测量教案6章-控制测量[121页]课件.ppt

1、第6章 控制测量 6.1 控制测量概述 测量并计算控制点x，y，H坐标控制测量 x，y坐标平面控制测量 H坐标高程控制测量 高级低级，一、二、三、四等逐级布设。1)平面控制测量 国家平面控制网三角测量法 西部困难地区导线测量法 一等三角锁沿经、纬线布设成纵横交叉三角锁系 锁长200250km，构成120个锁环 一等三角锁由近于等边三角形组成，边长2030km 二等三角测量两种布网方案(1)纵横锁系布网 纵横交叉两条二等基本锁，平均边长2025km 二等锁环分成四个大致相等部分,由二等补充网填充。(2)全面布网 一等锁环内布设全面二等三角网，平均边长13km 在一等锁两端，二等网中间 测起算边长

2、、天文经纬度、方位角 国家一、二等网天文大地网,19511961年布设 1975年修补测工作全部结束 三、四等三角网为在二等三角网内进一步加密。解放军测绘学院大地测量专业学生在建造的三角测量木质觇标上留影青藏高原导线 城市测量规范规定 城市平面控制网测量 可采用GNSS卫星定位测量、导线测量 边角组合测量等方法测量。2)高程控制测量 水准测量一、二、三、四等 三角高程测量四等、五等及以下 GNSS拟合高程测量五等及以下 全国范围，按国家统一规范测定高程水准点构成网 水准点上设有固定标志，以便长期保存 国家水准网按逐级控制、分级布设原则 分一、二、三、四等 一等水准国家高程控制骨干 沿地质构造稳

3、定和坡度平缓交通线布满全国构成网。二等水准国家高程控制网的全面基础 沿铁路、公路和河流布设 二等水准环线布设在一等水准环内。6.2 导线测量 建立平面控制网的常用方法之一。1)导线的布设 相邻控制点连成直线构成折线导线 控制点导线点 导线测量导线边平距，相邻导线边水平角 起算数据推算各边方位角导线点平面坐标 地物分布复杂建筑区，视线障碍多隐蔽区和带状区 布设形式闭合导线、附合导线、支导线三种导线布设形式(1)闭合导线 起讫于同一已知点的导线 从高级控制点A、BA边方向出发 经1、2、3、4点，返回起点A，形成闭合多边形 3个检核条件1个多边形内角和条件和 2个坐标增量条件。(2)附合导线 两个

4、已知点间的导线 从高级点B、AB边方向出发，经5、6、7、8点 附合到另一高级点C和已知边方向CD 3个检核条件1个坐标方位角条件和 2个坐标增量条件。(3)支导线 由已知点C、CD边方向出发 延伸出去的导线C、9、10 支导线只有必要起算数据，无检核条件 仅限于图根导线使用 支导线点数一般不应超过3个!青藏高原导线 2)导线测量外业 踏勘选点、建立标志、全站仪测角、测距(1)踏勘选点及建立标志 收集测区原有地形图，高等级控制点成果资料 中小比例尺地形图上初步设计导线布设路线 按设计方案实地踏勘选点 相邻导线点间通视良好，便于测角、测距 点位选在土质坚实，便于保存处 点位视野开阔，便于测绘周围

5、地物地貌 导线边长应符合规范规定最长不超过平均边长2倍，邻边长悬殊不应太大 导线均匀分布在测区，便于控制整个测区。导线点位埋设 土质地面打木桩，桩顶钉小钉临时性标志 碎石或沥青路面，凿十字纹大铁钉代替木桩(测钉)混凝土场地或路面，凿十字纹，涂红漆 需长期保存导线点，埋设混凝土导线点标石 应分等级统一编号，便于测量资料统一管理 为便于观测时寻找 点位附近房角或电线杆等明显地物 用红油漆标明指示导线点位置 为每个导线点绘制点之记 注记地名、路名、导线点编号 导线点距离邻近明显地物点的距离 测钉测绘店有售 广州市天河软件园小区道路导线点 施工测量控制点 广西柳州市智晶测绘器材厂(QQ40008892

6、08)各等级不锈钢测量标志(可定制)等级测量点不锈钢标志(可定制)等级测量点不锈钢标志(可定制)导线点点之记 导线点在地形图上的表示符号(2)导线边长与转折角测量 全站仪测量导线边长，并对所测边长施加气象改正。导线转折角是导线点上由相邻导线边构成的水平角 导线转折角分为左角和右角 在导线前进方向左侧的水平角称为左角 右侧的水平角称为右角。若观测无误差 在同一导线点测得的左角与右角之和应等于360o。3)闭合导线计算 导线计算目的是求各导线点的平面坐标。导线点坐标计算前 应检查导线测量外业记录 数据是否齐全，有无遗漏、记错、算错 成果是否符合规范要求？检查无误且符合规范要求后，绘制导线略图 将已

7、知数据和观测成果标注于图上。二级闭合导线略图(1)角度闭合差的计算与调整 n边形内角和理论值理=(n2)180o n边形闭合导线内角1、2、n AB边用了两次，加上B-1、1-2、2-3、3-B四条边 构成六边形，角度和理论值=(62)180o=720o 水平角观测误差测理 角度闭合差f=测理 二级全站仪导线限差 ff限，f“反号平均分配”计算角度改正数v v=-f/n v加至各观测角inf 16允iiv(2)导线边方位角的推算 取“”取“”180180右后前左后前时或右后左后180180时或右后左后180180(3)导线边坐标增量的计算与坐标增量闭合差的调整 导线边坐标增量xij=Dijco

8、sij，yij=Dijsinij 闭合导线x，y坐标增量代数和的理论值=0 x理=0，y理=0 坐标增量闭合差的计算 fx=x测x理=x测 fy=y测y理=y测 导线全长闭合差22yxfff 导线全长相对闭合差的定义fDDfK1 二级导线K限=1/10000 KK限时，可以分配坐标增量闭合差fx、fy 原则是反号与边长成比例分配 边长Dij的坐标增量改正数，坐标增量平差值ijyijijxijDDfyDDfxijijijijijijyyyxxx(4)导线点的坐标推算 i点坐标推算j点坐标公式 ijijijijyyyxxx(5)南方MSMT手机软件导线平差程序计算闭合导线 新建二级导线平差文件 执

9、行文件“输入数据及计算”命令 输入已知控制点的坐标 输入观测数据、平差计算、导出Excel成果文件 在PC机启动MS-Excel打开成果文件 4)附合导线计算 差异角度闭合差f、坐标增量闭合差fx，fy(1)角度闭合差f的计算 由AB，转折角B，1，2，3，4，C 推算方位角CD 角度闭合差f=CDCD(2)导线边坐标增量闭合差的计算 导线边长坐标增量之和理论值 x理=xCxB，y理=yCyB fx理=x测x理=x测(xCxB)fy理=y测y理=y测(yCyB)(3)南方MSMT手机软件导线平差程序计算附合导线 新建图根导线平差文件 执行文件“输入数据及计算”命令 输入已知控制点的坐标 输入观

10、测数据、平差计算、导出Excel成果文件 在PC机启动MS-Excel打开成果文件 6.3 交会定点测量 交会定点是加密平面控制点方法之一。测角前方交会和后方交会 1)前方交会 在已知点A、B安置全站仪向待定点观测水平角 交会角尽可能位于30o120o之间，最好近于90o P点坐标计算公式余切公式 要求ABP旋转方向为逆时针方向 适于fx-5800P计算器计算。cotcot)(cotcotcotcot)(cotcotBABAPABBAPxxyyyyyxxx使用fx-5800P计算前方交会点P的平面坐标 前方交会点名编号要求ABP旋转方向为逆时针方向 前方交会A、B、P编号不同对P点坐标的影响。

11、2)角度后方交会 将全站仪安置在任意未知点P 观测至少3个已知点的方向值，计算测站点的坐标。后方交会自由设站 危险圆不在同一直线上的三个已知点A、B、C 构成的圆，P点位于危险圆时，无法计算。P点坐标计算公式CBACCBBAAPCBACBBAAPPPPyPyPyPyPPPxPxPxPxC 方向观测值计算水平角公式BAACCBLLLLLL 三个系数值计算公式CCCPBBBPAAAPtantantantancotcot1tantantantancotcot1tantantantancotcot1CBA(2)南方MSMT手机软件后方交会程序计算 新建角度后方交会文件 执行测量命令 点击 按钮，手机蓝

12、牙连接 南方NTS-362R6LNB全站仪S105744 输入A点已知坐标，全站仪望远镜瞄准A点觇标 点击 按钮蓝牙读取水平盘读数。同理，分别输入B、C、D点已知坐标 望远镜分别瞄准B、C、D点觇标，点击 按钮读数 点击 按钮。导出Excel成果文件 点击 按钮，启动手机WPS Office 打开导出的Excel成果文件。在PC机启动MS-Excel打开成果文件 2)边角后方交会 边角后方交会需要观测至少两个已知点的方向和平距 (1)测站点坐标计算原理 全站仪安置在任意未知点P 对安置在已知点A的棱镜测距 设水平盘读数为HRA，平距为HDA 对安置在已知点B的棱镜测距 设水平盘读数为HRB，平

13、距为HDB。下面介绍使用复数坐标变换的方法 推导边角后方交会点平面坐标的计算公式。设A、B两点在测站坐标系的坐标复数为 测站坐标系与高斯坐标系尺度参数与旋转角 测站坐标系高斯坐标系的旋转尺度复数z 根据复数定理一，解算测站点的测量坐标zP复数。BBBAAAHRHDzHRHDzABABABABDDzAPAzzzzAAPzzzz(2)使用fx-5800P计算器计算边角后方交会案例 已知点A点高斯坐标复数存入A变量 已知点B点高斯坐标复数存入B变量 A点测站坐标复数存入C变量 B点测站坐标复数存入D变量 AB边高斯坐标平距存入E变量，方位角存入F变量 AB边测站坐标平距存入G变量，方位角存入H变量

14、尺度参数r存入R变量，旋转参数存入S变量 复数公式计算P点高斯平面坐标：AAPzzzz(2)南方MSMT手机软件后方交会程序计算 新建边角后方交会文件 执行测量命令 点击 按钮，手机蓝牙连接 南方NTS-362R6LNB全站仪S105744 输入A点高斯坐标，全站仪望远镜瞄准A点棱镜中心 点击 按钮蓝牙启动全站仪测距 同理，输入B点高斯坐标，望远镜瞄准B点棱镜中心 点击 按钮蓝牙启动全站仪测距 点击 按钮计算测站点高斯坐标。导出Excel成果文件 点击 按钮，启动手机WPS Office 打开导出的Excel成果文件。6.4 三角高程测量 当地形高低起伏、两点间高差较大 不便于水准测量时 常用

15、三角高程测量 测量两点间平距/斜距 及竖直角(1)地球曲率改正数f1)1(secsec1RRRObbOf242211.245211secRDRRf22)1211(2221(2)大气折光改正数 f2 受重力影响 地球表面低层空气密度 高层空气密度 当竖直角观测视线 穿过密度不均匀介质时 将形成一条上凸曲线 使视线的切线方向 向上抬高 测得的竖直角偏大 该现象为大气垂直折光 将受大气垂直折光影响 视线看成半径为R/k的 近似圆曲线 k为大气垂直折光系数 气差改正公式 球气差改正(两差改正)RDkkRSf22222RDkfff2)1(221 1)三角高程测量的严密计算公式(1)未考虑球气差改正f的三

16、角高差计算公式 用平距DhAB=DABtanAB+iAvB 用斜距ShAB=SABsinAB+iAvB 适用于两点相距200m的三角高差计算(2)考虑球气差改正f的三角高差计算公式 用平距DhAB=DABtanAB+iAvB+f 用斜距ShAB=SABsinAB+iAvB+fRDkfff2)1(221 球气差改正 大气垂直折光系数:k0.080.14间，f 0 k随地区、气候、季节、地面覆盖物 视线超出地面高度不同而变化 人类还没有办法测定它的精确数值 一般取k=0.14计算球气差改正f 折光系数k不能精确测定，使球气差改正f带有误差 距离D越长，误差越大。RDkfff2)1(221 城市测量

17、规范规定 减小两差改正误差的另一个方法 在A、B两点同时进行对向观测，两点k值相同 两差改正f 也相等，往返测高差分别为 hAB=DABtanAB+iAvB+f hBA=DBAtanBA+iBvA+f 取往返测高差的平均值 可以抵消掉 f 的影响。)tan()tan(21)(21ABBAABBAABABBAABABviDviDhhh 使用fx-5800P计算AB边长往返测三角高差案例 使用fx-5800P计算CD边长往返测三角高差案例 2005年珠峰高程复测 第一阶段：精密水准测量 海拔5600m之下水准测量法 从拉孜(西藏藏族自治区西南部,此次测量起点)到5600m珠峰半山坡使用精密水准测量 路线长500km，每天测量4km 3月开始从拉孜出发的国测第一测绘大队 在6月15日前测完全程500km路线长的 精密水准测量工作。第二阶段三角高程，GNSS拟合高程测量 海拔5600m以上6点联测确保精度 从5600m起使用觇标、GNSS、冰雪雷达探测仪 综合测量珠峰峰顶高程。测量员在观测点，用三角高程测量法 观测登山队员竖立在珠峰峰顶的觇标(2.544m)测量距离、竖直角，计算珠峰峰顶高程 为提高测量精度，珠峰脚下布设6个观测点 测量员同时进行6点联测。