第六章控制测量.pptx

《第六章控制测量.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第六章控制测量.pptx（62页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。

1、测量学（第五版）第六章 控制测量 长安大学公路学院本章目标 了解控制测量的概念、等级和技术要求;掌握导线测量的布设、外业施测，闭合导线和附合导线的内业计算方法;了解三角测量的概念;掌握各种交会定点测量的原理和计算方法;了解坐标换带计算的必要性;掌握三角高程测量的观测步骤和数据处理方法;掌握GNSS控制网技术设计及数据处理方法。6-1 概述 由测区内选定的具有控制作用的若干个点而构成的几何图形，称为控制网。控制网分为平面控制网和高程控制网两种。测定控制点平面位置（，）的工作，称为平面控制测量。测定控制点高程（）的工作，称为高程控制测量。在全国范围内建立的控制网，称为国家控制网。国家控制网是用精密

2、测量仪器和方法依照精度按一等、二等、三等、四等四个等级建立的，其低级点受高级点逐级控制。一、控制测量的概念6-1 概述一、控制测量的概念6-1 概述二、平面控制测量等级与技术指标 1、平面控制测量等级选用6-1 概述二、平面控制测量等级与技术指标 1、平面控制测量等级选用6-1 概述二、平面控制测量等级与技术指标 2、平面控制测量技术指标6-1 概述二、平面控制测量等级与技术指标 2、平面控制测量技术指标6-1 概述二、平面控制测量等级与技术指标 2、平面控制测量技术指标6-1 概述二、平面控制测量等级与技术指标 3、平面控制测量的观测技术指标6-1 概述二、平面控制测量等级与技术指标 3、平

3、面控制测量的观测技术指标6-1 概述二、平面控制测量等级与技术指标 3、平面控制测量的观测技术指标6-1 概述三、高程控制测量等级与技术指标 1、高程控制测量等级选取6-1 概述三、高程控制测量等级与技术指标 1、高程控制测量等级选取6-1 概述三、高程控制测量等级与技术指标 2、高程控制测量主要技术要求6-1 概述三、高程控制测量等级与技术指标 2、高程控制测量主要技术要求6-1 概述三、高程控制测量等级与技术指标 3、高程控制测量的观测技术指标6-1 概述三、高程控制测量等级与技术指标 3、高程控制测量的观测技术指标6-1 概述三、高程控制测量等级与技术指标 3、高程控制测量的观测技术指标

4、6-2 方位角传递与坐标正反计算 测量的目标是获得坐标。平面坐标坐 坐 标 标 方位角 方位角边长坐标增量获取坐标第一步6-2 方位角传递与坐标正反计算 1.坐标方位角的推算？6-2 方位角传递与坐标正反计算 2.坐标正算（A点坐标+AB边长+AB边方位角=B点坐标）A点坐标AB边长AB边方位角B点坐标6-2 方位角传递与坐标正反计算 2.坐标反算（A点坐标+B点坐标=AB边长+AB边方位角）A点坐标AB边长AB边方位角B点坐标或两种方法相互校核注意求反正切时，判断方位角象限6-3 导线测量 导线测量是平面控制测量中的一种方法，主要用于隐蔽地区 隐蔽地区、带状地区 带状地区、城建区 城建区、地

5、下工程 地下工程、公路 公路、铁路 铁路和水利 水利等控制点的测量。将测区内相邻控制点连成直线而构成的折线图形，称为导线。构成导线的控制点，称为导线点。折线边称为导线边。已知控 已知控制点 制点A A未知控 未知控制点 制点1 1未知控 未知控制点 制点2 2未知控 未知控制点 制点3 3未知控 未知控制点 制点4 4导线点导线边导线各 各 导线边 导线边长 长 度 度各 各 转 转 折角 折角各 各 导线边 导线边方位角 方位角各 各 导线 导线 点 点坐 坐 标 标起算数据 起算数据（已知点（已知点数据）数据）6-3 导线测量一、导线测量布设形式闭合导线附合导线支导线6-3 导线测量二、导

6、线测量外业 相邻点通视，地势较平，便于测角量距。点位选在土质坚实处，便于保存标志、安置仪器 视野开阔，便于测图或放样 导线边长大致相等（50500m之间）导线点密度合适、分布均匀，便于控制整个测区 1、踏勘选点、建立标志 2、测边6-3 导线测量二、导线测量外业 导线的转折角有左、右之分，在导线前进方向左侧的称为左角，而右侧的称为右角。对于附合导线应统一观测左角或右角（在公路测量中，一般是观测右角）；对于闭合导线，则观测内角。一般使用三联脚架法 3、测角 4、联测6-3 导线测量三、导线测量近似平差计算 1、支导线坐标计算u支导线无多余观测值，故无闭合差，直接测量计算如下：a)根据起始边的端点

7、坐标计算起始边坐标方位角；b)根据观测的转折角推算各边坐标方位角；c)根据各边坐标方位角和边长计算各边坐标增量；d)根据各边的坐标增量推算各点的坐标。注：由于支导线缺乏检核条件，所以最多只能支 个点。6-3 导线测量三、导线测量近似平差计算 2、闭合导线坐标计算a)角度闭合差的计算与调整b)推算各边坐标方位角c)计算各边坐标增量d)坐标增量闭合差的计算与调整e)各点坐标计算6-3 导线测量6-3 导线测量三、导线测量近似平差计算 3、附合导线坐标计算 有两个连接角 两个连接角的附合导线计算 过程基本相同，只在闭合差计算上有区别 闭合差计算上有区别角度闭合差 角度闭合差坐标增量闭合差 坐标增量闭

8、合差6-3 导线测量6-3 导线测量三、导线测量近似平差计算 3、附合导线坐标计算 仅有一个连接角 一个连接角的附合导线计算 直接利用坐标闭合差 坐标闭合差对坐标增量进行改正坐标闭合差 坐标闭合差坐标增量改正 坐标增量改正6-3 导线测量三、导线测量近似平差计算 3、附合导线坐标计算 无连接角 无连接角的附合导线计算 由于没有已知角，推算各边方位角较难。首先，假定导线第一边坐标方位角为起始方向，依次算各导线边假定坐标方位角。按支导线算法求各点假定坐标。由于起始边的定向不正确以及转折角和导线边观测误差的影响，导致终点的假定坐标与已知坐标不相等。故可用导线固定边的已知长度和已知方位角分别作为导线的

9、尺度标准和定向标准对导线进行缩放和旋转，使终点的假定坐标与已知坐标相等，进而计算出各导线点的坐标平差值。6-3 导线测量四、导线测量错误的检查方法 角度闭合差 角度闭合差超限，检查角度错误。导线全长相对闭合差 全长相对闭合差超限，检查边长或坐标方位角错误。6-4 交会测量当控制点密度不足需要加密时，除直导线测量方法，还可用当控制点密度不足需要加密时，除直导线测量方法，还可用交会测量。交会测量。交会测量主要有四种：交会测量主要有四种：前方交会 前方交会 侧方交会（计算方法与前方交会相同，故以下省略）侧方交会（计算方法与前方交会相同，故以下省略）后方交会 后方交会 测边交会（利用激光测距仪）测边交

10、会（利用激光测距仪）6-4 交会测量一、前方交会一、前方交会 已知点AB坐标及、角，求P点坐标6-4 交会测量6-4 交会测量二、测边交会二、测边交会6-4 交会测量三、后方交会三、后方交会 亦称自由设站法。在待定控制点上设站，向多个已知控制点观测方向和距离。按间接平差方法计算测站点三维（或二维）坐标。如果可以观测方向和距离，最少需观测个已知点；如果仅能观测方向而不能观测距离，则最少需观测 个已知点。注：由于在外业测量中往往难以找到同时通视的三个及三个以上已知点做后方交会，而全站仪可以同时观测加密点至两个已知点之间的水平距离和夹角，利用其后方交会功能可便捷地得到加密点的坐标。6-5 坐标换带我

11、国利用高斯投影限制长度形变，故每我国利用高斯投影限制长度形变，故每33或或66为独立平面直为独立平面直角坐标系。角坐标系。大型线性工程（高等级公路、铁路等）经常会跨带，在控制大型线性工程（高等级公路、铁路等）经常会跨带，在控制测量中，附合导线两端已知控制点需要换算到同一坐标系方测量中，附合导线两端已知控制点需要换算到同一坐标系方可进行闭合差计算。可进行闭合差计算。为什么要进行坐标换带？为什么要进行坐标换带？6-5 坐标换带高斯投影正算公式高斯投影反算公式6-5 坐标换带换算方法 已知一点在轴子午线经度为L1的某带上坐标为(x1,y1)先按高斯投影反算公式求出该点大地坐标L、B。再按高斯投影正算

12、公式计算其在邻带的坐标(x2,y2)利用此方法，只需 只需注意区分换带前后 区分换带前后的轴子午线经度 轴子午线经度，无须考虑换带经度差和换带方向。此方法适合北京 北京54 54坐标系 坐标系、西安 西安80 80坐标系 坐标系及CGCS 2000 CGCS 2000坐标系 坐标系坐标换带计算。高斯坐标系L1：x1,y1大地坐标系L、B高斯坐标 系L2:x2,y2高斯反算 高斯正算6-6 高程控制测量 根据两点间的水平距离或倾斜距离和竖直角，利用三角函数计算高差。一、三角高程测量原理或 当两点距离大于200m还要考虑地球曲率、大气折光，需改正数：6-6 高程控制测量安置仪器于测站安置仪器于测站

13、，量仪器高i；立标杆或棱镜于测点立标杆或棱镜于测点，量取标杆或棱镜高度j，读数至毫米。用经纬仪或测距仪（全站仪）采用测回法观测竖直角观测竖直角13个测回，前后半测回之间的较差及指标差如果符合精度要求，则取其平均值作为最后的结果。计算高差及高程计算高差及高程。采用对向观测法且对向观测高差较差符合精度要求时，取其平均值作为高差结果。二、三角高程测量的观测与计算6-6 高程控制测量6-6 高程控制测量 主要误差来源是竖角观测误差、大气垂直折光系数的误差。竖角观测误差中有照准误差、读数误差及竖盘指标水准管气泡居中误差等。对现代仪器而言主要是照准误差。该误差对高差测定的影响与推算高差的边长呈正比，边长越

14、长，影响越大。大气折光的影响与观测条件密切相关，是随地区、气候、季节、地面覆盖物和视线超出地面高度等条件不同而变化的。大气折光在中午前后数值最小，也较稳定，日出、日落时数值最大，变化也快。因而竖角的观测时间最好在地方时间10时至16时之间，三、三角高程测量的误差分析 6-7 GNSS控制测量 GNSS定位技术被广泛应用于建立各种级别、不同用途的GNSS控制网。在控制测量中，在控制测量中，GNSSGNSS 定位技术已基本上取定位技术已基本上取代了常规的测量方法，成为了主要手段。代了常规的测量方法，成为了主要手段。有测量精度高、选点灵活、不需要造标、费用低、可全天侯作业、观测时间短、观测与数据处理

15、全自动化等特点。6-7 GNSS控制测量 根据全球定位系统（GPS）测量规范(GB/T19314-2009),GNSS测量按照精度和用途分成了A、B、C、D、E五个级别（其中A级GNSS网由卫星定位连续运行基准站构成）。并根据公路勘测细则(JTG/TC10-2007)的规定，公路工程勘测中GNSS网测量精度指标应满足课本表6-5的规定。一、GNSS控制网精度指标 6-7 GNSS控制测量 目前的GNSS控制测量，基本上都是采用相对定位 相对定位的测量方法，需两台以上的GNSS接收机在相同的时间段内同时连续跟踪相同的卫星组，即实施同步观测 同步观测。各GNSS点组成的图形称为同步图形 同步图形。

16、二、GNSS控制网图形设计 6-7 GNSS控制测量二、GNSS控制网图形设计 同步图形是构成GNSS网的基本图形。GNSS网的布设就是将各同步图形合理地衔接成一个有机的整体，使之能达到精度高，可靠性强，且作业量和作业经费少的要求。GNSS网的布设按网的构成形式分为：星形网、点连式网、边连式网、网连式网。6-7 GNSS控制测量二、GNSS控制网图形设计1.1.星形网星形网 优点：优点：只需要两台GNSS接收机，作业简单，是一种快速定位作业方式，常用在快速静态定位和准动态定位中。缺点：缺点：但由于各基线之间不构成任何闭合图形，所以其抗粗差的能力非常差。一般只用在工程测量、边界测量、地籍测量和碎

17、部测量等一些精度要求较低的测量中。6-7 GNSS控制测量二、GNSS控制网图形设计2.2.点连式网点连式网 所谓点连式网 点连式网，就是相邻同步图形间仅由一个公共点连接成的网。缺点：缺点：所构成的网形抗粗差能力仍不强，特别是粗差定位能力差，网的几何强度也较弱。优点：优点：在这种网的布设中，可以在n个同步图形的基础上，再加测几个时段，增加网的异步图形闭合条件的个数，从而提高网的几何强度，使网的可靠性得到改善。6-7 GNSS控制测量二、GNSS控制网图形设计2.2.边连式网边连式网 边连式布网 边连式布网是指相邻同步图形之间通过两个公共点相连，即同步图形由一条公共基线连接。优点：优点：用边连式

18、布网方式布设的GNSS网其几何强度较高，具有良好的自检能力，能够有效发现测量中的粗差，具有较高的可靠性。6-7 GNSS控制测量三、GNSS控制测量的外业工作1.1.选点选点 点位应紧扣测量目的布设。应考虑便于其他测量手段联测和扩展，最好能与相邻 个点通视。点位应选在交通方便、便于到达、便于安置接收机设备的地方。视野开阔，视场内周围障碍物的高度角一般应小于15。点位应远离大功率无线电发射源（如电视台、电台、微波站等）和高压输电线，以避免周围磁场对GNSS信号的干扰。点位附近不应有对电磁波反射强烈的物体。点位应选在地面基础坚固的地方，以便于保存。点位选定后，均应按规定绘制点之记，其主要内容应包括

19、点位及点位略图，点位交通情况以及选点情况等。6-7 GNSS控制测量三、GNSS控制测量的外业工作2.2.外业观测外业观测 观测组应严格按规定的时间进行作业。安置天线。开机观测。观测记录。6-7 GNSS控制测量四、GNSS测量数据处理 6-7 GNSS控制测量四、GNSS测量数据处理1.1.数据预处理数据预处理 对数据进行平滑滤波，剔除粗差，删除无效或无用数据。统一数据文件格式，将各类接收机的数据文件加工成彼此兼容的标准化文件。GNSS卫星轨道方程的标准化，一般用一多项式拟合观测时段内的星历数据（广播星历或精密星历）。诊断整周跳变点，发现并恢复整周跳变，使观测值复原。对观测值进行各种模型改正

20、，最常见的是大气折射模型改正。6-7 GNSS控制测量四、GNSS测量数据处理2.2.基线向量的解算基线向量的解算 一般采用双差模型，有单基线和多基线两种解算模式。GNSS控制测量外观测的全部数据应经同步环、异步环和复测基线检核，满足同步环各坐标分量闭合差及环线全长闭合差、异步环各坐标分量闭合差及环线全长闭合差、复测基线的长度较差的要求。6-7 GNSS控制测量四、GNSS测量数据处理3.3.GNSSGNSS网平差网平差 根据平差的坐标空间维数，可将GNSS网平差分为三维平差和二维平差。根据平差时所采用的观测值和起算数据的类型，可将平差分为无约束平差、约束平差和联合平差等。6-7 GNSS控制

21、测量四、GNSS测量数据处理3.3.GNSSGNSS网平差网平差按坐标空间维度按坐标空间维度 三维平差 三维平差：平差在三维空间坐标系中进行，观测值为三维空间中的基线向量，解算出的结果为点的三维空间坐标。二维平差 二维平差：平差在二维平面坐标系下进行，观测值为二维基线向量，解算出的结果为点的二维平面坐标。二维平差一般适合于小范围GNSS网的平差。6-7 GNSS控制测量四、GNSS测量数据处理3.3.GNSSGNSS网平差网平差按观测值与起算数据类型按观测值与起算数据类型 无约束平差 无约束平差：GNSS网平差时，不引入外部起算数据，而是在WGS-84系下进行的平差计算。约束平差 约束平差：GNSS网平差时，引入外部起算数据（如P54、C80及CGCS 2000坐标系的坐标、边长和方位）所进行的平差计算。联合平差 联合平差：平差时所采用的观测值除了GNSS观测值以外，还采用了地面常规观测值，这些地面常规观测值包括边长、方向、角度等。