工程測量第六章控制測量.ppt

第六章 控制測量,第一節(jié) 概述,測量工作在操作程序方面的原則是“由整體到局部，由控制到碎部”?？刂凭褪窃跍y區(qū)內選擇一定的控制點，組成一定的幾何圖形，用精密的儀器確定控制點的三維坐標。這個工作的過程就稱為控制測量。,一、平面控制測量 常規(guī)網形有三角網、三邊網、邊角網、導線網。 、國家平面控制 在全國范圍內布設、施測的平面控制稱為國家平面控制。 主要布設成三角網形式，共有四個等級。,三 角 網,導 線 網,G P S 網,國家一、二等平面控制網布置形式,一等三角鎖,二等三角網,、城市平面控制 城市建設需要大比例尺的地形圖和施工放樣。其在國家控 制網的控制下，布設不同等級的城市平面控制網。城市平 面控制網的布設中，導線測量使用非常的普遍。,、水利水電工程平面控制 ）基本平面控制 包括國家等級網、加密導線網等，主要是控制整個測區(qū)。 ）圖根控制 在基本平面控制的基礎上進一步加密，用以碎部測量。 ）測站點 用解析法或圖解法測定的控制點。,、小區(qū)域平面控制 在小區(qū)域內建立的平面控制網，應盡量與國家或城市控制 網進行聯(lián)測，也可以建立獨立的平面控制網。 、平面控制測量新技術 上世紀90年代，我國開始應用GPS技術進行國家平面網的 控制測量。我國的GPS控制網共分個等級。利用GPS進 行平面網的布設，具有效率高、全天候、精度高、不受通 視限制的優(yōu)點。,二、高程控制測量 高程測量亦遵循 “由整體到局部，由控制到碎部”的原則。 、國家高程控制國家水準網 也分四個等級。一、二等主要用于科學研究，三、四等在 一、二等基礎進行加密，為測圖和工程建設服務。 、城市高程控制 分為二、三、四等水準測量。在四等以下布設為測圖需要 的圖根水準網。 、水利水電工程高程控制 水利水電工程高程控制分為基本高程控制（至少四等）、 加密高程控制（五等及三角高程）、測站點高程測量。 、小區(qū)域高程控制 以國家或城市等級控制點為基礎，在測區(qū)內建立水準網， 再測量圖根點高程。,青島水準原點,三、控制測量的主要步驟 主要步驟有設計、選點、埋石、造標、觀測、平差計算。 、技術設計 在測區(qū)已有資料的基礎上對控制網進行圖上設計，要提出 技術要求、精度分析、方案選擇。 、選點、埋石 實地選點，確定控制點的適宜位置，并進行標石埋設，確 保標石的穩(wěn)固，繪制出點之記。 、造標 常規(guī)的控制測量中，由于受地形條件的限制，使得某點與 相鄰點不通視，此時就需要建造覘標。覘標的頂部中心與 控制點的點位應在同一鉛垂線上。 、觀測和平差 按照技術設計進行觀測，平差前對數(shù)據(jù)進行檢查。,第二節(jié) 導線測量,導線是有若干條直線連成的折線而成。每條直線稱為 導線邊，相鄰直線間的夾角稱為轉折角。 一、導線的布設形式 、支導線 從一個已知控制點出發(fā)，不與其它已知點聯(lián)測的導線。 、符合導線 從一個已知控制點出發(fā)，與另一個已知點聯(lián)測的導線。 、閉合導線 從一個已知控制點出發(fā)，最后又回到該點的導線。,、單結點導線網 至少從三個已知控制點出發(fā)，幾條導線最后匯合于一個結 點的導線。 、多點導線網 導線網中至少有兩個以上的結點。,二、導線的外業(yè),外業(yè)工作內容： 1踏勘選點及建立標志 2測水平角轉折角(左角、右角)、連接角 3、量水平邊長,三聯(lián)腳架法介紹： 、選擇三副既能安置基座，又能安置全站儀的腳架，基 座上應有通用的光學對點器； 、施測時，全站儀立于i點，前后視i-1、i+1點立覘牌； 3、測轉角及前后視邊長； 4、i-1點上的腳架、基座移動到i+2點，其他兩點上的腳 架、基座不動； 5、全站儀移動到i+1點，測量。,通用基座,i-1,i,i+1,i+2,i,i+1,三聯(lián)腳架法操作示意：,特點： 快；減少對中誤差,(附合)導線外業(yè): 已知數(shù)據(jù)：AB,XB,YB；CD,XC,YC。 未知點：1、2、3、4新建導線點。,觀測數(shù)據(jù)：連接角B 、C ； 導線轉折角1, 2, 3 ,4 ； 導線各邊長DB1，D12，D4C。,DB1,D12,D23,D34,D4C,A,B,1,2,3,4,C,D,AB,CD,(XB,YB),(XC,YC),B,C,1,2,3,4,附合導線圖,三、導線的內業(yè)計算：計算各導線點的坐標,（一）基本公式 1坐標方位角的推算,注意：若計算出的方位角360，則減去360； 若為負值，則加上360。,或：,推薦公式！,四、導線測量的近似平差計算 導線測量的平差計算就是利用已知坐標、方位角，通過轉 角計算導線邊的方向，結合導線邊長計算坐標。 1、支導線的計算 1）推算坐標方位角,注意： i一律用前進方向的左角； 計算出來的i,i+1若大于360o，則 減去360o ；若小于零，則加上360o 。,2、計算坐標增量 兩相鄰導線點坐標增量的計算為：,3、坐標推算 利用起算點的坐標和坐標增量，依次計算各點坐標,由于支導線無檢核條件，故在實際中，很少采用。,2、單定向符合導線計算,1）推算坐標方位角和計算坐標增量 2）計算坐標閉合差和導線全長相對閉合差,3）改正坐標增量,改正后的坐標增量,坐標增量的改正數(shù),4）推算坐標,3、雙定向符合導線計算,1）計算坐標方位角閉合差 由MA方向逐邊推算到BN方向，得到BN ：,2）改正觀測角,3）后續(xù)計算,后續(xù)計算的內容包括坐標增量的計算、坐標推算、坐標閉合差的計算和坐標閉合差的分配計算。,4、無定向導線計算,1）假設第一條邊的方位角1,2； 2）依次推算假定坐標方位角； 3）計算各點間假定坐標增量； 4）計算各點假定坐標； 5）計算假定的指標方位角1,n； 6）計算方位角改正數(shù)= 1,n 1,n； 7）計算各邊實際方位角i,i+1 =+i,i+1； 8）按照單定向符合導線計算后續(xù)項目。,5、閉合導線計算,1）計算多邊形方位角閉合差：,2）分配閉合差；,3）計算各邊方位角； 4）計算相鄰點坐標增量； 5）推算坐標閉合差： 6）分配坐標閉合差； 7）推算各點坐標。,的誤差會使整個導線發(fā)生扭轉。,閉合導線平差計算示例：,1、繪制計算草圖，在圖上填寫已知數(shù)據(jù)和觀測數(shù)據(jù)。 2、角度閉合差的計算與調整。,（1）計算角度閉合差： =測-理 = 測-(n-2)180,（3）若在限差內，則平均分配原則，計算改正數(shù)：,（4）計算改正后新的角值：,閉合導線平差計算示例：,3、按新的角值，推算各邊坐標方位角。,4、按坐標正算公式，計算各邊坐標增量。 5、坐標增量閉合差計算與調整,閉合導線平差計算示例：,（1）計算坐標增量閉合差：,導線全長相對閉合差,導線全長閉合差:,閉合導線平差計算示例：,（2）分配坐標增量閉合差,將fx、fy以相反符號，按邊長成正比分配到各坐標增量上去。并計算改正后的坐標增量。,閉合導線平差計算示例：,6、坐標計算 根據(jù)起始點的已知坐標和經改正的新的坐標增量，來依次計算各導線點的坐標。,閉合導線平差計算示例：,例題：閉合導線坐標計算表,說明：與閉合導線基本相同，以下是兩者的不同點: 1、角度閉合差的分配與調整,（2）滿足精度要求，若觀測角為左角，則將f反符號平均分配到各觀測角上；若觀測角為右角，則將f同符號平均分配到各觀測角上。,（1）計算方位角閉合差：,附合導線平差計算示例：,(1)繪制計算草圖,在表內填寫已知數(shù)據(jù)和觀測數(shù)據(jù),(2)角度閉合差的計算與調整,(3)各邊方向角的推算,(4)坐標增量閉合差的計算與調整,(5)推算各點坐標。,附合導線平差計算示例：,2、坐標增量閉合差的計算,例題：附合導線坐標計算表,四、檢查導線觀測錯誤的方法 導線錯誤的可能有角度和（或）測邊錯誤。 1、角度閉合差超限 角度錯誤的結果就是使導線圍繞出現(xiàn)錯誤（誤差較大）的 導線點的后續(xù)導線邊整體扭轉。 檢查方法： 1）由A向B點計算，得出各點坐標； 2）由B向A點計算，得出各點坐標； 3）將各點坐標一一比較； 4）同一點的坐標相近的點處，其轉折角出現(xiàn)錯誤的可能 性比較大。,2、導線全長閉合差超限 1）由A到B計算各點坐標； 2）計算坐標閉合差的方位角； 3）各導線邊的方位角與前述方位角最接近的導線邊，出 現(xiàn)錯誤的可能性比較大； 4）將B與B點連線作中垂線，距離中垂線近的點的轉折 角出現(xiàn)錯誤的可能性比較大。,第三節(jié) 小三角測量,一、小三角測量及其布網形式 三角測量依據(jù)其測設的元素不同有測角網、測邊網、邊角 網，依據(jù)起算數(shù)據(jù)的不同，有獨立網、非獨立網、自由 網。布網形式主要有： 1、三角鎖 2、中點多邊形 3、四邊形 4、線形鎖,二、小三角測量步驟 踏勘選點，埋設標石 角度觀測 邊長測量 內業(yè)計算,當原有控制點密度不能滿足測圖和施工要求，可對控制 點進行加密，常用交會法測量控制點，稱為交會定點。 常用的方法： 前方交會 后方交會 距離交會 此外還可以利用極坐標法加密控制點。,第四節(jié) 小三角測量,一、 測角前方交會法 作業(yè)方式：在已知點A、B上分別向新點P觀測水平角和，從而可以計算P點的坐標。,計算方法：按照導線計算方法，以AB為起始邊計算導線，利用正弦定理計算AP、BP邊長。 檢核：從三個已知點A、B、C上分別向新點P進行角度觀測，由兩個三角形分別解算P點的坐標。,兩套坐標,二、測角后方交會法 作業(yè)方式：將儀器安置在未知點P點，向三個已知點進行觀測，測出水平角，然后進行計算。,檢核：向四個已知點進行觀測，測出水平角與檢驗角。,A,B,P,C,Sa,Sb,Sc,三、距離交會 作業(yè)模式：用測距儀，由邊長推算坐標,四、極坐標法 作業(yè)模式：在已知點A上測出水平角和水平距離，在B點上測出水平角和水平距離，按導線測量計算P的坐標。,地形測圖和工程建設應用的控制。 三、四等水準測量的技術要求：,在地形測量中，最基本的高程控制測量是四等水準測量和等外水準測量,第五節(jié) 三、四等水準測量,作業(yè)方法:,1、每站觀測程序（見圖） （1）順序：“后（黑）前（黑）前（紅）后（紅）” 。 （2）讀數(shù)：黑面“三絲法”（上、下、中絲）讀數(shù)，紅面僅讀中絲。,1、后視(黑面) 上絲讀數(shù)，下絲讀數(shù)，中絲讀數(shù) 2、前視(黑面) 上絲讀數(shù)，下絲讀數(shù)，中絲讀數(shù) 3、前視(紅面) 中絲讀數(shù) 4、后視(紅面) 中絲讀數(shù),1,2,3,4,計算與記錄格式（見表）,（1）視距=100|上絲-下絲| （2）前后視距差di =后視距-前視距 di要求: 等3m, 等5m,（3）視距差累積值di=前站的視距差累積值di-1 +本站的前后視距差di di要求: 等6m, 等10m （4）黑紅面讀數(shù)差=黑面中絲+K-紅面中絲。 （K= 4787或4687） 要求: 等2mm, 等3mm,（5）黑面高差h黑=黑面后視中絲-黑面前視中絲 （6）紅面高差h紅=紅面后視中絲-紅面前視中絲 （7）黑紅面高差之差=h黑-（h紅0.100m） 要求: 等3mm, 等5mm （8）高差中數(shù)= h黑+（h紅0.100m）/2 （9）水準路線總長L=后視距+前視距,圖表：四等水準測量記錄表,適用于：地形起伏大的地區(qū)進行高程控制。實踐證明，電 磁波三角高程的精度可以達到四等水準的要求。,第五節(jié) 三角高程測量,原理：,1、加球(地球曲率)氣（大氣）差改正數(shù)：,2、采用對向觀測后取平均的方法，抵消球氣差的影響,；即：,f1球差為+， f2氣差為-,3、觀測和計算 觀測 1）在測站上安置儀器； 2）量取儀器高、覘牌高； 3）盤左瞄準目標讀數(shù)L； 4）盤右瞄準目標讀數(shù)R； 5）測距； 6）計算指標差、垂直角；,4、三角高程測量的誤差來源 豎直角 大氣折光誤差 測距誤差 儀高量取誤差 覘高量取誤差。,