第7章小地区控制测量

1、第7章小地区控制测量 第7章 小地区控制测量 第7章小地区控制测量 7-17-1概述概述 目目 的的 目的：目的：提供控制基础和起算基准 实质：实质：测定具有较高精度的平面坐标和高程的点位 测量工作必须遵循“从整体到局部，先控制后碎部”的 原则。这里的“整体”是指控制测量，其 含义为控制测量应 按由高等级到低等级逐级加密进行，直至最低等级的图根控 制测量，再在图根控制点上安置仪器进行碎部测量或测设工 作。以防止误差的积累并加快测量作业的速度。 第7章小地区控制测量 分分 类类 第7章小地区控制测量 控制测量包括平面控制测量和高程控制测量，称测定点位的 (x,y)坐标为平面控制测量，测定点位的H

2、坐标为高程控制测 量。在全国范围内建立的控制网，称为国家控制网。它是全 国各种比例尺测图的基本控制，也为研究地球的形状和大小， 了解地壳水平形变和垂直形变的大小及趋势，为地震预测提 供形变信息等服务。控制测量也可以用GPS仪器进行 观测。 第7章小地区控制测量 国家控制网的概念国家控制网的概念 为了统一全国各地区的测量工作，必须进行全国性的 控制测量，以建立国家控制网，供整个国民经济规划和国 防建设等使用。国家控制网分平面控制网和高程控制网。 (一) 国家平面控制网 国家平面控制网主要是采用三角测量方法建立的，即 在全国范围内将控制点组成一系列的三角形，通过测定所 有三角形的内角，推算出各控制

3、点的坐标。国家控制网也 是按照“由高级到低级、由整体到局部”的原则布设的。 国家平面控制网按其精度可分为一、二、三、四等四个等 级。 第7章小地区控制测量 第7章小地区控制测量 第7章小地区控制测量 第7章小地区控制测量 第7章小地区控制测量 2 二等三角锁、网二等三角锁、网 第7章小地区控制测量 第7章小地区控制测量 第7章小地区控制测量 第7章小地区控制测量 国家三角锁、网的布设规格与精度要求国家三角锁、网的布设规格与精度要求 第7章小地区控制测量 第7章小地区控制测量 (二) 国家高程控制网 第7章小地区控制测量 我国的高程系统是以1956年由青岛验潮站测出的“黄海 平均海水面”作为起算

4、高程的基准面，并在青岛市内观象山 设置了水准原点，该点的高程为72.289 m。80年代初又重新 测定水准原点的高程为72.260 m。全国性高程控制测量是从 青岛原点出发，用精密的水准测量方法国家高程控制网的建 立，由高级到低级，从整体到局部：分成四个等级，逐级控 制，逐级加密 一等水准网：骨干，环线长1000-1500km 二等水准网：基础，环线长500-750km 精密水准测量 三、四等水准网：为地形测图和工程建设服务。 第7章小地区控制测量 第7章小地区控制测量 精密水准测量：精密水准测量：一等水准网，二等水准网 第7章小地区控制测量 第7章小地区控制测量 第7章小地区控制测量 第7章

5、小地区控制测量 第7章小地区控制测量 （三）、（三）、 小地区控制测量小地区控制测量 第7章小地区控制测量 小区域控制网同样也包括平面控制网和高程控制网两种。 平面控制网的建立主要采用导线测量和小三角测量，高程控 制网的建立主要采用三、四等水准测量和三角高程测量。 小区域平面控制网，应根据测区的大小分级建立测区首级 控制网和图根控制网。直接为测图而建立的控制网称为图根 控制网，其控制点称为图根点。图根点的密度应根据测图比 例尺和地形条件而定。 小区域高程控制网，也应根据测区的大小和工程要求采 用分级建立。一般以国家或城市等级水准点为基础，在测区 建立三、四等水准路线或水准网，再以三、四等水准点

6、为基 础，测定图根点高程。 第7章小地区控制测量 7-2 导线测量导线测量 第7章小地区控制测量 一、一、 导线布设形式导线布设形式 导线测量是建立小地区平面控制网常用的一种方法，特别是地物分 布较复杂的建筑区、视线障碍较多的隐蔽区和带状地区，多采用导 线测量的方法。根据测区的不同情况和要求， 导线可布设成下列三 种形式： 1 闭合导线闭合导线 起讫于同起讫于同 一已知点的导一已知点的导 线，称为闭合线，称为闭合 导线。导线。 第7章小地区控制测量 第7章小地区控制测量 第7章小地区控制测量 二、二、 导线测量外业导线测量外业 (一)导线的布设：导线的布设： 首级网等级和加密层次 直伸等边 踏

7、勘选点： 土质坚硬 通视条件良好 埋设标石，填“点之记”，编号 第7章小地区控制测量 第7章小地区控制测量 (四) 起始边方位角的测定 与高级已知点连接的导线，因有已知边方位角，只需 观测连接角便可以推算各边的方位角，然后推算各点的坐 标。对于不与高级已知点相连接的闭合导线，则可用罗盘 仪测定一条起始边的磁方位角，便可推算其他各边的方位 角，并推算各点的坐标。 (五) 导线测量记录 导线测量的外业记录有规定的表格。 第7章小地区控制测量 7-3 7-3 导线计算导线计算 经纬仪导线计算的目的是求得各导线点的坐标， 并根据求得的各点坐标精确地绘制导线图。 导线计算分为以下五个步骤进行： 角度闭合

8、差的计算和调整；角度闭合差的计算和调整； v = - f /n = + v 坐标方位角的推算；坐标方位角的推算； 前前=后后+180+左左 或 前前=后后+180-右右 A B C D 1 2 3 第7章小地区控制测量 第7章小地区控制测量 第7章小地区控制测量 第7章小地区控制测量 (二) 坐标方位角的推算 各导线边的坐标方位角，是根据闭合导线起始 边的坐标方位角和改正后的内角而推算的。 根据坐标方位角的定义，它是从坐标轴北端开 始顺时针旋转至某边的水平角。因此有相同端点的 两条边，右侧边的坐标方位角就等于左侧边的坐标 方位角加上两边之间的夹角，同一条边的正反方位 角相差180。即沿导线前进

9、方向： 前=后-180+左 或前=后 +180-右。 上式中包含具相同端点两条边的方位角关系以及正 反方位角的关系。 第7章小地区控制测量 (三) 坐标增量的计算 1 1 计算坐标增量的公式计算坐标增量的公式 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 闭合导线纵、横坐标增量代数和的理论值应为零， 实际上由 于量边的误差和角度闭合差调整后的残余误差，往往不等于 零，而产生纵坐标增量闭合差与横坐标增量闭合差，即 导线全长闭合差为：导线全长闭合差为： 第7章小地区控制测量 坐标增量改正数计算：坐标增量改正数计算： 导线全长相对误差为：导线全长相对误差为： (四) 坐标增量闭合差的调整

10、 调整原则：反号与边长成比例分配反号与边长成比例分配 调整过程中根据情况取整，但必须保证调整后和为零 第7章小地区控制测量 (五) 坐标的计算 根据起始点的已知坐标和改正后的坐标增量，依次计 算各点的坐标。 各点坐标推算各点坐标推算 第7章小地区控制测量 二、二、 附合导线计算附合导线计算 附合导线计算角度闭合差和坐标增量闭合差的公式不 同。 (一) 角度闭合差的计算与调整 附合导线的角度闭合差为从一已知边方位角出发，使 用观测角推算至另一条已知边，推算方位角与已知方位角 之差。 (二) 坐标方位角的推算 推算出的已知边的坐标方位角应与已知值相同，以此作 为计算的检核。 (三) 坐标增量的计算

11、 根据导线各边的方位角和边长，计算各坐标增量，计算方 法与闭合导线相同。 第7章小地区控制测量 (四) 坐标增量闭合差的分配 理论上的坐标增量之和x理、y理应分别等于 两端已知点的纵横坐标之差，由于测角和量边都存在误差， 计算出的纵横坐标增量的总和不能满足上述条件，而产生 坐标增量闭合差。 (五) 坐标的计算 根据导线一端的控制点的坐标，以及改正后的坐标增 量，按照导线坐标计算的方法，逐点计算各导线点的坐标。 第7章小地区控制测量 1 2 3 4 5 224 33 87 51 12 89 13 42 87 29 12 125 06 42 150 20 12 第7章小地区控制测量 第7章小地区控

12、制测量 查找导线测量错误的方法查找导线测量错误的方法 第7章小地区控制测量 第7章小地区控制测量 第7章小地区控制测量 7-4 7-4 交会法和小三角测量交会法和小三角测量 地势平坦的常采用经纬仪导线建立测图控制点。在山 区或地形复杂的地区往往采用经纬仪交会点来加密测图控 制。经纬仪交会法按其布设形式的不同，可分为前方交会 法、侧方交会法和后方交会法。 一、一、 前方交会法前方交会法 前方交会是采用经纬仪在已知点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。但是为检 核，有时从三个已知点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。同时为了提高交 会点的

13、精度，选择P点时，应尽可能使交会角r接近于90， 并保证30r150。 第7章小地区控制测量 1.前方交会法的计算 A B P 计算方法：计算方法：按照导线计算方法，以AB为起始边计 算导线 第7章小地区控制测量 P点坐标计算可采用前方交会法的余切公式，用计算 器进行计算。要求A、B、P和B、C、P的注字方向是逆时针 的。 A B P C 2.检核：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 第7章小地区控制测量 二、二、 侧方交会法侧方交会法 实质实质：利用两个高级控制点测定另一未知点的坐标 作业模式：作业模式：在一个已知点A和未知点P上安置

14、仪器，观测水平角A 和P。 A B P C 第7章小地区控制测量 A B P C 第7章小地区控制测量 三、三、 后方交会法后方交会法 作业模式作业模式：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。 A B P 1 1 C 1 2 2 2 检核检核：向四个已知点进行观测，测出水平角与检验角(K点为 已知点)。 第7章小地区控制测量 后方交会的危险圆后方交会的危险圆： 应用条件：应用条件：有四个高级控制点，且P点不在A、B、C 三点所构成的圆周上或该圆周的附近 A P C B P 第7章小地区控制测量 A B P C S a S b S c S b 第7章小地区控制测

15、量 A P S a S b B 第7章小地区控制测量 四、四、 小三角测量小三角测量 小三角测量，是指由于控制的区域较小，因而将此区 域内的地球表面当做平面来进行的三角测量。与导线测量 相比，它的测角任务虽然比较大，但量距工作量大大减少。 在开阔的山区和丘陵地带，小三角测量是建立图根控制网 的主要方法。 线形三角锁(线形锁)是一种常用的小三角锁，其特点是两 端附合于高级点上，除了要测三角形内角外，还要测出两 个定向角 和，但不需丈量基线。 小三角测量的工作程序也分外业和内业两部分。外业 包括选点、造标、角度观测等，独立的小三角锁(网)还需 丈量基线；内业包括野外成果整理、近似平差和计算边长 与

16、坐标等。 第7章小地区控制测量 6-5 6-5 高程控制测量高程控制测量 在地形测量中，最基本的高程控制测量方法是 四等水准测量和等外水准测量(图根水准测量) 一、一、 四等和等外水准测量的施测四等和等外水准测量的施测 四等和等外水准路线的布设形式，主要有单一 的附合水准路线、闭合水准路线、支线水准路线和 水准网。 四等和等外水准测量的施测，主要区别在于所 使用仪器和观测要求不同。四等和等外水准测量通 常采用双面尺法或两次仪高法进行观测，每个测站 的观测工作方法见第三章。 第7章小地区控制测量 二、二、 四等和等外水准测量的内业计算四等和等外水准测量的内业计算 1 检查和整理外业手簿 经检查无

17、误，则取每站高差的平均值作为水准 路线高差的成果。 2 水准路线闭合差的计算与分配 由于测量结果存在误差，因此观测所得水准路 线的高差值与理论值必然会有差值，即水准路线的 闭合差。 第7章小地区控制测量 闭合水准路线闭合水准路线其高差总和应为零，因此闭合差为： fh=h 式中，h=h+h+为各站观测高差之和。 附合水准路线附合水准路线的高差总和应等于两端点高级水准点高程H 和H之差，则闭合差为：fhh-(H） 支线水准路线支线水准路线，一般采用往、返测，其往、返测高差总 和的绝对值应相等而符号相反，故其代数和即闭合差为： fh=h往h返 四等及等外水准路线测量的闭合差不能超过一定的限值， 其规

18、定见表6-9。当闭合差fh在容许范围内时，即可进行分配， 使观测高差值与理论值一致。高差闭合差的分配方法是以闭 合差相反的符号按与水准路线的测站数(测段中每公里测站数 相差甚大时)或测段长(测段中每公里测站数大致相等时)成正 比分配。 第7章小地区控制测量 3 图根点或水准点的高程计算 由高一级水准点的已知高程，根据改正后的 高差依次计算，即Hi=Hi-1hi 第7章小地区控制测量 7-6 GPS7-6 GPS技术在控制测量中的应用技术在控制测量中的应用 全球定位系统(GPS)是借助分布在空中的多个GPS卫星确 定地面点位置的一种新型定位系统。GPS定位具有全天候、高 精度、定位速度快、布点灵活和操作方便等特点。因此，GPS 技术在测量学、导航学及其相关学科领域获得了极其广泛的 应用。测量学中经典的平面控制测量，正逐步被GPS测量技术 所代替。 一、一、 GPSGPS定位原理与系统组成定位原理与系统组成 如图，A、B、C为空中三个已知点，P点为地面待