工程控制测量PPT

1、工程控制测量 昌樟高速公路改扩建项目AP4标项目经理部 2013年6月 让世界更畅通 目录 一、平面控制测量的建网模式一、平面控制测量的建网模式 二、常用坐标系二、常用坐标系 三、常用导线测量形式及坐标计算三、常用导线测量形式及坐标计算 四、导线测量的等级分类及要求四、导线测量的等级分类及要求 五、导线测量中边长的改正投影计算方法五、导线测量中边长的改正投影计算方法 六、施工控制测量指导书六、施工控制测量指导书 七、三角高程测量七、三角高程测量 目录 一、平面控制测量的建网方式：一、平面控制测量的建网方式： 1 三角锁（基本不用）三角锁（基本不用） 2导线测量导线测量(优点：可以和三角高程一起

2、施测，共同完成平面和三、四等级别的高程控制测量优点：可以和三角高程一起施测，共同完成平面和三、四等级别的高程控制测量) 3全球定位系统测量（英文缩写全球定位系统测量（英文缩写GPS）（只能做平面控制测量）（只能做平面控制测量） 二、常用坐标系二、常用坐标系 1. 1 大地坐标系统：大地坐标系统： 包括大地空间直角坐标系和极坐标系包括大地空间直角坐标系和极坐标系 大地空间坐标系通常按不同参考椭球建立，以椭球体中心为原点，起始子午面与某个点的空间坐大地空间坐标系通常按不同参考椭球建立，以椭球体中心为原点，起始子午面与某个点的空间坐 标用标用X，Y, Z表示。表示。 大地空间极坐标系中，某点的位置用

3、大地空间极坐标系中，某点的位置用B 、L 、H表示，表示，L为该点的经度，为该点的经度，B为该点纬度，为该点纬度，H为该点为该点 的大地高（大地高的大地高（大地高=正常高正常高+高程异常）。具体解释为：高程异常）。具体解释为：其地面上一点的大地经度其地面上一点的大地经度L为大地起始子午面与为大地起始子午面与 该点所在的子午面所构成的二面角，由起始子午面起算，向东为正，称为东经（该点所在的子午面所构成的二面角，由起始子午面起算，向东为正，称为东经（0180），向西为负，称），向西为负，称 为西经（为西经（0180）；大地纬度）；大地纬度B是经过该点作椭球面的法线与赤道面的夹角，由赤道面起算，向北

4、为正，称是经过该点作椭球面的法线与赤道面的夹角，由赤道面起算，向北为正，称 为北纬（为北纬（090），向南为负，称为南纬（），向南为负，称为南纬（090）；大地高）；大地高H是地面点沿椭球的法线到椭球面的距离。是地面点沿椭球的法线到椭球面的距离。 平面控制测量的建网方式平面控制测量的建网方式 12高斯平面坐标系统：高斯平面坐标系统： 适用于高斯适用于高斯-克吕格投影的一种坐标系统。高斯克吕格投影的一种坐标系统。高斯- 克吕格投影是按分带（克吕格投影是按分带（3度或度或6度带）方法各自进度带）方法各自进 行投影，故各带坐标成独立系统。以中央经线投影为纵轴行投影，故各带坐标成独立系统。以中央经线投

5、影为纵轴(x), 赤道投影为横轴赤道投影为横轴(y),两轴交点即为各带两轴交点即为各带 的坐标原点。的坐标原点。 纵坐标以赤道为零起算，赤道以北为正，以南为负。我国位于北半球，纵坐标均为正值。横坐标纵坐标以赤道为零起算，赤道以北为正，以南为负。我国位于北半球，纵坐标均为正值。横坐标 如以中央经线为零起算，中央经线以东为正，以西为负，横坐标出现负值，使用不便，故规定将坐如以中央经线为零起算，中央经线以东为正，以西为负，横坐标出现负值，使用不便，故规定将坐 标纵轴西移标纵轴西移500公里当作起始轴，凡是带内的横坐标值均加公里当作起始轴，凡是带内的横坐标值均加 500公里。公里。 举例：某点坐标举例

6、：某点坐标X=3173760.226 Y=25537173.080 其中其中Y坐标坐标25为带号，坐标减去为带号，坐标减去500公里，实际坐标公里，实际坐标Y=37173.080。 高速铁路、公路、地铁、水电工程，市政工程常用高斯坐标系统。高速铁路、公路、地铁、水电工程，市政工程常用高斯坐标系统。 13 施工独立坐标系统：施工独立坐标系统： 为了施工需要建立的一种坐标系统，铁路长大隧道常用的一种独立控制网。为了施工需要建立的一种坐标系统，铁路长大隧道常用的一种独立控制网。 举例：以隧道线路左线前进方向为举例：以隧道线路左线前进方向为X 轴，作为其正方向，轴，作为其正方向，Y轴可以取轴可以取0或

7、一固定值（比如或一固定值（比如1000 ，这样是为了避免某些点的，这样是为了避免某些点的Y值出现负值），这样，在直线隧道中值出现负值），这样，在直线隧道中X值就是里程，值就是里程，Y可以直观的反应可以直观的反应 出出 常用坐标系常用坐标系 点位的偏移量或偏移方向。点位的偏移量或偏移方向。 比如以直线隧道的线路前进方向为比如以直线隧道的线路前进方向为X轴正向，轴正向，Y轴坐标为轴坐标为1000。 某点坐标某点坐标X=194115.4450 Y=1000.0150 可以直观地看出该点里程为可以直观地看出该点里程为194+115.4450，点位偏移线路，点位偏移线路0.0150，向右偏。，向右偏。

8、三、常用导线测量形式及坐标计算三、常用导线测量形式及坐标计算: : 2. 1 支导线（无复核条件，不主张采用。应独立进行两次以作比较）支导线（无复核条件，不主张采用。应独立进行两次以作比较） 2. 2 附合导线（已知首尾四个导线点，进行中间点加密布置）附合导线（已知首尾四个导线点，进行中间点加密布置） 2. 3 闭合导线（特殊形式感的附合导向线）闭合导线（特殊形式感的附合导向线） 2. 4 无定向导线（先假定坐标系统，求出夹角，再进行常规导线计算）无定向导线（先假定坐标系统，求出夹角，再进行常规导线计算） 2. 5 坐标计算：（方位角的计算、坐标增量计算）坐标计算：（方位角的计算、坐标增量计算

9、） 四、导线测量的等级分类及要求：四、导线测量的等级分类及要求： 工程测量规范等级分为工程测量规范等级分为国家一、二、三、四等国家一、二、三、四等和和国家一、二、三级，国家一、二、三级，精度由高到底，根据精度由高到底，根据工工 程测量规范程测量规范的要求建立不同等级的导线控制网。（不同行业结合工程测量规范，制定自己的测量的要求建立不同等级的导线控制网。（不同行业结合工程测量规范，制定自己的测量 规范）规范） 常用坐标系常用坐标系 工程测量规范工程测量规范的要求的要求 等等 级级 导线导线 长度长度 (Km) 平均平均 边长边长 (Km) 测距中测距中 误差误差 (mm) 测角中测角中 误差误差

10、() 测距相对中测距相对中 误差误差 测回数测回数方位方位 角闭角闭 合差合差 （） 相对闭合差相对闭合差DJDJ 1 1 DJDJ 2 2 DJDJ 6 6 三三 等等 14143 3201.81/1500006103.6 1/55000 四四 等等 9 91.51.5182.51/80000465 1/35000 一一 级级 4 40.50.51551/300002410 1/15000 二二 级级 2.42.40.250.251581/140001316 1/10000 三三 级级 1.21.20.10.115121/70001224 1/5000 表表1 1 导线测量的主要技术要求导线

11、测量的主要技术要求 导线测量的等级分类及要求导线测量的等级分类及要求 等级等级 经纬经纬 仪型仪型 号号 光学光学 测微测微 器两器两 次重次重 合读合读 数差数差 （ ） 半测半测 回归回归 零差零差 （ ） 一测回中一测回中2c较差（较差（ ） 同方向值各测回互差同方向值各测回互差 （ ） 四等四等 及以及以 上上 DJ11696 DJ238139 一级一级 及以及以 下下 DJ212189 DJ61824 表表2 水平角方向观测法技术要求水平角方向观测法技术要求 导线测量的等级分类及要求导线测量的等级分类及要求 等级等级测回数测回数 二等二等 J169 J2912 三等三等 J14 J2

12、6 四等四等 J12 J24 一级一级J22 表表3 水平角方向观测的测回数技术要求水平角方向观测的测回数技术要求 导线测量的等级分类及要求导线测量的等级分类及要求 n m 2 / 2 n N f m 其中有几个指标是考核一个控制网精度是否达标的主要数据：其中有几个指标是考核一个控制网精度是否达标的主要数据： 方位角闭合差：方位角闭合差： 根据导线形式，通过已知的起算方位角和观测的导线夹角，来计算导线的方位角闭合差，其限差根据导线形式，通过已知的起算方位角和观测的导线夹角，来计算导线的方位角闭合差，其限差 要小于规范相应等级要求的数值，这样该导线才满足要求，方可进行下一步计算。要小于规范相应等

13、级要求的数值，这样该导线才满足要求，方可进行下一步计算。 举例：某导线按四等网测量，测角数位举例：某导线按四等网测量，测角数位9 9，其角度闭合差应小于正负，其角度闭合差应小于正负5 5* *9=159=15。 测角中误差测角中误差 简易计算测角中误差有两种计算方法：简易计算测角中误差有两种计算方法： （1）、按左、右角闭合差计算：）、按左、右角闭合差计算： (2 )、按导线方位角闭合差计算：、按导线方位角闭合差计算： 导线测量的等级分类及要求导线测量的等级分类及要求 f 其中：其中： -附合导线（或闭合导线）的方向角闭合差；附合导线（或闭合导线）的方向角闭合差； n-三角形个数或计算的测站数

14、三角形个数或计算的测站数 N-附合导线或闭合导线环的个数。附合导线或闭合导线环的个数。 -左、右角之和左、右角之和360与之差与之差 导线测量的等级分类及要求导线测量的等级分类及要求 举例计算：举例计算： 某导线网有某导线网有N=2个闭合环，环个闭合环，环1角度闭合差角度闭合差为+2,35秒，测站为测站为n=6，环，环2角度闭合差为角度闭合差为-3.38秒，测站秒，测站 位位n=4。 运用上述公式，计算测角中误差运用上述公式，计算测角中误差=1.37秒秒 导线全长相对闭合差导线全长相对闭合差 本指标是导线测量中最重要的一个精度考核标准。常用本指标是导线测量中最重要的一个精度考核标准。常用K K

15、表示。表示。 观测手簿的记录、检查和观测数据的划改，应遵守下列规定：观测手簿的记录、检查和观测数据的划改，应遵守下列规定： （1）水平角观测的秒值读、记错误，应重新观测，度分读、记错误可在现场更正。但同一方向）水平角观测的秒值读、记错误，应重新观测，度分读、记错误可在现场更正。但同一方向 盘左、盘右不得同时更改相关数字。盘左、盘右不得同时更改相关数字。 （2）天顶距观测中，分的读数在各测回中不得连环更改。）天顶距观测中，分的读数在各测回中不得连环更改。 (3）距离测量中，每测回开始要读、记完整的数字，以后可读、记尾数。厘米以下数字不得划）距离测量中，每测回开始要读、记完整的数字，以后可读、记尾

16、数。厘米以下数字不得划 改。米和厘米部分的读、记错误，在同一距离的往返测量中，只能划。改。米和厘米部分的读、记错误，在同一距离的往返测量中，只能划。 导线测量的等级分类及要求导线测量的等级分类及要求 五、导线测量中边长的改正投影计算方法：五、导线测量中边长的改正投影计算方法： （1）归化导测区平均高程面：）归化导测区平均高程面： D1=D测测*（1+（H平平-H边）边）/R） 式中：式中：D 测测=测距两点的水平距离测距两点的水平距离 H平平=测区的平均高程，即投影面的高程测区的平均高程，即投影面的高程 H边边=测距边两点的平均高程测距边两点的平均高程 R=参考椭球体在测距边方向法截弧的曲率半

17、径，一般近似取参考椭球体在测距边方向法截弧的曲率半径，一般近似取R=6371000。 （2）测距边投影到高斯投影面的长度）测距边投影到高斯投影面的长度 D2=D1*(1+Y*Y/2/R/R) 式中式中: Y=测距边两点横坐标之平均值测距边两点横坐标之平均值 R=测距边中点的平均曲率半径，通常取近似值测距边中点的平均曲率半径，通常取近似值R=6371000。 还有一种情况是，在高斯投影中，第一步投影是先投影到还有一种情况是，在高斯投影中，第一步投影是先投影到0平面上，及第一步计算中平面上，及第一步计算中H平平=0。 导线测量中边长的改正投影计算方法导线测量中边长的改正投影计算方法 点号点号X(米

18、米)Y（米）（米）H（米）（米） A534383.1810300 B534941.5800200 举例计算：举例计算： 假定假定A-B的实测举例为的实测举例为356.3890 计算其高斯投影后的距离（先投影到计算其高斯投影后的距离（先投影到H=0,再投影到高斯面）再投影到高斯面） 第一步投影：第一步投影： D1=356.3890*(1-250/6371000)=356.2750 第二步投影：第二步投影： D2=356.2750*(1+34662*34662/206371000/6371000)=356.2803 在本例计算中，要注意的是：在本例计算中，要注意的是：Y值应先减去值应先减去500公

19、里后再计算。，这一点必须牢记！公里后再计算。，这一点必须牢记！ 导线测量中边长的改正投影计算方法导线测量中边长的改正投影计算方法 六、施工控制测量指导书六、施工控制测量指导书. (一一) )施工控制测量工艺流程图施工控制测量工艺流程图 技技 术术 设设 计计 踏勘、选点、建标、埋石踏勘、选点、建标、埋石 仪器设备检校仪器设备检校 外业观测（测角、测距、水准、外业观测（测角、测距、水准、GPSGPS） 观测原始记录检查观测原始记录检查 数据预处理、平差计算数据预处理、平差计算 整理成果资料整理成果资料 编写技术总结报告编写技术总结报告 检查验收检查验收 施工控制测量指导书施工控制测量指导书 （二

20、）施工控制测量方法及要求（二）施工控制测量方法及要求 作业指导书是针对施工控制测量的特点和作业需要编写的，服务范围是二等以下施工平面控制作业指导书是针对施工控制测量的特点和作业需要编写的，服务范围是二等以下施工平面控制 网、平高控制网、高程控制网的建立和控制点加密。使用本指导书进行测量作业，应满足相应规程网、平高控制网、高程控制网的建立和控制点加密。使用本指导书进行测量作业，应满足相应规程 规范。如业主有特殊要求的，按业主要求执行。规范。如业主有特殊要求的，按业主要求执行。 （三）准备工作（三）准备工作 1 1收集资料：收集资料： 包括：（包括：（1 1）控制测量资料包括成果表、点之记、展点图

21、、路线图、计算说明和技术总结）控制测量资料包括成果表、点之记、展点图、路线图、计算说明和技术总结 等。收集资料时要查明施测年代、作业单位、依据规范、平高系统、施测等级和成果的精度评定。等。收集资料时要查明施测年代、作业单位、依据规范、平高系统、施测等级和成果的精度评定。 （2 2）收集合同文件、工程设计文件、业主（）收集合同文件、工程设计文件、业主（监理）文件中有关测量专业的技术要求和规定。监理）文件中有关测量专业的技术要求和规定。 （3 3）准备相应的规范：准备相应的规范：国家三角测量规范国家三角测量规范、工程测量规范工程测量规范及相应作业的行业规范及相应作业的行业规范 。 2.2.现场踏勘

22、现场踏勘 携带收集到的测区地形图、控制展点图、点之记等资料到现场踏勘。踏勘主要了解以下内容：携带收集到的测区地形图、控制展点图、点之记等资料到现场踏勘。踏勘主要了解以下内容： （1 1）原有的三角点、导线点、）原有的三角点、导线点、GPSGPS点的位置，了解觇标、标石和标志的现状，其造标埋石的质量，以便点的位置，了解觇标、标石和标志的现状，其造标埋石的质量，以便 决定有无利用价值。决定有无利用价值。 （2 2）现场踏勘应作好记录，并编写踏勘报告。）现场踏勘应作好记录，并编写踏勘报告。 施工控制测量指导书施工控制测量指导书 3.3.技术设计技术设计 技术设计是根据工程建设项目的规模和对施工测量精

23、度的要求，及合同、业主和监理的要求，结技术设计是根据工程建设项目的规模和对施工测量精度的要求，及合同、业主和监理的要求，结 合测区自然地理条件的特征，选择最佳布网方案和观测方案，保证在规定期限内多快好省地完成生合测区自然地理条件的特征，选择最佳布网方案和观测方案，保证在规定期限内多快好省地完成生 产任务，产任务， 技术设计必须包括下列主要内容：技术设计必须包括下列主要内容： （1 1）任务概述：说明工程建设项目的名称、工程规模、来源、用途、测区范围、地理位置）任务概述：说明工程建设项目的名称、工程规模、来源、用途、测区范围、地理位置 、行政隶属、任务的内容和特点、工作量以及采用的技术依据。、行

24、政隶属、任务的内容和特点、工作量以及采用的技术依据。 （2 2）说明控制网采用的平面基准、等级划分以及各网点或导线点的点号、位置、图形、点）说明控制网采用的平面基准、等级划分以及各网点或导线点的点号、位置、图形、点 的密度、已知点的利用与联测方案；初步确定的觇标高度与类型、标石的类型与埋设要求；观测方的密度、已知点的利用与联测方案；初步确定的觇标高度与类型、标石的类型与埋设要求；观测方 法及使用的仪器。法及使用的仪器。 （3 3）内业计算：外业成果资料的分析和评价，选定的起算数据及其评价，选用的计算数学）内业计算：外业成果资料的分析和评价，选定的起算数据及其评价，选用的计算数学 模型，计算与检

25、校的方法及其精度要求，成果资料的要求等。模型，计算与检校的方法及其精度要求，成果资料的要求等。 4.4.检校仪器检校仪器 按规范要求在控制测量作业前对准备使用的仪器和配套的器具进行检定和校准。按规范要求在控制测量作业前对准备使用的仪器和配套的器具进行检定和校准。 施工控制测量指导书施工控制测量指导书 5 5选点埋石：选点是把图上设计的点位落实到实地，并根据具体情况进行修改。边角网点选在通选点埋石：选点是把图上设计的点位落实到实地，并根据具体情况进行修改。边角网点选在通 视良好、交通方便、地基稳定且能长期保存的地方。视线要避开障碍物。对于能够长期保存、离施视良好、交通方便、地基稳定且能长期保存的

26、地方。视线要避开障碍物。对于能够长期保存、离施 工区较远的点要考虑到图形结构和便于加密。直接用于施工放样的控制点要便于放样。工区较远的点要考虑到图形结构和便于加密。直接用于施工放样的控制点要便于放样。 GPSGPS网的选点不要求相连的边都通视，但为了使用常规仪器测量时能够后视和检核，每点至少有网的选点不要求相连的边都通视，但为了使用常规仪器测量时能够后视和检核，每点至少有 两个点与它通视。同时要求地势开阔，能够接收到足够的卫星信号。两个点与它通视。同时要求地势开阔，能够接收到足够的卫星信号。 埋设地面标石是将灌制好的嵌有金属中心标志的标石浇筑埋设于地面，其过程是：挖基坑，坑底埋设地面标石是将灌

27、制好的嵌有金属中心标志的标石浇筑埋设于地面，其过程是：挖基坑，坑底 要整平夯实，再填砂石捣固，浇底层混凝土树标石并浇筑混凝土。在基岩层上或坚硬的混凝土路面要整平夯实，再填砂石捣固，浇底层混凝土树标石并浇筑混凝土。在基岩层上或坚硬的混凝土路面 上，可以直接钻孔，将刻有中心标志的胀锚螺栓打入孔内。上，可以直接钻孔，将刻有中心标志的胀锚螺栓打入孔内。 6 6全站仪外业角度、距离、高差观测：全站仪外业角度、距离、高差观测： 全站仪用于控制测量，可以将测水平角、立角、斜距一次进行。同时还可以测量平距、高差用来全站仪用于控制测量，可以将测水平角、立角、斜距一次进行。同时还可以测量平距、高差用来 检核计算，

28、在已知点上还可以测量各观测点的坐标作为平差中的近似坐标。全站仪测角除读数外，检核计算，在已知点上还可以测量各观测点的坐标作为平差中的近似坐标。全站仪测角除读数外， 与经纬仪测量的操作程序和限差要求一样，全站仪测距与测距仪相同。但是全站仪测控制应注意以与经纬仪测量的操作程序和限差要求一样，全站仪测距与测距仪相同。但是全站仪测控制应注意以 下几点要求。下几点要求。 施工控制测量指导书施工控制测量指导书 1 1）全站仪控制测量注意事项：）全站仪控制测量注意事项： (1)(1)用于控制测量的全站仪的精度要达到相应等级控制测量的要求。用于控制测量的全站仪的精度要达到相应等级控制测量的要求。 (2)(2)

29、测量前要对仪器按要求进行检定、校准；出发前要检查仪器电池的电量。测量前要对仪器按要求进行检定、校准；出发前要检查仪器电池的电量。 (3)(3)必须使用与仪器配套的反射棱镜测距。必须使用与仪器配套的反射棱镜测距。 (4)(4)在等级控制测量中，不能使用气象、倾斜、常数的自动改正功能，应把这些功能关闭，而在测在等级控制测量中，不能使用气象、倾斜、常数的自动改正功能，应把这些功能关闭，而在测 量数据中人工逐项改正。量数据中人工逐项改正。 (5)(5)测量前要检查仪器参数和状态设置，如角度、距离、气压、温度的单位，最小显示、测距模式测量前要检查仪器参数和状态设置，如角度、距离、气压、温度的单位，最小显

30、示、测距模式 、棱镜常数、水平角和垂直角形式、双轴改正等。可提前设置好仪器，在测量过程中不再改动。、棱镜常数、水平角和垂直角形式、双轴改正等。可提前设置好仪器，在测量过程中不再改动。 (6)(6)手工记录以便检核各项限差，内存记录用作对照检查。手工记录以便检核各项限差，内存记录用作对照检查。 2 2）测量操作）测量操作 (1)(1)在测站上安置全站仪，对中、整平（激光对中、电子整平时要先启动仪器），量记仪器高。在测站上安置全站仪，对中、整平（激光对中、电子整平时要先启动仪器），量记仪器高。 (2)(2)在各镜站上安置棱镜，对中、整平，量记棱镜高，镜面对向测站。在各镜站上安置棱镜，对中、整平，量记棱镜高，镜面对向测站。 (3)(3)打开全站仪电源，上下转动望远镜、水平旋转仪器进行初始化，打开全站仪电源，上下转动望远镜、水平旋转仪器进行初始化， （4 4）测回数必须满足规范要求，）测回数必须满足规范要求， (5)(5)测量完毕后，量测仪器高、棱镜高作为检核测量完毕后，量测仪器高、棱镜高作为检核 (6)(6)检查记录，关闭仪器。本站结束。检查记录，关闭仪器。本站结束。 施工控制测量指导书施工控制测量指导书 7 7、控制测量内业计算、控制测量内业计算 1 1资料准备资料准备 (1)(1)画出平面控制网的