第六章小地区控制测量

第六章小地区控制测量6-1控制测量概述在绪论中我们讲了测量工作必须遵循“从整体到局部，先控制后碎部”的原则。先建立控制网，然后根据控制网进行碎部测量和测设。控制网分为平面控制网和高程控制网。测定控制点平面位置的工作，称为平面控制测量。测定控制点高程的工作，称为高程控制测量。一．平面控制测量在全国范围内建立的控制网，称为国家控制网。国家控制网是用精密测量仪器和方法依照施测精度按一、二、三、四等四个等级建立的，它的低级点受级点逐级控制。一等三角锁是平面控制的骨干网P161图7-11在一等的基础上建立二等三角网，P161图7-12然后按地区轻重缓急建立三等四等。由三等，四等根据城镇的发展建立下一级控制网，最后建立为大比例尺地形图而建立的图根控制网具体布设的技术要求参见P162表7-1，表7-12，表7-3，表7-4二.高程控制测量就是在测区布设高程控制点，即水准点，用精确方法测定它们的高程，构成高程控制网。高程控制测量的主要方法有：水准测量和三角高程测量。国家高程控制网是用精密水准测量方法建立的，所以又称国家水准网。国家水准网的布设也是采用从整体到局部，由高级到低级，分级布设逐级控制的原则。国家水准网分为4个等级。一等水准网是沿平缓的交通路线布设成周长约1500km的环形路线。一等水准网是精度最高的高程控制网，它是国家高程控制的骨干，二等水准网是布设在一等水准环线内，形成周长为500～750km的环线。它是国家高程控制网的全面基础。三、四等级水准网是对国家高程控制网的加密，直接为地形测图或工程建设提供高程控制点。三等水准一般布置成附合在高级点间的附合水准路线，长度不超过200km。四等水准均为附合在高级点间的附合水准路线，长度不超过80km。具体布设技术指标参看P163表7-5，表7-6在小范围内（面积10Km2以下）建立的控制网，称为小地区控制测量。小地区平面控制网，可以根据测区大小建立首级和图根控制其技术指标参看P153表7-66－2导线测量一.导线测量概述导线的定义：将测区内相邻控制点用直线连成的折线，称为导线。我们将这些控制点，称为导线点。导线测量：就是依次测定导线边长，相邻两直线之间的水平角叫做转折角。测定了转折角和导线边长之后，即可根据已知坐标方位角和已知坐标算出各导线控制点的坐标。按照测区的条件和需要，导线可以布置成下列几种形式：1.闭合导线闭合导线:由一个已知控制点出发，最后仍旧回到这一点，形成一个闭合多边形。在闭合导线的已知控制点上必须有一条边的坐标方位角是已知的。2.附合导线附合导线:导线起始于一个已知控制点，而终止另一个已知控制点。控制点上可以有一条边或几条边是已知坐标方位角的边，也可以设有已知坐标方位角的边。3.支导线支导线:从一个已知控制点出发，既不符合到另一个控制点，也不回到原来的始点。由于支导线没有检核条件，故一般只限于地形测量的图根导线中采用。二.导线测量的技术等级及要求参见P162表7-3,表7-4三、导线测量的外业观测导线测量的外业包括踏勘、选点、建立标志、测角、测边、测定方向。1．踏勘、选点及埋设标志。踏勘是为了了解测区范围,地形及控制点情况,以便确定导线的形式和布置方案；选点应考虑便于导线测量、地形测量和施工放样。选点的原则为：1)相邻导线点间必须通视良好；2)点位应选择在平坦坚实的地方,便于保存标志安置仪器。3)等级导线点应便于加密图根点，导线点应选在地势高、视野开阔便于碎步测量的地方；4)导线边长大致相同；5)密度适宜、点位均匀、土质坚硬、易于保存和寻找。选好点后应直接在地上打入木桩。桩顶钉一小铁钉或划”+”作点的标志。必要时在木桩周围灌上混凝土。如导线点需要长期保存，则应埋设混凝土桩或标石。埋桩后应统一进行编号。为了今后便于查找，应量出导线点至附近明显地物的距离。绘出草图，注明尺寸，称为点之记。2.测边:传统导线边长可采用钢尺、测距仪（气象、倾斜改正）、视距法等方法。随着测绘技术的发展，目前全站仪已成为距离测量的主要手段。若用钢尺丈量钢尺必须经过鉴定一，二、三级导线，应用钢尺量距精密方法进行丈量，对于图根导线用钢尺的一般方法进行往返丈量。要求其相对误差不大于1/2000，取其往返丈量的平均值作为丈量成果。3．测角：可测左角（位于导线前进方向左侧的角），也可测右角（位于导线前进方向右侧的角），一般附合导线测量导线左角，闭合导线均测内角，按逆时针方向施测时，则左角就是内角，按顺时针方向，右角就是内角。图根导线一般用J6经纬仪测一个测回。4．测定方向：测区内有国家高级控制点时，可与控制点连测推求方位，包括测定连测角和连测边；当联测有困难时，也可采用罗盘仪测磁方位或陀螺经纬仪测定方向。四.导线测量内业1）闭合导线的坐标计算导线计算的目的为：是推算各导线点的坐标。下面结合实例介绍闭合导线的计算方法。计算前必须按技术要求对观测成果进行检查和核算。然后将观测的内角，边长填入P187表7-13中的相应栏，起始边方位角和起点坐标值填入相应栏顶上格（带有双横线的值）。对于四等以下导线角值取至秒，边长和坐标取至mm，图根导线、边长和坐标取至cm，并绘出导线草图。在表内进行计算。（1）角度闭合差的计算与调整n边形内角和的理论值。由于测角误差，使得实测内角和与理论值不符，其差称为角度闭合差，即其容许值容参照P162表7-4中”方位角闭合差±60”√n栏。当fβ=fβ容时，可进行闭合差调整，将以相反的符号平均分配到各观测角去。（2）各边坐标方位角推算根据导线点编号，导线内角（即右角）改正值和起始边，即可按式依次计算，直到回到起始边,经校核无误，方可继续往下计算。3）坐标增量计算及其它闭合差调整根据各边长及其方位角，即可计算出相邻导线点的坐标增量闭合导线纵横坐标增量的总和的理论值应等于零，P178图7-17由于量边误差和改正角值的残余误差，其计算的观测值，不等于零，与理论值之差，称为坐标增量闭合差，即使得导线不闭合而产生，称为导线全长闭合差，即22yxfff测理测yyyfy测理测xxxfxABABABAByyyxxxABABABABABABDyDxsincos通常以全长相对闭合差来衡量导线的精度。即K不大于1/2000坐标增量改正数计算：各点坐标推算fDDfk16－3高程控制测量一.三、四等水准测量三、四等水准网作为测区的首级控制网，一般应布设成闭合环线，然后用附合水准路线和结点网进行加密。只有的山区等特殊情况下，才允许布设支线水准。水准路线一般尽可能沿铁路、公路以及其他坡度较小、施测方便的路线布设。尽可能避免穿越湖泊、沼泽和江河地段。水准点应选的土质坚实、地下水位低、易于观测的位置。凡易受淹没、潮湿、震动和沉陷的地方，均不宜作水准点位置。水准点选定后，应埋设水准标石和水准标志，并绘制点之记，以便日后查寻。1.三、四等水准测量的观测程序1）、三等水准测量必须进行往返观测。当使用DS3，双面尺法，观测程序按后-前-前-后，即黑-黑-红-红。2）、四等水准测量除支线水准必须进行往返和单程双转点观测外，对于闭合水准和附合水准路线，均可单程观测。每个观测程序也可为后-后-前-前，即黑-红-黑-红。采用单面尺，用后-前-前-后的读数程序时，必须重新整置仪器，用双仪高法进行测站检查。3）三、四等水准测量每一测段的往测和返测，由往测转向返测时，两根标尺必须互换位置，并应重新安置仪器。2.三、四等水准测量的技术要求参见P108表6-113.双面尺法:1)每一站的观测顺序①在每一站安置仪器，后视水准尺黑面，使圆水准器气泡居中（粗平），读取下丝，上丝读数（1）（2）调整微倾螺旋，使符合水准管气泡居中（精平）读取黑面中丝读数（3）②然后旋转望远镜，前视水准尺，黑面读取下丝，上丝读数（4）（5）调节微倾螺旋，使水准管气泡居中（精平）读取黑面中丝读数（6）③翻转前视尺，前视水准尺红面，精平读取中丝读数（7）④后丝水准尺红面，精平读取中丝读数（8）以上观测方法称为后-前-前-后，对于四等也可以用后-后-前-前的观测方法。2）测站的计算①视距计算后视距（9）=〔上丝（1）-下丝（2）〕×100前视距（10）=〔上丝（4）-下丝（5）〕×100计算前后视距差（11）视距差（11）=后视距（9）-前视距（10）三等＜3M四等＜5M计算前后视距累积差（12）前后视距累积差（12）=上站（12）+本站（11）三等＜6M四等＜10M②同一水准尺红黑面中丝读数检核前尺（13）=（6）+K-（7）K=4.687或K=4.787后尺（14）=（3）+K-（8）（13）（14）三等＜2mm四等＜3mm③高差的计算和检核按黑面读数得高差（15）=（3）-（6）按红面读数得高差（16）=（8）-（7）计算黑红面高差之差（17）=（15）-（16）±0.1（校核）三等不超过3mm四等不超过5mm④计算平均高差（18）（18）=〔（15）+（16）±0.1〕／23）每页计算检核①高差检核∑〔（3）+（8）〕-∑〔（6）+（7）〕=∑〔（15）+（16）〕=2∑（18）用于偶数站=2∑（18）±0.1用于奇数站②视距检核∑后视距（9）-∑前视距（10）=末站前后视距累积（12）4）成果计算同水准测量第二章二.图根水准测量技术要求P111表6-136－4视距测量视距测量是利用测量仪器望远镜中的视距丝并配合视距尺，根据几何光学及三角学原理，同时测定两点间的水平距离和高差的一种方法。此法操作简单，速度快，不受地形起伏的限制，但测距精度较低，一般可达1/200，故常用于地形测图。视距尺一般可选用普通塔尺。一、视距测量原理1、视线水平时的视距测量公式欲测定A、B两点间的水平距离,如图所示，在A点安置经纬仪，在B点竖立视距尺，当望远镜视线水平时，视准轴与尺子垂直，经对光后，通过上、下两条视距丝m、n就可读得尺上M、N两点处的读数，两读数的差值l称为视距间隔或视距。f为物镜焦距，p为视距丝间隔，δ为物镜至仪器中心的距离，由图可知，A、B点之间的平距为：其中由两相似三角形MNF和mnF求得因此令，K=f/p称为视距乘常数，c=f+δ称为视距加常数，则D=Kl+C在设计望远镜时，适当选择有关参数后,可使K=100，C=0。于是，视线水平时的视距公式为D=100Ｌ两点间的高差为h=i-v2、视线倾斜时的视距测量公式当地面起伏较大时，必须将望远镜倾斜才能照准视距尺，如图所示，此时的视准轴不再垂直于尺子，前面推导的公式就不适用了。若想引用前面的公式，测量时则必须将尺子置于垂直于视准轴的位置，但那是不太可能的。因此，在推导倾斜视线的视距公式时，必须加上两项改正：（1）视距尺不垂直于视准轴的改正；（2）倾斜视线（距离）化为水平距离的改正。flpfDlpfdplfd倾斜距离S=Kl′=KM′N′M′N′=M′E+EN′=MEcosδ+ENcosδ=（ME+EN）cosδ=lcosδS=Kl′=KM′N′=K（ME+EN）cosδ=KlcosδD=ScosδD=Klcos2δh=h′+i-vh′=Ssinδ=Klcosδsinδ=1/2Klsin2δh=1/2Klsin2δ+i-v二、视距测量方法1．安置仪器于测站点上，对中、整平后，量取仪器高i至厘米。2．在待测点上竖立视距尺。3．转动仪器照准部照准视距尺，在望远镜中分别用上、下、中丝读得读数M、N、V；再使竖盘指标水准管气泡居中，在读数显微镜中读取竖盘读数。4．根据读数M、N算得视距间隔l；根据竖盘读数算得竖角δ；利用视距公式,计算平距D和高差h。记录及计算。三、视距测量误差及注意事项1.视距测量误差⑴读数误差⑵垂直折光影响（3）视距尺倾斜2.注意事项(1)为减少