工程测量实习第五章小区域控制测量课件

第五章：小区域控制测量,第五章：小区域控制测量 5.1 控制测量的概念,一、控制测量(control survey)的意义和方法 1、意义 为测图或工程建设的测区建立统一的平面控制网(horizontal control network)和高程控制网(vertical control network)。 控制误差的积累。 作为进行各种细部测量的基准,2、有关名词,小地区（小区域）(block, region) ：不必考虑地球曲率对水平角和水平距离影响的范围。 控制点(control point) ：具有精确可靠平面坐标或高程的测量基准点。 控制网(control network)：由控制点分布和测量方法决定所组成的图形。 控制测量(control survey)：为建立控制网所进行的测量工作。,3、控制测量方法,按内容分： 平面控制测量：测定各平面控制点的坐标X、Y。 高程控制测量：测定各高程控制点的高程H。 按精度分：一等、二等、三等、四等；一级、二级、三级 按方法分：天文测量、常规测量(三角测量、导线测量、水准测量)、卫星定位测量 按区域分：国家控制测量、城市控制测量、小区域工程控制测量,二、国家控制网的概念,1.平面：国家平面控制网由一、二、三、四等三角网(triangulation network)组成。 2.高程：国家高程控制网是由一、二、三、四等水准网(leveling network)组成。 国家控制网的特点：高级点逐级控制低级点。,3.小地区（10km2以内）控制测量,小地区平面控制： 国家城市控制点首级控制图根控制。 小地区高程控制： 国家或城市水准点三、四等水准图根点高程。,图 6-1,一等三角锁为国家平面控制网的基础,图：各级平面控制网布置形式,二等连续网充填一等三角锁成为国家平面控制网的骨干。,三、四等三角网和导线网 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：,5.2 平面控制网的定位和定向,一.方位角的定义 二.坐标方位角 三.直角坐标与极坐标换算 四.导线计算的基本公式,一.方位角的定义,方位角从标准方向起，顺时针量到直线所成的 夹角。从003600。,地面同一直线，由 于起始的标准方向 不同，其方位角的 名称和数值也不同。,标准方向 方位角名称 测定方法,真北方向(真子午线方向) 真方位角A 天文方法测定,磁北方向(磁子午线方向) 磁方位角Am 罗盘仪测定,坐标纵轴(中央子午线方向) 坐标方位角 计算而得,二.坐标方位角,例1 已知 CD= 7802024”， JK=32601230”， 求 DC，KJ：,解：DC=25802024” KJ=14601230”,1.正反方向角,2.方向角与象限角的关系,(2).方向角与象限角的关系,第象限 R=,第象限 R=1800-,第象限 R= -1800,第象限 R=3600-,(1).象限角直线与X轴的夹角，R=00900。,三.直角坐标与极坐标的换算,2.已知两点的极坐标关系，求它 们的直角坐标关系(坐标正算)：,3.已知两点的直角 坐标关系，求它 们的极坐标关系 (坐标反算)：,(6-2-7),(6-2-8),1.在坐标系中表示两个点的关系：,极坐标表示： S12，12；,直角坐标表示：X12，Y12 (X12=X2-X1，Y12=Y2-Y1),四.导线计算的基本公式,1.推算各边方向角：,三个基本公式：,#导线测量和计算,5.3 导线测量与导线计算,一.导线的布置形式 二.导线测量外业 三.导线坐标计算,经纬仪导线测量 1导线的定义：将测区内相邻控制点（导线点）(traverse point)连成直线而构成的折线图形。 2适用范围：主要用于带状地区 (如：公路、铁路和水利) 、隐蔽地区、城建区、地下工程等控制点的测量。,一.导线的布置形式,3、导线布设形式,1）闭合导线(closed traverse) 多用于面积较宽阔的独立地区。 2）附合导线(connecting traverse) 多用于带状地区及公路、铁路、水利等工程的勘测与施工。 3）支导线(open traverse) 支导线的点数不宜超过2个，仅作补点使用。 还有导线网，其多用于测区情况较复杂地区。,图形：导线的布设形式,1.闭合导线,1.闭合导线,(XB,YB),闭合导线图,已知数据：AB，XB，YB,A、B为已知点， 1、2、3、4、5为 新建导线点。,观测数据：连接角B； 导线转折角0 ，1 ，5； 导线各边长SB1，S12，S51。,2.附合导线,已知数据：AB,XB,YB；CD,XC,YC。,AB、CD为已知边，点1、2、3、4为新建导线点。,观测数据：连接角B 、C ； 导线转折角1, 2, 3 ,4 ； 导线各边长SB1，S12，S4C。,附合导线图,2.附合导线,3.支导线,3.支导线,已知数据：AB,XB,YB,A、B为已知边，点1、2为新建支导线点。,观测数据：转折角B, 1 边长SB1，S12,二、导线测量外业,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 4、起始方位角的测定 5、导线测量记录,三.导线测量的内业计算,三.导线测量的内业计算,目的：计算各导线点的坐标。 要求：评定导线测量的精度， 合理分配测量误差。,（一）闭合导线平差计算步骤,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(angle closing error)的计算与调整。,（1）计算角度闭合差： =测-理 = 测-(n-2)1800,（2）计算限差：,（3）若在限差内，则按反符号平均分配原则，计算改正数：,XA=536.27m YA=328.74m,A1,484318,（4）计算改正后新的角值：,b,b,b,V,i,i,+,=,3、按新的角值，推算各边坐标方位角。 或,注意：若计算出的方位角360，则减去360；若为负值， 则加上360。,4、坐标增量的计算,由A、B两点边长DAB和坐标方位角AB，计算坐标增量。见图有：,其中，XAB=XB-XA YAB=YB-YA,5、坐标增量闭合差计算与调整,（1）计算坐标增量闭合差：,导线全长相对闭合差(relative length closing error of traverse):,导线全长闭合差:,（2）分配坐标增量闭合差。,若K1/2000（图根级），则将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。,yi,i,xi,i,V,x,y,V,x,x,D,D,+,D,=,D,+,D,=,D,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。,例题：闭合导线坐标计算表,x = +0.09,y =0.08,539 59 00,理=54000000”,f= 测理=60,f容=405 =89,2 2,=0.120,x y,f = f + f,（三）附合导线平差计算,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：,方法1：,方法2(*)： （1）计算角度闭合差：,2、坐标增量闭合差的计算,（2）满足精度要求，将f反符号平均分配到各观测角上。,右角：,左角：,其中，,的计算公式如下：,例题：附合导线的计算,(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)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。,图表：附合导线坐标计算表,1119 01 12,1119 00 24,理=111900112”,f= 测理=48,f容=405 =98,y =0.12,x = +0.09,2 2,=0.150,x y,f = f + f,计算步骤：,(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).各边方向角的推算； (4).计算坐标增量； (5).坐标增量闭合差的 计算与调整； (6).推算各点坐标。,三、四等水准测量(leveling surveying) 三角高程测量,5.4 高程控制测量,5.4 高程控制测量,一、三、四等水准测量(leveling surveying) （一）适用：平坦地区的高程控制测量。 （二）精度技术要求：,表二：三、四等水准测量主要技术要求,等级 每公里高 附合路 水准仪 往返测高 附合路线或 差中误差 线长度 级别 差不符值 环线闭合差 (mm) (km) (mm) (mm) 三等 6 45 S1或S3 12R 12L或4n 四等 10 15 S1或S3 20R 20L或6n,注：R为测段的长度；L为附合路线的长度，均以km为单位。,（三）作业方法,1、每站观测程序（见图） （1）顺序：“后前前后（黑黑红红）”；一般一对尺子交替使用。 （2）读数：黑面“三丝法”（上、下、中丝）读数，红面仅读中丝。,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,2、计算与记录格式（见表）,（1）视距=100|上丝-下丝| （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= 4787mm或4687mm） 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,二、三角高程测量 (trigonomet