房地产控制测量7.ppt

第七章房地产控制测量 7 1控制测量概述 7 2导线测量 7 3交会测量 7 4高程控制测量 7 5全球定位系统 GPS 及其应用 7 6RTKGPS技术简介 控制测量 为建立测量控制网而进行的测量工作 控制点 具有准确可靠坐标 X Y H 的基准点 控制网 由控制点按一定规律构成的几何图形 作用 可控制全局 为减少误差积累 可分组进行作业 控制测量的原则 1 分级布网 逐级控制 由高级到低级 2 要有足够的精度 3 要有足够的密度 4 要有统一的规格 内容 平面控制 高程控制 一 平面控制测量 确定控制点平面位置的工作 国家平面控制网 城市平面控制网 小地区平面控制网 常规方法 三角测量 导线测量平面控制网 国家控制网 一等三角锁 200Km 200Km 一 二等点标石 国家控制网 二等连续网 三 四等三角网三等网平均边长8公里 四等网平均边长2 6公里 a 插网法 b 插点法 城市平面控制网 二 三 四等网 一 二级小三角网 小三边网 一 二 三级导线网 图根控制网 导线网 交会定点 城市导线网 小地区范围 面积在15km 以内 为大比例尺测图和工程建设而建立的平面控制网 一般采用小三角网或相应等级的导线网 包括 首级控制网 图根控制网 二 高程控制测量 布设原则 由高级到低 从整体到局部 国家高程控制网 一 二 三 四等 城市高程控制网 二 三 四等 小地区高程控制网 三 四等及图根水准 各级高程控制网均采用水准测量 高山地区可采用水准三角高程测量 国家高程控制网 导线 测区内相邻控制点连成直线而构成的连续折线 导线边 导线测量 在地面上按一定要求选定一系列的点依相邻次序连成折线 并测量各线段的边长和转折角 再根据起始数据确定各点平面位置的测量方法 一 导线的布设形式与等级 导线的布设形式 附合导线 闭合导线 支导线 A B 1 D C 2 3 A B 1 2 3 4 5 附合导线 闭合导线 B A 1 2 支导线 钢尺量距各级导线的主要技术要求 注 表中n为测站数 M为测图比例尺的分母 二 导线测量的外业工作 1 踏勘选点及建立标志 混凝土桩 永久性 木桩 临时性 点之记 2 导线边长测量 光电测距 测距仪 全站仪 钢尺量距 3 导线转折角测量 一般采用J6经纬仪测回法测量 导线转折角有左角和右角之分 当与高级控制点连测时 需进行连接测量 N B A 3 2 1 5 4 三 导线测量的内业计算 思路 由水平角观测值 计算方位角 由方位角 边长D 计算坐标增量 X Y 由坐标增量 X Y 计算X Y 计算前认真检查外业记录 满足规范限差要求后 才能进行内业计算 1 坐标计算公式 1 坐标正算 由 D 求X Y 已知A 求B点坐标 注 计算出的 AB 应根据 X Y的正负 判断其所在的象限 2 坐标反算 由X Y 求 D 已知A B 求 2 附合导线的计算 如图 A B C D是已知点 起始边的方位角和终止边的方位角为已知 外业观测资料为导线边距离和各转折角 B D 4 2 3 1 C 1 计算角度闭合差 如图 以右转折角为例计算 一般公式 同理 以左角计算 即 各级导线的限差见规范 检核 2 闭合差分配 计算角度改正数 式中 n 包括连接角在内的导线转折角数 3 计算改正后的角度 改 计算检核条件 4 推算各边的坐标方位角 用改正后的 改 计算出的 否则 需重算 5 计算坐标增量 X Y 6 计算坐标增量闭合差 由于的存在 使导线不能和CD连接 存在导线全长闭合差 导线全长相对闭合差 7 分配闭合差 检核条件 8 计算改正后的坐标增量 检核条件 9 计算各导线点的坐标值 依次计算各导线点坐标 最后推算出的终点C的坐标 应和C点已知坐标相同 2053648 2904054 2024708 1672156 1753125 2140933 12560744 13 13 13 13 13 12 77 2053635 2904042 2024655 1672143 1753112 2140920 12560625 2364428 2110753 1002711 774016 901833 944721 603801 125 36 98 71 114 63 116 44 156 25 641 44 0 04 107 31 0 03 17 92 0 04 30 88 0 03 0 63 0 05 13 05 108 03 0 02 64 81 0 02 97 12 0 02 141 29 0 02 116 44 0 03 155 70 445 74 107 27 17 89 30 92 0 60 13 00 64 83 97 10 141 27 116 42 155 67 445 63 1536 86 837 54 1429 59 772 71 1411 70 869 81 1442 62 1011 08 1442 02 1127 50 1429 02 1283 17 107 84 3 闭合导线的计算 闭合导线的计算步骤与附合导线基本相同 需要强调以下两点 1 角度闭合差的计算 n边形闭合导线内角和的理论值应为 2 坐标增量闭合差的计算 根据闭合导线本身的特点 理论上 实际上 北 2 1 4 3 78 16m 105 22m 129 34m 80 18m 辅助计算 点号 观测角 右角 改正数 改正角 1 2 3 4 坐标方位角 距离Dm 点号 1 2 3 4 增量计算值 改正后增量 坐标值 xm ym xm ym xm ym 1 2 1 2 闭合导线坐标计算表 1074830 893630 893350 531843 1253000 730020 13 13 12 12 50 3595910 1074843 730032 893402 893643 3600000 1253000 3061915 2155317 105 22 80 18 129 34 78 16 392 90 0 02 61 10 0 02 47 90 0 03 76 61 0 02 63 32 0 02 85 66 0 02 64 30 0 02 104 21 0 01 45 82 0 09 0 07 64 32 47 88 76 58 104 19 45 81 63 34 61 12 85 68 0 00 0 00 585 68 545 81 563 34 438 88 650 00 486 76 500 00 500 00 500 00 500 00 四 查找导线测量错误的方法 1 个别测角错误的检查 基本方法 通过按一定比例展绘导线来发现测角错误点 闭合导线 附合导线 4 A D 2 个别边错误的检查 例 导线全长闭合差f的坐标方位角 凡坐标方位角与或相接近的导线边 是可能发生量边错误的边 五 城市图根导线测量的特点及注意事项 图根控制点 直接用于测绘地形图的控制点 图根控制测量 测定图根点平面位置和高程的工作 由于城市街区道路较多 所以图根控制宜采用导线测量 在高级控制点基础上进一步加密 图根支导线测量时 用DJ6经纬仪对左 右折角各测一测回 并应满足 边长往返丈量 K 1 3000 图根支导线平均边长及边数 利用电磁波测距仪和电子全站仪 采用极坐标法布设图根点 其中测角的方向较差不应超过30 边长应遵循下表规定 电磁波测距仪极坐标法边长 交会定点用来加密控制点的方法 分为测角交会和距离交会两类 A A B C A B 前方交会 后方交会 一 前方交会 1 基本公式 余切公式 当A B P逆时针编号时 当A B P顺时针编号时 2 计算实例 为了提高精度 通常在三个已知点上进行观测 得到P点的两组坐标 其点位较差为 前方交会计算实例 点名 x 观测角 y A P B xA xB B P C 中数 略图 辅助计算 xP xB xC xP xP A B 2 1 C 1 2 P 1 1 2 2 yA yB yP yB yC yP yP 37477 54 37327 20 37194 574 37327 20 37163 69 37194 54 37194 56 16307 24 16078 90 16226 42 16078 90 16046 65 16226 42 16226 42 40 41 57 75 19 02 58 11 35 69 06 23 二 后方交会 1 基本公式 仿权公式 式中 注意事项 1 必须分别与A B C的按上图所示关系对应 这三个角可按方向观测法获得 其总和应等于360 2 A B C为三个已知点构成的三角形内角 其值根据三条已知边的方位角计算 3 如出现上图 b 的情况 计算时 均以负值代入计算 4 P点不能位于或接近三个已知点的外接圆上 否则P点坐标为不定解或计算精度低 后方交会计算实例 示意图 野外图 A B C C B A xA xB xC xA xB xB xC xA xC A B C yA yB yC yA yB yB yC yA yC PA PB PC BA CB CA xP yP 1432 566 1946 723 1923 566 514 157 23 167 490 990 46 10 05 8 90 17 16 1 43 32 38 1 180 00 00 0 4488 266 4463 519 3925 008 24 707 583 511 963 218 1 29315 0 747128 1 79171 2 33773 1644 555 4064 458 79 25 24 216 52 04 63 42 32 177 14 55 8 87 32 11 9 131 04 50 0 三 距离交会 1 基本公式 1 计算直线AB的坐标方位角 2 计算A B间的水平距离 3 利用余弦定理计算 A 4 求AP边的坐标方位角 5 P点的坐标为 距离交会计算实例 三角形编号 AP Db AB DAB BP Da BP Db BC DAB CP Da 边名 边长 点名 坐标 x y 略图 P点最后坐标 776 162 1119 647 321 180 301 065 312 266 248 177 260 722 312 266 479 593 776 161 524 767 1119 644 1217 407 919 750 A A B B P P B A C B P P 479 593 700 433 776 163 1217 407 1355 991 1119 650 C B A P 小地区控制测量一般采用三四等水准测量和三角高程测量 一 三 四等水准测量 用于国家高程控制网加密 建立小地区首级高程控制 布设形式 符合水准路线 结点网的形式 闭合水准路线形式 水准支线 三 四等水准的主要技术要求 等级 水准仪型号 视线长度 m 前后视距差m 前后视距累积差m 视线离地面最低高度m 基本分划 辅助分划 黑红面 读数差mm 基本分划 辅助分划 黑红面 高差之差mm 等级 水准仪型号 水准尺 线路长度 km 与已知点联测 附合成环线 观测次数 每千米高差中误差mm 往返较差 附合或环线闭合差 平地mm 山地mm 三 四 五 图根 DS1 DS3 DS3 DS10 DS3 因瓦 双面 双面 单面 单面 50 16 5 往返各一次 往返各一次 往返各一次 往返各一次 往返各一次 往返各一次 往一次 往一次 往一次 往一次 6 10 15 20 三 四 五 图根 DS1 DS3 DS3 DS10 DS3 100 75 100 100 100 3 5 大致相等 6 10 0 3 0 2 2 0 3 0 1 0 5 0 3 0 1 5 L为往返测段 附合或环绕的水准路线长度 单位为km n为测站数 三四等水准测量的观测和记录方法 1 双面尺法 后视黑面 读取下 上 中丝读数 记入 1 2 3 中 前视黑面 读取下 上 中丝读数 记入 4 5 6 中 黑面尺 红面尺 2 单面尺法 按变动仪器高法进行检核 观测顺序为 后 前 变动仪器高 前 后 变高前按三丝读数 以后按中丝读数 前视红面 读取中丝读数 记入 7 后视红面 读取中丝读数 记入 8 测站计算和检核 1 双面尺法计算和检核 视距计算前 后视距差 三等水准测量 不得超过3m 四等水准测量 不得超过5m 前 后视距累积差 三等水准测量 不得超过6m 四等水准测量 不得超过10m 计算黑面 红面的高差三等水准测量 不得超过3mm 四等水准测量 不得超过5mm 式内0 100为单 双号两根水准尺红面零点注记之差 以米 m 为单位 计算平均高差 同一水准尺红 黑面中丝读数的检核同一水准尺红 黑面中丝读数之差 应等于该尺红 黑面的常数差K 4 687或4 787 三等水准测量 不得超过2mm 四等水准测量 不得超过3mm 测站编号 点号 后尺 前尺 下丝 上丝 下丝 上丝 后视距 前视距 视距差d m d m 方向及尺号 水准尺读数 m 黑面 红面 K 黑 红 平均高差 m 备注 K为尺常数 K5 4 787K6 4 687 三 四等水准测量记录 双面尺法 1 4 2 5 9 10 11 12 后 前 后 前 3 6 8 7 15 16 14 13 17 18 1 2 BM 1 TP 1 TP 1 TP 2 1 536 0 947 58 9 0 1 1 954 1 373 58 1 0 2 1 030 0 442 58 8 0 1 1 276 0 694 58 3 0 1 后5 前6 后 前 后6 前5 后 前 1 242 0 736 0 506 6 030 5 422 0 608 1 664 0 985 0 679 6 350 5 773 0 577 1 1 2 0 5070 1 1 2 0 6780 每页校核 9 117 0 10 117 1 0 1 2站 12 3 8 15 286 6 7 12 916 2 37 15 16 2 37 18 1 1852 18 2 37 总视距 9 10 234 1m 2 单面尺法的计算校核 四等水准测量记录 计算表 变更仪器高法 测站编号 1 后尺 前尺 下丝 上丝 下丝 上丝 后视距 前视距 视距差d m d m 水准尺读数 m 后视 前视 高差 平均高差 备注 1 4 2 5 3 6 9 10 11 12 8 7 15 14 13 1 681 1 307 1 494 0 849 0 473 0 661 0 541 1 372 37 4 37 6 0 2 0 2 0 831 0 833 0 832 5 二 三角高程测量 三角高程测量原理 A B两点间的高差 若用测距仪测得斜距 直觇A B 反觇B A 对向观测 测距仪三角高程测量的主要技术要求 三角高程测量的观测与计算 电磁波测距三角高程 四等 五等 经纬仪三角高程 可布设三角高程网或高程导线 也可布置为闭合或附合的高程路线 一 GPS系统的构成 GPS 空间部分 GPS空间系统 21 3颗GPS星座载波L1 频率1575 42MHz载波L2 频率1227 60MHz 地面控制部分 GPS 一个主控站 三个注入站和五个监测站 GPS 用户设备部分 按用途分 导航型 测地型 授时型按载波频率分 单频接收机 双频接收机 北京博飞GPS接收机 轻巧的主机 二 GPS定位的基本原理 卫星 xs ys zs 与接收机 x y z 之间的距离 建立的关系式为 实际上因接收机钟差改正是未知数 接收机必须同时至少测定四颗卫星的距离才能解算出接收机的三维坐标 基本原理 空间距离后方交会 定位原理和方法 1 伪距定位 精度较低 测量GPS卫星的伪噪声码从卫星到达用户接收机天线的传播时间 进而计算出距离 2 载波相位定位 精度较高 测定来自GPS卫星的载波信号和接收机产生的同频参考信号之间的相位差 GPS控制网 RTK概述 RTK RealTimeKinematic 技术是GPS实时载波相位差分的简称 这是一种将GPS与数传技术相结合 实时解算进行数据处理 在1 2s的时间里得到高精度位置信息的技术 它自20世纪90年代初问世以来 极大的拓展了GPS的使用空间 使GPS从只能进行控制测量的局面中摆脱出来 开始广泛应用于工程测量 一 RTK的工作原理 RTK的工作原理是将一台接收机置于基准站上 另一台或几台接收机置于流动站上 基准站和流动站同时接收同一时间相同GPS卫星发射的信号 基准站所获得的观测值与已知位置信息进行比较 得到GPS差分改正值 然后将这个改正值及时的通过无线电无线电数据链电台传递给共视卫星的流动站 以精化其GPS观测值 得到经差分改正后流动站较准确的实时位置 二 RTK的系统组成 下面以美国天宝导航有限公司生产的4800GPS双频接收机为例 说明RTK的系统组成 天宝RTK系统由下列两部分组成 1 RTK系统基准站的组成和作用 如下图所示 RTK系统基准站由基准站GPS接收机及卫星接收天线 无线电数据链电台及发射天线 直流电源等组成 其作用是求出GPS实时相位差分改正值 然后将改正值及时地通过数传电台传递给流动站以精化其GPS观测值 得到经差分改正后流动站较准确的实时位置 图8 1Trimble4800GPS RTK基准站配置图 GPS RTK作业能否顺利进行 关键的问题是无线电数据链的稳定性和作用距离是否满足要求 它和无线电数据链电台本身的性能 发射天线的类型 参考站的选址 设备的架设 环境无线电的干扰情况等有直接的关系 由于数据链电台采用400 480MHZ高频载波发送数据 而高频无线电信号是沿直线传播的 这就要求参考站发射天线和流动站接收天线之间无遮挡信号的障碍物 这些障碍物在陆地上主要由地形 建筑物 无线电信号发射台等 在海上则主要是地球曲率的影响 为了尽量避免参考站设备之间相互干扰 在作业时 大于25W的数据链电台发射天线距离GPS接收天线至少2m 最好6m以上 发射天线与电台的连接电缆必须展开 以免形成新的干扰源 RTK数据链无线电发射机 TRIMMRK 的工作频率为UHF频段 400 480MHZ 当功率一定时 发射距离随天线高度增加而增加 如下式所示 式中 4 24 为天宝经验值 H1 电台的天线高 H2 流动站的天线高 8 1 例 天宝4800GPS接收机使用的TRIMMRK 无线电数据链电台发射功率为25W 电台天线高为9m 流动站的天线高为2m 试计算流动站工作的最远距离 解 已知H1 9m H2 2m 根据公式可计算出流动站在开阔地带工作的最远距离为 注 该距离是在无任何遮挡物的空旷地带的理论值 实际上要根据实地情况来确定 要留有余量 根据经验 在城市要将电台天线架设在高楼顶上 才可能达到10公里左右的距离 由于无线电数据链电台发射功率为25W 耗电量大 故直流电源的电流选择应大一些 一般选择12V60A或12V120A为宜 这样 可保证一定的工作时间 2 RTK流动站的组成和作用 如下图所示 从基准站接收到的信号由流动站的UHF电台接收 流动站同时也接收相同的卫星信号 用配备的TSC1控制器进行实时