土木工程测量第七章小区域控制测量

控制测量控制测量概述1、定义：研究精确测定和描绘地面控制点空间位置及其变化的学科，其工作主要为控制网的布设、观测和计算，最终确定控制点的坐标。2、工作原则：从整体到局部、先控制后碎步3、目的与作用：①为测图或工程建设的测区建立统一的平面和高程控制网②控制误差的积累③作为进行各种细部测量的基准控制测量概述4、相关名词①小地区：不必考虑地球曲率对水平角和水平距离影响的范围。②控制点：具有精确可靠平面坐标参数或高程参数的测量基准点。③控制网：由控制点分布和测量方法决定所组成的图形或路线。④控制测量：为建立控制网所进行的测量工作。控制测量概述5、分类按作业内容不同分：平面控制测量----测定控制点的平面位置平面控制网高程控制测量----测定控制点的高程高程控制网控制测量概述平面控制网①国家平面控制网②城市和工程控制网③小区域控制网国家平面控制网在全国范围内建立的控制网，称为国家控制网。它是全国各种比例尺测图的基本控制，并为确定地球的形状和大小提供研究资料。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，精度由高到低，它的低级点受高级点逐级控制。一等三角锁是国家平面控制网的骨干。二等三角网布设于一等三角锁环内，是国家平面控制网的全面基础。三、四等三角网为二等三角网的进一步加密。四等三等控制点可以满足1:10000和1:5000比例尺需求建立国家平面控制网，主要采用三角测量的方法。二等三角网一等三角锁三等三角网城市和工程控制网在城市或厂矿等地区，为满足1:500~1:5000比例尺需求，一般应在上述国家控制点的基础上，根据测区的大小、城市规划和施工测量的要求，布设不同等级的城市平面控制网，以供地形测图和施工放样使用。直接供地形测图使用的控制点，称为图根控制点，简称图根点。测定图根点位置的工作，称为图根控制测量。图根点的密度(包括高级点)，取决于测图比例尺和地物、地貌的复杂程度。根据城市或厂矿的规模确定哪一级控制作为首级控制。中小城市一般以四等网作为首级控制网。面积在15km2以内的小城镇，可用小三角网或一级导线网作为首级控制。面积在0.5km2以下的测区，图根控制网可作为首级控制。厂区可布设建筑方格网。小区域控制网在面积小于10km2的范围内建立的控制网，称为小区域控制网。不考虑地球曲率，采用平面直角坐标系。小区域平面控制网，应尽可能与国家控制网或工程控制网联测，将国家或城市高级控制点作为小区域控制网的起算和校核数据。如果测区和测区附近无高级控制点，或联测较为困难，也可以建立独立平面控制网。控制测量概述高程控制网①国家水准网②城市和工程高程控制网③小区域高程控制网国家水准网国家水准网：在全国范围内采用水准测量方法建立起来的高程控制网。作用：作为全国范围内施测各种比例尺地形图的高程控制基础，由高级到低级，从整体到局部：分成四个等级，逐级控制，逐级加密。一等水准网：骨干，环线长1000-1500km二等水准网：基础，环线长500-750km国家一、二等水准网采用精密水准测量建立，用于研究地球大小、海洋平均海水变化等三、四等水准网：进一步加密，为地形测图和工程建设提供高程控制点。城市和工程高程控制网城市和工程高程控制网是以国家水准网为基础建立的，其高程控制测量精度等级的划分以此为二、三、四、五等。各等均可采用水准测量法，四等以下可采用电磁波测距和三角高程法，五等还可采用GPS拟合高程测量法。控制测量概述6、平面控制测量的主要方法有：①三角测量②导线测量③交会测量④GPS测量控制测量概述7、高程控制测量的主要方法有：①水准测量②三角高程测量③电磁波测距控制测量----平面控制测量平面控制测量平面控制测量的主要方法有：①三角测量②导线测量③交会测量④GPS测量平面控制测量三角测量最传统，它是将各控制点组成互相连接的一系列三角形，这些三角形构成的控制网称为三角锁，是三角网的一种类型。所有三角形的顶点称为三角点。测量三角形的一条边和全部三角形内角，根据起算点的坐标与起算边的方位角，推算全部边长与方位角，从而计算出各点的坐标，这项工作称为三角测量。导线测量导线测量—将各控制点组成连续的折线或多边形这种图形构成的控制网称为导线网，也称导线，转折点（控制点）称为导线点。测量相邻导线边之间的水平角与导线边长，根据起算点的平面坐标和起算边方位角，计算各导线点坐标，这项工作称为导线测量。平面控制测量交会测量利用交会点来加密平面控制点的一种控制测量方法。通过观测水平角来确定交会点的平面位置（测角交会），通过测边来确定交会点的平面位置（测边交会），通过边长和水平角来确定交会点的平面位置的工作称为边角交会。GPS测量GPS控制测量控制点是在一组控制点上安置GPS卫星地面接收机接收GPS卫星信号，解算求得控制点到相应卫星的距离，通过一系列数据处理取得控制点的坐标。平面控制测量----导线测量导线测量一、导线测量的布设形式将测区内相邻控制点连成直线而构成的折线，称为导线。这些控制点，称为导线点。导线测量就是依次测定各导线边的长度和各转折角值；根据起算数据，推算各边的坐标方位角，从而求出各导线点的坐标。用经纬仪测量转折角，用钢尺测定边长的导线，称为经纬仪导线；若用光电测距仪测定导线边长，则称为电磁波测距导线。导线测量是建立小地区平面控制网常用的一种方法，特别是地物分布较复杂的建筑区、视线障碍较多的隐蔽区和带状地区，多采用导线测量的方法。根据测区的不同情况和要求，导线可布设成下列三种形式：闭合导线、附合导线、支导线三种。一、导线测量的布设形式1、闭合导线(closedtraverse)导线是从一高级控制点（起始点）开始，经过各个导线点，最后又回到原来起始点，形成闭合多边形，这种导线称为闭合导线。闭合导线有着严密的几何条件，构成对观测成果的校核作用，常用于面积开阔的独立地区。闭合导线一、导线测量的布设形式2、附合导线导线是从一高级控制点（起始点）开始，经过各个导线点，附合到另一高级控制点（终点），形成连续折线，这种导线称为附合导线。附合导线由本身的已知条件构成对观测成果的校核作用，常用于带状地区的地区控制。附合导线一、导线测量的布设形式3、支导线导线是从一高级控制点（起始点）开始，既不附合到另一个控制点，又不闭合到原来起始点，这种导线称为支导线。由于支导线无校核条件，不易发现错误，一般不宜采用。常用于导线点不能满足局部测图时，增设支导线。支导线一、导线测量的布设形式二、导线测量的外业实施步骤1．踏勘与设计2．选点与埋设标志3.导线边水平距离测量4.导线网水平角测量5.连测二、导线测量的外业实施步骤1．踏勘与设计当需要绘制某测区时，应先调查搜集测区已有地形图和高一级的控制点的成果资料，把控制点展绘在地形图上，然后在地形图上拟定导线的布设方案，最后到野外去踏勘，实地核对、修改、落实点位和建立标志。如果测区没有地形图资料，则需详细踏勘现场，根据已知控制点的分布、测区地形条件及测图和施工需要等具体情况，合理地选定导线点的位置。二、导线测量的外业实施步骤2．选点与埋设标志实地选点时应注意下列几点：(1)相邻点间通视良好，地势较平坦，便于测角和量距。(2)点位应选在土质坚实处，便于保存标志和安置仪器。(3)视野开阔，便于施测碎部。(4)导线各边的长度应大致相等，除特殊情形外，应不大于350m，也不宜小于50m，(5)导线点应有足够的密度，分布较均匀，便于控制整个测区。二、导线测量的外业实施步骤2．选点与埋设标志导线点选定后，若为泥土地面，要在每一点位上打一大木桩，其周围浇灌一圈混凝土，桩顶钉一小钉；若为碎石或沥青路面，可以用顶上凿有十字纹的大铁钉代替木桩；若是在水泥路面，可以用刚凿凿十字纹，再涂上红油漆，作为临时性标志。若导线点需要保存的时间较长，就要埋没混凝土桩或石桩，桩顶刻“十”字，作为永久性标志。导线点应统一编号。为了便于寻找，应量出导线点与附近固定而明显的地物点的距离，绘一草图，注明尺寸，称为点之记，二、导线测量的外业实施步骤3.导线边水平距离测量导线边长可用电磁波测距仪测定，测量时要同时观测竖直角，供倾斜改正之用。若用钢尺丈量，钢尺必须经过检定。对于一、二、三级导线，应按钢尺量距的精密方法丈量。对于图根导线：用一般方法往返丈量或同一方向丈量两次。①尺长改正——当尺长改正数大于1/10000时,应加尺长改正；②温度改正——当量距时平均尺温与检定时温度相差±10℃时，应进行温度改正；③倾斜改正——尺面倾斜大于1.5%时，应进行倾斜改正。④要求其精度不低于1/3000，特殊困难地区允许1/1000。二、导线测量的外业实施步骤4.导线网水平角测量用测回法施测导线左角(位于导线前进方向左侧的角)或右角(位于导线前进方向右侧的角)。一般在附合导线中，测量导线左角，在闭合导线中均测内角。若闭合导线按反时针方向编号，则其左角就是内角。不同等级的导线的测角精度要求见书中表。图根导线，一般用DJ6级光学经纬仪测一个测回。若盘左、盘右测得角值的较差不超过40″，则取其平均值。在测角时，为便于瞄准，可用大垂球、测钎、觇标。二、导线测量的外业实施步骤5.连测导线应与高级控制点连测，才能得到起始方位角，这一工作称为连接角测量，也称导线定向。目的是使导线点坐标纳入国家坐标系统或该地区统一坐标系统。附合导线与两个已知点的连接，应测两个连接角βb、βc。闭合导线和支导线只需测一个连接角βb，见下图。对于独立地区周围无高级控制点时，可假定某点坐标，用罗盘仪测定起始边的磁方位角作为起算数据。三、导线测量的内业计算（一）几个基本公式1、坐标方位角(gridbearing)的推算（回顾）注意：若计算出的方位角360°，则减去360°；若为负值，则加上360°。180左后前180右后前或：三、导线测量的内业计算（一）几个基本公式2、坐标正算公式由A、B两点边长DAB和坐标方位角αAB，计算坐标增量。见图有：XAB=DABcosABYAB=DABsinAB其中，ΔXAB=XB-XAΔYAB=YB-YADABABABXy0XABYAB三、导线测量的内业计算（二）闭合导线闭合差计算步骤1、绘制计算草图，填写已知数据和观测数据。2、角度闭合差的计算与调整。3、按新的角值，推算各边坐标方位角。4、按坐标正算公式，计算各边坐标增量5、坐标增量闭合差计算与调整6、导线点各点坐标计算三、导线测量的内业计算（二）闭合导线闭合差计算步骤1、绘制计算草图，在图上填写已知数据和观测数据。2、角度闭合差(angleclosingerror)的计算与调整。（1）计算角度闭合差：（2）计算限差：nf40允（3）若在限差内，则平均分配原则，计算改正数：nfV（4）计算改正后新的角值：Viiˆ=测-理=测-(n-2)180°三、导线测量的内业计算3、按新的角值，推算各边坐标方位角。4、按坐标正算公式，计算各边坐标增量。180右后前180左后前XAB=DABcosABYAB=DABsinAB三、导线测量的内业计算5、坐标增量闭合差计算与调整（1）计算坐标增量闭合差：计算导线全长闭合差:计算导线全长相对闭合差：测理测测理测yyyfxxxfyx22yxfffXXXDfK/1（2）分配坐标增量闭合差。若K1/2000（图根级），则将fx、fy以相反符号，按边长成正比分配到各坐标增量上去。并计算改正后的坐标增量。iyyiixxiDDfVDDfVˆˆixiiyixxVyyV三、导线测量的内业计算6、坐标计算根据起始点的已知坐标和经改正的新的坐标增量，来依次计算各导线点的坐标。12121212ˆˆyyyxxx三、导线测量的内业计算闭合导线测量的内业计算例题讲解练习