《图根控制测量》PPT课件.ppt

项目二图根控制测量,项目二：图根控制测量,任务一：全站仪三维导线布设和施测任务二：辐射法、一步测量法和支站法作业任务三：导线平差,1.控制测量目的与作用为测图或工程建设的测区建立统一的平面控制网和高程控制网。控制误差的积累和传播作为进行各种碎部测量的基准,任务一：全站仪三维导线布设和施测,2.有关名词小地区（小区域）：不必考虑地球曲率对水平角和水平距离影响的范围。控制点：具有精确可靠平面坐标或高程的测量基准点。控制网：由控制点分布和测量方法决定所组成的图形。控制测量：为建立控制网所进行的测量工作。,任务一：全站仪三维导线布设和施测,3.控制测量分类按内容分：平面控制测量：测定各平面控制点的坐标X、Y 高程控制测量：测定各高程控制点的高程H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、导线测量)、卫星定位测量按区域分：国家控制测量、城市控制测量、小区域控制测量,任务一：全站仪三维导线布设和施测,4.平面控制网4.1控制网的形式（1）三角网：测定三角形的所有内角以及少量边长（2）三边网：测定三角形的所有边长（3）导线网：测定各边的边长和相邻边的夹角,三角网（三边网）,导线网,任务一：全站仪三维导线布设和施测,4.2平面控制网的等级划分及其技术要求（1）等级划分条件：导线平均边长、测角精度要求、测边精度要求、三角形角度闭合差、起始边相对中误差（2）等级划分 1）国家三角控制网 按精度分为一、二、三、四个等级，精度逐级降低 2）城市平面控制网 a.三角网：二、三、四等三角网和一、二级小三角网 b.导线网：分为三、四等和一、二、三级 3）小地区控制网(10KM2）：首级控制网及图根控制网,任务一：全站仪三维导线布设和施测,4.3工程中建立平面控制网的施测方法（1）导线测量 用于在狭长地带、山区以及道桥工程中建立平面控制网，测定导线边长及相邻导线边的导线转折角（2）小三角测量 用于在丘陵或山区测图所建立的控制网测量，测量各三角形的所有内角及基线长度（3）交会定点 加密控制点常用方法（前方交会、后方交会及侧方交会法等）,任务一：全站仪三维导线布设和施测,5.高程控制网的等级划分及技术要求5.1技术要求：路线长度、每公里高差中误差、闭合差5.2等级划分：（1）国家水准网：分一、二、三、四等，一、二等采用精密水准测量方法建立，三、四等水准网可直接为地形测图及工程建设提供高程控制点（2）城市高程控制网：分二、三、四级三个等级（3）小地区高程控制网：以国家或城市等级水准点为基础，建立单一水准路线或水准网。5.3建立高程控制网的方法 高精度水准测量或三角高程测量。,任务一：全站仪三维导线布设和施测,国家水准网 在全国领土范围内，由一系列按国家统一规范测定高程的水准点构成的网称为国家水准网。水准点上设有固定标志，以便长期保存。国家水准网按逐级控制、分级布设的原则分为一、二、三、四等，其中一、二等水准测量称为精密水准测量(precise leveling)。一等水准是国家高程控制的骨干，沿地质构造稳定和坡度平缓的交通线布满全国，构成网状。一等水准路线全长为93000多km，包括100个闭合环，环的周长为800-1500km。,二等水准是国家高程控制网的全面基础，一般沿铁路、公路和河流布设。二等水准环线布设在一等水准环内，每个环的周长为300700km，全长为137000多km，包括822个闭合环。沿一、二等水准路线还要进行重力测量，提供重力改正数据。一、二等水准环线要定期复测，检查水准点的高程变化供研究地壳垂直运动用。三、四等水准直接为测制地形图和各项工程建设用。三等环不超过300km；四等水准一般布设为附合在高等级水准点上的附合路线，其长度不超过80km。全国各地地面点的高程，不论是高山、平原及江河湖面的高程都是根据国家水准网统一传算的。,国家城市控制点首级控制图根控制。()首级控制网对于小区域工程建设，由于国家等级控制点点位较稀少，为了满足工程测量的需要，还要在测区内建立首级控制网，也称为五等平面控制网。作为测区的首级平面控制。首级平面控制网的布设也分为三角测量和导线测量。(二)图根控制网工程建设常常需要大比例尺地形图，为了满足测绘地形图的需要，必须在首级控制网的基础上对控制点进一步加密。控制网可采用导线、小三角、交会法等形式。控制网可以附合于国家高级控制点上，形成统一坐标系统，也可布设成独立控制网，采用假定坐标系统。,任务一：全站仪三维导线布设和施测,任务一：全站仪三维导线布设和施测,图根控制测量主要是在测区高级控制点密度满足不了大比例尺数字测图需求时，适当加密布设而成。当前，数字测图工作主要是大比例尺数字地形图和各种专题图的测绘，随之控制测量部分主要是进行图根控制测量。图根控制测量主要包括平面控制测量和高程控制测量。平面控制测量确定图根点的平面坐标，高程控制测量确定图根控制点的高程。大比例尺数字测图既可以用传统的先控制后碎部测量，先整体后局部的作业方法，也可以采用图根控制测量和碎部测量同时进行的一步测量法。对于高等级的测量，一般采用传统的先控制后碎部的作业原则。,任务一：全站仪三维导线布设和施测,任务一：全站仪三维导线布设和施测,图根控制布设，是在各等级控制下进行加密，一般不超过两次附和。在较小的独立测区测图时，图根控制可作为首级控制。图根控制点的个数根据测区地形和测图比例尺确定。利用全站仪采集碎部点，一般在500m以内能测到碎部点为原则，如平坦而开阔地区一般图根控制点的密度为：当测图比例尺为1:2000时，图根点数目不少于4个/Km2；当测图比例尺为1:1000时，图根点数目不少于16个/Km2；对于1:500比例尺测图不少于64个/Km2。,任务一：全站仪三维导线布设和施测,图根控制点布设方法导线法,导线测量的外业工作 1.踏勘选点及建立标志（1）资料搜集：测区及附近已有地形图和控制点（2）导线点位置的选择 1)相邻导线点间要通视；2)应选在土质坚实处，以保存和安置仪器；3)视野开阔，便于碎部测量；4)相邻导线的边长应大致相等；5)导线点应分布均匀，以便控制整个测区。,任务一：全站仪三维导线布设和施测,（3）建立标志 1）临时控制点应打上木桩与地面齐平，中心钉钉 2）永久控制点则应制成混凝土桩或石桩 3）绘制点之记,任务一：全站仪三维导线布设和施测,2.观测转折角（或内角）和连接角：采用测回法测角（1）附合导线：城市测量一般观测导线前进方向的左角，铁路测量中一般观测导线前进方向的右角（2）闭合导线：观测内角（3）连接角：各图中1、A均为连接角,导线前进方向,任务一：全站仪三维导线布设和施测,3.边长测量 用全站仪、测距仪或钢尺精密测距进行导线边长测量，读数到毫米。,任务一：全站仪三维导线布设和施测,4.水准测量5.内业计算,导线测量内业计算的目的是计算各导线点的坐标。计算之前，应全面检查导线测量的外业记录：数据是否齐全，有无遗漏、记错或算错，成果是否符合规范的要求。检查无误后，就可以绘制导线略图，将已知数据和观测成果标注于图上。,开工前的准备工作：1.选择适当测角精度、测距精度的全站仪：2.仪器检校：（开工后定期检校）3.记录和显示内容设置：操作程序：1.导线布设：根据测区范围将控制网布设成不同形状的闭合导线。,任务一：全站仪三维导线布设和施测,当测区范围成块状时导线布设成常规的多边形闭合导线。当测区范围成长条形时，宜布设成往返形交错导线。,任务一：全站仪三维导线布设和施测,2.坐标测量 在每一个测站进行设置后对后视点返测一次，进行测站及误差限检核，进而取往返观测的平均坐标来计算测站点的坐标，以提高精度。然后按照测站点往返测坐标均值及后视点坐标重新设置方位角进行前视点坐标测量。,任务一：全站仪三维导线布设和施测,以图为例：步骤1：按照控制网等级在全站仪上设置平距、方位角、高差的限差，供测站检查；步骤2：在已知点A对中、整平，进入导线测量程序进行测站数据的输入，输入到后视点B的方位角或B点坐标，,任务一：全站仪三维导线布设和施测,设置距离测量各参数，如气温、气压、棱镜参数和测量模式（控制应“精测3次，取平均值”）。,输入仪器高、棱镜高。,步骤3：全站仪精确照准后视B点，测量、检核。在导线测量程序提示下，选择导线点测量，全站仪精确照准1点，测量，仪器自动连续观测3次，取平均值，保存1点 的测量坐标（X1初，Y1初，H1初），则1点相对于A点的坐标初增量为：,任务一：全站仪三维导线布设和施测,xA1初=X1初-XAyA1初=Y1初-YAhA1初=H1初-HA,步骤4：将仪器搬至1点，调用1点的初测坐标作为测站数据。以A为后视点，建站（输入后视坐标或方位角，各参数、仪器高、棱镜高）。照准A点，可测的A点的返测坐标（XA返、YA返、HA返），提示误差在限差范围内，保存A点的返测坐标，则A点相对于1点的坐标初增量为：,任务一：全站仪三维导线布设和施测,x1A返=XA返-X1y1A返=XA返-X1h1A返=XA返-X1,则1点相对于A点的平均坐标增量为：xA1平=（XA1初 X1A返）/2 yA1平=（YA1初 Y1A返）/2 hA1平=（HA1初 H1A返）/21点的往返平均坐标为：x1平=XA+xA1平 Y1平=YA+YA1平 H1平=HA+HA1平,任务一：全站仪三维导线布设和施测,以上计算无需人工计算，只需按全站仪的“Result”功能键，仪器自动显示的就是1点的往返平均坐标，输入点号、保存即可。以此类推，将仪器搬至2点，后视1点，建站、观测、记录；再将仪器搬至3点，后视2点，建站、观测、记录，求出2点的往返平均坐标。,任务一：全站仪三维导线布设和施测,当闭合回已知点A时，选择结束导线测量程序，闭合点自动记为End.,步骤5：导线点闭合差调整。导线点平差由导线测量功能下的导线调整子菜单功能自动完成。或用其他开发的平差软件进行平差即可。注意：导线精度评定。,任务一：全站仪三维导线布设和施测,任务一：全站仪三维导线布设和施测,三联脚架法,三联脚架法是一种提高导线测角和测距精度的一种导线测量方法，常用于精密短边导线的测角和测距中。为了减弱仪器对中误差和目标偏心误差对测角和测距的影响，一般使用三个既能安置全站仪又能安置带有觇牌（反射棱镜）的基座和脚架，基座具有通用光学对中器。,任务一：全站仪三维导线布设和施测,施测时将全站仪安置在第I站的基座中，棱镜分别安置在后视点i-1和前视点i+1的基座中，进行导线测量，分别读取五种观测值：水平角，距离S，竖角，仪器高i，目标高。当测完一站向下一站迁站时，导线点i和点i+1上的脚架和基座不移动，只是从基座上取下全站仪和带有觇牌的反射棱镜，将全站仪安置在第i+1站的基座上，第i站上则安置棱镜，再将第i-1站的仪器迁到第i+2站，随后再如前一站进行观测，直到整条导线测量完毕。,三联脚架法法,1 一步测量法,除了按传统的作业程序进行施测以外，还可以采用图根导线与碎部测量同时作业的一步测量法。即在一个测站上，先测导线的数据，接着就测碎部点。如图所示，A、B、C、D为已知点，1，2，3为图根导线，1、2为碎部点。,任务二：辐射法、一步测量法和支站法作业,1 一步测量法,全站仪置于B点，后视A点，照准1点测水平角、垂直角和距离，求得1点坐标。不搬运仪器，再后视A点为零方向，施测B站周围的碎部点1、2。根据B点坐标可计算碎部点坐标（近似坐标）。B站测量完，仪器搬到1点，后视B点，前视2点，测角、测距，得2点坐标，同时施测1点周围的碎部点，根据1点坐标，可得周围碎部点坐标。同理依次测得各导线点坐标和该站周围的碎部点坐标，但要注意及时标注点号、勾绘草图。待测至C点，由B点到C点的导线测量数据，计算附合导线闭合差。若超限，则找出错误重测导线；否则用计算机对导线进行重新平差处理。再利用平差后的导线坐标，重算各碎部点的坐标值。“一步测量法”对图根控制测量少设站，少跑路，提高外业效率。但它只适合于数字测图。在EPSW电子平板测图系统中编有“一步测量法”测量程序。在测定导线后，可自动提取各条导线测量数据，进行导线平差，而后可按新坐标对碎部点进行坐标重算。,任务二：辐射法、一步测量法和支站法作业,“一步测量法”的优点：“一步测量法”对图根控制测量少设一次站，少跑一遍路，提高了外业效率，尤其是使用全站仪测图效果非常明显，但它只适合于数字测图，且注意每一站碎部测量之前，进行“三项检查”。,任务二：辐射法、一步测量法和支站法作业,2 辐射法,辐射法就是在某一通视良好的等级控制上，用极坐标测量方法，按全圆方向观测方式，依此测定周围几个图根控制点。这种方法无需平差计算，直接测出坐标。为了保证图根点的可靠性，一般要进行两次观测（另选定向点）。,任务二：辐射法、一步测量法和支站法作业,3 支站法,任务二：辐射法、一步测量法和支站法作业,GPS控制：GPS控制网主要包括国家或地区性的高精度GPS控制网和局部性的GPS控制网两大类。大比例尺数字测图主要是为区域经济如工程建设或城市、农村建设服务，所以一般选择局部性的GPS控制网。在相对大面积的数字测图工程中，选择运用GPS进行控制更为合适。,数字测图时，测站点的点位精度，相对于附近图根点的中误差不应大于图上0.2mm,高程中误差不应大于测图基本等高距的1/6。,任务三：导线平差计算,1.手工平差计算,任务三：导线平差计算,1.用平差易做控制网平差的过程 第一步：控制网数据录入 第二步：坐标推算 第三步：坐标概算 第四步：选择计算方案 第五步：闭合差计算与检核 第六步：平差计算 第七步：平差报告的生成和输出,