测量学控制测量.pptx

测量工作基本原则测量工作基本原则 进进行行地地形形测测图图或或施施工工测测量量必必须须遵遵循循“先先整整体体，后后局局部部”的的原原则则，采采用用“先先控控制制，后后碎碎部部”的工作步骤。的工作步骤。地形测绘地形测绘地形测绘地形测绘控制测量控制测量控制测量控制测量 碎部测量碎部测量碎部测量碎部测量 平面控制测量平面控制测量平面控制测量平面控制测量 高程控制测量高程控制测量高程控制测量高程控制测量 测量工作步骤测量工作步骤一、目一、目 的的 目的：目的：提供控制基础和起算基准提供控制基础和起算基准实实质质：测测定定具具有有较较高高精精度度的的平平面面坐坐标和高程的点位控制点标和高程的点位控制点 二、分二、分 类类 平面控制测量平面控制测量国家平面控制测量：一、二、三、四等国家平面控制测量：一、二、三、四等测图与测设平面控制：导线，小三角测图与测设平面控制：导线，小三角 高程控制测量高程控制测量国家高程控制测量：一、二、三、四等国家高程控制测量：一、二、三、四等测图与测设高程控制：等外水准，三角高程测图与测设高程控制：等外水准，三角高程6-1 概述概述一、控制网一、控制网 在测区范围内选定若干个测量控制点在测区范围内选定若干个测量控制点而构成的几何图形。而构成的几何图形。v平面控制网平面控制网v高程控制网高程控制网三角测量：三角测量：导线测量：导线测量：GPS测量：测量：平面控制测量：二、国家等级平面控制网 国家平面控制网，是在全国范围内由三角测量和精密导线测量或GPS测量建立的控制网，按精度分为一、二、三、四等四个等级。一等精度最高，低一级控制网是在高一级控制网的基础上建立的。1 1 城市控制网：城市控制网：城市控制网：城市控制网：根据城市规模在国家不同等级的基本根据城市规模在国家不同等级的基本根据城市规模在国家不同等级的基本根据城市规模在国家不同等级的基本控制网的基础上发展而来。控制网的基础上发展而来。控制网的基础上发展而来。控制网的基础上发展而来。一般大城市以国家二、三等网作为首级控制，中小一般大城市以国家二、三等网作为首级控制，中小一般大城市以国家二、三等网作为首级控制，中小一般大城市以国家二、三等网作为首级控制，中小城市以三、四等网作为首级控制。城市以三、四等网作为首级控制。城市以三、四等网作为首级控制。城市以三、四等网作为首级控制。精度由高到低依次为二、三、四等和一、二级小三精度由高到低依次为二、三、四等和一、二级小三精度由高到低依次为二、三、四等和一、二级小三精度由高到低依次为二、三、四等和一、二级小三角（或小三边）或一、二、三级导线。角（或小三边）或一、二、三级导线。角（或小三边）或一、二、三级导线。角（或小三边）或一、二、三级导线。与国家网比较：边长较短，形状类似与国家网比较：边长较短，形状类似与国家网比较：边长较短，形状类似与国家网比较：边长较短，形状类似。2 2 工程控制网：工程控制网：工程控制网：工程控制网：为各类工程建设、施工放样、安全监为各类工程建设、施工放样、安全监为各类工程建设、施工放样、安全监为各类工程建设、施工放样、安全监测等布设的控制网。测等布设的控制网。测等布设的控制网。测等布设的控制网。根据需要布设控制网，精度要求也不一样。根据需要布设控制网，精度要求也不一样。根据需要布设控制网，精度要求也不一样。根据需要布设控制网，精度要求也不一样。三、城市和工程控制网三、城市和工程控制网 测图控制点密度表测图控制点密度表测图比例尺测图比例尺每平方公里的控制点数每平方公里的控制点数每幅图的控制点数每幅图的控制点数 15000 12000 110001500415401202015108 为满足地形测绘需要而建立的控制网。为满足地形测绘需要而建立的控制网。为满足地形测绘需要而建立的控制网。为满足地形测绘需要而建立的控制网。根据测图比例尺不同，测图控制点的密度也有要求，根据测图比例尺不同，测图控制点的密度也有要求，根据测图比例尺不同，测图控制点的密度也有要求，根据测图比例尺不同，测图控制点的密度也有要求，进而需在国家控制网上加密控制点建立进而需在国家控制网上加密控制点建立进而需在国家控制网上加密控制点建立进而需在国家控制网上加密控制点建立图根控制网图根控制网图根控制网图根控制网。一。一。一。一般布设成图根小三角、导线、交会定点、自由设站等。般布设成图根小三角、导线、交会定点、自由设站等。般布设成图根小三角、导线、交会定点、自由设站等。般布设成图根小三角、导线、交会定点、自由设站等。四、图根控制网四、图根控制网根据根据根据根据水利水电工程测量规范水利水电工程测量规范水利水电工程测量规范水利水电工程测量规范规定进行。规定进行。规定进行。规定进行。步骤：步骤：步骤：步骤：控制网的布设控制网的布设控制网的布设控制网的布设 编写工作大纲编写工作大纲编写工作大纲编写工作大纲 踏勘选点、埋石、点之记踏勘选点、埋石、点之记踏勘选点、埋石、点之记踏勘选点、埋石、点之记 外业观测（程序规范、满足限差）外业观测（程序规范、满足限差）外业观测（程序规范、满足限差）外业观测（程序规范、满足限差）数据处理数据处理数据处理数据处理 技术总结技术总结技术总结技术总结控制测量过程控制测量过程6.2 方位角及坐标正反算方位角及坐标正反算直线定向直线定向：确定直线的方向称为直线定向。：确定直线的方向称为直线定向。一、标准方向一、标准方向1 1 真子午线方向真子午线方向：地面上某点指向地球：地面上某点指向地球北极的方向。北极的方向。P磁偏角PN磁偏角 真北磁北磁北+-东西3、坐标纵轴、坐标纵轴（x x轴）轴）：高斯：高斯克吕格平克吕格平面直角坐标的坐标纵轴方向面直角坐标的坐标纵轴方向2、磁子午线、磁子午线方向方向：磁针在地球磁场的作磁针在地球磁场的作用下自由静止时所指的方向。用下自由静止时所指的方向。PXYNNABABBA方位角方位角：从直线一端的北方向开始顺时针至该直线的水平角：从直线一端的北方向开始顺时针至该直线的水平角。根据所取的标准方向不同，方位角可分为：根据所取的标准方向不同，方位角可分为：真方位角真方位角磁方位角磁方位角坐标方位角坐标方位角正、反坐标方位角相差正、反坐标方位角相差180度。度。坐标方位角的推算坐标方位角的推算 若已知直线若已知直线12的方位角的方位角12，12和和23间的间的水平角水平角2 左左（或（或2右右），来推算直线），来推算直线23的的方位角方位角 23。推算公式推算公式23=12 2 左左 18023=12 2 左左 18012312232 左左2 右右211 坐标的正算坐标的正算已知A点的坐标 、，直线AB的平距 和坐标方位角 ，计算B点的坐标 ，。推算公式推算公式：三、坐标正、反算三、坐标正、反算xyBA已知A点的坐标 、，B点的坐标 、，计算直线AB的平距 和坐标方位角 。推算公式：推算公式：2 坐标的反算坐标的反算3 3 方位角值确定方位角值确定根据根据x x、y y值判断：值判断：象限象限方位角方位角xxyy+-+-+-6-3 6-3 导线测量导线测量单一导线布设方式单一导线布设方式闭合导线闭合导线附合导线附合导线ABDC45（1）234（5）AB23（1）（1）234（5）实地选点注意事项实地选点注意事项1.导导线线点点应应选选在在视视野野广广阔阔，便便于于测测碎碎部部点点的地方。的地方。2.相邻点必须相邻点必须通视通视。3.点点均匀分布均匀分布，相邻边长度相差不宜过大。，相邻边长度相差不宜过大。4.点点应应选选在在不不易易被被行行人人车车马马触触动动，土土质质坚坚实实便于安置仪器便于安置仪器的地方。的地方。一、选点(100.0,200.0)2345671二、平面控制测量确定控制点的平面坐标（X，Y）1、外业工作2 2、内业计算、内业计算 角度闭合差计算和调整角度闭合差计算和调整 导线边方位角计算导线边方位角计算 坐标增量计算及坐标增量闭合差调整坐标增量计算及坐标增量闭合差调整 坐标计算坐标计算导线边长度测量导线边长度测量测量水平角测量水平角测量连接角测量连接角1、导线边长测定方法导线边长测定方法钢钢 尺尺 量量 距距：往往 返返 丈丈 量量 相相 对对 中中 误误 差差1/2000 1/2000 或或1/10001/1000光电测距光电测距：视距法视距法：往返相对误差往返相对误差1/3001/300 2 2 水平角观测水平角观测 一一般般规规定定观观测测左左角角。闭闭合合导导线线中中，导导线线点按逆时针编号，左角即是内角。点按逆时针编号，左角即是内角。2436202DJ615000 1100002436302DJ61500 12000角度闭合差测回差半测回差测角中误差测回数仪器比例尺2436202DJ615000 1100002436302DJ61500 12000角度闭合差测回差半测回差测角中误差测回数仪器比例尺3 3 测定方位角或连接角测定方位角或连接角ABDC（1）234（5）在内业计算之前应仔细检查所有外在内业计算之前应仔细检查所有外业记录，计算是否正确，各项误差是否业记录，计算是否正确，各项误差是否在限差之内，以保证原始数据的正确性。在限差之内，以保证原始数据的正确性。同时绘制导线略图，注明点号和相同时绘制导线略图，注明点号和相应的角度和边长，以及已知点坐标和起应的角度和边长，以及已知点坐标和起始方位角等，以便进行导线的坐标计算。始方位角等，以便进行导线的坐标计算。外业注意外业注意:导线测量的内业计算导线测量的内业计算一、计算前的准备工作一、计算前的准备工作1 1、全面检核外业原始观测数据记录、计算、全面检核外业原始观测数据记录、计算是否齐全、正确、限差是否合格。是否齐全、正确、限差是否合格。2 2、抄录已知数据（已知高级点坐标，方位、抄录已知数据（已知高级点坐标，方位角等）。角等）。3 3、绘导线略图（注明点、角度、边长）。、绘导线略图（注明点、角度、边长）。4 4、准备应用的计算表格。、准备应用的计算表格。单一导线布设方式单一导线布设方式闭合导线闭合导线附合导线附合导线ABDC45（1）234（5）AB23（1）1 1、计算目的、计算目的 利用已知数据和外业观测成果利用已知数据和外业观测成果,计算导计算导线点的平面直角坐标（线点的平面直角坐标（X，Y）。）。独立导线独立导线非独立导线非独立导线闭合导线点的坐标计算AB25431B234512 2、计算思路、计算思路X X2 2=X=X1 1+X+X1212=X=X1 1+D D1212COSCOS1212Y Y2 2=Y=Y1 1+Y+Y1212=Y=Y1 1+D D1212SINSIN1212X iY iii i+1XXi i+1=D Di i+1COSCOSi i+1YYi i+1=D Di i+1COSCOSi i+1应满足应满足应满足应满足内角和条件内角和条件内角和条件内角和条件：i i-(n-2)180-(n-2)1800 f f f f 满足限差后满足限差后满足限差后满足限差后i要改正要改正要改正要改正应满足应满足应满足应满足坐标条件坐标条件坐标条件坐标条件：X X X X 0 0 0 0f f f fx x x x YYYY 0 0 0 0f f f fy y y y计算计算计算计算f f f f、K K K K，K K K K满足限差满足限差满足限差满足限差后后后后X X、Y Y要改正要改正要改正要改正闭合导线点的坐标计算AB25431角度调整：角度调整：V i=-f/n 即：闭合差反号平均分配至每个观测即：闭合差反号平均分配至每个观测角，再计算改正后角值角，再计算改正后角值 角度闭合差计算和调整角度闭合差计算和调整 3、计算步骤和方法（四步）、计算步骤和方法（四步）若若f f 允，允，不合格，检查后，重测。不合格，检查后，重测。f f 允，允，合格可进行角度调整合格可进行角度调整检核：检核：（i+V i)=(n-2)180闭合导线点的坐标计算f =测测-理理=测测-(n-2)180f 允允=60 导线边方位角计算导线边方位角计算 检核：检核：12=51+180+左左AB25431闭合导线点的坐标计算3、计算步骤和方法（四步）、计算步骤和方法（四步）i i+1=i-1 i+180+i左左 i i+1=i-1 i+180 i右右3、计算步骤和方法（四步）、计算步骤和方法（四步）坐标增量计算坐标增量计算 坐标增量闭合差计算坐标增量闭合差计算闭合导线点的坐标计算坐标增量计算及坐标增量闭合差调整坐标增量计算及坐标增量闭合差调整若若K K允，允，检查后，重测边长。检查后，重测边长。K K允，允，合格可进行调整合格可进行调整 改正数计算改正数计算导线全长绝对闭合差：导线全长绝对闭合差：导线全长相对闭合差：导线全长相对闭合差：检核：检核：fx=vxi fy=vYiK=f/D/Dxi=Dicos Yi=Disin fx=Xi fy=Yi3、计算步骤和方法（四步）、计算步骤和方法（四步）坐标计算：坐标计算：检核：检核：Y Y1 1=Y=Y5 5+Y+Y5151 (与起始原点坐标相等与起始原点坐标相等)AB25431X Xi+1i+1=X=Xi i+X+Xi i+1i i+1 Y Yi+1i+1=Y=Yi i+Y+Yi i+1i i+1闭合导线点的坐标计算EDCBA121280090073084103010827001354800965136(方位角）方位角）231.32201.58200.44241.00263.41闭合导线计算略图闭合导线计算略图闭合导线计算表闭合导线计算表闭合导线计算表闭合导线计算表1 1、计算目的、计算目的 利用已知数据和外业观测成果利用已知数据和外业观测成果,计算导计算导线点的平面直角坐标（线点的平面直角坐标（X，Y）。）。附合导线点的坐标计算ABDC（1）234（5）2 2、与闭合导线有两点不同、与闭合导线有两点不同（1）角度闭合差计算不同）角度闭合差计算不同 f =CD CD =(AB+n180+测测)cd调整时注意调整时注意测左角反号平均测左角反号平均 测右角同号平均测右角同号平均附合导线点的坐标计算ABDC（1）234（5）2 2、与闭合导线有两点不同、与闭合导线有两点不同（2）坐标增量闭合差计算不同）坐标增量闭合差计算不同 f fx x=XXi i（X XC CX XB B）f fy y=YYi i（Y YC CY YB B）附合导线点的坐标计算ABDC（1）234（5）DCAB12990100167453612311241892056225。860172。570139。030附合导线计算略图附合导线计算略图附合导线计算附合导线计算附合导线计算附合导线计算分为测角网、边角网、测边网三种。分为测角网、边角网、测边网三种。利用闭合差条件、圆周条件和极条件等来利用闭合差条件、圆周条件和极条件等来检查外业成果。检查外业成果。三角测量的实施和导线测量的实施步骤基三角测量的实施和导线测量的实施步骤基本相同。本相同。6-4 三角测量三角测量一、前方交会一、前方交会 已知点已知点A A、B B上测出上测出和和，计算待定点，计算待定点P P的坐标。为了提高精度，交会角最好在的坐标。为了提高精度，交会角最好在9090左左右，一般不小于右，一般不小于3030或大于或大于120120。ABXYOP6-5 6-5 交会定点交会定点三、侧方交会三、侧方交会ABCPABP二、后方交会二、后方交会1n432PS1S3S2S4Si11ii22四、自由设站法四、自由设站法6.6 高程控制测量高程控制测量 高程控制测量高程控制测量确定控制点的确定控制点的高程（高程（H）一、高程控制网等级一、高程控制网等级国家高程控制网国家高程控制网：分为一、二、三、四等。分为一、二、三、四等。一、二一、二等水准网是国家高程控制的基础，三、等水准网是国家高程控制的基础，三、四等加密其中。四等加密其中。加密高程控制：加密高程控制：五等（等外或图根）五等（等外或图根）水利水电工程地形测图中，高程控制水利水电工程地形测图中，高程控制分为三级分为三级.v国家高程基准国家高程基准国家高程基准国家高程基准v基本高程控制基本高程控制基本高程控制基本高程控制（四等及四等以上水准测量）v加密高程控制加密高程控制加密高程控制加密高程控制（五等水准测量及三角高程）v测站点高程测站点高程测站点高程测站点高程 二、水准点二、水准点 v永久性永久性 ：临时性：临时性：三、三、三（四）等水准测量三（四）等水准测量主要采用主要采用“双面水准尺双面水准尺”观测法。观测法。技术要求：（技术要求：（L、K为路线长度单位为为路线长度单位为km）53105三丝三丝读数读数100DSDS3 3四四往、返往、返附、闭附、闭3252三丝三丝读数读数75DSDS3 3三三黑红黑红面所面所测高测高差之差之差差（mm）黑红黑红面读面读数差数差（mm）前后前后视距视距累积累积差差（m）前后前后视距视距差差（m）视线视线高度高度视线视线长度长度（m）高差闭合差的高差闭合差的限差限差（mm）使用使用仪器仪器 项项目目等级等级双面尺构造的特点双面尺构造的特点黑面起点黑面起点0.000和和0.000 红面起点红面起点4.687和和4.787一站上同时测得一站上同时测得 黑面高差黑面高差h黑黑=a黑黑b黑黑 红面高差红面高差h红红=a红红b红红 h黑黑=h红红0.100（一）、观测方法（一）、观测方法 每一测站上，安置仪器、粗平、估读前后视每一测站上，安置仪器、粗平、估读前后视距离差不超过距离差不超过2m2m，如超限则移动前尺或水准仪，如超限则移动前尺或水准仪，之后按如下顺序观测，记入手簿之后按如下顺序观测，记入手簿 后尺黑面下丝（后尺黑面下丝（1 1）、上丝（）、上丝（2 2）、中丝（）、中丝（3 3）前尺黑面下丝（前尺黑面下丝（4 4）、上丝（）、上丝（5 5）、中丝（）、中丝（6 6）前尺红面中丝（前尺红面中丝（7 7）后尺红面中丝（后尺红面中丝（8 8）或：后（黑），后（红），前（黑），前（红）或：后（黑），后（红），前（黑），前（红）（二）、计算与校核（二）、计算与校核v视距部分视距部分 前后视距离差前后视距离差3m3m 前后视距离累积差前后视距离累积差10m10mv高差部分高差部分 黑红面读数差黑红面读数差3mm3mm 黑红面高差之差黑红面高差之差5mm5mm外业施测（测、记、算、核）BM1A测测站站点号点号后后尺尺下下前前尺尺下下尺号尺号水准尺中丝读数水准尺中丝读数K黑黑红红高差中高差中数数上上上上后距后距前距前距黑面黑面红面红面视距差视距差累积差累积差1TP11BM1TP11.6141.1560.7740.32645.844.8+1.0+1.0K1=4.787 K2=4.687后1前21.3840.5515.2396.171+0.833+0.9320-1+1+0.8325（三）、成果整理四、三角高程测量四、三角高程测量已已知知高高程程点点A A上上安安置置经经纬纬仪仪，B B点点竖竖标标杆杆测测出出竖竖直直角角a a。设设水水平平距距离离D D已已知知，则则 h hABAB=Dtga+i-s=Dtga+i-s i经纬仪仪器高 s标杆长度aABDiDtgash当当两两点点间间距距离离大大于于300m时时，要要考考虑虑地地球球曲曲率率及及大大气气垂垂直直折折光光的的影影响响。前前者者为为地地球球曲曲率率差差，简简称称球球差差（f f1 1)，后后者者为大气垂直折光差，简称为大气垂直折光差，简称气差气差(f f2 2)。ABf f1 1=D D2 2/2R/2Rf f2 2=f=f1 1/7=D/7=D2 2/14R/14R f f1 1-f-f2 2 0.43*D 0.43*D2 2/2R/2RhAB=Dtga+i-s+fhAB=Dtga+i-s+f1 1-f-f2 2 =Dtga+i-s+0.43D=Dtga+i-s+0.43D2 2/R/Rhisf f2 2f f1 1DtgaDtga施测仅从施测仅从A A点向点向B B点观测称为点观测称为单向单向观测观测，如果不仅由，如果不仅由A A向向B B，且由，且由B B向向A A称为称为对向观测对向观测。对向观测可。对向观测可自行消减地球曲率和大气垂直折自行消减地球曲率和大气垂直折光的影响，且观测视线应高出地光的影响，且观测视线应高出地面障碍物面障碍物1m1m以上。以上。