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1、6-1控制测量概述一、控制测量及其布设原则一、控制测量及其布设原则 第1页/共87页一、控制测量及其布设原则一、控制测量及其布设原则v概念：n控制点对整体具有控制作用的点。n控制网由控制点按一定规律构成的网状结构。n控制测量在一定区域内，为地形测图和工程测量建立控制网所进行的测量工作。包括：平面控制测量:测定控制点平面坐标（x，y）的工作。高程控制测量:测定控制点高程（H）的工作。第2页/共87页观测观测所有三角形的内角所有三角形的内角，并至少测量并至少测量其中一条边长其中一条边长，作为起算边。这种三角形作为起算边。这种三角形的顶点称为三角点，构成的顶点称为三角点，构成的网形称为的网形称为三角
2、网三角网，并进，并进行这种控制测量称为行这种控制测量称为三角三角测量测量。三角测量l平面控制网的建立方法：1.平面控制测量平面控制测量第3页/共87页 导线测量导线测量地面控制点地面控制点1 1、2 2、33用折线连接起来，测用折线连接起来，测量量各边的长度各边的长度和和各转各转折角折角。这种控制点称。这种控制点称为为导线点导线点，进行这种，进行这种测量称为测量称为导线测量导线测量。l平面控制网的建立方法：1.平面控制测量平面控制测量第4页/共87页 GNSSGNSS测量测量目前常用的是目前常用的是GNSSGNSS全球全球导航定位系统测量。在导航定位系统测量。在A A、B B、C C、D D控
3、制点上，同时控制点上，同时接收接收GNSSGNSS卫星卫星S1S1、S2S2、S3S3、S4S4发射的无线电发射的无线电信号，从而确定地面点信号，从而确定地面点位，称为位，称为GNSSGNSS控制测量控制测量。l平面控制网的建立方法：1.平面控制测量平面控制测量第5页/共87页水准测量三角高程测量（高山地区适用）GNSS测量l高程控制网的建立方法：2.高程控制测量高程控制测量第6页/共87页控制测量平面控制高程控制三角测量三角测量三角网三角网三边测量三边测量三边网三边网边角测量边角测量边角（组合）网边角（组合）网导线测量导线测量导线网导线网GNSS测量测量GNSS控制网控制网 水准测量水准测量
4、水准网水准网三角高程测量三角高程测量GNSS高程测量高程测量u小结：建立控制网的主要方法第7页/共87页 控制全局；控制全局；（为测图或工程建设的测区建立统一的平面和高程控制网）（为测图或工程建设的测区建立统一的平面和高程控制网）限制误差累积；限制误差累积；是各项测量工作的依据。是各项测量工作的依据。（提供控制基础和各种碎部测量的起算基准）（提供控制基础和各种碎部测量的起算基准）控制测量的作用：一、控制测量及其布设原则一、控制测量及其布设原则第8页/共87页 先整体、后局部，分级布网、逐级控制；先整体、后局部，分级布网、逐级控制；要有足够的精度；要有足够的精度；要有足够的密度；要有足够的密度；
5、要有统一的规格。要有统一的规格。v控制网的布设原则：一、控制测量及其布设原则一、控制测量及其布设原则第9页/共87页 国家平面控制网国家平面控制网：分为分为一、二、三、四等。一、二、三、四等。国家高程控制网：国家高程控制网：分为分为一、二、三、四等。一、二、三、四等。二、国家基本控制网二、国家基本控制网n在全国范围内建立的平面控制网和高程控制网。n提供全国性的、统一的空间定位基准。第10页/共87页国家一等控制网国家一、二等平面控制网布设形式1）一等三角锁作为全国平面控制网的基础。2）二等连续网充填一等三角锁格网中，成为全国平面控制网的骨干。国家二等控制网第11页/共87页3）三、四等三角网和
6、导线网根据测区的需要，在二等三角网的基础上进行加密，基本图形如下：(a)三角网或三边网(b)导线网 二、国家基本控制网二、国家基本控制网第12页/共87页国国家家高高程程控控制制网网国家高程控制网布设形式第13页/共87页n 在在城市地区城市地区建立的控制网。建立的控制网。n 它它为为城城市市大大比比例例尺尺测测图图、城城市市规规划划、地地籍籍管管理理、市市政政工工程程、城市管理城市管理提供基本控制点提供基本控制点。城市平面控制网：城市平面控制网：一般可分为一般可分为二、三、四等三角网及一、二、三、四等三角网及一、二级小三角网二级小三角网或或三、四等和一、二、三级导线网。三、四等和一、二、三级
7、导线网。然后然后再布设图根小三角网或图根导线。再布设图根小三角网或图根导线。(1985年城市测量规范，年城市测量规范，其技术要求见表其技术要求见表7-1、7-2。)城市高程控制网：城市高程控制网：采用采用二、三、四等水准测量二、三、四等水准测量及直接为及直接为测地形图用的测地形图用的图根水准测量图根水准测量，其技术要求列于表，其技术要求列于表7-3。三、城市控制网三、城市控制网第14页/共87页 城市平面控制网的等级关系三角(三边)网城市导线控制范围三等四等一级小三角一级导线二级小三角二级导线三级导线城市基本控制小地区首级控制图根控制图根导线图根三角二等三等四等三、城市控制网三、城市控制网第1
8、5页/共87页表表7-1 城市三角网及图根三角网的主要技术要求城市三角网及图根三角网的主要技术要求DJ6DJ2DJ111:1万6020图根211:1万1:2万0.53010二级621:2万1:4万1155一级641:4.5万首级1:12万29.02.5四等961:8万首级1:20万57.01.8三等121:12万1:30万93.51.0二等测回数最弱边相对中误差起始边相对中误差平均边长(km)三角形最大闭合差()测角中误差()等级城市三角网及图根三角网的主要技术要求城市三角网及图根三角网的主要技术要求（据1985年城市测量规范）第16页/共87页城市导线及图根导线的主要技术要求城市导线及图根导
9、线的主要技术要求表表7-2 城市导线及图根导线的主要技术要求城市导线及图根导线的主要技术要求1:20004020图根1:6000151201.52412三级1:4万1816001052.5四等1:6万1830001531.5三等全长相对中误差测距中误差(mm)平均边长(m)附合导线长度(km)方向角闭合差()测角中误差()等级1:1万152002.4168二级1:1.4万153003.6105一级1.0K容,重测。见表格计算（4 4）坐标增量的计算及其闭合差的调整）坐标增量的计算及其闭合差的调整n将fD与导线全长相比，以分子为1的分数表示，称为导线全长相对闭合差K，即:1.闭合导线计算闭合导线
10、计算第46页/共87页调整的原则是将 fx、fy 反号，并按与边长成正比的原则，分配到各边对应的纵、横坐标增量中去。见表格计算调整坐标增量闭合差调整坐标增量闭合差（4 4）坐标增量的计算及其闭合差的调整）坐标增量的计算及其闭合差的调整1.闭合导线计算闭合导线计算第47页/共87页各边坐标增量计算值加上相应的改正数，即得各边的改正后的坐标增量。计算检核：改正后纵、横坐标增量之代数和应分别为零。见表格计算计算改正后的坐标增量计算改正后的坐标增量（4 4）坐标增量的计算及其闭合差的调整）坐标增量的计算及其闭合差的调整1.闭合导线计算闭合导线计算第48页/共87页 根据起始点1的已知坐标和各导线边改正
11、后的坐标增量，按下式依次推算出各导线点的坐标：见表格计算（5 5）计算各导线点坐标）计算各导线点坐标 检核：检核：依次计算各导线点坐标，最后依次计算各导线点坐标，最后推算出的终点推算出的终点C的坐标的坐标，应和，应和C点已知坐标点已知坐标相同相同。1.闭合导线计算闭合导线计算第49页/共87页 点点 号号角度观测值角度观测值 改正后角度改正后角度 方位角方位角 水平距离水平距离 坐标增量坐标增量 改正后坐标增量改正后坐标增量 坐坐 标标 m x/m cm y/m cm x/m y/m x/m y/m 1 2 3 4 1 2102 48 09 78 51 15 84 23 27 93 57 45
12、112.01 87.58 137.71 89.50200.00 500.00 38 15 00 闭合导线计算表返回第50页/共87页 点点 号号角度观测值角度观测值 改正后角度改正后角度 方位角方位角 水平距离水平距离 坐标增量坐标增量 改正后坐标增量改正后坐标增量 坐坐 标标 m x/m cm y/m cm x/m y/m x/m y/m 1 2 3 4 1 2102 48 09 78 51 15 84 23 27 93 57 45360 00 36-9-9-9-9112.01 87.58 137.71 89.50200.00 500.00 38 15 00 102 48 00 78 51
13、06 84 23 18 93 57 36360 00 00返回闭合导线计算表第51页/共87页 点点 号号角度观测值角度观测值 改正后角度改正后角度 方位角方位角 水平距离水平距离 坐标增量坐标增量 改正后坐标增量改正后坐标增量 坐坐 标标 m x/m cm y/m cm x/m y/m x/m y/m 1 2 3 4 1 2102 48 09 78 51 15 84 23 27 93 57 45360 00 36-9-9-9-9112.01 87.58 137.71 89.50200.00 500.00 38 15 00102 48 00 78 51 06 84 23 18 93 57 36
14、360 00 00返回 115 27 00216 35 54312 12 36 38 15 00闭合导线计算表第52页/共87页 点点 号号角度观测值角度观测值 改正后角度改正后角度 方位角方位角 水平距离水平距离 坐标增量坐标增量 改正后坐标增量改正后坐标增量 坐坐 标标 m x/m cm y/m cm x/m y/m x/m y/m 1 2 3 4 1 2102 48 09 78 51 15 84 23 27 93 57 45360 00 36-9-9-9-9112.01 87.58 137.71 89.50200.00 500.00 200.00 500.00 38 15 00 38 1
15、5 00102 48 00 78 51 06 84 23 18 93 57 36360 00 00返回 115 27 00216 35 54312 12 36 87.96 -37.64-110.56 60.13 69.34 79.08-82.10-66.29闭合导线计算表第53页/共87页 点点 号号角度观测值角度观测值 改正后角度改正后角度 方位角方位角 水平距离水平距离 坐标增量坐标增量 改正后坐标增量改正后坐标增量 坐坐 标标 m x/m cm y/m cm x/m y/m x/m y/m 1 2 3 4 1 2102 48 09 78 51 15 84 23 27 93 57 4536
16、0 00 36-9-9-9-9112.01 87.58 137.71 89.50200.00 500.00 200.00 500.00 38 15 00 38 15 00102 48 00 78 51 06 84 23 18 93 57 36360 00 00返回 115 27 00216 35 54312 12 36 87.96 -37.64-110.56 60.13 69.34 79.08-82.10-66.29-0.11+0.03闭合导线计算表第54页/共87页 点点 号号角度观测值角度观测值 改正后角度改正后角度 方位角方位角 水平距离水平距离 坐标增量坐标增量 改正后坐标增量改正后坐
17、标增量 坐坐 标标 m x/m cm y/m cm x/m y/m x/m y/m 1 2 3 4 1 2102 48 09 78 51 15 84 23 27 93 57 45360 00 36-9-9-9-9112.01 87.58 137.71 89.50200.00 500.00 200.00 500.00 38 15 00 38 15 00102 48 00 78 51 06 84 23 18 93 57 36360 00 00返回 115 27 00216 35 54312 12 36 87.96 -37.64-110.56 60.13 69.34 79.08-82.10-66.2
18、9-0.11+0.03+3+2+4+2-1 0-1-1闭合导线计算表第55页/共87页 点点 号号角度观测值角度观测值 改正后角度改正后角度 方位角方位角 水平距离水平距离 坐标增量坐标增量 改正后坐标增量改正后坐标增量 坐坐 标标 m x/m cm y/m cm x/m y/m x/m y/m 1 2 3 4 1 2102 48 09 78 51 15 84 23 27 93 57 45360 00 36-9-9-9-9112.01 87.58 137.71 89.50200.00 500.00 200.00 500.00 38 15 00 38 15 00102 48 00 78 51 0
19、6 84 23 18 93 57 36360 00 00返回 115 27 00216 35 54312 12 36 87.96 -37.64-110.56 60.13 69.34 79.08-82.10-66.29-0.11+0.03+3+2+4+2-1 0-1-1 87.99 -37.62-110.52 60.15 0.0 69.33 79.08-82.11-66.30 0.0闭合导线计算表第56页/共87页 点点 号号角度观测值角度观测值 改正后角度改正后角度 方位角方位角 水平距离水平距离 坐标增量坐标增量 改正后坐标增量改正后坐标增量 坐坐 标标 m x/m cm y/m cm x/
20、m y/m x/m y/m 1 2 3 4 1 2102 48 09 78 51 15 84 23 27 93 57 45360 00 36-9-9-9-9112.01 87.58 137.71 89.50200.00 500.00 200.00 500.00 38 15 00 38 15 00102 48 00 78 51 06 84 23 18 93 57 36360 00 00 115 27 00216 35 54312 12 36 87.96 -37.64-110.56 60.13 69.34 79.08-82.10-66.29-0.11+0.03+3+2+4+2-1 0-1-1 87
21、.99 -37.62-110.52 60.15 0.0 69.33 79.08-82.11-66.30 0.0 287.99 569.33250.37 648.41139.85 566.30闭合导线计算表第57页/共87页角度闭合差计算与调整推算导线点坐标计算坐标增量及其闭合差调整推算坐标方位角准备工作u小结：闭合导线计算步骤第58页/共87页如图，如图，A、B、C、D是已知点是已知点，起始边的，起始边的方位角方位角 和终止边的和终止边的方位角方位角 为为已知已知。外业观测资料外业观测资料为为导线边距离导线边距离和各和各转折角转折角。求各导线点平面坐标（求各导线点平面坐标（x,y）。）。D42
22、31CAB2.附和导线计算附和导线计算第59页/共87页D4231CA 如图：以右角为例 计算 。一般公式：一般公式：同理：以同理：以左角左角计算计算 。+）B Bn 角度闭合差的计算：角度闭合差的计算：2.附和导线计算附和导线计算第60页/共87页 附和导线的计算步骤与闭合导线有两点不同：附和导线的计算步骤与闭合导线有两点不同：(1)(1)角度闭合差的计算：角度闭合差的计算：(2)(2)坐标增量闭合差的计算坐标增量闭合差的计算:D4231CA2.附和导线计算附和导线计算第61页/共87页C1D423BA125.36m98.76m114.63m116.44m156.25m前进方向前进方向例：例
23、：如图，如图，A、B、C、D是已知点，外业观测资料为导线边是已知点，外业观测资料为导线边距离和各转折角见图中标注。求附和导线各点的坐标值。距离和各转折角见图中标注。求附和导线各点的坐标值。第62页/共87页20536482904054202470816721561753125214093312560744-13-13-12-13-13-13-7720536352904041202465516721441753112214092012560627236442821107531002711774016901833944721603801125.3698.76114.63116.44156.2564
24、1.44+0.04-107.31+0.03-17.92+0.04+30.88+0.03-0.63+0.05-13.05-108.03-0.02-64.81-0.02+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点号观测角（右角）改正数改正角A1B234CD辅助计算坐标方位角距离Dm点号A1B234CD增量计算值改正后增量坐标值xmymxmymxmym1536.86 837.541429.59 772.71
25、1411.70 869.811442.621011.081442.02 1127.501429.021283.17-107.84第63页/共87页n前方交会n侧方交会n后方交会前方交会如图a所示（在两已知点上设站）测角交会侧方交会如图b所示（在一已知点和未知点上设站）后方交会如图c所示（在未知点上设站）7-3控制点加密 交会定点：用交会法来加密个别控制点，以满足施工或测图的需要。交会法：测角交会，距离交会两类。第64页/共87页ABP已知点：待定点：观测数据：、，(=180-)前方交会中应注意的问题：1、交会角应在30-150之间,60时P点位置精度最高。2、点号按逆时针方向编号。一、前方交会
26、一、前方交会第65页/共87页D1D2D0 先求距离D1，D2:u前方交会计算公式推导：计算坐标方位角：计算坐标:ABP要注意：和角是顺时针还是逆时针编号。第66页/共87页u直接计算待定点坐标的公式：ABP余切公式：要注意：和角是顺时针还是逆时针编号。第67页/共87页已知点：待定点：观测数据：、，(=180-)u计算思路：间接得到角，按前方交会计算待定点P的坐标。二、侧方交会二、侧方交会第68页/共87页已知：三个控制点A、B、C的坐标在待定点P设站，观测：三个已知点的水平方向值 Ra、Rb、Rc(用以计算夹角、)求：待定点P 的坐标BAP(xB,yB)C(xC,yC)(xA,yA)三、后
27、方交会三、后方交会第69页/共87页A、B、C由A、B、C坐标反算得。RaRbRcABCPu后方交会计算公式：第70页/共87页u后方交会的图形编号(三种情况)ABCPABCPABCP、取负值第71页/共87页n当P落在三个已知点A、B、C的圆周上，1=2=A,1=2=B，无解；n当P落在此圆周附近，P点坐标精度很低。u后方交会的危险圆问题CBA122P2P11 危险圆过A、B、C三点共圆的圆周。第72页/共87页l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首级高程控制。l 三、四等水准测量可用DS3水准仪进行。l 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
28、立地区，可采用闭合水准路线；l 三、四等水准点一般须长期保存，点位要建立 在稳固处。7-4三、四等水准测量第73页/共87页1.双面尺法 每站观测次序：后视(黑面)上丝读数，下丝读数，中丝读数 前视(黑面)上丝读数，下丝读数，中丝读数 前视(红面)中丝读数 后视(红面)中丝读数后视尺前视尺一、三、四等水准测量的观测第74页/共87页1.双面尺法测站的计算与检核双面尺法测站的计算与检核 视距计算 n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。n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。二、三、四等水准测量的计算方法第75页/共87页 同
29、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。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 二、三、四等水准测量的计算方法第76页/共87页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中丝读数水准尺中丝读数 （m）黑面黑面红面红面K+黑黑-
30、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）（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
31、.985+0.6796.3505.773+0.577-1+1-2+0.507+1-1+2+0.678第77页/共87页三、四等水准测量记录第78页/共87页三、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 12 12四等 10 15 DS3 20 20注：R为测段的长度；L为附合路线的长度，均以km为单位。三、四等水准测量的技术要求三、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
32、面高差之差(mm)三 等 65 3 6 2 3四 等 80 5 10 3 5第79页/共87页2.2.单面尺变更仪器高法单面尺变更仪器高法n 如果采用单面尺，可按变动仪器高法进行检核。如果采用单面尺，可按变动仪器高法进行检核。n 观测顺序为观测顺序为“后后前前变动仪器高变动仪器高前前后后”，变高前按三丝读数，以后按中丝读数。变高前按三丝读数，以后按中丝读数。二、三、四等水准测量的计算方法第80页/共87页n 产生背景：在山地进行高程控制测量用水准测量方法，设站次数多，速度慢;此时应用三角高程测量的方法测定两点高差，再利用附近水准点来推算高程。n 优点：在测定控制点平面位置过程中，同时测定其高程
33、；与水准测量相比，能一次测定距离较远或高差较大两点间的高差。7-5三角高程测量第81页/共87页AB大地水准面DHAhABHBDtanvi一、三角高程测量原理一、三角高程测量原理 A A、B B两点间的高差：两点间的高差：若用测距仪测得斜距：若用测距仪测得斜距：直觇直觇:A-B:A-B、反觇、反觇:B-A :B-A 对向观测对向观测n根据两点间的水平距离或倾斜距离和竖角，应用三角学的公式计算两点间的高差。B点的高程：第82页/共87页二、地球曲率和大气折光对高差的影响n距离较远（300m）时要考虑：地球曲率和大气折光对高差的影响，应对观测得到的高差加“两差”改正：球差改正：气差改正：两差改正：
34、o经研究，因大气折光引起的视线曲率半径约为地球曲率半径的7倍，取k=1/7上式中地球半径R=6371km，水平距离D以km为单位。第83页/共87页 观测步骤：1.安置仪器于测站上，量取仪器高，觇标高,读至0.5cm，用钢尺丈量，量取两次的结果之差不超过1cm时，取平均值后取至cm记入表中。2.测量竖直角用中丝瞄准目标(竖盘管气泡居中，视线自动水平)，盘左盘右观测。3.量距(斜距、平距)斜距：望远镜旋转轴中心至目标高的距离由对向观测所求得往返测高差之差fh(经两差改正),不应大于0.1D(m)(D为两点间平距，以km为单位)，即fh容=0.1D(m)。三、三角高程测量的观测和计算第84页/共8
35、7页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；三角高程测量通常组成附合或闭合路线，以检验精度；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；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。四、三角高程测量的其他特点第85页/共87页 第6 6章 知识要点1.控制测量的作用？建立平面控制网和高程控制网的主要方法。2.我国国家控制网的布设原则（建网原则）？3.国家平面控制网有 个等级，国家高程控制网有 个等级。4.导线测量的布设形式有哪些？外业工作包括哪几个步骤？5.导线测量（闭合导线和附和导线）的内业计算（必须重点掌握）6.前方交会和后方交会各需要哪些已知数据？各适用什么场合？7.三、四等水准测量的观测顺序？8.三角高程测量的原理？三角高程控制适用于什么条件？优缺点如何？第86页/共87页