6土木工程测量--控制测量

6.控制测量控制测量及其分类控制测量基本原理平面控制测量的基本方法导线测量的工作方法交会定点控制测量及其分类6.1.1控制测量的基本概念1.控制点：选定测区内具有控制意义的点位，并使用一定的标志固定下来，精确地测定其位置，作为下一级测量的依据2.控制测量：为确定控制点空间位置而进行的测量工作（1）平面控制测量：确定控制点平面位置的测量工作（2）高程控制测量：确定控制点高程位置的测量工作3.控制网：（1）平面控制网（2）高程控制网6.1控制测量概述6.1.2平面控制网1.控制网的形式（1）三角网：测定三角形的所有内角以及少量边长（2）三边网：测定三角形的所有边长（3）导线网：测定各边的边长和相邻边的夹角三角网（三边网）导线网2.平面控制网的等级划分及其技术要求（1）等级划分条件：导线平均边长、测角精度要求、测边精度要求、三角形角度闭合差、起始边相对中误差（2）等级划分1）国家三角控制网按精度分为一、二、三、四个等级，精度逐级降低2）城市平面控制网a.三角网：二、三、四等三角网和一、二级小三角网b.导线网：分为三、四等和一、二、三级3）小地区控制网(小于102KM）首级控制网及图根控制网1）图根点2）图根控制测量3.工程中建立平面控制网的施测方法（1）导线测量：用于在狭长地带、山区以及道桥工程中建立平面控制网，测定导线边长及相邻导线边的导线转折角。（2）小三角测量：用于在丘陵或山区测图所建立的控制网测量，测量各三角形的所有内角及基线长度。（3）交会定点：加密控制点常用方法（前方交会、后方交会及侧方交会法等）6.1.3高程控制网的等级划分及技术要求1.技术要求：路线长度、每公里高差中误差、路线闭合差2.等级划分：（1）国家水准网：分一、二、三、四等，一、二等采用精密水准测量方法建立，三、四等水准网可直接为地形测图及工程建设提供高程控制点。（2）城市高程控制网：分二、三、四级三个等级。（3）小地区高程控制网：以国家或城市等级水准点为基础，建立单一水准路线或水准网。3.建立高程控制网的方法：高精度水准测量或三角高程测量。6.2.1导线类型：闭合导线、附和导线、支导线、导线网、结点网6.2导线测量6.2.2导线测量的外业工作1.踏勘选点及建立标志（1）资料搜集：测区及附近已有地形图和控制点（2）导线点位置的选择:1)相邻导线点间要通视。2)应选在土质坚实处，以保存和安置仪器。3)视野开阔，便于碎部测量。4)相邻导线的边长应大致相等。5)导线点应分布均匀，以便控制整个测区。测图区域地形图测绘控制点选择（3）建立标志1）临时控制点应打上木桩与地面齐平，中心钉钉2）永久控制点则应制成混凝土桩或石桩2.观测转折角（或内角）和连接角采用测回法测角（1）附合导线：城市测量一般观测导线前进方向的左角，铁路测量中一般观测导线前进方向的右角。（2）闭合导线：观测内角。（3）连接角：各图中β1′、βA均为连接角导线前进方向3.边长测量用全站仪、测距仪或钢尺精密测距进行导线边长测量，读数到毫米。导线测量手薄格式见下表所示。6.2.3导线测量的内业计算（1）根据导线类型进行角度闭合差计算及分配（2）根据连接角及导线转折角计算导线各边的方位角（3）根据已知点坐标、已知边长及导线各边的坐标方位角计算未知点的坐标（4）根据导线类型进行坐标增量闭合差计算及分配（5）计算导线点最终坐标1.根据导线类型进行角度闭合差计算及分配（1）角度闭合差计算1）附合导线测左（右）角2）闭合导线测内角（2）闭合差分配（3）改正后的角度计算注意：改正数与闭合差反号1807'iBAEFEFEFf'理论理论iofn180)2(nfvvii注意：闭合差是否满足精度要求2.导线边方位角计算（1）观测左角：（2）观测右角：180,11,左iiiii180,11,右iiiii计算的方位角小于零时，应加上360计算的方位角大于360时，应减去360注意:3.计算导线点坐标（1）计算各导线边坐标增量已知A点坐标及AP直线边长DAP，计算未知点P的坐标增量为APAPAPAPAPAPDyDxsincos（2）坐标增量闭合差计算及分配1）计算坐标增量闭合差(a)闭合导线(b)附合导线2）计算坐标增量改正数（3）计算改正后的导线点坐标yfxfyx终终yyfxxfyxiyyiixxiDDfvDDfvyiiiixiiiivyyyvxxx11注意：闭合差是否满足精度要求4.评价观测结果精度（1）角度闭合差条件城市测量一级导线：城市测量二级导线：（2）导线全长相对闭合差导线全长闭合差相对闭合差)(10为导线边数nnf)(16为导线边数nnf22yxSfff城市一级导线14000/1/1SSfDDfK（1）应用：丘陵或山区测图控制，道桥工程平面控制（2）测距方式：以钢尺精密量距为主（3）网格形式：单三角锁、中心多边形、大地四边形和线形锁等（4）等级划分：一级、二级和图根小三角6.3小三角测量小三角网的形式基线6.3.1小三角测量的外业工作步骤踏勘选点、基线丈量和水平角观测1.踏勘选点选点应注意的事项：(1)基线的位置，应布设在地形平坦便于精密量距的地方，如河滩，台地等处。(2)相邻三角点应通视，视野开阔便于测角及扩大控制范围。(3)三角形内角尽可能布设成60o的等边三角形，平均边长应符合规范规定。(4)点位应在土质坚实，地势较高，便于保存处。２．基线丈量基线一般作为小三角锁的起始边，丈量精度要求高，采用钢尺精密丈量或电磁波测距仪测量。３．水平角观测（1）用全圆测回法或测回法测角（2）对每个三角形进行精度评定（3）联测：应与国家控制网联测，若不能进行联测时应采用陀螺定位仪或罗盘测定起始方位角，并假定合适起始点独立坐标系。6.3.2小三角测量的平差原理1.单三角锁平差包括两个方面：图形平差以及基线平差。（1）图形平差：对每个三角形均进行角度平差，使最后每个三角形的内角和均为180o。（2）基线平差：由平差后的各三角形的内角以及起始基线的量测值d0，根据正玄定理推算到终止基线得到推算值dn′，基线相对闭合差采用最小二乘原理，通过改变角度值使得闭合差为最小。（3）三角形边长及控制点坐标计算nnnddddW2.中心多边形的平差原理观测各个内角，丈量基线的边长和基线的方位角。平差条件：(1)三角形内角和经过调整后应等于180o。(2)中心点水平角之和经过调整后应等于360o。(3)由AB基线经过推算各边边长后，推回到AB基线时应相等。3.大地四边形平差原则已知条件：8个内角、一条基线边的长度、基线边一个点的坐标以及基线的方位角。有3个独立条件：相应有3个角度闭合差：04433221144223311360babababababababa04433221134422233111360babababafbabafbabaf（1）用途：加密控制点（2）常用方法：前方交会法后方交会法侧方交会法6.4交会定点1.前方交会法A、B为两控制点（坐标已知）在A、B上分别架设仪器，分别AB与AP的夹角α和BA与BP的夹角β，则P点坐标由下式计算为了提高精度，通常采用3个已知点与待定点组成两个三角形来测定P点的坐标。取两组结果的平均值来确定P点坐标。cotcotcotcotcotcotcotcotBABAPBABAPxxyyyyyxxx注意：A、B、P三点必须是反时针旋转2.后方交会法在P点设站对3个已知点A、B、C，进行观测角度α和β,则P点坐标按下式计算其中CPCPCPCPyyyxxxCPCPCPCPCPCPCPCPxyNNNNxtantan1tantan1tan243221cot)()(cot)()(cot)()(cot)()(4321CBCBCBCBCACACACAxxyyNyyxxNxxyyNyyxxN4313tanNNNNCP1.用途：加密国家高程控制网；小地区地形测量中首级高程控制网；工程建设中建立高程施工控制网。2.观测方法：双面尺法（红面及黑黑面）（1）三等水准：后黑（三丝）一前黑（三丝）一前红（中丝）一后红（中丝）（2）四等水准：后黑（三丝）一后红（中丝）一前黑（三丝）一前红（中丝）6.5三、四等水准测量3.计算校核：（1）视距计算与校核后视视线长：（9）=[（1）-（2）]*100前视视线长：（10）=[（5）-（6）]*100计算后视视线长与前视视线长之差：（11）=（9）-（10）对于三等水准测量，（11）不得超过3m；对于四等水准测量，（11）不得超过5m。计算前、后视线长累计差：（12）=上站（12）+本站（11）对于三等水难测量，（12）不得超过6m；对于四等水准测量，（12）不得超过10m。2）黑、红面读数差计算与检核前尺：（13）=（3）+K-（7）后尺：（14）=（4）+K-（8）对于三等水准测量，（13）、（14）不得超过2mm，对于四等水准测量，（12）不得超过3mm。３）高差计算与检核黑面高差：（15）=（3）-（4）红面高差：（16）=（8）-（7）检核计算：（17）=（15）-（16）±0.001=(14)-(13)对于三等水准测量，（17）不得超过3mm；对于四等水准测量（17）不得超过5mm。该站观测高差:（18）=[(15)+(16)±0.100]/24．每页计算与检核高差检核：（当测站数为偶数时）（当测站数为奇数时）视距差检核：]100.0)16()15[(21)18()]16()15[(21)18()7()8()16()4()3()15()12()12()10()9(前页末站本页末站)10()9(本页总视距