测量学第7章控制测量.ppt

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1、测测 量量 学学第第7 7章章 控制测量控制测量控制点：对测区起控制作用的测量标志点。控制点：对测区起控制作用的测量标志点。控制网：由按一定规范布设，由一系列相控制网：由按一定规范布设，由一系列相互联系的控制点所构成的网状几何图形。互联系的控制点所构成的网状几何图形。图根控制网：直接为测图而建立的控制网。图根控制网：直接为测图而建立的控制网。图根点：图根控制网中的控制点。图根点：图根控制网中的控制点。3.3.有关名词有关名词一、控制测量的概念一、控制测量的概念控制测量：为建立控制网进行的控制测量：为建立控制网进行的测量工作测量工作。7.1 7.1 控制测量概述控制测量概述一一.控制测量的概念控

2、制测量的概念二二.平面控制测量平面控制测量三三.高程控制测量高程控制测量一、控制测量的概念一、控制测量的概念1.1.目的与作用目的与作用为测图或工程建设的测区建立统一的平面和高为测图或工程建设的测区建立统一的平面和高程控制网程控制网控制误差的积累控制误差的积累作为进行各种细部测量的基准作为进行各种细部测量的基准2.2.控制测量分类控制测量分类 按内容分：平面控制测量、高程控制测量按内容分：平面控制测量、高程控制测量 按精度分：一等、二等、三等、四等；一级、按精度分：一等、二等、三等、四等；一级、二级、三级二级、三级 按方法分：天文测量、常规测量按方法分：天文测量、常规测量(三角测量、导三角测量

3、、导线测量、水准测量线测量、水准测量)、卫星定位测量（、卫星定位测量（GPS）二二.平面控制测量平面控制测量建立平面控制网，测定各平面控制点的坐建立平面控制网，测定各平面控制点的坐 标标X X、Y Y。1.1.一般概念一般概念 等级关系：等级关系：分一等、二等、三等、四等，前一等分一等、二等、三等、四等，前一等级作为以后各等的控制基准；小地区级作为以后各等的控制基准；小地区 内布置一级、二级、三级和图根控制。内布置一级、二级、三级和图根控制。布置形式：布置形式：三角锁、三角网三角锁、三角网(三边网、边角网三边网、边角网)、导线网、交会定点、导线网、交会定点、GPSGPS测量等。测量等。布网原则

4、：布网原则：从整体到局部，由高级到低级，分级从整体到局部，由高级到低级，分级 布网，逐级控制。布网，逐级控制。逐级控制。逐级控制。2.2.常规常规平面控制平面控制测量测量的等级关系的等级关系 城市平面控制网的等级关系城市平面控制网的等级关系三角三角(三边三边)网网城市导线城市导线控制范围控制范围 二等二等三等三等三等三等 四等四等四等四等一级小三角一级小三角一级导线一级导线二级小三角二级小三角二级导线二级导线 三级导线三级导线城市基本控制城市基本控制小地区首级控制小地区首级控制图根控制图根控制图根导线图根导线图根三角图根三角 一等三角锁为全国平面控制网的基础一等三角锁为全国平面控制网的基础3.

5、各级平面控制网布置形式各级平面控制网布置形式 二等连续网充填一等三角锁，成为全国平面控制网二等连续网充填一等三角锁，成为全国平面控制网 的骨干。的骨干。一等三角锁 二等连续网 三等、四等三角网和导线网三等、四等三角网和导线网,根据测区的需要，在二根据测区的需要，在二 等三角网的基础上进行加密，基本图形如下：等三角网的基础上进行加密，基本图形如下：图7-3 三角网或三边网图7-4 导线网 4.4.常规常规平面控制平面控制测量测量的主要技术要求的主要技术要求城市三角测量的主要技术要求表表7-27-2城市三边网的主要技术要求城市三边网的主要技术要求表表7-37-3城市导线控制测量导线控制测量的主要技

6、术要求表表7-47-4图根导线的技术要求图根导线的技术要求 测图测图 附合导附合导 平均边平均边 测距相对测距相对 测测 角角 测回数测回数 导线全导线全 方位角方位角比例尺比例尺 线长度线长度 长长(m)(m)中误差中误差 中误差中误差 DJDJ6 6 长相对长相对 闭合差闭合差 (km)(mm)(km)(mm)()闭合差闭合差 1:500 500 75 1:500 500 75 一般地区一般地区1:1000 1000 110 1:1000 1000 110 1/30001/3000 20 1 1/2000 20 1 1/2000 6060 n n1:2000 2000 180 1:2000

7、 2000 180 三三.高程控制测量高程控制测量建立高程控制网，测定各控制点的高程建立高程控制网，测定各控制点的高程H H。主要方法：主要方法：水准测量水准测量另外方法：另外方法：三角高程测量、电子全站仪高程测量。三角高程测量、电子全站仪高程测量。等级关系：等级关系：分一等、二等、三等、四等，前一等作分一等、二等、三等、四等，前一等作 为以后各等的控制基准；地形测量时，为以后各等的控制基准；地形测量时，布设图根水准布设图根水准(也称等外水准也称等外水准)。布网原则：布网原则：从整体到局部，由高级到低级，分级从整体到局部，由高级到低级，分级 布网，逐级控制。布网，逐级控制。城市水准网主要技术要

8、求城市水准网主要技术要求等级 每公里高 附合路 水准仪 测段往返测 附合路线或 差中误差 线长度 级别 高差不符值 环线闭合差 (mm)(km)(mm)(mm)二等二等 2 2 400 DS1 400 DS1 4 4 R R 4 4 L L三等三等 6 45 DS3 6 45 DS3 1212 R R 1212 L L四等四等 10 15 DS3 10 15 DS3 2020 R R 2020 L L等外等外 20 8 DS10 20 8 DS10 4040 L L 注：注：R R为测段的长度；为测段的长度；L L为附合路线的长度，均以为附合路线的长度，均以kmkm为单位。为单位。7.2 导线

9、测量导线测量一一.导线测量概述导线测量概述二二.导线测量的外业导线测量的外业三三.导线测量的内业计算导线测量的内业计算导线测量是平面控制测量中最常导线测量是平面控制测量中最常 用的方法。用的方法。导线测量概述导线测量概述导线的已知点和新建点组成的若导线的已知点和新建点组成的若 干条直线干条直线(即导线边即导线边)联结成一系联结成一系 列折线或闭合多边形。列折线或闭合多边形。附合导线闭合导线单结点导线闭合导线和附合导线也称为单导闭合导线和附合导线也称为单导 线，结点导线和两个环以上的导线，结点导线和两个环以上的导 线称为导线网。线称为导线网。导线测量时，通常只需要前后两导线测量时，通常只需要前后

10、两 点相互通视。点相互通视。一一.单导线的布置形式单导线的布置形式1.1.闭合导线闭合导线2.2.附合导线附合导线3.3.支导线支导线1.1.闭合导线闭合导线已知数据已知数据：AB，XB，YB观测数据：观测数据：连接角连接角 B B；导线转折角导线转折角 0 0，1 1，,5 5；导线各边长导线各边长S SB1B1，S S1212，S S5 5B。SB1S12S23S34S45S5BB012345(XB,YB)AB12345闭合导线图闭合导线图 A A、B B为已知点，为已知点，1 1、2 2、3 3、4 4、5 5为新建导线点。为新建导线点。2.2.附合导线附合导线AB1234CD已知数据：

11、AB,XB,YB；CD,XC,YC。AB、CD为已知边，点1、2、3、4为新建导线点。ABCD(XB,YB)观测数据观测数据：连接角B、C；导线转折角1,2,3,4；导线各边长SB1，S12，S4C。(XC,YC)BC1234附合导线图附合导线图SB1S12S23S34S4C3.3.支导线支导线AB12A、B为已知边，点1、2为新建支导线点。观测数据观测数据：转折角B,1 边长SB1，S12已知数据：AB,XB,YBAB(XB,YB)B1SB1S12二二.导线测量的外业导线测量的外业1.1.踏勘选点（踏勘选点（选点选点）2.2.导线边长测量（导线边长测量（量边量边）3.3.导线角度测量（导线角

12、度测量（测角测角）4.4.导线连接测量（导线连接测量（连测连测）内业导线测量外业的准备工作导线测量外业的准备工作准备工作：准备工作：收集资料：测区旧地形图、已知点收集资料：测区旧地形图、已知点(平面和高程控制平面和高程控制 点点)资料、测量规范；资料、测量规范；仪器工具：所用仪器仪器工具：所用仪器(包括仪器的检验和校正包括仪器的检验和校正)、工、工 具、记录手簿、材料。具、记录手簿、材料。1.1.踏勘踏勘选点选点及建立标志及建立标志(1).(1).踏勘测区踏勘测区 实地了解测区地形；实地了解测区地形；了解已知点状况。了解已知点状况。(2).(2).图上图上(指原有旧图指原有旧图)设计布网方案设

13、计布网方案 导线网形、等级；导线网形、等级；导线边长、总长、点位密度等符合规范要求。导线边长、总长、点位密度等符合规范要求。(3).(3).实地选点实地选点(考虑以下因素考虑以下因素)：(4).(4).建立标志建立标志 永久性标志永久性标志 通视良好，便于测角；通视良好，便于测角；地面平坦，便于量距地面平坦，便于量距(用测距仪不考虑用测距仪不考虑)；视野开阔，便于测图视野开阔，便于测图(重要重要)；点位稳定，便于保存；点位稳定，便于保存；边长适当，足够密度；边长适当，足够密度；便于安置仪器。便于安置仪器。临时性标志临时性标志木桩木桩泥土地大铁钉大铁钉沙石路、沥青、砖石缝凿刻凿刻水泥地、岩石红油

14、漆标志红油漆标志油漆不易剥落处(5).5).绘制点位图绘制点位图 在现场丈量在现场丈量2 23 3个攀距，便于以后寻找或确定点位。个攀距，便于以后寻找或确定点位。用红油漆标出攀距出发点，并写点号与攀距尺寸。用红油漆标出攀距出发点，并写点号与攀距尺寸。画出攀距关系的平面示意图，作为控制点资料。画出攀距关系的平面示意图，作为控制点资料。攀距交会角度要好。攀距交会角度要好。电杆房屋道路控制点控制点 D512.36m D58.75m导线点的点之记大庆路中 山 路12.36m8.75m食品店 中西 18-1D5北 点 号 D5 桩 别 大铁钉埋设日期 2009年5月20日 备 注2.2.导线边长测量导线

15、边长测量 测定导线各边长测定导线各边长(往返丈量往返丈量)。精度要求：符合规范规定。精度要求：符合规范规定。例：图根导线例：图根导线 测距方法：测距方法：钢尺量距钢尺量距 电磁波测距电磁波测距3.3.导线角度测量导线角度测量 观测导线各转折角、连接角。观测导线各转折角、连接角。DJ6DJ6一个测回一个测回(图根导线图根导线)。边长较短时，采用光学对点。边长较短时，采用光学对点。全部测全部测左角左角，或全部测，或全部测右角右角；闭合导线测；闭合导线测内角内角。4.4.导线连接测量导线连接测量 导线定向导线定向（包括连接角（包括连接角和连接边测量）和连接边测量）AB12345三三.导线测量的内业计

16、算导线测量的内业计算1.1.附合导线的计算附合导线的计算2.2.闭合导线的计算闭合导线的计算导线计算目的：导线计算目的：计算各导线点的坐标。计算各导线点的坐标。要求：要求：合理分配测量误差，评定导线测量的精度。合理分配测量误差，评定导线测量的精度。三、导线测量的内业计算三、导线测量的内业计算思路：由水平角观测值，计算方位角；由方位角、边长D，计算坐标 增量X、Y；由坐标增量X、Y，计算X、Y。（计算前认真检查外业记录，满足规范 限差要求后，才能进行内业计算）1.1.坐标计算公式：坐标计算公式：（1 1）坐标正算（由坐标正算（由、D，求求 X X、Y Y）已知A（），求B点坐标 。OyxAB注：

17、计算出的注：计算出的 ABAB ，应根据应根据X X、Y Y的正负，的正负，判断其所在的象限。判断其所在的象限。（2 2）坐标反算（由坐标反算（由X X、Y Y，求求、D，）OyxAB已知A（）、B（）求求 。2、附合导线的计算 如图，如图，A A、B B、C C、D D是已知点，起始边的是已知点，起始边的方位角方位角 和终止边的方位角和终止边的方位角 为已知。外业观测资料为导线边距离和各转折角。为已知。外业观测资料为导线边距离和各转折角。例：例：C1D423BA125.36m98.76m114.63m116.44m156.25m前进方向前进方向+）BD4231CA（1）计算角度闭合差：如图：

18、以右转折角为例如图：以右转折角为例 计算计算一般公式：同理：以左角计算即角度闭合差为：（各级导线的限差见规范）检核：（2）闭合差分配（计算角度改正数）：式中：n 包括连接角在内的导线转折角数或者：角度为左角时：角度为右角时：（3）计算改正后的角度改：计算检核条件：（4）推算各边的坐标方位角：（用改正后的改）计算出的计算出的 ，否则，需重算否则，需重算。（5）计算坐标增量X、Y：（6）计算坐标增量闭合差：由于 的存在，使导线不能和CD连接，存在导线全长闭合差 ：导线全长相对闭合差：（7）分配闭合差检核条件：检核条件：检核条件：检核条件：（8）计算改正后的坐标增量：检核条件：检核条件：检核条件：检

19、核条件：（9）计算各导线点的坐标值：依次计算各导线点坐标，依次计算各导线点坐标，最后推算出最后推算出的终点的终点C C的坐标，应和的坐标，应和C C点已知坐标相同。点已知坐标相同。表7-8 附合导线计算表-36AB-4B3.3.闭合导线的计算闭合导线的计算 闭合导线的计算步骤与附合导线基本相同，闭合导线的计算步骤与附合导线基本相同，需要强调以下两点：需要强调以下两点：(1)(1)角度闭合差的计算角度闭合差的计算n n边形闭合导线内角和的理论值应为边形闭合导线内角和的理论值应为：（2 2）坐标增量闭合差的计算）坐标增量闭合差的计算根据闭合导线本身的特点根据闭合导线本身的特点：理论上理论上实际上实

20、际上北北214378.16m105.22m129.34m80.18m表7-9 闭合导线计算表 计算器直角坐标与极坐标换算功能计算器直角坐标与极坐标换算功能例：坐标正算例：坐标正算 D=67.580D=67.580，=341=34105055454，求，求 x x、y输入、操作输入、操作显显 示示=341.0983333341.0983333SHIFTSHIFT67.5867.5867.5867.58P RP R67.5867.583410554=x63.9358117663.93581176SHIFTSHIFTX XY Y-21.89219895-21.89219895=y(1).(1).CA

21、SIOCASIO计算器：计算器：D.D.x.x.y.y.输入、操作输入、操作显显 示示例例：坐标反算 x=+63.936、y=-21.892，求D、：SHIFT”3410554.46(2).(2).CASIOCASIO计算器：x.x.y.y.D.D.-21.892SHIFT63.93663.936+R P63.93621.892=D67.58011364=SHIFTXY-18.90145539=+360341.0985446例例：坐标正算 D=67.58，=3410554，求x、y输入、操作输入、操作显显 示示(3).(3).SHARPSHARP计算器：D.D.x.x.y.y.341.0983

22、33367.5867.58341.05540.DEG63.935811762ndF(xyx-21.89219895 y例例：坐标反算 x=+63.936,y=-21.892,求D、:输入、操作输入、操作显显 示示(4)(4)SHARPSHARP计算器 x.x.y y D.D.63.93663.9360.21.892-21.89267.580113642ndFD(-18.90145539+=360341.09854462ndFDEGD.MS341.055476四、利用电子全站仪进行导线测量四、利用电子全站仪进行导线测量方法一方法一：首先在测站点安置全站仪，瞄准定向点并输首先在测站点安置全站仪，瞄

23、准定向点并输入点和点的坐标和高程，瞄准号点的反光镜并测量其入点和点的坐标和高程，瞄准号点的反光镜并测量其水平角、竖直角和水平距离，即可得到号点的、坐标水平角、竖直角和水平距离，即可得到号点的、坐标值；若量取仪器高和棱镜高，还可得到号点的高程。逐值；若量取仪器高和棱镜高，还可得到号点的高程。逐点安置仪器并测量，得到各点坐标。点安置仪器并测量，得到各点坐标。D4231CAB四、利用电子全站仪进行导线测量四、利用电子全站仪进行导线测量方法二方法二：在起始测站点安置全站仪，瞄准定向点并输在起始测站点安置全站仪，瞄准定向点并输入点和点的坐标和高程，以及终点、的坐标和高入点和点的坐标和高程，以及终点、的坐

24、标和高程，逐点安置仪器并测量，全站仪可自动计算得到平差以程，逐点安置仪器并测量，全站仪可自动计算得到平差以后的各点坐标和高程，并能评定其精度。后的各点坐标和高程，并能评定其精度。D4231CAB 7.4 7.4 控制点加密控制点加密需要加密个别控制点时，可用交会定点的方法需要加密个别控制点时，可用交会定点的方法一一.前方交会前方交会二二.后方交会后方交会一一.前方交会的计算前方交会的计算 ABP 已知点：已知点：A(X(XA A,Y,YA A)、B(X(XB B,Y,YB B)待定点：待定点：P 观测数据：观测数据：、,(=180-)直接计算待定点坐标的公式：直接计算待定点坐标的公式：ABP余

25、切公式正切公式A、B、C、P处于共圆(也称危险圆)时，无法确定 P点坐标。二二.后方交会计算后方交会计算在待定点P观测三个已知点的水平方向值Ra、Rb、Rc(用以计算夹角、)，以计算待定点P的坐 标。BCAP(XB,YB)(XC,YC)(XA,YA)BCAP后方交会的图形编号(三种情况)ABCPABCPABCP、取负值 7.5 三、四等水准测量 三、四等水准测量一般用于建立小地区测图以及三、四等水准测量一般用于建立小地区测图以及 一般工程建设场地的高程首级控制。一般工程建设场地的高程首级控制。一、一、三三.四等水准测量及其技术要求四等水准测量及其技术要求三、四等水准点的高程应从附近的一、二等水

26、准三、四等水准点的高程应从附近的一、二等水准点引测；如在独立地区，可采用闭合水准路线；点引测；如在独立地区，可采用闭合水准路线；三、四等水准点一般须长期保存，点位须建立三、四等水准点一般须长期保存，点位须建立 在稳固处。在稳固处。三、四等水准测量可用精密水准测量方法进行，三、四等水准测量可用精密水准测量方法进行，而本节主要介绍用而本节主要介绍用S3S3水准仪进行三、四等水准测水准仪进行三、四等水准测 量的方法；量的方法；表6-11 三、四等水准测量测站技术要求 等 级视线长度(m)前、后视 距离差(m)前、后视距离累积差(m)红、黑面读 数 差(mm)红、黑面高差之差(mm)三 等 75 3

27、5 2 3四 等 100 5 10 3 5表6-5 三、四等水准测量主要技术要求等级 每公里高 附合路 水准仪 测段往返测 附合路线或 差中误差 线长度 级别 高差不符值 环线闭合差 (mm)(km)(mm)(mm)三等 6 45 DS3 12R 12L四等 10 15 DS3 20R 20L注：R为测段的长度；L为附合路线的长度，均以km为单位。二、二、三四等水准测量作业方法三四等水准测量作业方法1.1.采用双面尺法作测站检核采用双面尺法作测站检核2.2.每站观测次序：每站观测次序：后视后视(黑面黑面)上丝读数，下丝读数，中丝读数上丝读数，下丝读数，中丝读数 前视前视(黑面黑面)上丝读数，下

28、丝读数，中丝读数上丝读数，下丝读数，中丝读数 前视前视(红面红面)中丝读数中丝读数 后视后视(红面红面)中丝读数中丝读数后视尺前视尺三三、四四等等水水准准测测量量记记录录测测站站编编号号点号点号后后尺尺前前尺尺下丝下丝上丝上丝下丝下丝上丝上丝后视距后视距前视距前视距视距差视距差d(m)d(m)方向方向及尺及尺号号水准尺读数水准尺读数 （m）黑面黑面红面红面K+黑黑-红红平均平均高差高差（m）备备注注K为尺为尺常数：常数：K5=4.787K6=4.687三、四等水准测量记录（双面尺法）三、四等水准测量记录（双面尺法）（1）（4）（2）（5）（9）（10）（11）（12）后后前前后后-前前（3）（

29、6）（8）（7）（15）（16）（14）（13）（17）（18）12BM.1-TP.1TP.1-TP.21.5360.94758.9+0.11.9541.37358.1-0.21.0300.44258.8+0.11.2760.69458.3-0.1后后5前前6后后-前前后后6前前5后后-前前1.2420.736+0.5066.0305.422+0.6081.6640.985+0.6796.3505.773+0.577-1+1-2+0.5070+1-1+2+0.6780三、三四等水准测量成果整理三、三四等水准测量成果整理单一水准线路单一水准线路的计算方法与等外水的计算方法与等外水准路线相同。准路

30、线相同。（如附（如附合水准路线、闭合水准路线）合水准路线、闭合水准路线）结点水准路线、水准网的平差计算，结点水准路线、水准网的平差计算，要考虑要考虑“权权”。7.6 三角高程测量三角高程测量是一种三角高程测量是一种间接测定间接测定两点之间两点之间高差高差的方法的方法 要求观测两点之间的要求观测两点之间的水平距离水平距离D(或斜距或斜距S)以以及两点之间的及两点之间的垂直角垂直角。使用于山区或不便于进行水准测量的地区使用于山区或不便于进行水准测量的地区。一、三角高程测量原理一、三角高程测量原理二、较远距离的三角高程测量二、较远距离的三角高程测量三、三角高程测量的其他特点三、三角高程测量的其他特点

31、2005年珠穆朗玛峰交会测量示意图高程H=8844.43米2005年珠穆朗玛峰交会测量三角高程测量重力测量一、三角高程测量原理一、三角高程测量原理A点高程已知，在测站点高程已知，在测站A观测观测 AB水平距离水平距离D和和 垂直角垂直角，则：，则：B点的高程：点的高程：二、较远距离的三角高程测量二、较远距离的三角高程测量距离较远时，考虑地球距离较远时，考虑地球曲率差和大气折光差对曲率差和大气折光差对高差的影响，应对观测高差的影响，应对观测得到的高差加：得到的高差加：“两差两差”改正改正球差改正：球差改正：气差改正：气差改正：两差改正：两差改正：o球差改正：球差改正：气差改正气差改正：两差改正：

32、两差改正：三角高程测量中的三角高程测量中的“球气差球气差”改正改正经经研究，因大气折光引起研究，因大气折光引起的视线曲率半径约为地球的视线曲率半径约为地球曲率半径的曲率半径的7倍，倍，取取k=1/7上式中地球半径上式中地球半径R=6371 km，水平距离水平距离D以以km为单位为单位三角高程测量两点距离较远时，应考虑加两差改正；三角高程测量两点距离较远时，应考虑加两差改正；两点间对向观测高差取平均，能抵消两差影响；两点间对向观测高差取平均，能抵消两差影响；三角高程测量通常组成附合或闭合路线，以检验测量三角高程测量通常组成附合或闭合路线，以检验测量精度；精度；三角高程测量通常用于代替等外水准测量，而不用于三角高程测量通常用于代替等外水准测量，而不用于代替等级水准测量；代替等级水准测量；据有关资料称，用电子全站仪进行三角高程测量，能据有关资料称，用电子全站仪进行三角高程测量，能代替四等水准测量。代替四等水准测量。三、三角高程测量的其他特点三、三角高程测量的其他特点