第五章小区域控制

2019年8月3日星期六长沙理工大学徐鹏1第5章小区域控制测量1.控制测量概述2.导线测量3.三角高程测量4.全站仪三维导线测量2019年8月3日星期六长沙理工大学徐鹏25.1控制测量概述控制网：测区内若干个控制点（关键点）所构成的几何图形平面控制网：平面位置控制点所组成的控制网高程控制网：高程控制点所组成的控制网控制测量：确定控制点位置（坐标）的测量工作使得所有控制点成为已知点平面控制测量：确定控制点平面位置（坐标）的测量工作高程控制测量：确定控制点高程的测量工作2019年8月3日星期六长沙理工大学徐鹏35.1.1控制测量的作用前4章内容解决了确定1个点位、评价其精度的问题地形图、施工图：若干个点，有控制（误差）问题基本原则：测量工作1.布局：由整体到局部2.精度：由高级到低级3.次序：先控制后碎部整体与控制：实际上是整体上控制高精度然后进行相对较低精度的细节（碎部）测量工作控制测量：用高精度仪器、方法测定关键点的位置（坐标）由单个点的定位，到一系列点的定位本章的中心内容2019年8月3日星期六长沙理工大学徐鹏45.1.2国家控制网国家控制网：在全国范围内，按统一的方案建立的控制网规格统一测量精密误差处理：最小二乘法、严密处理国家平面控制网：一、二、三、四等国家高程控制网：一、二、三、四等2019年8月3日星期六长沙理工大学徐鹏5一、国家平面控制网一等网：沿经纬线布成锁状，单锁200km纵横锁段相交处布设天文点二等网：是在一等锁内布设的平面网三，四等网：在二等网的基础上加密三角控制测量等级标准等级形状三角锁段长（km）两端基线长（km）三角形边长（km）一三角锁环200520~25二一等网的锁环内加密，网状13左右三二等网的加密，网状，是地形与工程测量的基础一般为8四2~62019年8月3日星期六长沙理工大学徐鹏6国家平面控制网举例2019年8月3日星期六长沙理工大学徐鹏7二、国家高程控制网高程控制网主要是精密水准网一等水准网：全国范围内，纵横网环状，环线周长1,000~2,000km二等水准网：一等水准环内，环线周长500~750km三等水准网：多成附合路线、互相交叉，形成闭合环附合路线长度≤200km，环线周长≤300km四等水准网：多成附合路线，长度≤80km2019年8月3日星期六长沙理工大学徐鹏8国家高程控制网举例2019年8月3日星期六长沙理工大学徐鹏95.1.3小区域控制网小区域控制网：在小区域内建立的测量控制网小区域平面控制网小区域高程控制网小区域控制测量：确定小区域控制点位置（坐标）的测量联测：尽可能地将高级国家或城市控制点作为小区域控制网的起算和校核数据独立控制网：无法建立联测的小区域控制网专用控制网：为工程建设/特殊需要而建立的控制网2019年8月3日星期六长沙理工大学徐鹏10首级控制测量、图根控制测量地形测图的图根点密度测图比例尺1:5001:10001:20001:5000图幅尺寸（cm2）50×5050×5050×5040×40控制点数目8121530首级控制：地形图测图的最高精度控制网中小城市：一般为四等网小城镇：≤15km2，一级网（小三角/导线）小范围：≤0.5km2，图根控制网图根控制点/图根点：直接供地形测图使用的控制点图根控制测量：图根点位置（坐标）的测量工作2019年8月3日星期六长沙理工大学徐鹏11小区域控制测量的常用方法导线测量小三角测量交会定点三角高程测量2019年8月3日星期六长沙理工大学徐鹏125.2导线测量导线：将测区内相邻控制点用直线连接所构成的折线图形导线点：构成导线的控制点导线边：导线的折线边适用于城市建筑区，隐蔽区，带状地区控制测量导线测量目的：测算各导线点的坐标1.测量：导线边长度、转折角2.坐标方位角：根据起算（已知点）数据推算坐标方位角：闭合差平差3.坐标：根据起算（已知点）、导线边长、坐标方位角坐标：闭合差平差2019年8月3日星期六长沙理工大学徐鹏13城市及图根导线测量技术指标等级导线长度km平均导线边长m测角中误差测回数角度闭合差相对闭合差DJ6DJ2一级3.6300±542±10√n1/14,000二级2.4200±831±16√n1/10,000三级1.5120±1221±24√n1/6,000图根≤1.0M≤1.5最大视距±201—±40√n1/2,000注：n为测站数，M为测图比例尺分母。2019年8月3日星期六长沙理工大学徐鹏145.2.1导线布设形式2019年8月3日星期六长沙理工大学徐鹏155.2.2导线测量的外业1.选点2.测角3.量边4.联测2019年8月3日星期六长沙理工大学徐鹏16一、选点a.收集相关资料，拟定导线方案b.野外踏勘、核对、修改、确定点位c.建立标志钉木桩、小钉埋设标石绘制点位略图2019年8月3日星期六长沙理工大学徐鹏17一、选点要求a.通视良好：地势平坦，便于测量角度和距离b.土质坚实：便于保存标志、安置仪器c.视野开阔：便于尽可能多地测量碎部d.边长大致相等：最长不超过平均边长两倍，相邻边长比不宜超过1:3e.导线点分布均匀：有足够的密度，便于控制整个测区2019年8月3日星期六长沙理工大学徐鹏18二、测角转折角β：测量导线上相邻导线边的水平角左角β左：所测的转折角位于导线前进方向的左侧右角β右：所测的转折角位于导线前进方向的右侧闭合导线测内角：逆时针方向前进时，为左角2019年8月3日星期六长沙理工大学徐鹏19三、量边光电测距仪测量如果测得斜距，还需要观测竖直角。图根导线：在各导线边的一个端点上安置仪器测一个测回，无需气象改正；一、二级导线：在导线边的一端测两个测回，或在两端各测一个测回，取平均值，并加以气象改正。2019年8月3日星期六长沙理工大学徐鹏20四、联测导线：连接到高级控制点测量：连接角、连接边传递：方位角、坐标没有高级控制点可连时起算方位角：磁方位角起算坐标：假定坐标2019年8月3日星期六长沙理工大学徐鹏215.2.3导线近似平差导线测量的最终目的：获得各导线点的平面坐标，因此外业结束之后就要进行导线成果整理。对于城市与工程低等级导线，可采用近似平差的方法。2019年8月3日星期六长沙理工大学徐鹏22导线测量成果内业计算基本内容根据测量成果进行室内成果计算工作1.导线边坐标方位角a.起始、终止坐标方位角：由已知点坐标反算b.平差：推算的终止方位角、实际的终止方位角c.坐标方位角：由转折角依次推算2.导线点坐标a.坐标：从起始点、导线边长，依次计算b.平差：推算的终止点坐标、实际终止点坐标2019年8月3日星期六长沙理工大学徐鹏23知识回顾：坐标方位角由转折角推算转折角是右角时：β右＝α21－α23α23＝(α12±180º)－β右α23＝α12－β右±180º转折角是左角时：β左＝α23－α21α23＝(α12±180º)＋β左α23＝α12＋β左±180º2019年8月3日星期六长沙理工大学徐鹏24知识回顾：坐标方位角、坐标正、反算x＝xB－xAy＝yB－yA坐标增量坐标正算：根据已知点A坐标、已知边长和坐标方位角计算未知点坐标坐标反算：由两个已知点的坐标反算坐标方位角(﹣/2，/2)和边长2019年8月3日星期六长沙理工大学徐鹏25知识回顾：象限角与方位角关系由象限角计算坐标方位角第1象限角：α=R第2象限角：α=180º-R第3象限角：α=180º+R第4象限角：α=360º-R2019年8月3日星期六长沙理工大学徐鹏26一、闭合导线坐标计算步骤1.角度闭合差：计算与调整2.坐标方位角：各边依次推算3.坐标增量：各边依次计算4.坐标增量闭合差：计算、调整5.坐标：由起始点依次计算2019年8月3日星期六长沙理工大学徐鹏27闭合导线坐标计算2019年8月3日星期六长沙理工大学徐鹏28闭合导线坐标计算2019年8月3日星期六长沙理工大学徐鹏29闭合导线坐标计算2019年8月3日星期六长沙理工大学徐鹏30闭合导线坐标计算2019年8月3日星期六长沙理工大学徐鹏31闭合导线坐标计算2019年8月3日星期六长沙理工大学徐鹏32闭合导线坐标计算2019年8月3日星期六长沙理工大学徐鹏33闭合导线坐标计算2019年8月3日星期六长沙理工大学徐鹏34二、附合导线坐标计算步骤1.角度闭合差：计算与调整2.坐标方位角：各边依次推算3.坐标增量：各边依次计算4.坐标增量闭合差：计算、调整5.坐标：由起始点依次计算2019年8月3日星期六长沙理工大学徐鹏35附合导线坐标计算2019年8月3日星期六长沙理工大学徐鹏36附合导线坐标计算其余计算步骤与闭合导线类似。2019年8月3日星期六长沙理工大学徐鹏37附合导线坐标计算2019年8月3日星期六长沙理工大学徐鹏38闭合导线与附合导线的区别1）闭合导线角度闭合差的计算与分配2）闭合导线坐标增量闭合差的计算2019年8月3日星期六长沙理工大学徐鹏39平面控制点的加密方法导线测量小三角测量交会定点2019年8月3日星期六长沙理工大学徐鹏40交会定点交会定点：未知点与周边已知点所构成三角形，测量三角形内角、边，计算未知点的平面坐标测角交会法：测量三角形内角，计算未知点坐标根据测站点、未知点的关系a前方交会、b侧方交会、c后方交会d测边交会法：测量三角形边长，计算未知点坐标2019年8月3日星期六长沙理工大学徐鹏41前方交会推理：依据正弦定理3个已知控制点：防止错误，提高精度检核2次测算的坐标较差取平均值2019年8月3日星期六长沙理工大学徐鹏42前方交会公式推导α的选取P点视线为起始方向已知基线为终止方向2019年8月3日星期六长沙理工大学徐鹏43前方交会定点实例2019年8月3日星期六长沙理工大学徐鹏44侧方交会与前方交会定点方法完全相同2019年8月3日星期六长沙理工大学徐鹏45后方交会常用方法为仿权计算α＋β＋γ＝±360º若P点位于三角形之外α、β、γ均为负值避免坐标无解：P点应远离三角形外接圆周线2019年8月3日星期六长沙理工大学徐鹏46后方交会定点实例2019年8月3日星期六长沙理工大学徐鹏47测边交会运用余弦定理可计算未知点坐标根据两次计算的位置点坐标的较差进行精度检核2019年8月3日星期六长沙理工大学徐鹏48测边交会定点实例2019年8月3日星期六长沙理工大学徐鹏49侧边角后方交会侧边角后方交会：P点置仪测量：P至若干个已知点的距离及水平角计算：P的坐标步骤1.已知边的坐标方位角2.三角形的3个内角3.2条测边坐标方位角4.P点坐标5.检核2019年8月3日星期六长沙理工大学徐鹏50§5.4三角高程测量三角高程测量：观测两点间的竖直角与斜距/平距，用三角函数关系计算高差，从而得到高程值的测量方法应用条件两点间高差较大、不便于进行水准测量时测距仪、全站仪的精度可达四等水准测量要求双向观测（对向观测）：三角高程测量一般要求往、返观测，较差符合标准后取平均值，以消除/减弱地球曲率和大气折光的影响直觇：正向观测反觇：反向观测2019年8月3日星期六长沙理工大学徐鹏51三角高程测量原理经纬仪测角与钢尺量距测距仪/全站仪球气差改正数：地球曲率和大气折光对高差的影像2019年8月3日星期六长沙理工大学徐鹏52三角高程测量技术指标等级仪器测回数指标差较差（）竖直角较差（）对向观测高差较差（mm）附和/环形闭合差（mm）三丝法中丝法四等DJ237740√D20√D五等DJ212101060√D30√D图根DJ61≤400×D0.1Hd√n注：1.D（km）：测边总长度，n为导线边数目2.Hd（m）：等高距3.边长大于400m时，应考虑地球曲率和大气折光得影响2019年8月3日星期六长沙理工大学徐鹏53三角高程测量步骤1.测站置仪：测量仪器高度（仪高）2.测点立镜：测量棱镜高度（镜高）3.测量竖直角：测回法1~3个测回较差小于容限值时取