測量教案7章控制測量

第7章控制測量7.1控制測量概述測量并計算控制點x，y，H坐標(biāo)——控制測量x，y坐標(biāo)——平面控制測量H坐標(biāo)——高程控制測量高級→低級，一、二、三、四等逐級布設(shè)。1)平面控制測量國家平面控制網(wǎng)——三角測量法西部困難地區(qū)——導(dǎo)線測量法一等三角鎖沿經(jīng)、緯線布設(shè)成縱橫交叉三角鎖系鎖長200~250km，構(gòu)成120個鎖環(huán)一等三角鎖由近于等邊三角形組成，邊長20~30km二等三角測量——兩種布網(wǎng)方案(1)縱橫鎖系布網(wǎng)縱橫交叉兩條二等基本鎖，平均邊長20~25km二等鎖環(huán)分成四個大致相等部分由二等補充網(wǎng)填充(2)全面布網(wǎng)一等鎖環(huán)內(nèi)布設(shè)全面二等三角網(wǎng)，平均邊長13km在一等鎖兩端，二等網(wǎng)中間測起算邊長、天文經(jīng)緯度、方位角國家一、二等網(wǎng)——天文大地網(wǎng)天文大地網(wǎng)布設(shè)時間——1951~1961年1975年修補測工作全部結(jié)束三、四等三角網(wǎng)為在二等三角網(wǎng)內(nèi)進(jìn)一步加密。青藏高原三角測量三角測量觀測覘標(biāo)青藏高原導(dǎo)線《工程測量規(guī)范》規(guī)定——城市或工礦區(qū)，在國家等級控制點基礎(chǔ)上布設(shè)不同等級城市平面控制網(wǎng)供地形測圖和測設(shè)建、構(gòu)筑物用GNSS衛(wèi)星定位測量、導(dǎo)線測量、三角形網(wǎng)測量。2)高程控制測量水準(zhǔn)測量——一、二、三、四等三角高程測量——四等、五等及以下GNSS擬合高程測量——五等及以下全國范圍，按國家統(tǒng)一規(guī)范測定高程水準(zhǔn)點構(gòu)成網(wǎng)水準(zhǔn)點上設(shè)有固定標(biāo)志，以便長期保存國家水準(zhǔn)網(wǎng)按逐級控制、分級布設(shè)原則分——一、二、三、四等一等水準(zhǔn)——國家高程控制骨干沿地質(zhì)構(gòu)造穩(wěn)定和坡度平緩交通線布滿全國構(gòu)成網(wǎng)二等水準(zhǔn)——國家高程控制網(wǎng)的全面基礎(chǔ)沿鐵路、公路和河流布設(shè)二等水準(zhǔn)環(huán)線布設(shè)在一等水準(zhǔn)環(huán)內(nèi)。7.2平面控制網(wǎng)的坐標(biāo)計算原理新布設(shè)的平面控制網(wǎng)需已知一點平面坐標(biāo)確定控制網(wǎng)位置——定位需已知一條邊方位角確定控制網(wǎng)方向——定向1)由A，B點已知坐標(biāo)計算坐標(biāo)方位角αAB邊長A→B的坐標(biāo)增量——水平距離——方位角計算有兩種方法——tan-1函數(shù)與計算器的Pol函數(shù)。(1)tan-1函數(shù)計算過直線起點A平行于高斯平面坐標(biāo)系的x，y軸建立增量坐標(biāo)系計算象限角RAB取值范圍0°~±90°

象限角RAB取值范圍——0°~±90°

根據(jù)ΔxAB與ΔyAB的正負(fù)判斷直線AB方向在增量坐標(biāo)系的象限稱αBA

為αAB的反方位角αBA=αAB

±180°(2)計算器Pol函數(shù)計算Pol(ΔxAB,ΔyAB)

函數(shù)計算結(jié)果——r，θr——平距，θ——輻角(0°~±180°)θ

與αAB的關(guān)系：θ>0，αAB=θ；θ<0，αAB=θ+360°fx-5800P編程計算器Pol函數(shù)結(jié)果存儲位置極坐標(biāo)函數(shù)Pol(Δx,Δy)計算平距r，輻角θ平距r——I變量，方向角θ——J變量Rec函數(shù)結(jié)果存儲位置直角坐標(biāo)函數(shù)Rec(r,θ)或Rec(r,α)計算坐標(biāo)增量Δx,ΔyΔx→I變量，Δy→J變量[例7-1]

試計算圖7-3已知邊AB的平距、坐標(biāo)方位角及其反方位角。ΔxAB=2547188.043?2547228.568=-40.525mΔyAB=491377.210?491337.337=39.873m=56.852m=-44o32'07.3"ΔxAB<0，ΔyAB>0，AB邊方向位于第Ⅱ象限坐標(biāo)方位角：αAB=RAB+180o=135o27'52.7"反坐標(biāo)方位角：αBA=αAB+180o=315o27'52.7"fx-5800P的Pol函數(shù)計算fx-5800P坐標(biāo)反算程序P7-1執(zhí)行fx-5800P程序P7-1反算平距與方位角2)由已知坐標(biāo)方位角αAB推算αBCαBC=135o27'52.7"+100o47'53"?180o=56o15'45.7"3)根據(jù)坐標(biāo)方位角αBC與水平距離DBC計算C點坐標(biāo)xC=

xB+DBCcos

αBC，yC=yB+DBCsinαBCxC=2547188.043+66.085×cos56o15'45.7"=2547224.746myC=491377.210+66.085×sin56o15'46"=491432.166m7.3導(dǎo)線測量建立平面控制網(wǎng)的常用方法。1)導(dǎo)線的布設(shè)相鄰控制點連成直線構(gòu)成折線——導(dǎo)線控制點——導(dǎo)線點導(dǎo)線測量——導(dǎo)線邊平距，相鄰導(dǎo)線邊水平角起算數(shù)據(jù)→各邊坐標(biāo)方位角，求出導(dǎo)線點平面坐標(biāo)水平角測量——全站儀，經(jīng)緯儀邊長——全站儀、光電測距儀，鋼尺地物分布復(fù)雜建筑區(qū)，視線障礙多隱蔽區(qū)和帶狀區(qū)布設(shè)形式——閉合導(dǎo)線、附合導(dǎo)線、支導(dǎo)線導(dǎo)線布設(shè)形式(1)閉合導(dǎo)線起訖于同一已知點的導(dǎo)線從高級控制點A，AB邊方向出發(fā)經(jīng)1，2，3，4點，返回起點A，形成閉合多邊形3個檢核條件——1個多邊形內(nèi)角和條件2個坐標(biāo)增量條件。(2)附合導(dǎo)線兩個已知點間的導(dǎo)線從高級點B、已知邊方向AB出發(fā)，經(jīng)5，6，7，8點附合到另一高級點C和已知邊方向CD3個檢核條件——1個坐標(biāo)方位角條件2個坐標(biāo)增量條件。(3)支導(dǎo)線由已知點C和已知邊方向CD出發(fā)延伸出去的導(dǎo)線C，9，10支導(dǎo)線只有必要起算數(shù)據(jù)，無檢核條件僅限于圖根導(dǎo)線使用支導(dǎo)線點數(shù)一般不應(yīng)超過3個!青藏高原導(dǎo)線2)導(dǎo)線測量外業(yè)踏勘選點、建立標(biāo)志、測角、量邊(1)踏勘選點及建立標(biāo)志收集測區(qū)原有地形圖與高等級控制點成果資料地形圖上初步設(shè)計導(dǎo)線布設(shè)路線按設(shè)計方案實地踏勘選點①

相鄰導(dǎo)線點間通視良好，便于測角、測距②點位選在土質(zhì)堅實并便于保存處③點位視野開闊，便于測繪周圍地物地貌④導(dǎo)線邊長應(yīng)符合規(guī)范規(guī)定——最長不超過平均邊長2倍，鄰邊長懸殊不應(yīng)太大⑤導(dǎo)線均勻分布在測區(qū)，便于控制整個測區(qū)導(dǎo)線點位埋設(shè)泥土地面打木樁，樁頂釘小釘——臨時性標(biāo)志碎石或瀝青路面，鑿十字紋大鐵釘代替木樁(測釘)混凝土場地或路面，鑿十字紋，涂紅漆需長期保存導(dǎo)線點，埋設(shè)混凝土導(dǎo)線點標(biāo)石應(yīng)分等級統(tǒng)一編號，便于測量資料統(tǒng)一管理為便于觀測時尋找點位附近房角或電線桿等明顯地物用紅油漆標(biāo)明指示導(dǎo)線點位置為每個導(dǎo)線點繪制點之記注記地名、路名、導(dǎo)線點編號及導(dǎo)線點距離鄰近明顯地物點的距離測釘——測繪店有售廣州市天河軟件園小區(qū)道路導(dǎo)線點導(dǎo)線點點之記導(dǎo)線點在地形圖上的表示符號(2)導(dǎo)線邊長測量圖根導(dǎo)線邊長——用檢定過鋼尺丈量或檢定過的光電測距儀測量/全站儀鋼尺量距宜采用雙次丈量法較差的相對誤差<1/3000鋼尺尺長改正數(shù)>1/10000時加尺長改正量距時，平均尺溫與檢定時溫度相差>±10℃時應(yīng)進(jìn)行溫度改正尺面傾斜坡度>1.5%時，應(yīng)進(jìn)行傾斜改正。(3)導(dǎo)線轉(zhuǎn)折角測量導(dǎo)線轉(zhuǎn)折角——導(dǎo)線點相鄰導(dǎo)線邊構(gòu)成水平角分——左角、右角導(dǎo)線前進(jìn)方向左側(cè)水平角——左角右側(cè)水平角——右角觀測無誤差時同一個導(dǎo)線點測得左右角之和=360°圖根導(dǎo)線轉(zhuǎn)折角——用DJ6級經(jīng)緯儀測回法觀測一測回。3)閉合導(dǎo)線計算導(dǎo)線點坐標(biāo)計算前應(yīng)檢查導(dǎo)線測量外業(yè)記錄：數(shù)據(jù)是否齊全，有無遺漏、記錯或算錯成果是否符合規(guī)范要求？檢查無誤后，繪制導(dǎo)線略圖將已知數(shù)據(jù)和觀測成果標(biāo)注于圖上閉合導(dǎo)線的已知數(shù)據(jù)與觀測數(shù)據(jù)(1)角度閉合差的計算與調(diào)整n邊形內(nèi)角和理論值——∑β理=(n?2)×180°n邊形閉合導(dǎo)線內(nèi)角——β1，β2，…，βnAB邊用了兩次，加上B-1，1-2，2-3，3-B四條邊構(gòu)成六邊形，角度和理論值=(6?2)×180°=720°水平角觀測誤差——∑β測≠∑β理角度閉合差——fβ=∑β測－∑β理圖根光電測距導(dǎo)線限差——fβ≤fβ允，fβ“反號平均分配”計算角度改正數(shù)vβvβ=－fβ/nvβ加至各觀測角βi——(2)坐標(biāo)方位角的推算取“－”取“＋”(3)坐標(biāo)增量的計算與坐標(biāo)增量閉合差的調(diào)整邊長坐標(biāo)增量——Δxij=Dijcosαij，Δyij=Dijsinαij閉合導(dǎo)線x，y坐標(biāo)增量代數(shù)和理論值=0∑Δx理=0，∑Δy理=0坐標(biāo)增量閉合差的計算fx=∑Δx測－∑Δx理=∑Δx測fy=∑Δy測－∑Δy理=∑Δy測導(dǎo)線全長閉合差——(4)導(dǎo)線點的坐標(biāo)推算i點坐標(biāo)推算→j點坐標(biāo)公式——Excel計算4)附合導(dǎo)線的內(nèi)業(yè)計算差異——角度閉合差fβ、坐標(biāo)增量閉合差fx，fy(1)角度閉合差fβ的計算由αAB，轉(zhuǎn)折角βA，β1，β2，β3，β4，βC推算方位角——α’CD角度閉合差——fβ=α’CD－αCD(2)坐標(biāo)增量閉合差的計算導(dǎo)線邊長坐標(biāo)增量之和理論值——∑Δx理=xC－xA，∑Δy理=yC－yAfx理=∑Δx測－∑Δx理=∑Δx測－(xC－xA)fy理=∑Δy測－∑Δy理=∑Δy測－(yC－yA)Excel計算①

fx-5800P程序QH1?8T計算閉合導(dǎo)線按鍵進(jìn)入COMP模式按鍵執(zhí)行ClrStat命令清除統(tǒng)計存儲器按鍵進(jìn)入REG模式按A→B→1→2→3→B→A方向，預(yù)先在統(tǒng)計串列ListX順序輸入5個水平角(左正右負(fù))在統(tǒng)計串列ListY順序輸入4個水平距離fx-5800P程序QH1?8T計算閉合導(dǎo)線②

fx-5800P程序QH1?8T計算附合導(dǎo)線按鍵進(jìn)入COMP模式按鍵執(zhí)行ClrStat命令清除統(tǒng)計存儲器按鍵進(jìn)入REG模式按A→B→1→2→3→4→C→D方向，預(yù)先在統(tǒng)計串列ListX順序輸入6個水平角(左正右負(fù))在統(tǒng)計串列ListY順序輸入5個水平距離fx-5800P程序QH1?8T計算附合導(dǎo)線7.4交會定點的計算測角交會定點是加密平面控制點方法之一。前方交會、側(cè)方交會、后方交會1)前方交會已知點A，B安置經(jīng)緯儀向待定點觀測水平角交會角γ為30o~120o之間，最好近于90oP點坐標(biāo)計算公式——余切公式適于計算器編程計算fx-5800P前方交會程序QH4?2計算2)側(cè)方交會已知A點,待定點P安置經(jīng)緯儀觀測水平角α、β、γ、檢查角θ先算出β=180o－(α＋γ)按前方交會余切公式計算交會點坐標(biāo)3)后方交會待定點P安置經(jīng)緯儀，觀測水平角α,β,γ,檢查角θ危險圓——不在一直線上3點A，B，C構(gòu)成的圓P點位于危險圓上時，無法確定，選P點時應(yīng)避免。待定點P坐標(biāo)式中系數(shù)值fx-5800P程序QH4?3計算測角后方交會按鍵進(jìn)入COMP模式按鍵執(zhí)行ClrStat命令清除統(tǒng)計存儲器按鍵進(jìn)入REG模式按A→B→C→D的順序，預(yù)先在統(tǒng)計串列ListX順序輸入4個點的x坐標(biāo)在統(tǒng)計串列ListY順序輸入4個點的y坐標(biāo)fx-5800P后方交會程序QH4?3計算7.5三、四等水準(zhǔn)測量1)技術(shù)要求《工程測量規(guī)范》規(guī)定，三、四、五等水準(zhǔn)觀測的主要技術(shù)要求2)三、四等水準(zhǔn)觀測方法(1)一站觀測順序①后視水準(zhǔn)尺黑面旋轉(zhuǎn)微傾螺旋→居中管水準(zhǔn)氣泡上、下視距絲讀數(shù)；中絲讀數(shù)②前視水準(zhǔn)尺黑面旋轉(zhuǎn)微傾螺旋→居中管水準(zhǔn)氣泡上、下視距絲讀數(shù)；中絲讀數(shù)③前視水準(zhǔn)尺紅面旋微傾螺旋→居中管水準(zhǔn)氣泡→中絲讀數(shù)④后視水準(zhǔn)尺紅面旋微傾螺旋→居中管水準(zhǔn)氣泡→中絲讀數(shù)觀測順序三等——后→前→前→后觀測順序四等——后→后→前→前四等水準(zhǔn)觀測直讀視距7.6三角高程測量地形高低起伏、兩點間高差較大時不便于水準(zhǔn)測量用三角高程測量測定兩點間平距/斜距及豎直角光電測距三角高程測量經(jīng)緯儀三角高程測量地球曲率球差改正數(shù)f1大氣垂直折光氣差改正f2受重力影響地球表面低層空氣密度>高層空氣密度當(dāng)豎直角觀測視線穿過密度不均勻介質(zhì)將形成一條上凸曲線使視線的切線方向向上抬高測得的豎直角偏大該現(xiàn)象為大氣垂直折光

將受大氣垂直折光影響視線看成半徑為R/k的近似圓曲線k為大氣垂直折光系數(shù)氣差改正公式球氣差改正(兩差改正)1)三角高程測量的嚴(yán)密計算公式平距——hAB=DABtanαAB+iA－vB斜距——hAB=SABsinαAB+iA－vB沒有考慮球氣差的影響適用于兩點相距＜200m的三角高程計算考慮球氣差改正f的三角高程測量公式——平距——hAB=DABtanαAB+iA－vB+f斜距——hAB=SABsinαAB+iA－vB+f球氣差改正——k——0.08