第6章小地区控制测量ppt课件.ppt
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1、第六章 小地区控制测量,第一节 控制测量概述,一、控制测量的意义,作用: 1 控制误差积累 2 便于分块测量和 事后的拼接,目的:为地形图测绘和各种工程测量提供控制基础和起算基准,实质:测定具有较高精度的平面坐标和高程的点位,原 则:从高级到低级,由整体到局部,逐级控制,逐级加密,满足国家和行业测量规范,地形测绘,控制测量,碎部测量,平面控制测量,高程控制测量,测量工作步骤,相关名词,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所决定组成的图形 (或由控制点组成的几何图形)控制测量:对控制网进行
2、布设、观测、计算,确定控制 点位置的工作 碎部测量:测定地物、地貌特征点位置的测量工作。,二、控制测量概述,(一) 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(三角测量、导线测 量、水准测量)、卫星定位测量按区域分:国家控制测量、城市控制测量、小区域工程 控制测量,(二) 国家控制网,平面控制测量:其布设形式有三角测量、精密导线测量 、 GPS网高程控制测量:水准测量和三角高程测量国家控制网的特点:高级点逐级控制低级点。,国家控制网:在全国范围内
3、建立的控制网。它是全国各种比 例尺测图的基本控制,也是研究地球的形状和大小,了 解地壳水平形变和垂直形变的大小及趋势,为地震预测 提供形变信息等服务。 利用精密测量仪器和方法按照相关测量规范测得。,(1) 三角测量,各三角形向某一个方向延伸推进而连成锁状,称三角锁三角形向各方向扩展而连成网状,称为三角网按精度不同全国性平面控制网分为一、二、三、四等。,观测所有三角形的内角,并至少测量其中一条边长,作为起算边。这种三角形的顶点称为三角点,并进行这种控制测量称为三角测量。,1 平面控制测量,国家一、二等平面控制网布置形式,一等三角网,二等三角网,国家三、四等平面控制网布置形式,国家一等三角网示意图
4、,国家三角锁、网的布设规格与精度要求:,(2) 精密导线测量,在通视困难(如森林隐蔽地区)或平坦地区,常采用精密导线测量来代替相应等级的三角测量。 导线测量是将一系列的地面点组成折线形式,观测各转折角和各边长后,根据起始点坐标和起始边方位角推算出各点的平面坐标。,导线,导线网,(3) GPS网,GPS(Global Positioning System) 即全球定位系统,是由美国建立的一个卫星导航定位系统,利用该系统,用户可以在全球范围内实现全天候、连续、实时的三维导航定位和测速;另外,利用该系统,用户还能够进行高精度的时间传递和高精度的精密定位。GPS 计划始于1973 年,已于1994 年
5、进入完全运行状态。GPS 的整个系统由空间部分、地面控制部分和用户部分所组成。,2 高程控制测量,高程控制测量主要是确定控制点的高程。由于高程控制点的高程一般都是用水准测量方法测定的。所以,高程控制网一般称为水准网,高程点称为水准点。 国家水准网:按国家水准测量规范的技术要求建立起来的高程控制网。,作用:全国范围内施测各种比例尺地形图的高程控制基础,以及一些科学研究如地壳垂直形变规律、各海洋平均海水面的高度变化,以及其他有关地质和地貌的研究等。,布网原则:同国家平面控制网一样,采取有整体到局部、先高级后低级、逐级控制的原则。分成四个等级,逐级控制,逐级加密。首先,用高精度和精密的水准测量布设一
6、、二等水准网,一般都沿铁路、公路或大江、大河进行布设,组成国家水准网的骨干,然后,用三、四等水准网加密,作为地形测量和工程测量的高程控制,可布设成附合或闭合形式。一等水准网:骨干,环线长1000-1500km二等水准网:基础,环线长500-750km。对于一、二等还要进行重力测量,提供重力改正数据。三、四等水准网:为地形测图和工程建设服务。,精密水准测量:一等水准网、二等水准网,1 城市控制网:根据城市规模在国家不同等级的基本控制网的基础上发展而来。 一般大城市以国家二、三等网作为首级控制,中小城市以三、四等网作为首级控制。 精度由高到低依次为二、三、四等和一、二级小三角(或小三边)或一、二、
7、三级导线。,与国家网比较:边长较短,形状类似。,2 工程控制网:为各类工程建设、施工放样、安全监测等布设的控制网。 根据需要布设控制网,精度要求也不一样。,(三) 城市和工程控制网,为满足地形测绘需要而建立的控制网。这种控制测量称为测图控制测量,或图根控制测量; 直接供测图使用的控制点称为图根控制点,简称为图根点。 根据测图比例尺不同,测图控制点的密度也有要求,进而需在国家控制网上加密控制点建立图根控制网。一般布设成图根小三角、导线、交会定点、自由设站等。,(四) 测图控制网(图根控制网),一、 方位角与坐标方位角的推算,1 正、反方位角同一条直线在不同端点量测,其方位角也不同。测量中常把直线
8、前进方向称为正方向,反之称为反方向。,设A为直线的起端,B为终端,则aAB为正方位角,aBA为反方位角。正反方位角之间的关系为:,正方位角,反方位角,第二节 平面控制网的定位和定向,x(N),y,O,A,B,x,AB,x,BA,若AB边的坐标方位角aAB已知,又测定了AB边和B1边的水平角0(称连接角)和各点的转折角1、2、3,利用正、反方位角的关系和测定的转折角可以推算连续折线上各线段的坐标方位角。,2 坐标方位角推算,方位角计算,或者:,上式中ij是折线推算进行方向的左角。若测定的是右角则用下式计算:,2 坐标方位角推算,或者:,解: a23= a12-21800=1250 a34= a2
9、3-31800=1750 a45=2530 a51=3050 a12=300(检查),例题:方位角的推算,已知:a12=300,各观测角如图,求各边坐标方位角a23、a34、a45、a51。,3 象限角,定义:直线与标准方向线所夹的 锐角称为象限角。 象限角的取值范围为0 90,象限 名称 由方位角a求象限角R 由象限角R求方位角a 北东(NE) R=a a=R 南东(SE) R=180- a a=180-R 南西(SW) R=a-180 a=180+R 北西(NW) R=360- a a=360-R,二 直角坐标和极坐标的换算(1),平面控制网中,任意两点在平面直角坐标系中的位置关系有下面两
10、种表示法: (1) 直角坐标表示法用两点间的坐标增量x,y表示。某点的坐标也可以看作是坐标原点(x0,y0)至该点的坐标增量。 (2) 极坐标表示法用两点连线(边)的坐标方位角 和边长(水平距离)D表示,二 直角坐标和极坐标的换算(2),1坐标正算,根据直线起点的坐标、直线长度及其坐标方位角计算直线终点的坐标,称为坐标正算。,直线两端点A、B的坐标值之差,称为坐标增量,用xAB、yAB表示。,或者: 极坐标化为直角坐标称为坐标正算,即已知两点间的边长和坐标方位角,计算两点间的坐标增量。,例:已知AB边的边长及坐标方位角为,,;若A点的坐标为,,试计算终点B的坐标。,解:,或者:直角坐标化为极坐
11、标称为坐标反算,即由相邻两点的坐标反求边长和方位角。,DAB,AB,XAB,YAB,二 直角坐标和极坐标的换算(3),边长计算公式为:,方位角公式为:,根据直线起点和终点的坐标,计算直线的边长和坐标方位角,称为坐标反算。,2坐标反算,按上式计算坐标方位角时,计算出的是象限角,因此,应根据坐标增量x、y的正、负号,决定其所在象限,再把象限角换算成相应的坐标方位角。,四种情况:,三种特殊情况:,例: 已知A、B两点的坐标分别为,试计算AB的边长及坐标方位角。,解: 计算A、B 两点的坐标增量,布设平面控制网时,如果已知网中一点的坐标及该点至另一点的边长和方位角,或已知网中两点的坐标,即可将控制网进
12、行定位和定向。因此,“一点坐标及一边边长和方位角”或“两点坐标”称为平面控制网的必要起算数据。,三 控制网的定位和定向,第三节 导线测量,一 导线的布设形式,1闭合导线:自某已知点出发经过若干点的连续折 线仍回至原来已知点,形成一个闭合多边形。,A,B,1,2,3,4,x,闭合导线本身存在着严密的几何条件,具有检核作用。,2附合导线:自某一高级控制点出发经过若干点的 连续折线附合到另一个高级的控制点上的导线。,A,B,x,1,2,3,C,D,x,这种布设形式,具有检核观测成果的作用。,A,B,x,1,2,支导线支出点的个数不能超过3个。,3.支导线:从已知控制点出发,经过若干点,既不附合到另一
13、已知控制点,也不闭合到原来的起始点上,而是形成自由延伸的折线。,二 导线测量的外业工作,导线测量的外业工作:包括踏勘、选点、埋设标志、测角、测边、测定方向(一)踏勘:了解测区范围,地形及控制点情况,以便确定导线的形式和布置方案(二)选点: 原则: (1)导线点应均匀分布在测区内,边长视测图比例尺而定,(可参考下表而定),相邻边的长度不宜相差过大,以免测角时带来较大的误差。,(2)为便于测角、量边,相邻导线点间必须通视良好。 (3)为便于测地形,导线点应选在地势高、视野开阔的地 方; (4)导线点不易被破坏,土质坚实,便于安置仪器的地方。 (5)导线点应有足够的密度,分布较均匀,便于控制整个测
14、区。,(三)埋设标志,(1) 木桩,(2) 混凝土标石,导线点应统一编号。,为了便于寻找,应量出导线点与附近明显地物的距离,绘出草图,注明尺寸,该图称为“点之记” 。,1 转折角是导线上由相邻两导线边构成的水平角。导线的转折角分为左角和右角,在导线前进方向左侧的水平角称为左角, 右侧的称为右角。,观测数据:连接角B 、C ;导线转折角1, 2, 3 ,4 ; 导线各边长DB1,D12,D4C。,附合导线图,(四)水平角观测,2 连接角是已知边与导线边所夹的水平角。,(左角)+(右角)360,导线测量中转折角可测左角,也可测右角,一般规定观测左角,闭合导线测内角。导线的等级不同,使用仪器类型不同
15、,测回数也不同。精度要求见下表,(五)测边,1 钢尺量距: 测定导线边边长可采用钢尺量距,用经过检定的钢尺直接丈量各相邻导线点之间的水平距离,往返丈量的相对中误差一般不得超过1/2000,在特殊困难地区也不得超过1/1000。 2 光电测距 3 视距法: 往返相对误差1/300,1.与国家控制点连测推求2 .罗盘仪测磁方位,(六)测定方向,在内业计算之前应仔细检查所有外业记录,计算是否正确,各项误差是否在限差之内,以保证原始数据的正确性。 同时绘制导线略图,注明点号和相应的角度和边长,以及已知点坐标和起始方位角等,以便进行导线的坐标计算。,(七)外业资料整理,(1)计算角度闭合差:内角和观测值
16、测与理论值理之差f称为闭合导线角度闭合差 =测-理 = 测-(n-2)180o n导线边数或转折角数,(一)闭合导线的计算,1、绘制计算草图,在图上填写已知数据和观测数据。2、角度闭合差的计算与调整。,三 导线测量内业计算,(2)计算限差:,若ff容 ,说明角度测量误差超限,要重测,(3)若在限差内,则平均分配至每个观测角,计算改正数:,注意:当f不能整除时,余数分在短边上。,(4)计算改正后新的角值:,3、按新的角度值,推算各边坐标方位角 前 = 后 + 左 - 180o 或 前 = 后 - 右 + 180o,注意:方位角超过360o时,应减去360o。由最后一边方 位角推算而得的第一边的方
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