工程测量第九章地面模拟法测图

测量学实用教程第二部分提高篇第九章地面模拟法测图第九章地面模拟法测图内容提要：§9.1控制测量§9.2碎部测量§9.3地形图绘制§9.4地形图测绘的内容与取舍测图工作遵循“从整体到局部”，“先控制后碎部”，“由高级到低级”的原则和程序。即先从整体上进行高精度的控制测量，然后再到局部根据控制点进行一般精度的碎部测量，并依据《地形图图式》规定的符号，按一定比例尺绘制成地形图。只有这样才既能减少误差的积累，使得整个测区的精度比较均匀，又能把测量人员分成若干小组，在多个控制点上同时进行测图，加快测量进度，保证图幅拼接。§9.1控制测量一、控制测量(controlsurvey)1、目的与作用为测图或工程建设的测区建立统一的平面控制网(horizontalcontrolnetwork)和高程控制网(verticalcontrolnetwork)。控制误差的积累。作为进行各种碎部测量的基准。2、控制测量的含义控制测量(controlsurvey)：为建立控制网所进行的测量工作。控制点(controlpoint)：具有精确可靠平面坐标或高程的测量基准点。控制网(controlnetwork)：由控制点分布和测量方法决定所组成的几何图形。故：控制测量就是在测区内，依照测量规范和实地情况，布设控制点，组成控制网，并按照精度要求，测量控制点位置的工作。3、控制测量分类按内容分：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、小区域控制测量、图根控制测量对于建筑工程而言，一般进行的控制测量属于小区域级的和图根控制测量。图根控制测量实际是高等级控制测量的加密，主要是建立测图所需要的控制网。所谓小地区（小区域）(block,region)指的是不必考虑地球曲率对测量水平角和水平距离影响的范围。所谓图根网指的是直接服务于碎部测量的控制网。4、控制测量的布测原则尽量利用已有的控制测量成果，要注意点位的保护程度、精度等级是否符合要求；测区面积较大时，应当分级布网，逐级加密，按照相应等级的精度要求进行测量；平面控制网与高程控制网的布设范围应相适应；严格按照控制测量规范，实施控制测量工作；四等以上控制点，要埋设永久标志，图根点可埋设临时标志。二、控制网1、国家控制网平面：国家平面控制网由一、二、三、四等三角网(triangulationnetwork)组成。高程：国家高程控制网是由一、二、三、四等水准网(levelingnetwork)组成。国家控制网的特点：高级点逐级控制低级点。国家平面控制网（三角锁、网）的布设方案：一等三角锁是国家大地控制网的骨干，主要作用是控制二等以下各级三角测量，并为研究地球形状和大小提供资料。尽可能沿经纬线方向布设成纵横锁，且交叉构成网状图形。平均边长：20-25km二等三角锁、网是国家三角网的全面基础，同时又是地形测图的基本控制。方案一：先在一等锁环内沿经纬线纵横交叉布设二等基本锁，再在其控制下布设平均边长约为13km的二等补充网。方案二：以连续三角网的形式布设在一等锁环内，四周与一等锁衔接。平均边长：13km（10-18）全国需布设6万个图形1：国家一、二等平面控制网布置形式一等三角网二等三角网三、四等三角网是加密控制网，满足测图和工程建设的需要，采用插网或插点方法布设，也可以越级布网。三等网平均边长：8km四等网平均边长：2-6km国家三角锁、网的布设规格与精度要求等级平均边长（km）测角中误差(″)三角形最大闭合差″最弱边相对中误差一等网20-25±0.7±2.51:150000二等网13±1.0±3.51:150000三等网8±1.8±7.01:80000四等网2-6±2.5±9.01:40000国家精密导线网一等精密导线网二等精密导线网三、四等精密导线国家GPS网A级、B级、C级、D级等国家高程控制网的布设方案国家高程控制测量主要是用水准测量方法进行国家水准网的布测。国家水准网是全国范围内施测各种比例尺地形图和各类工程建设的高程控制基础，并为地球科学研究提供精确的高程资料，如研究地壳垂直形变的规律，各海洋平均海水面的高程变化，以及其他有关地质和地貌的研究等。国家水准网的布设采用由高级到低级、从整体到局部逐级控制、逐级加密的原则。国家水准网分4个等级布设，一、二等水准测量路线是国家的精密高程控制网。一等水准测量路线构成的一等水准网是国家高程控制网的骨干，同时也是研究地壳和地面垂直运动以及有关科学问题的主要依据，每隔15--20年沿相同的路线重复观测一次。构成一等水准网的环线周长根据不同地形的地区，一般在1000--2000km之间。在一等水准环内布设的二等水准网是国家高程控制的全面基础，其环线周长根据不同地形的地区在500--750km之间。一、二等水准测量统称为精密水准测量。我国一等水准网由289条路线组成，其中284条路线构成100个闭合环，共计埋设各类标石近2万余座。全国一等水准网布设略图如图所示。二等水准网在一等水准网的基础上布设。我国已有1138条二等水准测量路线，总长为13.7万公里，构成793个二等环。三、四等水准测量直接提供地形测图和各种工程建设所必须的高程控制点。三等水准测量路线一般可根据需要在高级水准网内加密，布设附合路线，并尽可能互相交叉，构成闭合环。单独的附合路线长度应不超过200km；环线周长应不超过300km。四等水准测量路线一般以附合路线布设于高级水准点之间，附合路线的长度应不超过80km。城市和工程建设高程控制网一般按水准测量方法来建立。为了统一水准测量规格，考虑到城市和工程建设的特点，城市测量和工程测量技术规范规定：水准测量依次分为二、三、四等3个等级。首级高程控制网，一般要求布设成闭合环形，加密时可布设成附合路线和结点图形。各等级水准测量的精度和国家水准测量相应等级的精度一致。城市和工程建设水准测量是各种大比例尺测图、城市工程测量和城市地面沉降观测的高程控制基础，又是工程建设施工放样和监测工程建筑物垂直形变的依据。水准测量的实施，其工作程序是：水准网的图上设计、水准点的选定、水准标石的埋设、水准测量观测、平差计算和成果表的编制。水准网的布设应力求做到经济合理，因此，首先要对测区情况进行调查研究，搜集和分析测区已有的水准测量资料，从而拟定出比较合理的布设方案。如果测区的面积较大，则应先在1:25000--1:100000比例尺的地形图上进行图上设计。图上设计应遵循以下原则：（1）水准路线应尽量沿坡度小的道路布设，以减弱前后视折光误差的影响。尽量避免跨越河流、湖泊、沼泽等障碍物。（2）水准路线若与高压输电线或地下电缆平行，则应使水准路线在输电线或电缆50m以外布设，以避免电磁场对水准测量的影响。（3）布设首级高程控制网时，应考虑到便于进一步加密。（4）水准网应尽可能布设成环形网或结点网，个别情况下亦可布设成附合路线。水准点间的距离：一般地区为2～4km；城市建筑区和工业区为1～2km。（5）应与国家水准点进行联测，以求得高程系统的统一。（6）注意测区已有水准测量成果的利用。根据上述要求，首先应在图上初步拟定水准网的布设方案，再到实地选定水准路线和水准点位置。在实地选线和选点时，除了要考虑上述要求外，还应注意使水准路线避开土质松软地段，确定水准点位置时，应考虑到水准标石埋设后点位的稳固安全，并能长期保存，便于施测。为此，水准点应设置在地质上最为可靠的地点，避免设置在水滩、沼泽、沙土、滑坡和地下水位高的地区；埋设在铁路、公路近旁时，一般要求离铁路的距离应大于50m，离公路的距离应大于20m，应尽量避免埋设在交通繁忙的岔道口；墙上水准点应选在永久性的大型建筑物上。水准点选定后，就可以进行水准标石的埋设工作。水准点的高程就是指嵌设在水准标石上面的水准标志顶面相对于高程基准面的高度，如果水准标石埋设质量不好，容易产生垂直位移或倾斜，那么即使水准测量观测质量再好，其最后成果也是不可靠的，因此务必十分重视水准标石的埋设质量。国家水准点标石的制作材料、规格和埋设要求，在《国家一、二等水准测量规范》（以下简称水准规范）中都有具体的规定和说明。关于工程测量中常用的普通水准标石是由柱石和盘石两部分组成，如左下图所示，标石可用混凝土浇制或用天然岩石制成。水准标石上面嵌设有铜材或不锈钢金属标志，如右下图所示。首级水准路线上的结点应埋设基本水准标石，基本水准标石及其埋设如左下图所示。墙上水准标志如右下图所示，一般嵌设在地基已经稳固的永久性建筑物的基础部分，水准测量时，水准标尺安放在标志的突分。埋设水准标石时，一定要将底部及周围的泥土夯实，标石埋设后，应绘制点之记，并办理托管手续。精密水准测量：一等水准网，二等水准网基本规定：•前后视距差应小于1m,累积差应小于3m；•相邻测站上，奇站按“后前前后”观测，偶站按“前后后前”观测；•同一测段的水准路线上测站数目设为偶数；•每一测段都要往、返测；•一测段的往返测应在不同气象条件下进行。精密水准测量：一等水准网，二等水准网等级仪器类型视距/m前后视距差/m视距累积差/m基辅分划读数差/mm基辅分划读数差/mm往返测高差不符值/mm一S05≤35≤0.5≤1.5≤0.3≤0.5≤2N1/2二S1S05≤50≤60≤1.0≤3.0≤0.5≤0.7≤4N1/22、城市控制网在国家可控制网的基础上，建立相应精度的二、三、四等三角网和二、三、四等水准网。作为城市基本建设的测量基准，也可以作为国家网的加密。其精度要求与国家网相对应，只是控制边的距离短于国家网的控制距离。目前，许多城市也利用GPS定位技术，建立了相应的城市GPS控制网。3、小区域（15km2以内）控制网和控制测量小区域平面控制：国家或城市控制点——首级控制——图根控制。小区域高程控制：国家或城市水准点——三、四等水准——图根点高程。平面控制的加密平面控制的加密：首级控制网（基本控制网）测区内最高一级的控制。加密控制网在首级控制的基础上布设的较低等级的控制网。图根控制直接为满足地形测图需要而加密的最低级控制网。两级图根一级图根点：直接由高级控制点发展的图根点二级图根点：由一级图根点再发展的图根点有关的规范规定：首级网等级与测区面积的配置关系平面控制的加密层次测站点至碎部点的视距长度规定图根点的必要密度：N=(0.38/R2)*A高程控制网的加密在国家或城市高程控制网的基础上，采用图根水准（四等或等外）或三角高程测量的方法进行加密。根据测图比例尺、地形条件及测图方法而定。图根控制点的密度测图比例尺1:5001:10001:2000图根点密度150/km250/km215/km2三、平面控制测量平面控制测量的方法GPS定位测量、三角测量、三边测量、边角测量、导线测量。三角测量适宜于大范围的平面控制测量，目前已逐渐被GPS定位测量所替代，三边测量、边角测量主要用于特殊工程的控制测量，在城市建筑物密度大或狭长测区，都不便于应用上述方法的，主要用导线测量的方法。导线测量的含义导线测量是平面控制测量的一种方法；导线测量所测量的因素是水平角和水平距离；导线测量通过所测的转折角和测导线边长，计算导线变得方位角和导线点平面坐标的；导线的布设形式有：附合导线、闭合导线、支导线三种。不同的导线布设形式适用性1．闭合导线(closedtraverse)多用于面积较宽阔的独立地区。一般作为首级控制测量选择的方法。2．附合导线(connectingtraverse)多用于带状地区及公路、铁路、水利等工程的勘测与施工。一般作为加密控制测量选择的方法。3．支导线(opentraverse)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：导线的布设形式附合导线闭合导线支导线单结点导线（导线网）闭合导线的几何控制条件最强，