矿山测量学--第七章小地区控制测量

控制测量的一般知识导线测量的布设形式及要求导线测量的外业工作导线测量的内业计算交会法三角高程测量一、控制测量(controlsurvey)1、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(horizontalcontrolnetwork)和高程控制网(verticalcontrolnetwork)。控制误差的积累和传播作为进行各种碎部测量的基准第一节概述第一节概述2.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。3．控制网（由控制点分布和测量方法决定所组成的图形）控制点：（具有精确可靠平面坐标或高程的测量基准点）在测区范围内选择若干有控制意义的点。控制网：控制点按一定的规律和要求构成的网状几何图形。控制网分为平面控制网和高程控制网。4．控制测量（为建立控制网所进行的测量工作。）控制测量：测定控制点位置的工作。平面控制测量：测定控制点平面位置（x、y）的工作。高程控制测量：测定控制点高程（H）的工作。控制网有国家控制网、城市控制网和小地区控制网等。1、国家基本控制网分为一、二、三、四等四个等级，布设形式有三角锁、精密导线、插点等形式。2、城市及工程控制网为城市规划、建筑设计及施工放样等目的而建立的控制网称为城市或工程控制网。3、小地区控制网在小范围内建立的控制网称为小地区控制网。对于小测区(面积15KM2)，应视测区面积的大小分级建立测区首级控制和图根控制。二、控制网的种类国家一、二等平面控制网布置形式一等三角网二等三角网国家水准网一、导线的概念第二节导线布设形式及技术要求导线—测区内相邻控制点连成直线而构成的折线。要求：相邻点通视良好此形式多用于面积宽阔的独立地区做测图控制。AB12341234B1、闭合导线：二、导线的布设形式2、附合导线B此形式多用于带状地区作测图控制，广泛地用于公路、铁路、管线，河道等工程的勘测与施工。A2CD133、支导线AB21多用于补点使用，支导线的点数不宜超过两个。三、经纬仪导线的主要技术要求1、经纬仪导线的主要技术要求n10n16≤n24n60等级测图比例尺附合导线长度/m平均边长/m往返丈量差相对误差测角中误差/″导线全长相对闭合差测回数方位角闭合差/″DJ2DJ6一级2500250≤1/20000≤±5≤1/1000024二级1800180≤1/15000≤±8≤1/700013三级1200120≤1/10000≤±12≤1/500012图根1；50050075≤1/200011：100010001101：20002000180≤≤≤2、光电测距导线的主要技术要求≤≤≤≤n10n16n24n40等级测图比例尺附合导线长度/m平均边长/m测距中误差/mm测角中误差/″导线全长相对闭合差测回数方位角闭合差/″DJ2DJ6一级3600300≤±15≤±5≤1/1400024二级2400200≤±15≤±8≤1/1000013三级1500120≤±15≤±12≤1/600012图根1；50090080≤1/400011：100018001501：20003000250第三节导线测量的外业工作内容：一、踏勘选点及建立标志二、测量导线边长三、测量转折角四、联测一、踏勘选点及建立标志首先应根据测量的目的、测区的大小以及测图比例尺来确定导线的导线，然后再到测区内踏勘，根据测区的地形条件确定导线的布设形式。最好是结合已有的可利用的测量成果综合考虑布点方案。导线点位选定后，要用标志将点位在地面上标定下来。一般的图根点常用木桩、铁钉等标志标定点位。点位标定后，应进行点的统一编号，并且应绘制点之记略图，以便于寻找点位。选点原则：（1）相邻点间应相互通视良好，地势平坦，便于测角和量距。（2）点位应选在土质坚实，便于安置仪器和保存标志的地方。（3）导线点应选在视野开阔的地方，便于碎部测量。（4）导线边长应大致相等，其平均边长应符合要求。（5）导线点应有足够的密度，分布均匀，便于控制整个测区。导线边长可用钢尺直接丈量，或用光电测距仪直接测定。用钢尺丈量时，选用检定过的30m或50m的钢尺，导线边长应往返丈量各一次。相对误差不超过1/2000。二、导线边长测量三、转折角测量导线转折角的测量一般采用测回法观测。在附合导线中一般测左角；在闭合导线中，一般测内角；对于支导线，应分别观测左、右角。一般用DJ6经纬仪测一测回，当盘左、盘右两半测回角值的较差不超过±40″时，取其平均值。四、联测与高级控制点连测，获得起始边的坐标方位角和起始点的坐标。一、坐标计算原理：1、坐标正算：根据直线的边长、坐标方位角和一个端点的坐标，计算另一个端点的坐标的工作。如图所示，设直线AB的边长DAB和一个端点A的坐标XA、YA为已知，则直线另一个端点B的坐标为：XB=XA+ΔXABYB=YA+ΔYABΔXAB、ΔYAB称为坐标增量，也就是直线两端点A、B的坐标值之差。坐标增量的计算公式为：ΔXAB=DAB·cosαABΔYAB=DAB·sinαAB第四节导线测量内业计算xyxAxByAyB∆yAB∆xABαABABO坐标增量计算示意2、坐标反算坐标反算，就是根据直线两个端点的已知坐标，计算直线的边长和坐标方位角的工作。如图所示，若A、B为两已知点，其坐标分别为(XA，YA)和(XB，YB),根据三角函数，可以得出直线的边长和坐标方位角计算公式：ABABABABXXYYXYtgABABABABABXXYYtgXYtg11ABABABABABXYDcossin22YXDAB二、导线测量的内业计算内业计算的任务：外业观测资料和起始数据检查无误后，通过外业观测资料和起始数据，求得控制点的平面坐标(x,y)。〈一〉附合导线坐标计算AB34CD186352216331141843900194223016302472mxB81.167myB17.21915'5693ABmxC37.134myC69.74252'0686CD1、将已知数据和实测数据填入导线计算表2、角度闭合差的计算)(30－左角个数容nnfCDCDf07'1530容ff坐标方位角点号观测角改正数改正后的角值AB234CD225318641131630093184742016303221943501892516593256086图根附合导线坐标计算----填表180nABCD左CDCDf180nCDAB左1652'068608'07863、角度闭合差的调整调整原则：若观测角为左角：反号平分，余下的尾数可强制分配。若观测角为右角：同号平分，余下的尾数可强制分配。坐标方位角点号观测角改正数改正后的角值AB234CD2253186411316300931847420163032219435018923433361915318601131637583184722219444201637301892516593256086图根附合导线坐标计算----角度调整fV检核：5、计算各导线边的坐标方位角180左后前左后180用“＋”180用“－”4、计算调整后的水平角改正数'坐标方位角点号观测角改正数改正后的角值AB234CD22531864113163009318474201630322194350189234333619153186011316375831847222194442016373018925165934313100442084141488256086图根附合导线坐标计算----方位角计算08'041036、坐标增量计算ΔXAB=DAB·cosαABΔYAB=DAB·sinαAB注意：下标对应图根附合导线坐标计算----坐标增量计算改正后的增量值边长增量计算值xyxy+84.64-15.73+13.80+132.34+3.55+155.6086.09133.06155.64155.02-35.05+151.00529.81+523.58-33.43点号4AB23CD7、坐标增量闭合差的计算起终xxxBCxx起终yyyBCyy理论上：实际上:)('BCxxxxf)81.16737.134(43.33m01.0)('BCyyyyf)17.21969.742(58.523m06.0为什么会产生fx,fy呢？边长丈量有误差。8、导线全长闭合差fD与导线全长相对闭合差k的计算xfyfDf2'AB34CD23'4'C'22yxDfffDDfDDfK1D为导线边长的总和K为衡量导线测量精度的一个最重要的指标。根据技术要求规定可查出K容。要求：KK容m06.006.001.0228800181.52906.09、坐标增量闭合差的调整计算，求改正后的坐标增量调整原则：与边长成正比，反号平分。ixxDDfViiyyDDfVi图根附合导线坐标计算----改正后增量计算改正后的增量值边长增量计算值xyxy+84.6486.09-15.73-15.73+84.63+132.33133.06+13.80+132.34+13.80+3.54+155.58155.64+3.55+155.60+150.98155.02-35.05+151.00-35.05529.81+523.52-33.44+523.58-33.43点号4AB23CD-1-2-1-1-2ixiiVxx'iyiiVyy'xxfVyyfV要满足：10、计算各导线点的坐标'xxx后前'yyy后前152.08303.80165.88436.13169.42591.71图根附合导线坐标计算表x坐标y742.69167.81219.17134.37点号B234CD改正后的增量值xy-15.73+84.63+132.33+13.80+3.54+155.58+150.98-35.05+523.52-33.44A(二)闭合导线坐标计算基本步骤与附合导线相同，计算中有两处不同处：1、角度闭合差的计算和调整2、坐标增量闭合差的计算闭合导线观测角为导线内角，则180)2(nf无论内角为前进的左角还是右角，调整时均为反号平分的原则。1、角度闭合差的计算和调整2、坐标增量闭合差的计算xfxyfy第五节交会定点交会定点通常称为交会法，是加密平面控制点的一种方法。这种方法是根据角度和距离测量的成果解算出以控制点的平面直角坐标。包括：前方交会、侧方交会、后方交会等。一、前方交会法前方交会法：是在两个已知控制点上，分别对待定点观测水平角，然后根据两已知控制点的坐标值和观测角值，计算出待定点的坐标。ABCPα1α2β1β2二、距离交会A、B为已知控制点，P为待定点，测量了边长DAP和DBP，根据A、B点的已知坐标及边长DAP和DBP，通过计算求出P点坐标，这就是距离交会。A(xA,yA)B(xB,yB)P(xP,yP)OxyDBPDAP第六节三角高程测量当地形高低起伏较大而不便于实施水准测量时，可采用三角高程测量的方法测定两点间的高差，从而推算各点的高程。viDhABABtanviDHhHHABAABABtanABMDvαihABHAHBDtanα大地水准面三角高程测量的施测