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1、第六章 控制测量,第一节 概述,测量工作在操作程序方面的原则是“由整体到局部，由控制到碎部”。控制就是在测区内选择一定的控制点，组成一定的几何图形，用精密的仪器确定控制点的三维坐标。这个工作的过程就称为控制测量。,一、平面控制测量 常规网形有三角网、三边网、边角网、导线网。 、国家平面控制 在全国范围内布设、施测的平面控制称为国家平面控制。 主要布设成三角网形式，共有四个等级。,三 角 网,导 线 网,G P S 网,国家一、二等平面控制网布置形式,一等三角锁,二等三角网,、城市平面控制 城市建设需要大比例尺的地形图和施工放样。其在国家控 制网的控制下，布设不同等级的城市平面控制网。城市平 面
2、控制网的布设中，导线测量使用非常的普遍。,、水利水电工程平面控制 ）基本平面控制 包括国家等级网、加密导线网等，主要是控制整个测区。 ）图根控制 在基本平面控制的基础上进一步加密，用以碎部测量。 ）测站点 用解析法或图解法测定的控制点。,、小区域平面控制 在小区域内建立的平面控制网，应尽量与国家或城市控制 网进行联测，也可以建立独立的平面控制网。 、平面控制测量新技术 上世纪90年代，我国开始应用GPS技术进行国家平面网的 控制测量。我国的GPS控制网共分个等级。利用GPS进 行平面网的布设，具有效率高、全天候、精度高、不受通 视限制的优点。,二、高程控制测量 高程测量亦遵循 “由整体到局部，
3、由控制到碎部”的原则。 、国家高程控制国家水准网 也分四个等级。一、二等主要用于科学研究，三、四等在 一、二等基础进行加密，为测图和工程建设服务。 、城市高程控制 分为二、三、四等水准测量。在四等以下布设为测图需要 的图根水准网。 、水利水电工程高程控制 水利水电工程高程控制分为基本高程控制（至少四等）、 加密高程控制（五等及三角高程）、测站点高程测量。 、小区域高程控制 以国家或城市等级控制点为基础，在测区内建立水准网， 再测量图根点高程。,青岛水准原点,三、控制测量的主要步骤 主要步骤有设计、选点、埋石、造标、观测、平差计算。 、技术设计 在测区已有资料的基础上对控制网进行图上设计，要提出
4、 技术要求、精度分析、方案选择。 、选点、埋石 实地选点，确定控制点的适宜位置，并进行标石埋设，确 保标石的稳固，绘制出点之记。 、造标 常规的控制测量中，由于受地形条件的限制，使得某点与 相邻点不通视，此时就需要建造觇标。觇标的顶部中心与 控制点的点位应在同一铅垂线上。 、观测和平差 按照技术设计进行观测，平差前对数据进行检查。,第二节 导线测量,导线是有若干条直线连成的折线而成。每条直线称为 导线边，相邻直线间的夹角称为转折角。 一、导线的布设形式 、支导线 从一个已知控制点出发，不与其它已知点联测的导线。 、符合导线 从一个已知控制点出发，与另一个已知点联测的导线。 、闭合导线 从一个已
5、知控制点出发，最后又回到该点的导线。,、单结点导线网 至少从三个已知控制点出发，几条导线最后汇合于一个结 点的导线。 、多点导线网 导线网中至少有两个以上的结点。,二、导线的外业,外业工作内容： 1踏勘选点及建立标志 2测水平角转折角(左角、右角)、连接角 3、量水平边长,三联脚架法介绍： 、选择三副既能安置基座，又能安置全站仪的脚架，基 座上应有通用的光学对点器； 、施测时，全站仪立于i点，前后视i-1、i+1点立觇牌； 3、测转角及前后视边长； 4、i-1点上的脚架、基座移动到i+2点，其他两点上的脚 架、基座不动； 5、全站仪移动到i+1点，测量。,通用基座,i-1,i,i+1,i+2,
6、i,i+1,三联脚架法操作示意：,特点： 快；减少对中误差,(附合)导线外业: 已知数据：AB,XB,YB；CD,XC,YC。 未知点：1、2、3、4新建导线点。,观测数据：连接角B 、C ； 导线转折角1, 2, 3 ,4 ； 导线各边长DB1，D12，D4C。,DB1,D12,D23,D34,D4C,A,B,1,2,3,4,C,D,AB,CD,(XB,YB),(XC,YC),B,C,1,2,3,4,附合导线图,三、导线的内业计算：计算各导线点的坐标,（一）基本公式 1坐标方位角的推算,注意：若计算出的方位角360，则减去360； 若为负值，则加上360。,或：,推荐公式！,四、导线测量的近
7、似平差计算 导线测量的平差计算就是利用已知坐标、方位角，通过转 角计算导线边的方向，结合导线边长计算坐标。 1、支导线的计算 1）推算坐标方位角,注意： i一律用前进方向的左角； 计算出来的i,i+1若大于360o，则 减去360o ；若小于零，则加上360o 。,2、计算坐标增量 两相邻导线点坐标增量的计算为：,3、坐标推算 利用起算点的坐标和坐标增量，依次计算各点坐标,由于支导线无检核条件，故在实际中，很少采用。,2、单定向符合导线计算,1）推算坐标方位角和计算坐标增量 2）计算坐标闭合差和导线全长相对闭合差,3）改正坐标增量,改正后的坐标增量,坐标增量的改正数,4）推算坐标,3、双定向符
8、合导线计算,1）计算坐标方位角闭合差 由MA方向逐边推算到BN方向，得到BN ：,2）改正观测角,3）后续计算,后续计算的内容包括坐标增量的计算、坐标推算、坐标闭合差的计算和坐标闭合差的分配计算。,4、无定向导线计算,1）假设第一条边的方位角1,2； 2）依次推算假定坐标方位角； 3）计算各点间假定坐标增量； 4）计算各点假定坐标； 5）计算假定的指标方位角1,n； 6）计算方位角改正数= 1,n 1,n； 7）计算各边实际方位角i,i+1 =+i,i+1； 8）按照单定向符合导线计算后续项目。,5、闭合导线计算,1）计算多边形方位角闭合差：,2）分配闭合差；,3）计算各边方位角； 4）计算相
9、邻点坐标增量； 5）推算坐标闭合差： 6）分配坐标闭合差； 7）推算各点坐标。,的误差会使整个导线发生扭转。,闭合导线平差计算示例：,1、绘制计算草图，在图上填写已知数据和观测数据。 2、角度闭合差的计算与调整。,（1）计算角度闭合差： =测-理 = 测-(n-2)180,（3）若在限差内，则平均分配原则，计算改正数：,（4）计算改正后新的角值：,闭合导线平差计算示例：,3、按新的角值，推算各边坐标方位角。,4、按坐标正算公式，计算各边坐标增量。 5、坐标增量闭合差计算与调整,闭合导线平差计算示例：,（1）计算坐标增量闭合差：,导线全长相对闭合差,导线全长闭合差:,闭合导线平差计算示例：,（2
10、）分配坐标增量闭合差,将fx、fy以相反符号，按边长成正比分配到各坐标增量上去。并计算改正后的坐标增量。,闭合导线平差计算示例：,6、坐标计算 根据起始点的已知坐标和经改正的新的坐标增量，来依次计算各导线点的坐标。,闭合导线平差计算示例：,例题：闭合导线坐标计算表,说明：与闭合导线基本相同，以下是两者的不同点: 1、角度闭合差的分配与调整,（2）满足精度要求，若观测角为左角，则将f反符号平均分配到各观测角上；若观测角为右角，则将f同符号平均分配到各观测角上。,（1）计算方位角闭合差：,附合导线平差计算示例：,(1)绘制计算草图,在表内填写已知数据和观测数据,(2)角度闭合差的计算与调整,(3)
11、各边方向角的推算,(4)坐标增量闭合差的计算与调整,(5)推算各点坐标。,附合导线平差计算示例：,2、坐标增量闭合差的计算,例题：附合导线坐标计算表,四、检查导线观测错误的方法 导线错误的可能有角度和（或）测边错误。 1、角度闭合差超限 角度错误的结果就是使导线围绕出现错误（误差较大）的 导线点的后续导线边整体扭转。 检查方法： 1）由A向B点计算，得出各点坐标； 2）由B向A点计算，得出各点坐标； 3）将各点坐标一一比较； 4）同一点的坐标相近的点处，其转折角出现错误的可能 性比较大。,2、导线全长闭合差超限 1）由A到B计算各点坐标； 2）计算坐标闭合差的方位角； 3）各导线边的方位角与前
12、述方位角最接近的导线边，出 现错误的可能性比较大； 4）将B与B点连线作中垂线，距离中垂线近的点的转折 角出现错误的可能性比较大。,第三节 小三角测量,一、小三角测量及其布网形式 三角测量依据其测设的元素不同有测角网、测边网、边角 网，依据起算数据的不同，有独立网、非独立网、自由 网。布网形式主要有： 1、三角锁 2、中点多边形 3、四边形 4、线形锁,二、小三角测量步骤 踏勘选点，埋设标石 角度观测 边长测量 内业计算,当原有控制点密度不能满足测图和施工要求，可对控制 点进行加密，常用交会法测量控制点，称为交会定点。 常用的方法： 前方交会 后方交会 距离交会 此外还可以利用极坐标法加密控制
13、点。,第四节 小三角测量,一、 测角前方交会法 作业方式：在已知点A、B上分别向新点P观测水平角和，从而可以计算P点的坐标。,计算方法：按照导线计算方法，以AB为起始边计算导线，利用正弦定理计算AP、BP边长。 检核：从三个已知点A、B、C上分别向新点P进行角度观测，由两个三角形分别解算P点的坐标。,两套坐标,二、测角后方交会法 作业方式：将仪器安置在未知点P点，向三个已知点进行观测，测出水平角，然后进行计算。,检核：向四个已知点进行观测，测出水平角与检验角。,A,B,P,C,Sa,Sb,Sc,三、距离交会 作业模式：用测距仪，由边长推算坐标,四、极坐标法 作业模式：在已知点A上测出水平角和水
14、平距离，在B点上测出水平角和水平距离，按导线测量计算P的坐标。,地形测图和工程建设应用的控制。 三、四等水准测量的技术要求：,在地形测量中，最基本的高程控制测量是四等水准测量和等外水准测量,第五节 三、四等水准测量,作业方法:,1、每站观测程序（见图） （1）顺序：“后（黑）前（黑）前（红）后（红）” 。 （2）读数：黑面“三丝法”（上、下、中丝）读数，红面仅读中丝。,1、后视(黑面) 上丝读数，下丝读数，中丝读数 2、前视(黑面) 上丝读数，下丝读数，中丝读数 3、前视(红面) 中丝读数 4、后视(红面) 中丝读数,1,2,3,4,计算与记录格式（见表）,（1）视距=100|上丝-下丝| （
15、2）前后视距差di =后视距-前视距 di要求: 等3m, 等5m,（3）视距差累积值di=前站的视距差累积值di-1 +本站的前后视距差di di要求: 等6m, 等10m （4）黑红面读数差=黑面中丝+K-红面中丝。 （K= 4787或4687） 要求: 等2mm, 等3mm,（5）黑面高差h黑=黑面后视中丝-黑面前视中丝 （6）红面高差h红=红面后视中丝-红面前视中丝 （7）黑红面高差之差=h黑-（h红0.100m） 要求: 等3mm, 等5mm （8）高差中数= h黑+（h红0.100m）/2 （9）水准路线总长L=后视距+前视距,图表：四等水准测量记录表,适用于：地形起伏大的地区进行高程控制。实践证明，电 磁波三角高程的精度可以达到四等水准的要求。,第五节 三角高程测量,原理：,1、加球(地球曲率)气（大气）差改正数：,2、采用对向观测后取平均的方法，抵消球气差的影响,；即：,f1球差为+， f2气差为-,3、观测和计算 观测 1）在测站上安置仪器； 2）量取仪器高、觇牌高； 3）盘左瞄准目标读数L； 4）盘右瞄准目标读数R； 5）测距； 6）计算指标差、垂直角；,4、三角高程测量的误差来源 竖直角 大气折光误差 测距误差 仪高量取误差 觇高量取误差。,