小区域控制测量方法课件.ppt

第八章,小区域控制测量方法,2020,年,4,月,10,日,1,第一节,控制测量概述,第二节,导线测量,第三节,交会法测量,第四节,三、四等水准测量,第五节,三角高程测量,第一节,控制测量概述,2020,年,4,月,10,日,2,一、测量控制网点概念,测量控制网：,是指在测区范围内选择,具有控制作,用的若干点,构成不同的几何图形，通过测量,角度、,边长或高差,以求得,各点的坐标或高程,。,控制点：,构成控制网的这些点称为控制点。,控制网一般分为,平面控制网,和,高程控制网,。相应,的测量工作分为平面控制测量和高程控制测量。,常规平面控制网根据测量目的以及测区状况一,般可布设成,三角网、导线网,。,三角网,：是由一系列的三角形构成的网，测定三角,形的内角及边长。,三角网的分类：根据测量角度与边长，又可分为,测,角网、测边网和边角网,，这时可称控制点为三角点。,导线网,:,是由一系列的折线组成的网，测定折线的边,长以及相邻折线的角度。,导线网的分类：一般分为,导线网与单导线,，单导线,根据连接已知点与方位的多少又分为附合导线、闭,合导线、支导线三种，这时可称控制点为导线点。,全球定位系统,(GPS),用于建立平面控制日益普及，与,常规控制网的布设形式相似，可布设成,GPS,网与,GPS,导线。这时称控制点为,GPS,点。,2020,年,4,月,10,日,4,（一）,国家等级平面控制网概述,?,国家平面控制网，是在全国范围内由三角测,量和精密导线测量建立的控制网。,?,按精度分为一、二、三、四等四个等级。,?,一、二等一般布设成一角锁，有时根据地形,也布设成精密导线网，构成国家平面控制的,基础，平均边长分别为,25,13km,，在此基础,上进一步加密三、四等三角网，平均边长分,别为,8km,与,2,6km,。,?,一等精度最高，低一级控制网是在高一级控,制网的基础上建立的。,2020,年,4,月,10,日,5,国家等级控制网一般每隔一定的时间更新一次，,由于精度要求高，边长又长，常规的测角方法,要求多点相互通视，要花费大量的人力、物力。,随着,GPS,的出现，为建立国家等级控制网提供,了良好的观测工具。,国家等级控制网的更新,一等三角锁是国家平面控制网的骨干。二等三,角网布设于一等环内，是国家平面控制网的全,面基础。三、四等三角网为二等三角网的进一,步加密。国家平面控制网，主要采用三角测量,的方法。,国家三角网的起始边可,采用电磁波测距仪直接,测定。,国家,(,或城市,),控制点的平,面直角坐标,(x,、,y),和高程,(H),均已求得，其数值可,向有关测绘机关索取或,购买。,7,(,二,),城市与工程控制网,?,城市控制网一般根据城市的规模可在不同等级的,国家基本控制网的基础上发展而得。,?,中小城市一般以国家三、四等网作为首级控制网。,?,面积较小的城市,(,小于,10km,2,),的城市可用四等及四,等以下的小三角网或一级导线网作为首级控制。,?,城市平面控制网的等级根据精度高低依次为二、,三、四等和一、二级小三角或一、二级小三边或一、,二、三导线。,?,与国家等级网相似，城市控制网可布设成三角网、,精密导线网、,GPS,网，只是相应等级的平均边长较,短。,1,、城市控制网,2020,年,4,月,10,日,8,?,工程控制网是为满足各类工程建设，施工放,样、安全监测等而布设的控制网。,?,工程控制网一般根据工程的规模大小，工程,建设所处位置的地形，工程建筑的类别等布,设成不同的形式，精度要求也不一。,2,、工程控制网,道路建设,：布设成导线网，精度要求相对较,低,大型工业厂房的设备安装,：布设成三角网，,精度相对较高，与城市控制网一样，一般可,布设成三角网、导线网、,GPS,网等。,例加：,9,(,三,),图根控制网,图根控制网：,为满足测图需要而建立的控制网。,建立图根控制网的目的：,获得能直接用于地形测,图的控制点坐标，图根控制点的密度要求较大，且与,测图比例尺以及地形状况有关。,图根控制网的精度要求：,图根点相对于图根起始,点的点位中误差不大于图上,0,1mm,。,布设形式主要分为：,图根小三角，导线测量、前,方交会、后方交会等。,图根点：,直接供地形测图使用的控制点，称为图根,控制点，简称图根点。,图根控制测量：,测定图根点位置的工作。,2020,年,4,月,10,日,10,图根点的密度,(,包括高级点,),，取决于测图比例尺和地,物、地貌的复杂程度。,?,平坦地区图根点的密度可参考表,8-1-2,的规定；,?,困难地区、山区，表中规定的点数可适当增加。,2020,年,4,月,10,日,11,(,四,),国家等级高程控制网,?,一等水准网是国家高程,控制网的骨干。,?,二等水准网布设于一等,水准环内，是国家高程控,制网的全面基础。,?,三、四等水准网为国家,高程控制网的进一步加密。,?,建立国家高程控制网，,采用精密水准测量的方法。,12,小地区控制网：,在小范围,(,面积,15km2,以下,),内,建立的控制网。,小地区高程控制网,：,应视测区面积大小和工程,要求采用分级的方法建立。,小地区高程控制网的建立：,?,一般以国家,(,或城市,),等级水准点为基础，在全,区建立三、四等水准线路或水准网；,?,再以三、四等水准点为基础，测定图根点的,高程。,水准点间的距离，一般地区为,2,3km,，城市,建筑区为,1,2km,，工业区小于,1km,。一个测,区至少设立三个水准点。,2020,年,4,月,10,日,13,?,小地区控制网应尽可能地以国家,(,或城市,),已,建立的高级控制网为基础进行连测。,?,将国家,(,或城市,),高级控制点的,X,、,Y,和,H,作为,小地区控制测量的起算和校核数据。,?,若测区内或附近无国家,(,或城市,),控制点，或,附近有这种高级控制点而不便连测时，则建,立测区独立控制网。,注意：,2020,年,4,月,10,日,14,二、控制测量的过程,1,控制网的设计,2,编写工作大纲,3,踏勘选点、埋石,4,外业观测,5,数据处理,6,技术总结,15,1,控制网的设计,根据施测目的，确定布网形式。首先在图上选点，,有条件的可进行精度估算。,2,编写工作大纲,根据图上选点情况、精度估算情况，编写工作大纲，,工作大纲主要包括测区概况、施测要求，工作依据、,布网方案、具体施测方法、所用仪器设备、预计达,到的精度，人员安排，工期等。,3,踏勘选点、埋石,根据图上选点情况，到现场进行实地选点，根据实,地情况对图上选点方案进行调整，对选定的点埋设,相应的标志。控制点的等级不同，埋石的大小、规,格、要求也不尽一致，应按照相应的规范执行。,2020,年,4,月,10,日,16,4,外业观测,根据工作大纲的施测方法和配备的仪器，按照相应的,规范所规定的程序施测，并应满足相应的限差要求。,5,数据处理,对外业观测过程中需要检验的限差需要当场检查，超,限及时重测。,6,技术总结,技术总结是对整个施测过程的一个总结。,包括测区概况、具体布网方案、施测时间与方法、所,用仪器设备、外业观测的质量统计、最后达到的精度、,工作中出现的问题及解决方法等。,第二节,导线测量,17,导线：,就是由若干条直线组成的折线。,导线边：,每条直线称为导线边。,导线点：,构成导线的控制点，称为导线点。,基本概念：,转折角：,相邻两直线之间的水平角。,导线边长用钢卷尺丈量或光电测距方法测定。,转折角通常用光学经纬仪、电子经纬仪或全站仪测,量。,连接角,（或称定向角）,：,与坐标方位角已知的,导线边（或称定向边）相连接的转折角。,2020,年,4,月,10,日,18,一、导线测量简述,依次测定各导线边的长度和各转折角，根据起算数据，,推算各边的坐标方位角，从而求出各导线点的坐标。,导线测量工作：,2020,年,4,月,10,日,19,导线可布设为,单一导线,和,导线网,。,结点,：两条以上导线的汇聚点。,单一导线和导线网的区别：,导线网具,有结点,，单一导线,没有结点,。,单一导线可布设为,附合导线、闭合导线和支,导线。,导线网可布设为,自由导线网,和,附合导线网,。,2020,年,4,月,10,日,20,2020,年,4,月,10,日,21,二、导线测量的等级及其技术要求,用导线测设方法建立小测区平面控制网，通常分为,一级导线、二级导线,与图根导线三个等级。,2020,年,4,月,10,日,22,三、导线测量外业工作,导线测量的外业工作包括：踏勘选点及建立标志、量,边、测角和连测。,2020,年,4,月,10,日,23,(,一,),踏勘选点及建立标志,?,选点前，应调查搜集测区已有的地形图和控,制点的成果资料。,?,根据测区已有的小比例尺地形图或测区具体,情况，在已有的地形图上拟定导线的布设方案，,拟定导线的布设形式，进行图上选点与实地选,点。,?,到野外去踏执实地核对、修改和落实点位。,如果测区没有地形图资料，则需详细踏勘现场，,根据已知控制点的分布、测区地形条件及测图,和施工需要等具体情况，合理地选定导线点的,位置。,2020,年,4,月,10,日,24,实地选点时，应注意下列几点：,(1),导线点应有足够的密度，分布较均匀，便于控制,整个测区。,(2),相邻边长度相差不宜过大。,(3),相邻点间通视良好，地势较平坦，便于测角和量,距。,(4),导线点应选在视野广阔，便于测绘碎部点的地方。,点应选在不易被行人车马触动，土质坚实便于安置,仪器的地方。,?,点位选定后，要在每一点位上打一大木桩，桩顶,上钉一小钉，作为临时性标志。,?,若导线点需要保存的时间较长，要埋设混凝土桩。,?,作点之记。,2020,年,4,月,10,日,25,(,二,),水平角测量,1.,角度测量及其限差,?,导线的转折角分为左角与右角，在导线前进方向,左侧的角称为左角，右侧的角称为右角，一般测量,导线的左角。,?,对于闭合导线而言，导线点按逆时针方向编号，,这时导线的左角也是闭合导线的内角。,?,用测回法施测导线左角或右角。一般在附合导线,中，测量导线左角，在闭合导线中测量内角。,?,图根导线，一般用,J6,级光学经纬仪测,1,2,个测回。,若盘左、盘右测得角值的较差不超过,40,，则取其,平均值。,2020,年,4,月,10,日,26,2.,测定方位角或连接角的边,?,当测区具有高等级的已知点时，布设的导线,可构成附合导线、闭合导线或支导线。从已,知点获取坐标与方位，使其纳入国家统一坐,标系。,?,当测区没有高一等级的点可以连接，即无法,获得坐标与方位，这时可建立独立的坐标系,统，可假定一点的坐标，测定过该点的一边,的磁方位角作为起算数据。,2020,年,4,月,10,日,27,(,三,),导线边长度的测量,1.,钢尺量距,2.,光电测距,(,四,),导线测量数据的内业处理,当外业观测完成后，应及时对数据进行检查,处理，包括限差的检验、粗差的检查、导线,点坐标的计算等。,2020,年,4,月,10,日,28,导线测量数据的处理方法包括,用严密的方法,进行计算,与,用近似方法进行计算。,严密方法是根据最小二乘原则，根据观测值,间的严密几何条件或导线坐标与观测值之间,的严密几何关系，通过平差消除观测值之间,矛盾，以求得观测值或导线点坐标的最或是,值的方法。,三角网、导线网等精度要求比较高的控制网,一般采用严密方法处理。,对于图根控制网其精度要求相对较低，为了,简化计算同时又不影响成果精度的情况下，,可采用近似方法处理。,2020,年,4,月,10,日,29,(,五,),城市图根导线测量的特点及注意事项,(1),鉴于城市高级控制点,(,三角点、等级导线点,),的密度较大，故,城市图根导线的布设形式多为附合导线。,(2),由于城市交通频繁，建筑物比较密集，故图根点一般选在,人行道上，距房屋约为,1,3m,。为了便于测图，在道路交叉口、,胡同出入口、主要,建筑物附近，应布设导线点。,(3),在城市布设的图根导线，因受建筑物现状的限制，故边长,要有较大的灵活性，但一般较短。测角时应特别注意对中与,瞄准，以减少这两项误差对测角的影响。,(4),城市建筑区的高级控制点，一般埋设于高大建,(,构,),筑物的,顶部，图根导线与之连接时，宜用短程光电测距仪直接测定,连接边的长度，否则可采用间接方法测定之。,(5),由于城市于扰较大，白天量边、测角时应注意仪器及人身,安全。为了避免干扰和提高工作效率可在夜间进行观测。,2020,年,4,月,10,日,30,四、导线测量的内业计算,(,一,),附合导线的内业计算,附合导线所测的数据,(,角度为左角,),以及已知,点坐标与方位角，计算,2,、,3,点的坐标。计算,步骤加下：,2020,年,4,月,10,日,31,1.,角度闭合差计算与分配,根据起始边,AB,已知方位角与观测的角度连续,推算各边坐标方位角,?,12,、,?,23,、,?,3c,、,?,CD,，理,论上应与给定的,?,CD,相同，但由于误差的存在,使二者之间存在差异，称为闭合差。,即,CD,CD,f,?,?,?,?,?,根据方位角推算的公式得出：,0,1,180,n,CD,AB,n,n,?,?,?,?,?,?,?,?,?,32,根据规范规定，对于图根导线角度闭合差应小于,?,n,?,否则说明角度测量可能存在粗差。,闭合差分配：,?,若角度闭合差满足限差要求，则将其反符号平均分,配到各观测角上。,?,一般按整秒数分配，当出现小数时可酌情凑整。改,正数之和与闭合差大小相等符号相反，以资校核。,2.,推算各导线边的方位角,?,按改正后的角值推算各边方位角,?,闭合导线各边坐标方位角的推算，从起始边最后推,算到终点边的坐标方位角，应等于给定的已知终点边,方位角，否则应重新检查计算。,2020,年,4,月,10,日,33,3.,坐标增量的计算及其闭合差的调整,2,1,12,12,2,1,12,12,cos,sin,x,x,D,y,y,D,?,?,?,?,?,?,(1),坐标增量的计算,(2),坐标增量闭合差的计算与调整,按附合导线的要求，各边坐标增量代数和的理论,值应等于终、始两点已知坐标值之差，即,x,x,x,y,y,y,?,?,?,?,?,?,?,?,终,始,终,始,2020,年,4,月,10,日,34,推算出的终点坐标应与给定的坐标理论上一致，但由,于误差的存在使二者之间存在差异，称为坐标闭合差，,即：,x,y,f,x,x,x,f,y,y,y,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,始,终,始,终,全长闭合差,2,2,D,x,y,f,f,f,?,?,一般用全长闭合差与导线全长的比值,K,作为衡量导,线测量精度的依据，,K,称为全长相对闭合差。,1,/,D,D,f,K,D,D,f,?,?,?,?,2020,年,4,月,10,日,35,如果在限差范围内，进行坐标闭合差分配。,设第,i,边的坐标增量改正数为,xi,v,?,yi,v,?,x,xi,i,y,yi,i,f,v,D,D,f,v,D,D,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,4,计算各导线点的坐标,根据坐标正算公式，利用改正后的坐标增量计算各,导线点的坐标。,2020,年,4,月,10,日,36,（二）闭合导线内业计算,1,角度闭合差的计算不同，分配相同,由于闭合导线的各导线边构成一多边形，当测量的,角度为导线的左角,(,内角,),时。其内角和应与理论值,相同，因此角度闭合差的计算公式为：,0,(,2),180,f,n,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,理,测,测,n,为多边形的边数。改正后的多边形内角和应与理,论值相同。,2020,年,4,月,10,日,37,2,坐标增量闭合差的计算不同，分配相同,坐标增量闭合差的计算不同，分配相同。由于起点,与终点为同一点，所以，只是由于其特殊形式略有,不同，除这两点外其它计算相同。,x,y,f,x,x,x,x,f,y,y,y,y,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,起,终,起,终,2020,年,4,月,10,日,38,五、导线测量中粗差的检查,?,在导线测量中，当角度闭合差或坐标闭合差,超限时，在认真检查内业计算与观测手簿没,发现问题时，应考虑是否外业观测中角度或,边长测错，即存在粗差。,?,应认真分析导线测量的数据，检查粗差存在,的位置，减少重测的工作量。,?,一般角度测错表现在角度闭合差超限，而边,长测错或用错边的坐标方位角则表现为全长,闭合差超限。,2020,年,4,月,10,日,39,1,角度闭合差超限，检查角度是否存在粗差,?,若为闭合导线，可按边长和角度，用一定的比例,尺绘出导线图，在闭合差的中点作垂线。如果垂,线通过或接近通过某导线点，则该点发生错误的,可能性最大。,图解法：,2020,年,4,月,10,日,40,?,若为附合导线，先将两个端点展绘在图上，则分,别自导线的两个端点,AB,、,CD,按边长和角度绘出两,条导线，在两条导线的交点上发生测角错误的可能,性最大。,2020,年,4,月,10,日,41,?,对于附合导线，从导线的一端计算各边的方位角,和各导线点的坐标，然后从另一端同样推算各边方,位角和各导线点坐标。如果两次推算，只有一个点,坐标极为接近，而其他各点有较大的差数，即表示,坐标很接近的这一点上，其测角有误。,计算坐标法,?,对于闭合导线也可采用此法进行检查，不过不是,从两端对向检查，而是从一点开始以顺时针和逆时,针方向做对向检查。,