算分為以下五個步驟進行： 角度閉合差f的計算和調(diào)整； v = - f /n = + v 坐標方位角的推算； 前=后+180+左 或 前=后+180-右導線測量內(nèi)業(yè)計算 坐標增量的計算xxi+1xilcosyyi+1yilsin導線測量內(nèi)業(yè)計算 增量閉合差的計算和調(diào)整； fx= x-理論值 fy= y-理論值 計算 fS K= fS /D vx= -(D/D)* fx vy= -(D/D)* fy計算改正后的x和y 坐標計算 xi+1 xi + x yi+1 yi + y閉合導線的計算1 角度閉合差的計算和調(diào)整 n邊形內(nèi)角之和：(n-2)180。由于測角誤差的影響，使導線內(nèi)角之和不等于理論值，因

4、而存在角度閉合差f： f測-理=測-(n-2)180 對于圖根導線當ff容時，可將角度閉合差f以相反符號平均分配給各個觀測角。f不能為n整除時，在有效數(shù)字位內(nèi)允許湊整。(二) 坐標方位角的推算根據(jù)起始邊的坐標方位角和改正后的內(nèi)角推算 沿導線前進方向： 前=后+180+左 或 前=后+180-右 (三) 坐標增量的計算xxxyyyxlcosylsin(四) 坐標增量閉合差的計算及其調(diào)整 閉合導線的縱橫坐標增量的代數(shù)和，理論上應(yīng)分別等于零。 各點縱橫坐標增量的總和即為閉合差調(diào)整原則：反號與邊長成比例分配調(diào)整過程中根據(jù)情況取整，但必須保證調(diào)整后和為零(五) 坐標的計算 根據(jù)起始點的已知坐標和改正后的

5、坐標增量，依次計算各點的坐標。計算實例12345224 3387 51 1289 13 4287 29 12125 06 42150 20 12計算實例點號觀測角改正角值方位角邊長xyxy計算改正計算改正187 51 12224 33 00224.50289 13 42179.38387 29 12179.924125 06 4272.445150 20 12107.61187 51 12二、 經(jīng)緯儀附合導線計算 附合導線計算角度閉合差和坐標增量閉合差的公式不同。 (一) 角度閉合差的計算與調(diào)整 附合導線的角度閉合差為從一已知邊方位角出發(fā)，使用觀測角推算至另一條已知邊，推算方位角與已知方位角之

6、差。 f= CD- CD = AB +n180+左A321BCD4 (二) 坐標方位角的推算推算出的已知邊的坐標方位角應(yīng)與已知值相同，以此作為計算的檢核。 (三) 坐標增量的計算根據(jù)導線各邊的方位角和邊長，計算各坐標增量，計算方法與閉合導線相同。 fx= x-(xC-xB) fy= y-(yC-yB) (四) 坐標增量閉合差的分配 理論上的坐標增量之和分別等于兩端已知點的縱橫坐標之差 (五) 坐標的計算 根據(jù)導線一端的控制點的坐標，以及改正后的坐標增量，按照導線坐標計算的方法，逐點計算各導線點的坐標。ABABCABCD作業(yè)1：附合導線計算已知：xA = 640.93, yA = 1068.44

7、 xB = 843.40, yB = 1264.29 xC = 589.97, yC = 1307.87 xD = 793.61, yD = 1399.19 B321ACD245 43 00213 00 30224 48 30214 21 30202 00 0082. 1777.2889.6479.84作業(yè)2 已知A、B兩點的坐標為：XA=1011.358m, YA=1185.395m；XB=883.122m, YB=1284.855m。 在AB線段的延長線上定出一點C，BC間的距離DBC=50.000m，計算C點的坐標。 導線計算總結(jié)1 基本公式： 坐標正算 坐標反算 方位角推算2 導線計算

8、一般步驟及方法3 閉合導線計算4 附合導線計算3 小三角測量一、 概述小三角：在國家控制網(wǎng)的基礎(chǔ)上加密的精度較低、邊長較短的局部三角網(wǎng)不考慮地球曲率影響，按近似平差方法處理優(yōu)點：控制面積大，幾何條件多，圖形結(jié)構(gòu)強，角度質(zhì)量易檢查外定向線形鎖內(nèi)定向線形鎖中點多邊形大地四邊形單三角網(wǎng)分類：按邊長和精度要求 一級小三角測量：三、四等三角網(wǎng)以下加密 二級小三角測量：三、四等三角網(wǎng)以下加密 圖根小三角測量：直接用于地形測圖具體要求包括： 精度要求 角度觀測要求外業(yè)工作： 踏勘選點 埋設(shè)標石 角度觀測 內(nèi)業(yè)計算二、線形鎖計算： 角度閉合差計算與分配：三角形條件，坐標方位角條件 假定坐標計算 實際坐標計算三

9、、中點多邊形計算： 角度閉合差計算與分配： 三角形條件，圓周角條件：第一次改正數(shù) 極條件：第二次改正數(shù) 邊長與坐標計算四、大地四邊形計算： 角度閉合差計算與分配： 對角條件： 圓周角條件： 極條件 邊長與坐標計算重點掌握： 各種小三角測量的特點 應(yīng)滿足的條件 基本計算步驟4 交 會 定 點導線測量：控制面積大，一般要求地勢平坦 測角，量邊交會定點：山區(qū)或地形復(fù)雜的地區(qū) 前方交會 側(cè)方交會 后方交會 測邊交會一、 前方交會法作業(yè)方式：在已知點A、B上分別向新點P觀測水平角和，從而可以計算P點的坐標。ABP計算方法：按照導線計算方法，以AB為起始邊計算導線檢核：從三個已知點A、B、C上分別向新點P

10、進行角度觀測，由兩個三角形分別解算P點的坐標。ABPC要求與注意事項 選擇P點時，應(yīng)盡可能使交會角r接近于90，并保證30r150。 由A到P、由B到P能視并且可以觀測 可以有靈活的多種布設(shè)形式 二、 側(cè)方交會法實質(zhì)：利用兩個高級控制點測定另一未知點的坐標作業(yè)模式：在一個已知點A和未知點P上安置儀器，觀測水平角A和P。ABPC檢核：在P點時，除了觀測P之外，還需瞄準第三個已知點C，觀測角(稱為檢驗角)作為檢核之用。ABPC計算方法與特點：按前方交會的計算方式；一個已知點上不宜設(shè)站；在一個已知點和未知點上進行觀測ABPC三、 后方交會法作業(yè)模式：將儀器安置在未知點P點向三個已知點進行觀測，測出水

11、平角，然后進行計算。ABP11C1222檢核：向四個已知點進行觀測，測出水平角與檢驗角(K點為已知點)。ABP11C1222D后方交會的危險圓：應(yīng)用條件：有四個高級控制點，且P點不在A、B、C三點所構(gòu)成的圓周上或該圓周的附近APCBP四、測邊交會作業(yè)模式：用測距儀，由邊長推算坐標ABPCSaSbScSb計算方法：由距離推角度，由角度交會法計算直接計算：直接由距離計算APSaSbB5 高程控制測量水準測量主要方法：水準測量國家高程控制：一等、二等水準地形測圖和工程建設(shè)應(yīng)用的控制：三等、四等水準等外水準測量：精度低于四等水準的水準測量在地形測量中，最基本的高程控制測量是四等水準測量和等外水準測量等

12、外水準測量： 圖根水準測量：地形測圖 工程水準測量：工程應(yīng)用一、 水準路線布設(shè)形式 附合水準路線 閉合水準路線 支線水準路線二、四等及等外水準測量的技術(shù)要求 儀器 路線長度（總長，視距） 觀測要求 精度要求表4-27，4-29三、外業(yè)觀測觀測程序：后-后-前-前，黑-紅-黑-紅閉合或附合路線：單程觀測水準支線：往返測，單程雙轉(zhuǎn)法測量上的計算與檢核：測站后下前下方向及尺號標尺讀數(shù)K+黑-紅高差中數(shù)后上前上后距前距黑面紅面視距差d121112186后1924661117371811前20196786后-前四、內(nèi)業(yè)計算1 水準路線閉合差的計算 觀測所得水準路線的高差值與理論值的差值，即水準路線的閉合

13、差。 閉合水準路線其高差總和應(yīng)為零，因此閉合差為： fh=h測附合水準路線的高差總和應(yīng)等于兩端點高級水準點高程H和H之差，則閉合差為：fhh測-(H終始）支線水準路線，一般采用往、返測，其往、返測高差總和的絕對值應(yīng)相等而符號相反，故其代數(shù)和即閉合差為：fh=h往h返 將計算的閉合差fh與限差fh限比較，若小于限差則進行分配，否則應(yīng)檢查錯誤或重測限差：按規(guī)范計算，與路線長度（或測站數(shù)）有關(guān)如對于等外水準測量平地： fh限= 40(L)1/2 mm山地： fh限= 12(n)1/2 mm2 水準路線閉合差的分配 按測站數(shù)成比例反號分配到各測段 按路線長度成比例反號分配3 各點高差計算重點： 三種水

14、準路線的特點 水準測量記錄與野外檢核 水準測量閉合差的計算與分配 限差的計算方法6 三角高程測量一、三角高程測量原理hAB = D tg + i vHB=HA+D tg + i v直覘反覘互差小于規(guī)范要求時取平均值作為最終結(jié)果二、誤差來源與減弱措施hAB = D tg + i v 邊長誤差 垂直角誤差：減小大氣折光（陰天或中午），減小邊長，用短邊傳播 大氣折光影響：取直、反覘高差平均值 儀、標高誤差三、布設(shè)形式與施測要求 三角高程網(wǎng)：確定各平面控制點的高程 三角高程路線 獨立交會點施測要求 i和v：鋼尺獨立量取兩次，讀至5mm,較差不大于1cm D：從平面控制成果中獲得； 垂直角：一般與水平角

15、同時觀測，一般進行直、反覘對向觀測四、高差計算1 高程計算 直反覘均值2 高差閉合差計算與分配 與水準測量相同閉合路線： wh=h測附合路線： wh h測-(H終始）3 各點高差計算重點： 三角高程測量的原理 計算方法7 國家控制網(wǎng)的建立 平面控制：國家三角網(wǎng) 高程控制：國家水準網(wǎng)一、國家三角網(wǎng)的布設(shè)原則國家三角網(wǎng)：用三角測量方法建立的國家平面控制網(wǎng)1 分級布網(wǎng)，逐級控制以高精度而稀疏的一等三角鎖，盡可能沿經(jīng)緯線方向縱橫交叉地迅速布滿全國，形成統(tǒng)一的骨干大地控制網(wǎng)，然后在一等鎖環(huán)內(nèi)逐級（或同時）布設(shè)二、三、四等三角網(wǎng)。在此基礎(chǔ)上，可布設(shè)一、二級小三角或一、二、三級導線作為區(qū)域控制（或局部控制網(wǎng)

16、）。2 要有足夠的精度3 要有足夠的密度4 應(yīng)有統(tǒng)一的規(guī)格二、國家三角鎖、網(wǎng)的布設(shè)方案1 一等三角鎖 國家大地控制網(wǎng)的骨干，主要作用是控制二等以下各級三角測量，并為研究地球形狀和大小提供資料。 盡可能沒經(jīng)緯線方向布設(shè)成縱橫鎖，且交叉構(gòu)成網(wǎng)狀圖形。 平均邊長：20-25km1 一等三角鎖 國家大地控制網(wǎng)的骨干，主要作用是控制二等以下各級三角測量，并為研究地球形狀和大小提供資料。 盡可能沒經(jīng)緯線方向布設(shè)成縱橫鎖，且交叉構(gòu)成網(wǎng)狀圖形。 平均邊長：20-25km2 二等三角鎖、網(wǎng) 國家三角網(wǎng)的全面基礎(chǔ)，同時又是地形測圖的基本控制。方案一：先在一等鎖環(huán)內(nèi)沿經(jīng)緯線縱橫交叉的二等基本鎖，再在其控制下布設(shè)平均

17、邊長約為13km的二等補充網(wǎng)。方案二：以連續(xù)三角網(wǎng)的形式布設(shè)在一等鎖環(huán)內(nèi)，四周與一等鎖銜接。（新方案） 平均邊長：13km（10-18） 全國需布設(shè)6萬個3 三、四等三角網(wǎng)加密控制網(wǎng)，滿足測圖和工程建設(shè)的需要，采用插網(wǎng)或插點方法布設(shè)，也可以越級布網(wǎng)。三等網(wǎng)平均邊長：8km四等網(wǎng)平均邊長：2-6km 三、國家三角鎖、網(wǎng)的布設(shè)規(guī)格與精度要求等級平均邊長（km）測角中誤差()三角形最大閉合差最弱邊相對中誤差一等網(wǎng)20-250.72.51：150000二等網(wǎng)131.03.51：150000三等網(wǎng)81.87.01：80000四等網(wǎng)2-62.59.01：40000四、國家精密導線網(wǎng)一等精密導線網(wǎng)：二等精密

18、導線網(wǎng)：三、四等精密導線五、國家高程控制網(wǎng)水準網(wǎng)國家水準網(wǎng)：按國家水準測量規(guī)范的技術(shù)要求建立起來的高程控制網(wǎng)。作用：全國范圍內(nèi)施測各種比例尺地形圖的高程控制基礎(chǔ)，以及一些科學研究如地殼垂直形變規(guī)律、各海洋平均海水面的高度變化，以及其他有關(guān)地質(zhì)和地貌的研究等。由高級到低級，從整體到局部：分成四個等級，逐級控制，逐級加密一等水準網(wǎng)：骨干，環(huán)線長1000-1500km二等水準網(wǎng)：基礎(chǔ)，環(huán)線長500-750km精密水準測量三、四等水準網(wǎng)：為地形測圖和工程建設(shè)服務(wù)。精密水準測量：一等水準網(wǎng)，二等水準網(wǎng)基本規(guī)定： 前后視距差應(yīng)小于1m,累積差應(yīng)小于3m； 相鄰測站上，奇站按“后前前后”觀測，偶站按“前后后

19、前”觀測 同一測段的水準路線上測站數(shù)目應(yīng)為偶數(shù)； 每一測段都要往、返測 一測段的往返測應(yīng)在不同氣象條件下進行精密水準測量：一等水準網(wǎng)，二等水準網(wǎng)等級儀器類型視距/m前后視距差視距累積差基輔分劃讀數(shù)差/mm基輔分劃讀數(shù)差/mm往返測高差不符值/mm一S0535 0.5 1.50.30.52 K1/2二S1S055060 1.0 3.0 0.50.74 K1/2六、GPS技術(shù)Global Positioning System(GPS):全球定位系統(tǒng)優(yōu)點：點間無須通視，全天候觀測，數(shù)據(jù)實時處理GPS系統(tǒng)組成部分： 空間GPS衛(wèi)星 地面監(jiān)控系統(tǒng) 用戶接收機8 區(qū)域控制網(wǎng)的建立與數(shù)據(jù)處理一、概述任務(wù)：在

20、國家控制網(wǎng)的基礎(chǔ)上，建立滿足地形測圖和工程建設(shè)要求的控制網(wǎng)如：城市控制網(wǎng)，礦區(qū)控制網(wǎng)實質(zhì)：在高等級國家控制點的基礎(chǔ)上，測定區(qū)域水平和高程控制點，用于測圖和工程建設(shè)圖根控制：直接面向測圖服務(wù)的平面和高程控制具體任務(wù)： 根據(jù)任務(wù)要求與實際情況確定控制網(wǎng)要求（形式，等級） 按規(guī)范要求實施外業(yè)觀測 進行內(nèi)業(yè)控制測量數(shù)據(jù)處理 提交成果，應(yīng)用成果作為測圖和工程建設(shè)的基礎(chǔ)。二、區(qū)域水平控制網(wǎng)布設(shè)方案與數(shù)據(jù)處理可采用的方案： 小三角測量：一級、二級、圖根小三角 導線測量：一級、二級、三級、圖根導線 交會定點導線測量：測角，量邊導線測量：測角，量邊導線測量：測角，量邊導線測量數(shù)據(jù)處理步驟： 角度閉合差計算與調(diào)整 方位角計算 坐標增量閉合差計算與調(diào)整 坐標計算關(guān)鍵： 坐標正算 坐標反算 方位角傳遞 閉合差分配A321BCD4小三角測量：線形鎖，中點多邊形，大地四邊形 測 角