小区域控制测量（全）.ppt

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1、小地区控制测量,1 控制测量概述 2 导线测量 3 小三角测量 4 交会定点 5 高程控制测量 6 GPS控制测量简介,控制测量为建立测量控制网而进 行的测量工作 。 控制点具有准确可靠坐标（X，Y，H） 的基准点。 控制网 由控制点按一定规律构成的 几何图形。 作用：可控制全局；为减少误差积累； 可分组进行作业。,控制测量的原则： 1、分级布网、逐级控制； （由高级到低级） 2、要有足够的精度； 3、要有足够的密度； 4、要有统一的规格。,内容：平面控制、高程控制。,一、平面控制测量,确定控制点平面位置的工作。,国家平面控制网,城市平面控制网,小地区平面控制网,常规方法：三角测量、导线测量

2、平面控制网：,国家控制网 一等三角锁,200Km,200Km,国家控制网二等连续网,城市平面控制网： 二、三、四等网。 一、二级小三角网、小三边网。 一、二、三级导线网。 图根控制网（导线网、交会定点）。,城市导线网,小地区范围：面积在15km以内。 为大比例尺测图和工程建设而建立的 平面控制网。 一般采用小三角网或相应等级的 导线网。,包括：首级控制网、图根控制网,二、高程控制测量,布设原则：由高级到低、从整体到局部。 国家高程控制网：一、二、三、四等。 城市高程控制网：二、三、四等。 小地区高程控制网：三、四等及图根水准。,各级高程控制网均采用水准测量、 高山地区可采用三角高程测量。,国家

3、高程控制网,导线测区内相邻控制点连成直线而 构成的连续折线。,导线边,导线测量在地面上按一定要求选定一 系列的点依相邻次序连成折线， 并测量各线段的边长和转折角， 再根据起始数据确定各点平面位 置的测量方法。,主要用于带状地区、隐蔽地区、城建区、 地下工程、公路、铁路等控制点的测量。,一、导线的布设形式与等级,导线的布设形式：,附合导线、闭合导线、支导线。,A,B,1,D,C,2,3,A,B,1,2,3,4,5,附合导线,闭合导线,B,A,1,2,支导线,钢尺量距各级导线的主要技术要求,注：表中n为测站数，M为测图比例尺的分母,二、 导线测量的外业工作,1.踏勘选点及建立标志,混凝土桩（永久性

4、）,木桩（临时性）,点之记,2.导线边长测量,光电测距（测距仪、全站仪）、钢尺量距,当导线跨越河流或其它障碍时，,可采用作辅助点间接求距离法。,改正内角,再计算FG边的边长：,时,3.导线转折角测量,一般采用J6经纬仪测回法测量，两个以上方向 组成的角也可用方向法。,导线转折角有左角和右角之分。,当与高级控制点连测时，需进行连接测量。,N,B,A,3,2,1,5,4,三、 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.坐标计算公式

5、：,（1） 坐标正算（由、D，求 X、Y）,已知A（ ）， ， 求B点坐标 。,注：计算出的 AB ，应根据X 、 Y的正负， 判断其所在的象限。,（2） 坐标反算（由X、Y，求、D， ）,已知A（ ）、B（ ）,求 。,2、附合导线的计算,如图，A、B、C、D是已知点，起始边的 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。,B,（1）计算角度闭合差：,如图：以右转折角为例 计算 。,一般公式：,同理：以左角计算,B,即：,（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,（3）计算改正后的角度改：,计算

6、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 ， 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：,（8）计算改正后的坐标增量：,检核条件：,（9）计算各导线点的坐标值：,依次计算各导线点坐标，最后推算出的终 点C的坐标，应和C点已知坐标相同。,如图，A、B、C、D是已知点，外业观测资料为导 线边距离和各转折角见图中标注。,205 36 48,290 40 54,202 47 08,167 21 56,175 31 25,214 0

7、9 33,1256 07 44,-13,-13,-13,-13,-13,-12,-77,205 36 35,290 40 42,202 46 55,167 21 43,175 31 12,214 09 20,1256 06 25,236 44 28,211 07 53,100 27 11,77 40 16,90 18 33,94 47 21,60 38 01,125.36,98.71,114.63,116.44,156.25,641.44,+0.04 -107.31,+0.03 -17.92,+0.04 +30.88,+0.03 -0.63,+0.05 -13.05,-108.03,-0.02

8、 -64.81,-0.02 +97.12,-0.02 +141.29,-0.02 +116.44,-0.03 +155.70,+445.74,-107.27,-17.89,+30.92,-0.60,-13.00,-64.83,+97.10,+141.27,+116.42,+155.67,+445.63,1536.86,837.54,1429.59,772.71,1411.70,869.81,1442.62,1011.08,1442.02,1127.50,1429.02,1283.17,-107.84,3.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，需要强调以下两点：,(1)角度闭合差

9、的计算,n边形闭合导线内角和的理论值应为：,（2）坐标增量闭合差的计算,根据闭合导线本身的特点：,理论上,实际上,辅助计算,点号,观测角 （右角） ,改 正 数 ,改正角 ,1,2,3,4,坐标 方位角 ,距离 D m,点号,1,2,3,4,增量计算值,改正后增量,坐标值,x m,y m,x m,y m,x m,y m,1,2,1,2,闭 合 导 线 坐 标 计 算 表,107 48 30,89 36 30,89 33 50,53 18 43,125 30 00,73 00 20,+13,+13,+12,+12,+50,359 59 10,107 48 43,73 00 32,89 34 02

10、,89 36 43,360 00 00,125 30 00,306 19 15,215 53 17,105.22,80.18,129.34,78.16,392.90,-0.02 -61.10,-0.02 +47.90,-0.03 +76.61,-0.02 -63.32,+0.02 +85.66,+0.02 +64.30,+0.02 -104.21,+0.01 -45.82,+0.09,-0.07,+64.32,+47.88,+76.58,-104.19,-45.81,-63.34,-61.12,+85.68,0.00,0.00,585.68,545.81,563.34,438.88,650.0

11、0,486.76,500.00,500.00,500.00,500.00,按 得152.265, 再按 和 。此时该 键功能是“D.MSD”）,得结果152.1554 （ ）。,计算器的使用,a.角度加减计算,例:求 的值。,输入26.4536后按 , 接着按 , 在输入125.3018 后按 ;,DEG,+,DEG,2ndF,=,DEG,b.坐标正算,按 ,再按 ,显示 数值61.52（约数，xAB）, 再按 ,显示数值109.23（约数，yAB ）。,输入边长125.36后按 , 接着输入方位角60.3648， 再按 和 ;,例：已知 ,求 。,a,DEG,b,2ndF,b,b,c.坐标反

12、算,按 ,再按 , 显示 数值83.04 （约数，DAB）；,输入xAB的值45.68后按 , 接着输入yAB的值69.35,再 按 b ;,例：已知 求 、 。,a,2ndF,a,再按 显示数值56.6275906, 接着按 和 （此 时该键功能“D.MSD”），屏幕 显示56.373932（即563739）,b,2ndF,DEG,对所得角值的处理原则是： 若显示值0，则该值即为 所求的AB 。 若显示值0，则该值加上 360后，才是所求的AB。,四、查找导线测量错误的方法,1、个别测角错误的检查,基本方法：通过按一定比例展绘导线来发现测 角错误点。,闭合导线,附合导线,4,A,D,2、个别

13、边错误的检查,例：, 导线全长闭合差f 的坐标方位角,凡坐标方位角与 或 相接近的导线边， 是可能发生量边错误的边。,五、城市图根导线测量的特点 及注意事项,图根控制点 直接用于测绘地形图的控制点。,图根控制测量 测定图根点平面位置和高 程的工作。,由于城市街区道路较多，所以图根控制 宜采用导线测量，在高级控制点基础上 进一步加密。,图根支导线测量时，用DJ6经纬仪对左、右 折角各测一测回，并应满足 ， 边长往返丈量，K1/3000.,图根支导线平均边长及边数,利用电磁波测距仪和电子全站仪，采用极 坐标法布设图根点。其中测角的方向较差不应 超过30，边长应遵循下表规定。,电磁波测距仪极坐标法边

14、长,小三角测量 在测区内布设边长较短的小三角网，观测所有三角形的各内角，丈量12条边的长度（基线），用近似方法对角度进行调整，不考虑地球曲率，应用正弦定理计算各三角形的边长，再根据已知边的坐标方位角和已知点坐标推算各三角点坐标。 主要用于丘陵地区或山区的测图控制和施工控制测量等。,一、小三角网的布设形式,单三角锁,中点多边形,A,F,小三角测量各级主要技术指标,注：n为传递方位角的测站数；当测区最大测图比例尺为1：1000时，一、二级小三角的边长可适当放长，但最长不应超过上角规定的两倍。,二、小三角网的外业工作,1.踏勘选点及建立标志,2.基线测量,3.水平角测量,三、小三角网的内业计算,1.

15、计算准备工作,2.角度闭合差的计算和调整（第一次角值改正）,若 不超限，进行第一次角值改正。,改正后角值：,改正数：,校核：,3.基线闭合差的计算和调整（第二次角值改正）,由 依次求,理论上有：,或：,但实际上，由于误差的存在， 会产生基线闭合差：,进行第二次角度改正：,以秒为单位。,改正后的平均角值：,（校核）,4、三角形边长计算,5、计算三角点坐标,按各点组成的闭合导线A-C-E-G-I-H-F-D-B-A计算各点坐标。,58 28 30,三角形编号,角度编号,角度观测值 ,第一次 改正后 角 值 ,第一次 改正值 （ ）,第二次 改正值 （ ）,平差后角值 ,边长 m,边名,表1,42

16、29 56,79 01 46,180 0012,-4,-12,-4,-4,58 28 26,42 29 52,79 01 42,180 00 00,53 09 30,67 06 06,59 44 18,179 59 54,53 09 32,67 06 08,59 44 20,180 00 00,+2,+6,+2,+2,-6,-18,-6,-6,66 07 30,62 16 58,51 35 50,180 00 18,66 07 24,62 16 52,51 35 44,180 00 00,+4,-4,+4,-4,+4,-4,58 28 30,42 29 52,79 01 38,180 00 0

17、0,53 09 36,67 06 08,59 44 16,180 00 00,66 07 28,62 16 52,51 35 40,180 00 00,234.375,0.61 0.19,0.75 0.58,0.44 0.79,BC BD CD,AB(D0) AC BC,CD CE DE,185.749,269.928,269.928,301.701,291.316,291.316,282.018,249.648,单三角锁平差计算表,三角形编号,角度编号,角度观测值 ,第一次 改正后 角 值 ,第一次 改正值 （ ）,第二次 改正值 （ ）,平差后角值 ,边长 m,边名,表1续,+5,+15,

18、+5,+5,-9,-27,-9,-9,65 58 31,49 45 27,64 16 02,180 00 00,52 24 20,39 41 20,87 54 20,180 00 00,52 24 15,39 41 15,87 54 15,179 59 45,65 58 40,49 45 36,64 16 11,180 00 27,+4,-4,+4,-4,52 24 24,39 41 20,87 54 16,180 00 00,65 58 35,49 45 27,64 15 58,180 00 00,0.72 0.04,0.45 0.48,EF EG FG(Dn),DE DF EF,249.6

19、48,201.209,314.858,314.858,263.129,310.529,交会定点用来加密控制点的方法， 分为测角交会和距离交会两类。,A,A,B,C,A,B,前方交会,后方交会,一、前方交会,1.基本公式（余切公式）,当A、B、P逆时针编号时：,当A、B、P顺时针编号时：,2、计算实例,为了提高精度，通常在三个已知点上进行观测，得到P点的两组坐标，其点位较差为：,前方交会计算实例,点名,x,观 测 角,y,A,P,B,xA,xB,B,P,C,中数,略图,辅助计算,xP,xB,xC,xP,xP,A,B,2,1,C,1,2,P,1,1,2,2,yA,yB,yP,yB,yC,yP,yP

20、,37477.54,37327.20,37194.574,37327.20,37163.69,37194.54,37194.56,16307.24,16078.90,16226.42,16078.90,16046.65,16226.42,16226.42,404157,751902,581135,690623,二、后方交会,1.基本公式（仿权公式）,式中：,注意事项：,1）、必须分别与A、B、C的按上图所示关系对应，这三个角可按方向观测法获得，其总和应等于360。 2）A、B、C为三个已知点构成的三角形内角，其值根据三条已知边的方位角计算。 3）如出现上图（b）的情况，计算时、均以负值代入计算

21、。 4）P点不能位于或接近三个已知点的外接圆上，否则P点坐标为不定解或计算精度低。,后方交会计算实例,示 意 图,野 外 图,A,B,C,C,B,A,xA,xB,xC,xA-xB,xB-xC,xA-xC,A,B,C,yA,yB,yC,yA-yB,yB-yC,yA-yC,PA,PB,PC,BA,CB,CA,xP,yP,1432.566,1946.723,1923.566,-514.157,23.167,-490.990,461005.8,901716.1,433238.1,1800000.0,4488.266,4463.519,3925.008,24.707,583.511,963.218,1.

22、29315,-0.747128,1.79171,2.33773,1644.555,4064.458,792524,2165204,634232,1771455.8,873211.9,1310450.0,三 、距离交会,1.基本公式,1）计算直线AB的坐标方位角：,2）计算A、B间的水平距离：,3）利用余弦定理计算A:,4）求AP边的坐标方位角：,5）P点的坐标为：,距离交会计算实例,三角形 编号,AP(Db),AB(DAB),BP(Da),BP(Db),BC(DAB),CP(Da),边名,边长,点名,坐 标,x,y,略图,P点最后坐标,776.162,1119.647,321.180,301.

23、065,312.266,248.177,260.722,312.266,479.593,776.161,524.767,1119.644,1217.407,919.750,A(A),B(B),P(P),B(A),C(B),P(P),479.593,700.433,776.163,1217.407,1355.991,1119.650,C,B,A,P,小地区控制测量一般采用三四等水准测量和三角高程测量。,一、三、四等水准测量,用于国家高程控制网加密、建立小地区首级高程控制。 布设形式： 符合水准路线、结点网的形式； 闭合水准路线形式；水准支线。,三、四等水准的主要技术要求,等级,水准仪 型号,视线

24、长度,m,前后视距差m,前后视距累积差m,视线离地面最低高度m,基本分划、辅助分划（黑红面）读数差mm,基本分划、辅助分划（黑红面）高差之差mm,等级,水准仪 型号,水准尺,线路长度,km,与已知点联测,附合成 环线,观测次数,每千米高差中误差mm,往返较差、附合或环线闭合差,平地mm,山地mm,三,四,五,图根,DS1,DS3,DS3,DS10,DS3,因瓦,双面,双面,单面,单面,50,16,5,往返各一次,往返各一次,往返各一次,往返各一次,往返各一次,往返各一次,往一次,往一次,往一次,往一次,6,10,15,20,三,四,五,图根,DS1,DS3,DS3,DS10,DS3,100,7

25、5,100,100,100,3,5,大致相等,6,10,0.3,0.2,2.0,3.0,1.0,5.0,3.0,1.5,L为往返测段、附合或环绕的水准路线长度（单位为km）,n为测站数。,三四等水准测量的观测和记录方法,1）双面尺法,后视黑面，读取下、上、中丝读数，记入（1）（2）（3）中； 前视黑面，读取下、上、中丝读数，记入（4）（5）（6）中；,黑面尺,红面尺,2）单面尺法,按变动仪器高法进行检核。观测顺序为“后前变动仪器高前后”，变高前按三丝读数，以后按中丝读数。,前视红面，读取中丝读数，记入（7）； 后视红面，读取中丝读数，记入（8）。,测站计算和检核,1）双面尺法计算和检核,视距计

26、算 前、后视距差：三等水准测量，不得超 过3m，四等水准测量，不得超过5m。 前、后视距累积差：三等水准测量，不得超 过6m，四等水准测量，不得超过10m。,计算黑面、红面的高差 三等水准测量，不得超过3mm，四等水准测量，不得超过5mm。式内0.100为单、双号两根水准尺红面零点注记之差，以米(m)为单位。 计算平均高差,同一水准尺红、黑面中丝读数的检核 同一水准尺红、黑面中丝读数之差，应等于该尺红、黑面的常数差K(4.687或4.787)， 三等水准测量，不得超过2mm，四等水准测量，不得超过3mm。,测站编号,点号,后尺,前尺,下丝,上丝,下丝,上丝,后视距,前视距,视距差d(m),d(

27、m),方向及尺号,水准尺读数 （ m）,黑面,红面,K+黑-红,平均高差 （m）,备注,K为尺常数： K5=4.787K6=4.687,三、四等水准测量记录（双面尺法）,（1）,（4）,（2）,（5）,（9）,（10）,（11）,（12）,后,前,后-前,（3）,（6）,（8）,（7）,（15）,（16）,（14）,（13）,（17）,（18）,1,2,BM.1-TP.1,TP.1-TP.2,1.536,0.947,58.9,+0.1,1.954,1.373,58.1,-0.2,1.030,0.442,58.8,+0.1,1.276,0.694,58.3,-0.1,后5,前6,后-前,后6,前

28、5,后-前,1.242,0.736,+0.506,6.030,5.422,+0.608,1.664,0.985,+0.679,6.350,5.773,+0.577,-1,+1,-2,+0.5070,+1,-1,+2,+0.6780,每页校核：,（9）=117.0 （10）=117.1,=-0.1 =2站（12）, （3）+（8） =15.286 （6）+（7） = 12.916,=+2.37,（15）+（16） = +2.37,（18）= +1.185 2（18）= +2.37,总视距（9）+ （10） = 234.1m,2）单面尺法的计算校核,四等水准测量记录、计算表（变更仪器高法）,测站编

29、号,1,后尺,前尺,下丝,上丝,下丝,上丝,后视距,前视距,视距差d(m),d(m),水准尺读数 （ m）,后视,前视,高 差,+,-,平均高差,备注,（1）,（4）,（2）,（5）,（3）,（6）,（9）,（10）,（11）,（12）,（8）,（7）,（15）,（14）,（13）,1.681,1.307,1.494,0.849,0.473,0.661,0.541,1.372,37.4,37.6,-0.2,-0.2,0.831,0.833,+0.832（5）,二、三角高程测量,三角高程测量原理,A、B两点间的高差：,若用测距仪测得斜距：,直觇 A-B、反觇 B-A 对向观测,测距仪三角高程测量

30、的主要技术要求,三角高程测量的观测与计算,电磁波测距三角高程（四等、五等）、经纬仪三角高程； 可布设三角高程网或高程导线，也可布置为闭合或附合的高程路线。,一、 GPS系统的构成,GPS,空间部分,GPS空间系统,21+3颗GPS星座 载波L1:频率1575.42MHz 载波L2:频率1227.60MHz,地面控制部分,GPS,一个主控站、三个注入站和五个监测站,GPS,用户设备部分,按用途分：导航型、测地型、授时型 按载波频率分：单频接收机、双频接收机,北京博飞GPS接收机,轻巧的主机,二、GPS定位的基本原理,卫星（xs,ys,zs）与接收机（x,y,z）之间的距离 建立的关系式为：,实际上因接收机钟差改正 是未知数，接收机必须同 时至少测定四颗卫星的距离 才能解算出接收机的三维坐标。,基本原理： 空间距离后方交会,定位原理和方法： 1、伪距定位（精度较低） 测量GPS卫星的伪噪声码从卫星到达用户接收机天线的传播时间，进而计算出距离。 2、载波相位定位（精度较高） 测定来自GPS卫星的载波信号和接收机产生的同频参考信号之间的相位差。,GPS控制网,