第二章控制測量

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1、 測量工作 測量工作內(nèi)容 測繪科學(xué)研究的內(nèi)容很多，其應(yīng)用領(lǐng)域很廣泛。凡是需要確定空間點三維坐標的工作都需要依賴測繪技術(shù)。在工程建設(shè)領(lǐng)域中測量工作的內(nèi)容如下： 控制測量： 1、地形圖、房地產(chǎn)圖、管網(wǎng)圖、竣工圖測繪 2、施工放樣 3、變形監(jiān)測 測量工作的原則 為了保證全國各地區(qū)測繪的地形圖具有統(tǒng)一的坐標系統(tǒng)和高程系統(tǒng)，減小測量誤差的積累，保證成果質(zhì)量，測量工作應(yīng)遵循以下兩個原則： （1）從整體到局部，先控制后碎部 對于總體測繪工作而言，應(yīng)先總體布置，然后分階段、分區(qū)、分期實施。在實施過程中要先布設(shè)平面和高程控制網(wǎng)，確定控制點平面坐標和高程，建立全國、全區(qū)統(tǒng)一坐標系。在此基礎(chǔ)

2、上進行細部測繪和工程施工測量。 （2）每一步測量工作必須嚴格進行檢核 對于測繪工作的每一個過程、每一項成果都必須檢核，在保證前期工作無誤的情況下，方可進行下一步工作。只有這樣，才能保證測繪成果的可靠性。 國家基本控制測量 1、 圖根控制測量——地形圖測繪 2、 地籍、房產(chǎn)、管線控制測量——地籍圖測繪 3、 竣工控制測量——竣工圖測繪 4、 施工控制測量——施工放樣 5、 變形控制測量——變形監(jiān)測 第二章 控制測量 內(nèi)容： 重點： 難點： 作業(yè)： 第一節(jié) 控制測量概述 一、控制測量的概念 1 控制測量 對控制網(wǎng)進行布設(shè)、觀測、計算，確定控制

3、點位置的測量工作。分為平面控制測量（確定平面坐標）和高程控制測量（確定高程）。 ? 控制點：測區(qū)內(nèi)具有控制意義的點。 ? 控制網(wǎng)：由控制點組成的幾何圖形。 l 國家控制網(wǎng) 包括國家平面控制網(wǎng)和國家高程控制網(wǎng) 國家平面控制網(wǎng)主要采用三角測量建立，分為一、二、三、四等三角網(wǎng)；國家高程控制網(wǎng)采用水準測量建立，分為一、二、三、四等水準網(wǎng)。 l 城市控制網(wǎng) 為滿足1:500～ 1:2000比例尺地形測圖和城市建設(shè)施工放樣的需要，在國家控制網(wǎng)的控制之下布設(shè)的控制網(wǎng)，按精度分為二、三、四等三角網(wǎng)或?qū)Ь€網(wǎng)和二、三、四等水準網(wǎng)。 l 工程控制網(wǎng) 為滿足施工測量，在國家控制網(wǎng)或城市控制網(wǎng)的控

4、制下布設(shè)的控制網(wǎng)。 2 控制測量基本方法 （1）平面控制測量基本方法 ? 導(dǎo)線測量 將控制點用直線連接起來形成折線形，通過觀測邊長和轉(zhuǎn)折角，根據(jù)起算數(shù)據(jù)經(jīng)計算而獲得導(dǎo)線點的平面坐標，即為導(dǎo)線測量。導(dǎo)線測量布設(shè)簡單、每點僅需與前、后兩點通視，選點方便，特別是在隱蔽地區(qū)和建筑物多而通視困難的城市，應(yīng)用起來方便靈活。 ? 三角測量 三角網(wǎng)測量是在地面上選定一系列的控制點，構(gòu)成相互連接的若干個三角形，組成各種網(wǎng)（鎖）狀圖形；通過觀測三角形的內(nèi)角或（和）邊長，再根據(jù)已知控制點的坐標、起始邊的邊長和坐標方位角，經(jīng)解算三角形和坐標方位角推算可得到三角形各邊的邊長和坐標方位角

5、，進而由直角坐標正算公式計算待定點的平面坐標。 ? 交會測量 交會測量即利用交會定點法來加密平面控制點。 ? GPS控制測量 ? 天文測量 （2）高程控制測量基本方法 ? 水準測量 ? 三角高程測量 ? GPS控制測量 3 控制測量一般作業(yè)步驟 控制測量作業(yè)包括技術(shù)設(shè)計、實地選點、標石埋設(shè)、觀測和平差計算等主要步驟。 （1）控制測量的技術(shù)設(shè)計 主要包括精度指標的確定和控制網(wǎng)的網(wǎng)形設(shè)計。 （2）實地選點 點位穩(wěn)定，等級控制點應(yīng)能長期保存；便于擴展、加密和觀測。 （3）標石埋設(shè) 經(jīng)選點確定的控制點點位，要進行標石埋設(shè)，將它們在地面上固定下來。

6、 （4）觀測與計算 第二節(jié) 導(dǎo)線測量 一、導(dǎo)線的布設(shè)形式 導(dǎo)線可被布設(shè)成單一導(dǎo)線和導(dǎo)線網(wǎng)。兩條以上導(dǎo)線的匯聚點，稱為導(dǎo)線的結(jié)點。單一導(dǎo)線與導(dǎo)線網(wǎng)的區(qū)別，在于導(dǎo)線網(wǎng)具有結(jié)點，而單一導(dǎo)線則不具有結(jié)點。 按照不同的情況和要求， 單一導(dǎo)線可被布設(shè)為附合導(dǎo)線、閉合導(dǎo)線和支導(dǎo)線。導(dǎo)線網(wǎng)可被布設(shè)為自由導(dǎo)線網(wǎng)和附合導(dǎo)線網(wǎng)。 （1）附合導(dǎo)線 起始于一個已知控制點而終止于另一個已知控制點。已知控制點上可以有一條邊或幾條邊定向邊與之相連接，也可以沒有定向邊與之相連接。 （2）閉合導(dǎo)線 由一個已知控制點出發(fā)，最終又回到這一點，形成一個閉合多邊形。 （3）支導(dǎo)線 從一個已知控制點出發(fā)，

7、既不附合于另一個已知控制點，也不閉合于原來的起始控制點。由于支導(dǎo)線缺乏檢核條件,故一般只限于地形測量的圖根導(dǎo)線中采用。 （4）附合導(dǎo)線網(wǎng) 附合導(dǎo)線網(wǎng)具有一個以上已知控制點或具有附合條件。 （5）自由導(dǎo)線網(wǎng) 自由導(dǎo)線網(wǎng)僅有一個已知控制點和一個起始方位角。 導(dǎo)線網(wǎng)中只含有一個結(jié)點的導(dǎo)線網(wǎng)，稱之為單結(jié)點導(dǎo)線網(wǎng)，多于一個結(jié)點的導(dǎo)線網(wǎng)，稱之為多結(jié)點導(dǎo)線網(wǎng)。導(dǎo)線節(jié)是組成導(dǎo)線網(wǎng)的基本單元，它是指導(dǎo)線網(wǎng)內(nèi)兩端點中至少有一個點是結(jié)點，另一點是結(jié)點或已知點的一段導(dǎo)線。應(yīng)該指出，與閉合導(dǎo)線類似，自由導(dǎo)線網(wǎng)是一種可靠性極差的控制網(wǎng)圖形，在實際測量工作中應(yīng)避免單獨使用。 二、導(dǎo)線的觀測 導(dǎo)線的觀測包括轉(zhuǎn)折

8、角和導(dǎo)線邊的觀測，以及導(dǎo)線點的高程測量。 1. 轉(zhuǎn)折角的觀測 轉(zhuǎn)折角的觀測一般采用測回法進行。當(dāng)導(dǎo)線點上應(yīng)觀測的方向數(shù)多于二個時，應(yīng)采用方向觀測法進行。各測回間應(yīng)按規(guī)定進行水平度盤配置。各等級導(dǎo)線測量水平角觀測應(yīng)符合規(guī)范規(guī)定。 在進行國家等級導(dǎo)線轉(zhuǎn)折角觀測時，應(yīng)以奇數(shù)測回和偶數(shù)測回分別觀測導(dǎo)線前進方向的左角和右角；左角和右角分別取中數(shù)后，再計算圓周角閉合差，值對于三、四等導(dǎo)線應(yīng)分別不超過±3.5″和±5.0″。 在進行一、二和三級導(dǎo)線轉(zhuǎn)折角觀測時，一般應(yīng)觀測導(dǎo)線前進方向的左角。對于閉合導(dǎo)線，若按逆時針方向進行觀測，則觀測的導(dǎo)線角既是閉合多邊形的內(nèi)角，又是導(dǎo)線前進方向的左角。對于支導(dǎo)線

9、，應(yīng)分別觀測導(dǎo)線前進方向的左角和右角。以增加檢核條件。 當(dāng)觀測短邊之間的轉(zhuǎn)折角時，測站偏心和目標偏心對轉(zhuǎn)折角的影響將十分明顯。因此，應(yīng)對所用儀器、覘牌和光學(xué)對中器進行嚴格檢校，并且要特別仔細進行對中和精確照準。 2. 導(dǎo)線邊長的觀測 長。導(dǎo)線邊長應(yīng)對向觀測，以增加檢核條件。電磁波測距儀測量的通常是斜距，還需觀測豎直角，用以將傾斜距離改化為水平距離，必要時還應(yīng)將其歸算到橢球面上和高斯平面上。 3. 導(dǎo)線點的高程測量 導(dǎo)線點的高程測量可采用水準測量或三角高程測量進行。目前，大多采用電磁波測距三角高程測量進行對向觀測來確定導(dǎo)線點的高程，此時必須觀測豎直角、量取儀器高和目標高。 三、導(dǎo)

10、線的近似平差計算 導(dǎo)線測量的目的是獲得各導(dǎo)線點的平面直角坐標。計算的起始數(shù)據(jù)是已知點坐標、已知坐標方位角，觀測數(shù)據(jù)為觀測角值和觀測邊長。通常情況下，導(dǎo)線平差應(yīng)進行嚴密平差，但對于二級及其以下等級的圖根導(dǎo)線允許對單一導(dǎo)線、單結(jié)點導(dǎo)線網(wǎng)采用近似平差方法進行計算。 導(dǎo)線近似平差的基本思路是將角度誤差和邊長誤差分別進行平差處理，先進行角度閉合差的分配，在此基礎(chǔ)上再進行坐標閉合差的分配，通過調(diào)整坐標閉合差，以達到處理角度的剩余誤差和邊長誤差的目的。 在進行導(dǎo)線測量平差計算之前，首先要按照規(guī)范要求對外業(yè)觀測成果進行檢查和驗算，確保觀測成果無誤并符合限差要求，然后對邊長進行加常數(shù)改正、乘常數(shù)改正、氣象

11、改正和傾斜改正（改正方法見第五章），對角度值和邊長進行歸心改正（有偏心觀測時），以消除系統(tǒng)誤差的影響 。 1. 支導(dǎo)線的計算 2. 附合導(dǎo)線的計算 3. 閉合導(dǎo)線的計算 4、導(dǎo)線網(wǎng)的計算 第三節(jié) 交會測量 交會測量是加密控制點常用的方法，它可以在數(shù)個已知控制點上設(shè)站，分別向待定點觀測方向或距離，也可以在待定點上設(shè)站向數(shù)個已知控制點觀測方向或距離，而后計算待定點的坐標。常用的交會測量方法有前方交會、后方交會、測邊交會和自由設(shè)站法。 一、前方交會 前方交會即在已知控制點上設(shè)站觀測水平角，根據(jù)已知點坐標和觀測角值，計算待定點坐標的一種控制測量方法。 二、后方交

12、會 僅在待定點設(shè)站，向三個已知控制點觀測兩個水平夾角，從而計算待定點的坐標，稱為后方交會。 三、測邊交會 在交會測量中,也可測量邊長交會定點，通常采用三邊交會法。 四、自由設(shè)站 自由設(shè)站法是在待定控制點上設(shè)站，向多個已知控制點觀測方向和距離，并按間接平差方法計算待定點坐標的一種控制測量方法。間接平差以待定點的坐標平差值作為未知參數(shù)，根據(jù)方向觀測值和邊長觀測值建立方向誤差方程式和邊長誤差方程式，然后按最小二乘原理計算待定點坐標平差值。 第四節(jié) 高程控制測量 高程控制測量主要采用水準測量和三角高程測量方法，測定各等級高程控制點和平面控制點的高程。 國家高程系統(tǒng)，現(xiàn)

13、采用“1985國家高程基準”。城市和工程高程控制，凡有條件的都應(yīng)采用國家高程系統(tǒng)。 一、水準測量路線的布設(shè) 水準測量路線的布設(shè)分為單一水準路線和水準網(wǎng)。單一水準路線的形式有三種，即附合水準路線、支水準路線和閉合水準路線。 1 附合水準路線 從一個已知高程的水準點開始，沿一條路線進行水準測量，以測定其它若干水準點的高程，最后聯(lián)測至另外一個已知高程的水準點上的水準路線。 2 閉合水準路線 從一個已知高程的水準點開始，沿一條環(huán)形路線進行水準測量，測定沿線若干水準點的高程，最后又回到起始水準點上，稱之為閉合水準路線 3 支水準路線 從一個已知高程的水準點開始，沿一條路

14、線進行水準測量，以測定其它若干水準點的高程，最后不聯(lián)測至另外一個已知高程的水準點，也不回到起始水準點上。 為了對水準測量成果進行檢核，支水準路線必須進行往返觀測或單程雙轉(zhuǎn)點觀測。 4 水準網(wǎng) 水準網(wǎng)由若干條單一水準路線相互連接構(gòu)成。單一路線相互連接的交點稱為結(jié)點。在水準網(wǎng)中，如果只有一個已知高程的水準點，則稱為獨立水準網(wǎng)；如果已知高程的水準點的數(shù)目多于一個，則稱為附合水準網(wǎng)。 二、水準測量數(shù)據(jù)處理 （一）附合水準路線平差計算 1 計算待定點高程的最可靠值 （二）閉合水準路線平差計算 1 計算待定點高程的最可靠值

15、 （三）支水準路線平差計算 由于進行了往返測，各測段的高差最可靠值顯然應(yīng)為相應(yīng)測段往返測高差的算術(shù)平均值。故對往返測水準路線進行平差時，應(yīng)首先計算出往返測高差不符值，并與相應(yīng)等級的限差相比較。若不超過限差，則求出各測段往返測高差的算術(shù)平均值作為其平差值，進而從已知高程點開始，逐點推算各待定水準點的高程。最后一點與起始點高程之差，應(yīng)等于各測段高差平差值之和。 （四）單結(jié)點水準網(wǎng)平差計算 單結(jié)點水準網(wǎng)平差的基本思路是：先求出結(jié)點的高程平差值，將其視為已知值，然后將單結(jié)點水準網(wǎng)分解成若干條單一附合水準路線，并按單一附合水準路線進行平差，求出各路線上待定點的高程平差值，進而評定其精度。