土木工程测量第07章小地区控制测量.pptx

7.1 控制测量概述控制测量概述一、控制测量概念：一、控制测量概念：控制点：具有控制意义的点子。控制网：由控制点组成的图形。控制测量：求控制点的坐标而 进行的工作。平面控制测量：x、y高程控制测量：H二、全国控制测量概念二、全国控制测量概念在全国范围内建立的控制网，称为国家控制网，在全国范围内建立的控制网，称为国家控制网，或大地网。或大地网。精度：一、二、三、四等精度：一、二、三、四等平面控制：三角测量平面控制：三角测量测量基准和坐标系统的建立：测量基准和坐标系统的建立：l建国初建立建国初建立“一九五四年北京坐标系一九五四年北京坐标系”，采用，采用了苏联了苏联1942年克拉索夫斯基椭球作参考椭球年克拉索夫斯基椭球作参考椭球（已废弃）（已废弃）；l 1980年国家大地坐标系，陕西省泾阳县永乐年国家大地坐标系，陕西省泾阳县永乐镇某点为坐标原点；镇某点为坐标原点；l最新的最新的2000年国家年国家GPS大地坐标系统。大地坐标系统。大地原点：大地原点：一、二等三角锁网分布图一、二等三角锁网分布图测量人员在西藏测量人员在西藏高原作业高原作业测量人员在南极长城站进行控制测量测量人员在南极长城站进行控制测量用登高标进行用登高标进行 三角测量三角测量在西藏拉萨测绘在西藏拉萨测绘在黄果树在黄果树 瀑布前观测瀑布前观测在塔里木盆地沙漠中作业在塔里木盆地沙漠中作业高程控制：精密水准测量高程控制：精密水准测量高程系统的建立：高程系统的建立：l 1956年黄海高程系统：年黄海高程系统：1957年确定了青岛验潮站为中国基本验潮站，并以该年确定了青岛验潮站为中国基本验潮站，并以该站站1950至至1956年年7年的潮汐资料推求的平均海面作为年的潮汐资料推求的平均海面作为中国高程系统的起算基准面，以此为零联测至青岛水中国高程系统的起算基准面，以此为零联测至青岛水准原点网。根据准原点网。根据1955年年5月的测量结果，经月的测量结果，经1957年的年的严密平差，推算出青岛观象山的水准原点的高程为严密平差，推算出青岛观象山的水准原点的高程为72.289米。米。l 1985年国家高程基准：年国家高程基准：1953年年1979年验潮资料推算，水准原点高程为年验潮资料推算，水准原点高程为72.260m（1987年启用）年启用）一等水准网分布图一等水准网分布图三、小地区控制测量三、小地区控制测量在小范围（在小范围（10km2以下）内建立的控制网以下）内建立的控制网1、平面控制：、平面控制：等级：三角测量有二、三、四等和一、二级小三角、等级：三角测量有二、三、四等和一、二级小三角、图根；导线测量有三、四等和一、二、三级、图图根；导线测量有三、四等和一、二、三级、图根；根；方法：小三角、方法：小三角、导线导线图根导线测量的主要技术要求图根导线测量的主要技术要求导线长度导线长度(m)全长相对全长相对闭误差闭误差边长边长测角中误差测角中误差()DJ6测回数测回数方位角闭合差方位角闭合差()一般一般首级控首级控制制一般一般首级控制首级控制 1.0 M 1:2000 1.5测测 图最大图最大 视距视距30201注:1、M为测图比例尺的分母。2、隐蔽或施测困难地区导线相对闭合差可放宽，但不应大于1:1000。图根控制点的密度取决于测图比例尺和地物、地貌图根控制点的密度取决于测图比例尺和地物、地貌的复杂程度，困难地区、山区，点数可适当增加。的复杂程度，困难地区、山区，点数可适当增加。一般地区解析图根点的密度一般地区解析图根点的密度测图比例尺测图比例尺图幅尺寸图幅尺寸(cm)解析控制点解析控制点(个个)1：500505081：10005050121：20005050151：50004040302、高程控制、高程控制等级：二、三、四、五等、图根水准网等级：二、三、四、五等、图根水准网方法：水准测量，三角高程测量方法：水准测量，三角高程测量仪器仪器类型类型每每km高高差中误差差中误差(mm)附合路附合路线长度线长度(km)视线视线长度长度(m)观观 测测 次次 数数往返较差、附合或往返较差、附合或环线闭合差环线闭合差(mm)与已知点与已知点联测联测附附 合合或闭合路线或闭合路线平平 地地山山 地地DS3 20 5 100往返各一次往返各一次往一次往一次图根水准测量的主要技术要求图根水准测量的主要技术要求7.2 直线定向直线定向一、标准方向的种类一、标准方向的种类二、表示直线方向的方法二、表示直线方向的方法三、几种方位角之间的关系（不讲）三、几种方位角之间的关系（不讲）四、正、反坐标方位角四、正、反坐标方位角五、坐标方位角的推算五、坐标方位角的推算六、象限角六、象限角七、用罗盘仪测定磁方位角七、用罗盘仪测定磁方位角定义：确定直线与标准方向之间的水平角度。定义：确定直线与标准方向之间的水平角度。一、标准方向的种类一、标准方向的种类1、真子午线方向真子午线方向：过地面某点的真子午线的切线：过地面某点的真子午线的切线方向；天文测量，指向北极星的方向为近似方向。方向；天文测量，指向北极星的方向为近似方向。2、磁子午线方向磁子午线方向磁针在地球磁场的作用下，自由静止时其轴线所指磁针在地球磁场的作用下，自由静止时其轴线所指的方向；罗盘仪测定。的方向；罗盘仪测定。3、坐标纵轴方向坐标纵轴方向每一带的中央子午线方向。每一带的中央子午线方向。二、表示直线方向的方法二、表示直线方向的方法方位角方位角：由直线起点的标准方向北端起，顺时针：由直线起点的标准方向北端起，顺时针量到某直线的水平角度量到某直线的水平角度该直线的方位角。该直线的方位角。范围：范围：0 360 1S34O2NON为真子午线方向为真子午线方向真方位角真方位角A ON为磁子午线方向为磁子午线方向磁方位角磁方位角AmON为坐标纵轴方向为坐标纵轴方向坐标方位角坐标方位角 O2O1O4O3四、正、反坐标方位角四、正、反坐标方位角 12=21 180 1 122 21五、坐标方位角的推算五、坐标方位角的推算 12=A1+180 -1A12312 233A 12 A1 3A123A123A A1 A1 12 23 3A 12=A1+1左左-180 右角：右角：左角：左角：前前360，前前-360 前前=后后+左左-180 前前=后后+180 -右右 3A=23+180 -3 23=12+180 -2 A1六、象限角六、象限角定义：某直线与定义：某直线与X轴北南方向所夹的锐角（从轴北南方向所夹的锐角（从0至至90 ），再冠以象限符号称为该直线的象限角），再冠以象限符号称为该直线的象限角R。1234 xyRA4ARA1RA2RA3A1A2A3A4NSEW象限角与坐标方位角的关系象限角与坐标方位角的关系 象限象限象限角与坐标方位角的关系象限角与坐标方位角的关系 (NE)(SE)(SW)(NW)=R=180-R=180+R=360-R七、七、用罗盘仪测定磁方位角用罗盘仪测定磁方位角磁针、刻度盘、瞄准设备磁针、刻度盘、瞄准设备1、构造：、构造：2)刻度盘：刻度盘：铝或铜制圆环铝或铜制圆环 逆时针方向注记逆时针方向注记0 360 最小刻划最小刻划1 或或30，10 有一注有一注记记3)瞄准设备：瞄准设备：望远镜。望远镜。1)磁针：磁针：人造磁铁，人造磁铁，指示磁子午线方向指示磁子午线方向2、用罗盘仪测定直线的磁方位角、用罗盘仪测定直线的磁方位角1)直线起点安置罗盘仪：对中、整平；直线起点安置罗盘仪：对中、整平；2)旋松螺旋，放下磁针；旋松螺旋，放下磁针；3)瞄准另一点，待磁针静止，北端所指读数即为磁瞄准另一点，待磁针静止，北端所指读数即为磁方位角。方位角。0 Am7.3 坐标正算与坐标反算坐标正算与坐标反算一、坐标正算（极坐标化为直角坐标）一、坐标正算（极坐标化为直角坐标）=D cos12=D sin12x1yx1x2y1Dx122y2y12 x12=x2-x1 y12=y2-y112坐标增量正、负号的规律坐标增量正、负号的规律 象限象限 方位角方位角 x y090+90180-[phone]+-二、坐标反算（直角坐标化为极坐标）二、坐标反算（直角坐标化为极坐标）7.4 导线测量导线测量一、导线布设形式一、导线布设形式二、导线测量的外业工作二、导线测量的外业工作三、导线测量的内业计算三、导线测量的内业计算一、导线布设形式一、导线布设形式1.闭合导线闭合导线2.附合导线附合导线3.支导线支导线导线：将测区内相邻控制点连成直线而构成的折线；导线：将测区内相邻控制点连成直线而构成的折线；导线点：导线控制点；导线点：导线控制点；导线测量：测定各导线边的长度和转折角，根据起算导线测量：测定各导线边的长度和转折角，根据起算数据，推算各边的坐标方位角，从而求出各导线数据，推算各边的坐标方位角，从而求出各导线点的坐标。点的坐标。方法：经纬仪导线，电磁波测距导线方法：经纬仪导线，电磁波测距导线1、闭合导线、闭合导线A1234BB1234 求：1、2、3、4点坐标 已知：AB,xB,yB 观测：各内角、各连接边2、附合导线、附合导线已知：已知：AB,xB,yB CD,xC,yCAB123CD观测：左角或右角、各连接边 求：1、2、3点坐标3、支导线、支导线l已知：已知：AB,xB,yBl观测：左角或右角、各连接边观测：左角或右角、各连接边 AB12l 求：1、2点坐标二、导线测量的外业工作二、导线测量的外业工作1、踏勘选点及建立标志、踏勘选点及建立标志主要工作：搜集资料，图上选点，实地踏勘。主要工作：搜集资料，图上选点，实地踏勘。(1)便于测角、量距：相邻点通视，地势平坦；便于测角、量距：相邻点通视，地势平坦；(2)便于保存和安置仪器：土质坚实处便于保存和安置仪器：土质坚实处(3)便于测图：视野开阔便于测图：视野开阔(4)边长适宜：边长适宜：50mD350m(5)密度足够，分布均匀密度足够，分布均匀标志：打木桩，桩顶钉小钉，或埋混凝土桩；标志：打木桩，桩顶钉小钉，或埋混凝土桩；点位要统一编号；点位要统一编号；绘出周围略图绘出周围略图点之记。点之记。2、量边、量边钢尺往返丈量，相对较差钢尺往返丈量，相对较差 1/30003、测角：、测角：左角或右角，用左角或右角，用J6级经纬仪测一测回，半测回较差级经纬仪测一测回，半测回较差40”，导线闭合差，导线闭合差360,则则 前前-360 前前0 ，则则 前前+360 12 23 34 41 12检核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）坐标增量的计算：）坐标增量的计算：x12=D cos12 y12=D sin12x1yx1x2y1Dx122y2y12 x2=x1+x12 y2=y1+y12121 fD fD=fx2+fy2=0.11m x理理=0 y理理=0 fx=x测测-x理理=x测测=+0.09mfy=y测测-y理理=y测测=-0.07m导线全长闭合差：导线全长闭合差：K容容=1/2000Y2134X fx fD 1 1 K=D D/fD 3500 导线全长相对闭合差：导线全长相对闭合差：fy（2）坐标增量闭合差的计算与调整：）坐标增量闭合差的计算与调整：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 vx=-fx vy=-fy xi改=xi测+vxi yi改=yi测+vyi xi改=xi理=0 yi改=yi理=0 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 fx vxi=-Di D（检核）（凑整）fy vyi=-Di D5）计算各导线点的坐标）计算各导线点的坐标x前前=x后后+x改改 y前前=y后后+y改改12 3 41 检核闭闭 合合 导导 线线 坐坐 标标 计计 算算 表表123412107 48 30 73 00 20 89 33 50 89 36 30105.22 80.18129.34 78.16125 30 00125 30 00500.00 500.00500.00 500.0012点号观 测 角(左 角)改 正 角 坐 标方 位 角 距 离D(m)增 量 计 算 值 改 正 后 增 量坐 标 值点号x(m)y(m)x(m)y(m)x(m)y(m)总和359 59 10 360 00 00392.90+0.09-0.070.000.00+13+12+12+13107 48 43 73 00 32 89 34 02 89 36 43 53 18 43306 19 15215 53 17-61.10 +85.66 -61.12+47.88+76.58-63.34+85.68+64.32-104.19-45.81438.88486.76563.34585.68650.00545.81341辅助计算2331412124fD=fx 2+fy2=0.11mk容=1/2000K=0.11/392.90=1/3500fy=y测=-0.07fx=x测=+0.09 f容=60n=120理=3600000测=3595910-2+2+2+1+2-2-3-2-45.82-63.32-104.21+76.61+64.30+47.90f=-502、附合导线坐标计算：、附合导线坐标计算：CDCABBACD1234A12341）角度闭合差的计算与调整）角度闭合差的计算与调整 A1=BA+A-180 12=A1+1-180=BA+A+1-2180 23=12+2-180=BA+A+1+2-3180.CD=4C+C-180=BA+A+1+.+C-61801）角度闭合差的计算与调整）角度闭合差的计算与调整 终终=始始+左左-n180 终终=始始-右右+n180f=终终-终终调整：调整：左角左角 vi=-f /n（符号相反）（符号相反）右角右角 vi=f /n（符号相同）（符号相同）2）坐标增量闭合差的计算）坐标增量闭合差的计算 x理理=x终终-x始始 y理理=y终终-y始始fx=x测测 (x终终-x始始)fy=y测测 (y终终-y始始)附附 合合 导导 线线 坐坐 标标 计计 算算 表表点号观 测 角(左 角)改 正 角 坐 标方 位 角 距 离D(m)增 量 计 算 值 改 正 后 增 量坐 标 值点号x(m)y(m)x(m)y(m)x(m)y(m)BA1234CD 99 01 00167 45 36123 11 24189 20 36179 59 18 129 27 24225.85139.03172.57100.07102.48237 59 3046 45 24507.69 215.63166.74 757.27A1234C888 45 18 888 45 54740.00-341.10+541.78-340.95+541.64辅助计算f容=606=147CD=464524CD=BA+测 n180 =464448f=-36-+6+6+6+6+6+6 99 01 06167 45 42123 11 30189 20 42179 59 24129 27 30157 00 36144 46 18 87 57 48 97 18 30 97 17 54-207.91 +88.21 +90.26-12.73+172.46+6.13+80.20-113.57-13.02+101.65fD=fx 2+fy2=0.20mk容=1/2000K=0.20/740.00=1/3700fy=y测(yC-yA)=+0.14fx=x测(xC-xA)=-0.15+5+3+3+2+2-4-3-3-2-2-207.86-113.54 +6.16-12.71-13.00 +88.17 +80.17+172.43 +99.24+101.63299.83186.29192.45179.74303.80383.97556.40655.64北北BA1234CDC14A2BACD37.5 交会测量交会测量已知点：已知点：A、B、C待定点：待定点：P观测：观测：1、1、2、27.7 光电测距三角高程测量光电测距三角高程测量l原理：原理：l hAB=D tan+i-vADihABviBl fh容=0.05 D2 (m)l当两点距离大于当两点距离大于200m时，应考虑地球曲率与大气时，应考虑地球曲率与大气折光对高差的影响，其值折光对高差的影响，其值f（称为两差改正）为（称为两差改正）为0.43D2/Rl对向观测可消除两差的影响，两次高差之差应对向观测可消除两差的影响，两次高差之差应 0.1D m（D为平距，以为平距，以km为单位），符合要求，为单位），符合要求，取平均。取平均。l高差闭合差的容许值：高差闭合差的容许值：