测量学第7章控制测量课件.ppt

测 量 学,第7章 控制测量,测 量 学第7章 控制测量,控制点：对测区起控制作用的测量标志点。控制网：由按一定规范布设，由一系列相互联系的控制点所构成的网状几何图形。图根控制网：直接为测图而建立的控制网。图根点：图根控制网中的控制点。,3.有关名词,一、控制测量的概念,控制测量：为建立控制网进行的测量工作。,控制点：对测区起控制作用的测量标志点。3.有关名词一、控制,7.1 控制测量概述,一.控制测量的概念二.平面控制测量三.高程控制测量,7.1 控制测量概述一.控制测量的概念,一、控制测量的概念,1.目的与作用,为测图或工程建设的测区建立统一的平面和高程控制网控制误差的积累作为进行各种细部测量的基准,2.控制测量分类 按内容分：平面控制测量、高程控制测量 按精度分：一等、二等、三等、四等；一级、二级、三级,按方法分：天文测量、常规测量(三角测量、导线测量、水准测量)、卫星定位测量（GPS）,一、控制测量的概念1.目的与作用为测图或工程建设的测区建立,二.平面控制测量,建立平面控制网，测定各平面控制点的坐 标X、Y。,1.一般概念 等级关系：分一等、二等、三等、四等，前一等级作为以后各等的控制基准；小地区 内布置一级、二级、三级和图根控制。,布置形式：三角锁、三角网(三边网、边角网)、 导线网、交会定点、GPS测量等。,布网原则：从整体到局部，由高级到低级，分级 布网，逐级控制。逐级控制。,二.平面控制测量建立平面控制网，测定各平面控制点的坐1.,2.常规平面控制测量的等级关系,城市平面控制网的等级关系,2.常规平面控制测量的等级关系 城市平面控制网的等级关系三角,一等三角锁为全国平面控制网的基础,3.各级平面控制网布置形式,二等连续网充填一等三角锁，成为全国平面控制网 的骨干。,一等三角锁,二等连续网,一等三角锁为全国平面控制网的基础3.各级平面控制网布置形式,三等、四等三角网和导线网,根据测区的需要，在二 等三角网的基础上进行加密，基本图形如下：,图7-3 三角网或三边网,图7-4 导线网,三等、四等三角网和导线网,根据测区的需要，在二图7-3,4.常规平面控制测量的主要技术要求,4.常规平面控制测量的主要技术要求城市三角测量的主要技术要求,城市三边网的主要技术要求表7-3,城市导线控制测量的主要技术要求,表7-4,城市导线控制测量的主要技术要求表7-4,图根导线的技术要求,测图 附合导 平均边 测距相对 测 角 测回数 导线全 方位角比例尺 线长度 长(m) 中误差 中误差 DJ6 长相对 闭合差 (km) (mm) () 闭合差 1:500 500 75 一般地区1:1000 1000 110 1/3000 20 1 1/2000 60n1:2000 2000 180,图根导线的技术要求 测图 附合导 平均边 测距相对 测,三.高程控制测量,建立高程控制网，测定各控制点的高程H。,等级关系：分一等、二等、三等、四等，前一等作 为以后各等的控制基准；地形测量时， 布设图根水准(也称等外水准)。,布网原则：从整体到局部，由高级到低级，分级 布网，逐级控制。,三.高程控制测量建立高程控制网，测定各控制点的高程H。,城市水准网主要技术要求,等级 每公里高 附合路 水准仪 测段往返测 附合路线或 差中误差 线长度 级别 高差不符值 环线闭合差 (mm) (km) (mm) (mm)二等 2 400 DS1 4R 4L三等 6 45 DS3 12R 12L四等 10 15 DS3 20R 20L等外 20 8 DS10 40L,注：R为测段的长度；L为附合路线的长度，均以km为单位。,城市水准网主要技术要求等级 每公里高 附合路 水准仪,7.2 导线测量,一.导线测量概述二.导线测量的外业三.导线测量的内业计算,7.2 导线测量一.导线测量概述,导线测量是平面控制测量中最常 用的方法。,导线测量概述,导线的已知点和新建点组成的若 干条直线(即导线边)联结成一系 列折线或闭合多边形。,闭合导线和附合导线也称为单导 线，结点导线和两个环以上的导 线称为导线网。,导线测量时，通常只需要前后两 点相互通视。,导线测量是平面控制测量中最常导线测量概述导线的已知点和新,一.单导线的布置形式,1.闭合导线2.附合导线3.支导线,一.单导线的布置形式1.闭合导线,1.闭合导线,已知数据：AB，XB，YB,观测数据： 连接角B； 导线转折角0，1，,5； 导线各边长SB1，S12，S5B。,(XB,YB),A,B,1,2,3,4,5,闭合导线图,A、B为已知点，1、2、3、4、5为新建导线点。,1.闭合导线已知数据：观测数据：SB1S12S23S34S4,2.附合导线,A,B,1,2,3,4,C,D,已知数据：AB,XB,YB；CD,XC,YC。,AB、CD为已知边，点1、2、3、4为新建导线点。,AB,CD,(XB,YB),观测数据：连接角B 、C ； 导线转折角1, 2, 3 ,4 ； 导线各边长SB1，S12，S4C。,(XC,YC),B,C,1,2,3,4,附合导线图,SB1,S12,S23,S34,S4C,2.附合导线AB1234CD已知数据：AB,XB,YB；,3.支导线,观测数据：转折角B, 1 边长SB1，S12,3.支导线AB12A、B为已知边，点1、2为新建支导线点。,二.导线测量的外业,1.踏勘选点（选点）2.导线边长测量（量边）3.导线角度测量（测角）4.导线连接测量（连测）,内业,二.导线测量的外业1.踏勘选点（选点）内业,导线测量外业的准备工作,准备工作： 收集资料：测区旧地形图、已知点(平面和高程控制 点)资料、测量规范； 仪器工具：所用仪器(包括仪器的检验和校正)、工 具、记录手簿、材料。,1.踏勘选点及建立标志,(1).踏勘测区 实地了解测区地形； 了解已知点状况。,(2).图上(指原有旧图)设计布网方案 导线网形、等级； 导线边长、总长、点位密度等符合规范要求。,导线测量外业的准备工作准备工作：1.踏勘选点及建立标志(1,(3).实地选点(考虑以下因素)：,通视良好，便于测角；,地面平坦，便于量距(用测距仪不考虑)；,视野开阔，便于测图(重要)；,点位稳定，便于保存；,边长适当，足够密度；,便于安置仪器。,(3).实地选点(考虑以下因素)：(4).建立标志 永久性,临时性标志,大铁钉,沙石路、沥青、砖石缝,临时性标志木桩泥土地大铁钉沙石路、沥青、凿刻水泥地、岩石红油,(5).绘制点位图 在现场丈量23个攀距，便于以后寻找或确定点位。 用红油漆标出攀距出发点，并写点号与攀距尺寸。 画出攀距关系的平面示意图，作为控制点资料。 攀距交会角度要好。,电杆,房屋,道路,控制点,(5).绘制点位图电杆房屋道路控制点 D5 D5,导线点的点之记,点 号 D5 桩 别 大铁钉埋设日期 2009年5月20日 备 注,导线点的点之记大 中 山 路1,2.导线边长测量 测定导线各边长(往返丈量)。,精度要求：符合规范规定。,例：图根导线,2.导线边长测量 精度要求：符合规范规定。例：图根导线 测距,3.导线角度测量 观测导线各转折角、连接角。,DJ6一个测回(图根导线)。 边长较短时，采用光学对点。,全部测左角，或全部测右角；闭合导线测内角。,4.导线连接测量 导线定向（包括连接角和连接边测量）,3.导线角度测量 DJ6一个测回(图根导线)。 全部测左角，,三.导线测量的内业计算,1.附合导线的计算2.闭合导线的计算,导线计算目的：计算各导线点的坐标。要求：合理分配测量误差，评定导线测量的精度。,三.导线测量的内业计算1.附合导线的计算导线计算目的：计算各,三、导线测量的内业计算,思路：,由水平角观测值，计算方位角；由方位角、边长D，计算坐标 增量X 、 Y；由坐标增量X 、 Y，计算X、Y。,（计算前认真检查外业记录，满足规范 限差要求后，才能进行内业计算）,三、导线测量的内业计算思路：由水平角观测值，计算方位角,1.坐标计算公式：,（1） 坐标正算（由、D，求 X、Y）,已知A（ ）， ， 求B点坐标 。,1.坐标计算公式：（1） 坐标正算（由、D，求 X、Y）,注：计算出的 AB ，应根据X 、 Y的正负， 判断其所在的象限。,（2） 坐标反算（由X、Y，求、D， ）,已知A（ ）、B（ ）,求 。,注：计算出的 AB ，应根据X 、 Y的正负，（2）,2、附合导线的计算,如图，A、B、C、D是已知点，起始边的方位角 和终止边的方位角 为已知。外业观测资料为导线边距离和各转折角。,2、附合导线的计算 如图，A、B、C、D是已知点，起始边,+）,（1）计算角度闭合差：,如图：以右转折角为例 计算,一般公式：,同理：以左角计算,+）BD4231CA（1）计算角度闭合差：如图：以右转折角为,即角度闭合差为：,（各级导线的限差见规范）,检核：,（2）闭合差分配（计算角度改正数） ：,式中：n 包括连接角在内的导线转折角数,或者：,角度为左角时：,角度为右角时：,即角度闭合差为：（各级导线的限差见规范）检核：（2）闭合差分,（3）计算改正后的角度改：,计算检核条件：,（4）推算各边的坐标方位角： （用改正后的改）,计算出的 ， 否则，需重算。,（3）计算改正后的角度改：计算检核条件：（4）推算各边的坐,（5）计算坐标增量X、Y：,（6）计算坐标增量闭合差：,由于 的存在，使导线不能和CD连接，存在导线全长闭合差 ：,导线全长相对闭合差：,（5）计算坐标增量X、Y：（6）计算坐标增量闭合差：由,（7）分配闭合差,检核条件：,（8）计算改正后的坐标增量：,检核条件：,（7）分配闭合差检核条件：（8）计算改正后的坐标增量：检核条,（9）计算各导线点的坐标值：,依次计算各导线点坐标，最后推算出的终点C的坐标，应和C点已知坐标相同。,（9）计算各导线点的坐标值： 依次计算各导线点坐标，,表7-8 附合导线计算表-36AB-4B,3.闭合导线的计算,闭合导线的计算步骤与附合导线基本相同，需要强调以下两点：,(1)角度闭合差的计算,n边形闭合导线内角和的理论值应为：,3.闭合导线的计算 闭合导线的计算步骤与附合导线基本相,（2）坐标增量闭合差的计算,根据闭合导线本身的特点：,理论上,实际上,北,2,1,4,3,78.16m,105.22m,129.34m,80.18m,（2）坐标增量闭合差的计算根据闭合导线本身的特点：理论上实际,表7-9 闭合导线计算表,表7-9 闭合导线计算表,计算器直角坐标与极坐标换算功能,例：坐标正算 D=67.580， = 3410554，求x、 y,=,341.0983333,SHIFT,67.58,67.58,67.58,3410554,SHIFT,(1). CASIO计算器： D. x.y.,计算器直角坐标与极坐标换算功能例：坐标正算输入、操作,例：坐标反算 x=+63.936、y=-21.892，求D、：,SHIFT,3410554.46,(2). CASIO计算器： x.y. D.,-21.892,SHIFT,63.936,63.936,+,63.936,21.892, ,=,SHIFT,=,+,360,341.0985446,输入、操作显 示例：坐标反算 x=+63.936、y=,例：坐标正算 D=67.58，= 3410554 ，求x、y,(3). SHARP计算器： D. x.y.,341.0983333,67.58,67.58,341.0554,0.,DEG,63.93581176,(,x,-21.89219895,y,例：坐标正算输入、操作显 示(3). SHARP计算器：,例：坐标反算 x=+63.936, y=-21.892,求D、:,(4) SHARP计算器 x.y D.,63.936,63.936,0.,21.892, ,-21.892,67.58011364,D,(,-18.90145539,+,=,360,341.0985446,341.055476,例：坐标反算 x=+63.936, y=-21.892,四、利用电子全站仪进行导线测量,方法一：首先在测站点安置全站仪，瞄准定向点并输入点和点的坐标和高程，瞄准号点的反光镜并测量其水平角、竖直角和水平距离，即可得到号点的、坐标值；若量取仪器高和棱镜高，还可得到号点的高程。逐点安置仪器并测量，得到各点坐标。,四、利用电子全站仪进行导线测量方法一：首先在测站点安置全站,四、利用电子全站仪进行导线测量,方法二：在起始测站点安置全站仪，瞄准定向点并输入点和点的坐标和高程，以及终点、的坐标和高程，逐点安置仪器并测量，全站仪可自动计算得到平差以后的各点坐标和高程，并能评定其精度。,四、利用电子全站仪进行导线测量方法二：在起始测站点安置全站, 7.4 控制点加密,需要加密个别控制点时，可用交会定点的方法,一.前方交会二.后方交会, 7.4 控制点加密需要加密个别控制点时，可用交会定点的,一.前方交会的计算,A,B,P,已知点： A(XA,YA)、B(XB,YB) 待定点： P 观测数据：、,( =180-),一.前方交会的计算 ABP 已知点：,直接计算待定点坐标的公式：,A,B,P,余切公式,正切公式,直接计算待定点坐标的公式：ABP余切公式正切公式,A、B、C、P处于共圆(也称危险圆)时，无法确定 P点坐标。,二.后方交会计算,在待定点P观测三个已知点的水平方向值Ra、Rb、 Rc(用以计算夹角、 ) ，以计算待定点P的坐 标。,B,C,A,P,A、B、C、P处于共圆(也称危险圆)时，无法确定二.后方交,后方交会的图形编号(三种情况),A,B,C,P,A,B,C,P,A,B,C,P,、取负值,后方交会的图形编号(三种情况)ABCPABCPABC, 7.5 三、四等水准测量,三、四等水准测量一般用于建立小地区测图以及 一般工程建设场地的高程首级控制。,一、三.四等水准测量及其技术要求三、四等水准点的高程应从附近的一、二等水准点引测；如在独立地区，可采用闭合水准路线；三、四等水准点一般须长期保存，点位须建立 在稳固处。,三、四等水准测量可用精密水准测量方法进行， 而本节主要介绍用S3水准仪进行三、四等水准测 量的方法；, 7.5 三、四等水准测量 三、四等水准测量一般用于建立,表6-11 三、四等水准测量测站技术要求 等 级视线,二、三四等水准测量作业方法,1.采用双面尺法作测站检核2.每站观测次序： 后视(黑面) 上丝读数，下丝读数，中丝读数 前视(黑面) 上丝读数，下丝读数，中丝读数 前视(红面) 中丝读数 后视(红面) 中丝读数,后视尺,前视尺,二、三四等水准测量作业方法1.采用双面尺法作测站检核后视尺前,三 、四等水准测量记录,三 、四等水准测量记录,测站编号,点号,后尺,前尺,下丝,上丝,下丝,上丝,后视距,前视距,视距差d(m),d(m),方向及尺号,水准尺读数 （ m）,黑面,红面,K+黑-红,平均高差（m）,备注,K为尺常数：K5=4.787K6=4.687,三、四等水准测量记录（双面尺法）,（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.2,1.536,0.947,58.9,+0.1,1.954,1.373,58.1,-0.2,1.030,0.442,58.8,+0.1,1.276,0.694,58.3,-0.1,后5,前6,后-前,后6,前5,后-前,1.242,0.736,+0.506,6.030,5.422,+0.608,1.664,0.985,+0.679,6.350,5.773,+0.577,-1,+1,-2,+0.5070,+1,-1,+2,+0.6780,测站编号点号后尺前尺下丝上丝下丝上丝后视距前视距视距差d(m,三、三四等水准测量成果整理,单一水准线路的计算方法与等外水准路线相同。（如附合水准路线、闭合水准路线）结点水准路线、水准网的平差计算，要考虑“权”。,三、三四等水准测量成果整理单一水准线路的计算方法与等外水准,7.6 三角高程测量,三角高程测量是一种间接测定两点之间高差的方法 要求观测两点之间的水平距离D(或斜距S)以及两点之间的垂直角。 使用于山区或不便于进行水准测量的地区。,一、三角高程测量原理二、较远距离的三角高程测量三、三角高程测量的其他特点,7.6 三角高程测量三角高程测量是一种间接测定两点之间高,2005年珠穆朗玛峰交会测量示意图,高程H=8844.43米,2005年珠穆朗玛峰交会测量示意图高程H=8844.43米,2005年珠穆朗玛峰交会测量,三角高程测量,重力测量,2005年珠穆朗玛峰交会测量三角高程测量重力测量,一、三角高程测量原理,A点高程已知，在测站A观测 AB水平距离D和 垂直角，则：,B点的高程：,一、三角高程测量原理A点高程已知，在测站A观测 AB水平距,二、较远距离的三角高程测量,距离较远时，考虑地球曲率差和大气折光差对高差的影响，应对观测得到的高差加： “两差”改正,球差改正：气差改正：,两差改正：,o,二、较远距离的三角高程测量距离较远时，考虑地球曲率差和大气折,球差改正：气差改正：,两差改正：,三角高程测量中的“球气差”改正,经研究，因大气折光引起的视线曲率半径约为地球曲率半径的7倍，取k=1/7,上式中地球半径R=6371 km ，水平距离D以km为单位,球差改正：两差改正：三角高程测量中的“球气差”改正经研究，因,三角高程测量两点距离较远时，应考虑加两差改正；两点间对向观测高差取平均，能抵消两差影响；三角高程测量通常组成附合或闭合路线，以检验测量精度；三角高程测量通常用于代替等外水准测量，而不用于代替等级水准测量；据有关资料称，用电子全站仪进行三角高程测量，能代替四等水准测量。,三、三角高程测量的其他特点,三角高程测量两点距离较远时，应考虑加两差改正；三、三角高程,