7_小地区控制测量

7小地区控制测量§7.1概述§7.2经纬仪导线测量§7.3经纬仪导线计算§7.4交会法与小三角测量§7.5高程控制测量§7.6GPS技术在控制测量中的应用7.1概述一、控制测量的意义与方法1、控制测量的意义由于观测条件的限制，测量过程中不可避免地产生误差。必须采用正确的测量程序和方法，防止误差积累，加快测量作业速度。原则：由高级到低级、由整体到局部、先控制后碎部。先在测区内选择若干有控制意义的点作为控制点，组成一定的几何图形，形成测区的骨架，称为控制网。7小地区控制测量控制网的点位使用精度较高的仪器和方法测定，当其精度满足要求后，再根据控制点测定附近的地物地貌特征点（碎部点）。前者称为控制测量，后者称为碎部测量。控制点数量少，使用较精密的仪器和方法容易保证较高的精度。碎部点测量的精度虽然低于控制点，但却是根据控制点测定的，相互之间独立，误差不会积累，精度能保证。控制测量先行，较均匀覆盖整个作业区，便于多组同时作业，可加快作业进度。2、控制测量的方法控制测量分为平面控制测量和高程控制测量。平面控制测量的目的是测定平面控制点的平面位置，建立平面控制网。高程控制测量的目的是测定高程控制点的高程，建立高程控制网。方法控制测量高程控制测量平面控制测量水准测量三角高程测量导线测量三角测量二、国家控制网简介建立国家控制网的目的：统一全国各地区的测量工作，供整个国民经济规划和国防建设使用。国家控制网同样分为平面控制网与高程控制网。1、国家平面控制网传统的国家控制网主要采用三角测量的方法，在全国范围内将控制点组成一系列的三角形，通过测定三角形的内角，推算各控制点的坐标。国家平面控制网的布设原则：由高级到低级、由整体到局部。国家平面控制网按精度分为一、二、三、四等，逐级加密。一等精度最高，沿经纬线布设。通视条件不好地区，三、四等三角网也可用相应的精密导线代替。国家平面控制网纵横锁系布网方案和全面布网方案国家级平面控制各级三角测量的精度要求和边长规定等级平均边长测角中误差三角形最大闭合差起始边相对误差一一般情况下20-25km特殊情况下15-45km0.72.51:350000二一般情况下13km1.03.51:350000三一般情况下8km1.87.01:150000四一般情况下4km2.59.01:800002、国家高程控制网全国性高程控制从青岛水准原点出发，用精密水准测量方法测定。建立原则：由高级到低级、由整体到局部。分为一、二、三、四等水准路线。一、二等水准路线是国家高程控制网的骨干，沿地质构造稳定、交通不繁忙、路线平缓的交通线布设。三、四等水准路线是在一、二等水准网的基础上加密，直接提供地形测图和各种工程建设所必需的高程控制点。国家部分高程控制网示意图与国家一等水准网一、二、三、四等水准路线长度和精度要求5.080—四等3.0200300三等1.0—500-700二等—2000山地0.5—1000-1500平原、丘陵一等往返较差、附合或环线闭合差/mm每公里中误差/mm附合路线长/km环线周长/km等级L2L4L12L20三、小地区控制测量原因：全国性控制点的密度较稀，远远满足不了大比例尺地形测图和工程建设需要。目的：在国家级控制的基础上进一步加密精度低一级而有足够数量的控制点，供直接测图使用。方法：图根控制测量高程控制测量平面控制测量等外水准测量三角高程测量经纬仪导线测量经纬仪交会法小三角测量1闭合导线2附合导线3支导线1前方交会2侧方交会3后方交会7.2经纬仪导线测量随着电磁波测距和计算机技术的发展，用导线测量方法建立平面控制网得到广泛应用优点：布设灵活，适用于平原和人口密集地区。7.2.1导线布设形式闭合导线附合导线支导线闭合导线：测出各导线点的水平角和导线边长，测出已知边与闭合导线的连接角。附合导线：测出各导线点的水平角和导线边长，测出起始边和最终边与已知边的连接角。支导线：测水平角、边长和连接角。7.2.2经纬仪导线外业测量1、踏勘选点：到测区观察了解实际情况，选定导线点的位置。要求：（1）便于测绘地形：导线点视野开阔。（2）便于测角：相邻导线点通视。（3）便于量边：地势平坦（4）边长适宜：边长大致相等，短边尽可能少。导线边长与测区地形的复杂程度和测图比例尺大小有关。《规范》规定测图比例尺1:50001:20001:1000导线边长/m50-25050-25030-170附合导线总长度/m400020001000（5）保证安全：便于安置仪器，并保证观测人员和仪器安全。导线点选定后埋桩、编号、绘制导线点位置草图。永久性标志测量点之记2、测角导线的转折角分左角和右角。前进方向左侧的水平叫称为左角，一般观测左角。要求：对中误差小于3mm，对于DJ6级光学经纬仪两个半测回水平角互差应小于40。遇短边时，对中、瞄准更应仔细。3、量边用检验过的钢尺往返丈量，往返较差率应小于1/2000，量距困难地区应小于1/1000。若是斜距应换算为水平距离。如果用激光测距仪测定应进行倾斜、气象改正。4、起始方位角的测定实质是测定连接角。通过连接角可从已知边方位角推算各待定边的方位角。如果闭合导线不与高级边连接，可用陀螺经纬仪定向,测定一条起始边的磁方位角。5、导线测量记录：有固定表格，记录字体端正、清楚，不能涂改。7.2.3经纬仪导线内业计算经纬仪野外实测完毕后，应进行导线内业计算。目的：求得各导线点的坐标，绘制导线图。内业计算的准备工作：检查导线测量外业记录手簿内观测记录和计算是否正确，是否符合精度要求；导线边的倾斜改正；将已知数据和测量成果填入坐标计算表中；按比例绘制导线略图，以备检核。导线内业计算步骤：角度闭合差的计算和调整；坐标方位角的推算；坐标增量的计算，坐标增量闭合差的计算和调整；计算坐标。一、闭合导线的计算1、角度闭合差的计算和调整多边形的内角和的理论值等于(n-2)1800。测角误差的影响，使得实测内角和不等于理论值，其差值称为角度闭合差。0180)2(nf测图根导线角度闭合差的允许值为只有当实测角度闭合差小于容许值时，才能将角度闭合差反号平均分配给各个观测角，使得改正后的内角和等于理论值。为测站数容nnf,04实例：逆时针编号，前进方向测左角15401054000f容ff2.051nfvifvi编号观测角值改正后角值185051.285051.0289013.789013.5387029.287029.04125006.7125006.55150020.2150020.0合计540001.0540092198504容f2、坐标方位角的推算根据起始边方位角和改正后的角值推算。已知12边的坐标方位角12：01221180101515121505454515404343454303232343202121232)180()180()180()180()180(根据方位角的取值范围，当大于3600时减3600，当方位角为负值时加3600。0.332240.5187)1800.42316(0.423160.20150)1800.22346(0.223463605.06125)1805.1541(5.15410.2987)1805.46133(5.461335.1389)180224(3322400002100001500000540000430000320213、坐标增量计算坐标增量是相邻两点坐标的差值，也是一个线段在坐标轴上的投影。坐标增量可表示为：ABAByyyxxxsincoslylx坐标增量的符号取决于直线的方向，隐含在三角函数里，计算中不必考虑。测量中平面直角坐标系与数学上不同的原因。4、坐标增量闭合差的计算与调整闭合导线纵横坐标增量的代数和在理论上应分别等于零。00理理yx由于测角、量边的误差，使得实测的纵横坐标增量代数和不等于零，而产生坐标增量闭合差。测理测测理测yyyfxxxfyx由于坐标增量闭合差的存在，使得导线点1出发后不是闭合到出发点1，而是闭合到点1。由此产生了导线全长闭合差：22yxfff导线测量的精度以导线全长相对闭合差K表示：fllfK1经纬仪导线测量的精度要求：一般地区不大于1/2000，量距困难地区不大于1/1000。当相对闭合差超过容许范围，应检查计算是否有误以及外业成果。如果计算无误，则应到实地重测可以部分或全部重测。如果精度满足要求，则进行坐标增量闭合差的分配。分配原则：按坐标增量闭合差与边长成正比的原则反号进行分配。增量改正数是导线每米长的横坐标增量改正数是导线每米长的纵坐标lflfllfVllfVyxiyyixxii改正数的计算取位与量边有关。如果量边取至厘米，改正数计算也取至厘米，如果量边取至毫米，改正数计算也取至毫米。由于数字凑整等原因，改正数的计算可能存在微小不符值，此时应将微小不符值分配到长边的纵横坐标增量上，使得改正数的代数和等于符号相反的坐标增量闭合差。yyxxfVfV5、计算坐标根据起始点的已知坐标和改正后的坐标增量，依次计算各点坐标。假定导线点1的坐标已知，则：5432115515445433432232112xxxxxVxxxVxxxVxxxVxxxVxxx5432115515445433432232112yyyyyVyyyVyyyVyyyVyyyVyyy推算的1点坐标应与已知坐标相同。12.0xf0xf19.0yf0yf1180)2(0nf测5.104nf容容ff3400155.75022.0lfK点号观测角/左改正后的角值方位角边长/m纵坐标增量/m横坐标增量/m纵坐标/m横坐标/m点号计算值改正值计算值改正值xy1-0.287051.287051.01800.001000.001224033.0224.5+4-159.99-159.95+6-157.49-157.432-0.289013.789013.51640.05842.572133046.5179.38+3-124.10-124.07+4+129.52+129.563-0.287029.287029.01515.98972.13341015.5129.92+2+97.67+97.69+3+85.68+85.714-0.2147007.3147007.11613.671057.8448022.6109.14+2+107.98+108.00+3+15.90+15.935-0.2128019.6128019.41721.671073.775316042.0107.61+178.32+78.33+3-73.80-73.77187051.01800.001000.001224033.02540001.0540000.0750.5522.022yxfff二、经纬仪附合导线计算计算步骤与闭合导线基本相同。差别在于：角度闭合差和坐标增量闭合差的计算公式不同。1、角度闭合差的计算附合导线的角度闭合差是从一已知边方位角出发，使用观测角推算至另一已知边，推算所得的已知边的方位角与已知方位角之差。如果测的是左角，方位角的推算与闭合导线相同。现以测右角为例：nABDCn10180右CCCCDCCAAAABABAA