[工学]《土木工程测量》-第六章-小地区控制测量.ppt
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- 工学 土木工程测量 土木工程 测量 第六 地区 控制
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1、工学土木工程测量-第六章_小地区控制测量在绪论中已经指出,测量工作必须遵循在绪论中已经指出,测量工作必须遵循“从整体到局部,先控从整体到局部,先控制后碎部制后碎部”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。控制网分为和测设。控制网分为平面控制网平面控制网和和高程控制网高程控制网。测定控制点平面位。测定控制点平面位置置(x,y)(x,y)的工作,称为的工作,称为平面控制测量平面控制测量。测定控制点高程。测定控制点高程(H)(H)的工作,的工作,称为称为高程控制测量高程控制测量。6.1 控制测量概述控制测量概述6.1.1 6.1.1 平
2、面控制测量平面控制测量平面控制测量是确定控制点的平面位置。建立平面网的经典方平面控制测量是确定控制点的平面位置。建立平面网的经典方法有三角测量和导线测量。图法有三角测量和导线测量。图(6-1)(6-1)三角测量三角测量观测所有三角形的内角,并至观测所有三角形的内角,并至少测量其中一条边长,作为起算边。少测量其中一条边长,作为起算边。这种三角形的顶点称为这种三角形的顶点称为三角点三角点,构,构成的网形称为成的网形称为三角网三角网,并进行这种,并进行这种控制测量称为控制测量称为三角测量三角测量。6.1 控制测量概述控制测量概述6.1.1 6.1.1 平面控制测量平面控制测量 导线测量导线测量图中控
3、制点图中控制点1 1、2 2、33用用折线连接起来,测量各边的折线连接起来,测量各边的长度和各转折角。这种控制长度和各转折角。这种控制点称为点称为导线点导线点,进行这种测,进行这种测量称为量称为导线测量导线测量。6.1 控制测量概述控制测量概述6.1.1 6.1.1 平面控制测量平面控制测量 卫星大地测量卫星大地测量目前常用的是目前常用的是GPS(GPS(全球定位全球定位系统系统Navigation system Timing Navigation system Timing and Ranging/and Ranging/G Global lobal P Positioning ositio
4、ning S System)ystem)卫星定位。卫星定位。在在A A、B B、C C、D D控制点上,同时接控制点上,同时接收收GPSGPS卫星卫星S S1 1、S S2 2、S S3 3、S S4 4发射发射的无线电信号,从而确定地面点的无线电信号,从而确定地面点位,称为位,称为GPSGPS控制测量控制测量。6.1 控制测量概述控制测量概述6.1.1 6.1.1 平面控制测量平面控制测量国家平面控制网,是在全国范围内建立的控制网。逐级控制,国家平面控制网,是在全国范围内建立的控制网。逐级控制,分为分为一一、二二、三三、四等三角测量四等三角测量和和精密导线测量精密导线测量。图。图(6-4)(
5、6-4)城市控制测量是为大比城市控制测量是为大比例尺地形测量建立控制网,例尺地形测量建立控制网,作为城市规划、施工放样的作为城市规划、施工放样的测量依据。测量依据。城市平面控制网一般可城市平面控制网一般可分为分为二二、三三、四等三角网及四等三角网及一、二级小三角网或一、二一、二级小三角网或一、二、三级导线、三级导线。然后再布设。然后再布设图图根小三角网根小三角网或或图根导线图根导线。19851985年城市测量规范,其技年城市测量规范,其技术要求见表术要求见表6-16-1、6-26-2。6.1 控制测量概述控制测量概述6.1.1 6.1.1 平面控制测量平面控制测量城市三角网及图根三角网的主要技
6、术要求城市三角网及图根三角网的主要技术要求DJ3DJ2DJ111:1万万6020图根图根211:1万万1:2万万0.53010二级二级621:2万万1:4万万1155一级一级641:4.5万万首级首级1:12万万29.02.5四等四等961:8万万首级首级1:20万万57.01.8三等三等121:12万万1:30万万93.51.0二等二等测回数测回数最弱边最弱边相对中相对中误差误差起始边起始边相对中相对中误差误差平均边平均边长长(km)三角形三角形最大闭最大闭合差合差()测角中测角中误差误差()等级等级6.1 控制测量概述控制测量概述6.1.1 6.1.1 平面控制测量平面控制测量直接供地形测
7、图使用的控制点,称为图根控制点,简称直接供地形测图使用的控制点,称为图根控制点,简称图根点图根点。测定图根点位置的工作,称为。测定图根点位置的工作,称为图根控制测量图根控制测量。城市导线及图根导线的主要技术要求城市导线及图根导线的主要技术要求1:0.2万万6030图根图根1:0.6万万151201.52412三级三级1:1万万152002.4168二级二级1:1.4万万153003.6105一级一级全长相对全长相对中误差中误差测距中测距中误差误差(mm)平均平均边长边长(m)附合导附合导线长度线长度(km)方向角方向角闭合差闭合差()测角测角中误中误差差()等级等级nnnn6.1 控制测量概述
8、控制测量概述6.1.2 6.1.2 高程控制网高程控制网建立高程控制网的主要方法是建立高程控制网的主要方法是 水准测量水准测量。在山区也可采用。在山区也可采用三角高程测量三角高程测量 的方法来建立高程控制网,此法不受地形起伏的的方法来建立高程控制网,此法不受地形起伏的影响,工作速度快,但其精度较水准测量低。影响,工作速度快,但其精度较水准测量低。国家水准测量分为一、二、三、四等,逐级布设。一、二等水国家水准测量分为一、二、三、四等,逐级布设。一、二等水准测量是用高精度水准仪和精密水准测量方法进行施测,其成果作准测量是用高精度水准仪和精密水准测量方法进行施测,其成果作为全国范围的高程控制之用。三
9、、四等水准测量除用于国家高程控为全国范围的高程控制之用。三、四等水准测量除用于国家高程控制网的加密外,制网的加密外,在小地区用作建立首级高程控制网在小地区用作建立首级高程控制网。为了城市建设的需要所建立的高程控制称为为了城市建设的需要所建立的高程控制称为城市水准测量城市水准测量,采,采用用二二、三三、四四等水准测量及直接为测地形图用的等水准测量及直接为测地形图用的图根水准测量图根水准测量,其,其技术要求列于表技术要求列于表6-46-4。水准测量水准测量三角高程测量三角高程测量6.2 直线定向及坐标反算直线定向及坐标反算6.2.1 6.2.1 直线定向的概念直线定向的概念确定地面上两点之间的相对
10、位置,仅知道两点之间的水平距离确定地面上两点之间的相对位置,仅知道两点之间的水平距离是不够的,还必须确定此直线与标准方向之间的水平夹角是不够的,还必须确定此直线与标准方向之间的水平夹角。确定一条直线与标准方向之间的水平角度称为直线定向确定一条直线与标准方向之间的水平角度称为直线定向。标准方向的种类标准方向的种类真子午线方向真子午线方向通过地通过地球表面某点的真子午线的切线方球表面某点的真子午线的切线方向,称为该点的真子午线方向。向,称为该点的真子午线方向。真子午线的方向用真子午线的方向用天文测量天文测量的方的方法测定,或用法测定,或用陀螺经纬仪陀螺经纬仪方法测方法测定。定。磁子午线方向磁子午线
11、方向磁子午磁子午线方向是磁针在地球磁场的作用线方向是磁针在地球磁场的作用下,磁针自由静止时其轴线所指下,磁针自由静止时其轴线所指的方向。可用的方向。可用罗盘仪罗盘仪测定。测定。6.2 直线定向及坐标反算直线定向及坐标反算6.2.1 6.2.1 直线定向的概念直线定向的概念坐标纵轴方向坐标纵轴方向如第一章所述,我国采用高斯平面直角坐如第一章所述,我国采用高斯平面直角坐标系,每一标系,每一6 6带或带或3 3带内都以该带的中央子午线作为坐标纵轴,带内都以该带的中央子午线作为坐标纵轴,因此,该带内直线定向,就用该带的坐标纵轴方向作为标准方向因此,该带内直线定向,就用该带的坐标纵轴方向作为标准方向由于
12、地球磁极与地球旋转轴南由于地球磁极与地球旋转轴南北极不重合,因此过地球上某点的北极不重合,因此过地球上某点的真子午线与磁子午线不重合真子午线与磁子午线不重合。两者。两者之间的夹角称为之间的夹角称为磁偏角磁偏角,用,用表示表示,见图,见图6-56-5。磁子午线北端偏于真子午线以磁子午线北端偏于真子午线以东为东为东偏东偏(+),偏于真子午线以西,偏于真子午线以西为为西偏西偏(-)。地球上不同地点磁偏。地球上不同地点磁偏角也不同。我国磁偏角的变化大约角也不同。我国磁偏角的变化大约在在+6+6-10-10之间。地球磁极是不之间。地球磁极是不断变化的,磁偏角也在变化。断变化的,磁偏角也在变化。6.2 直
13、线定向及坐标反算直线定向及坐标反算6.2.1 6.2.1 直线定向的概念直线定向的概念地面上不同经度的子午线收敛于两极。地面上两点子午线方向地面上不同经度的子午线收敛于两极。地面上两点子午线方向的夹角称为的夹角称为子午线收敛角子午线收敛角,用,用表示,见图表示,见图6-66-6。设设A A、B B为同纬度上的两点,其距离为为同纬度上的两点,其距离为l l。过。过A A、B B两点分别作子午线的切线交于两点分别作子午线的切线交于地轴地轴P P点。点。APAP、BPBP为子午线方向。若为子午线方向。若A A、B B相距不太远时,子午线收敛角相距不太远时,子午线收敛角可用下式可用下式计算:计算:(6
14、-1)BPl在直角三角形在直角三角形BOPBOP中,中,BP=R/tanBP=R/tan,代入上式得:代入上式得:(6-2)tanRl从上式可见,纬度愈低,子午线收敛从上式可见,纬度愈低,子午线收敛角愈小,在赤道上为零。纬度越高,收敛角愈小,在赤道上为零。纬度越高,收敛角愈大。角愈大。6.2 直线定向及坐标反算直线定向及坐标反算6.2.2 6.2.2 直线定向方法直线定向方法测量中常用方位角来表示直线的方向。测量中常用方位角来表示直线的方向。由标准方向的北端起,由标准方向的北端起,顺时针方向量到某直线的夹角,称为该直线的方位角顺时针方向量到某直线的夹角,称为该直线的方位角。角值由。角值由0 0
15、360360。图。图6-76-7。真方位角与磁方位角真方位角与磁方位角若标若标准方向为真子午线方向,则称准方向为真子午线方向,则称真方位真方位角角,用,用A A表示。若标准方向为磁子午表示。若标准方向为磁子午线方向,则称线方向,则称磁方位角磁方位角,用,用A Am m表示。表示。真方位角和磁方位角之间的关系为:真方位角和磁方位角之间的关系为:坐标方位角坐标方位角从每带的坐标从每带的坐标纵轴的北端按顺时针方向到一直线的纵轴的北端按顺时针方向到一直线的水平角为该直线的水平角为该直线的坐标方位角坐标方位角,或称,或称方位角方位角。用。用表示。表示。真方位角与坐标方位角的关系:真方位角与坐标方位角的关
16、系:A=+A=+方位角方位角A=AA=Am m+(6-3)(6-3)A=+A=+6.2 直线定向及坐标反算直线定向及坐标反算6.2.2 6.2.2 直线定向方法直线定向方法正、反方位角正、反方位角同一条直线在不同端点量测,其方位角也同一条直线在不同端点量测,其方位角也不同。测量中常把直线前进方向称为正方向,反之称为反方向。如不同。测量中常把直线前进方向称为正方向,反之称为反方向。如图图6-86-8。设设A A为直线的起端,为直线的起端,B B为终端为终端,则,则A Aabab为正方位角,为正方位角,A Ababa为反方位为反方位角。正反方位角之间的关系为:角。正反方位角之间的关系为:直线位于中
17、央子午线以东,直线位于中央子午线以东,为为正正;以西为;以西为负负。一条直线的一条直线的正、反坐标方位正、反坐标方位角角无子午线收敛角,所以为:无子午线收敛角,所以为:前进方向前进方向正方位角正方位角反反方方位位角角(6-4)180abbaAAbaba=abab180180 (6-5)(6-5)6.2 直线定向及坐标反算直线定向及坐标反算6.2.3 6.2.3 坐标方位角的推算坐标方位角的推算若若ABAB边的坐标方位角边的坐标方位角abab已知,又测定了已知,又测定了ABAB边和边和B1B1边的水平角边的水平角b b(称连接角称连接角)和各点的转折角和各点的转折角1 1、2 2、3 3,利用正
18、、反方位,利用正、反方位角的关系和测定的转折角可以推算连续折线上各线段的坐标方位角角的关系和测定的转折角可以推算连续折线上各线段的坐标方位角(图图6-9)6-9)如下:如下:baba=abab+180+180b1b1=baba+b b-360-360=abab+b b-180-1801212=b1b1+1 1-180-180=abab+b b+1 1-2-2180180ijij=abab+iLiL-N-N180180 (6-6)(6-6)或或前前=后后+左左180(ba+(b-b1)=360)(1b+(1-12)=36012=1b+1 360=b1+180+1-360)6.2 直线定向及坐标反
19、算直线定向及坐标反算6.2.3 6.2.3 坐标方位角的推算坐标方位角的推算上式中上式中iLiL是折线推算进行是折线推算进行方向的方向的左角左角。若测定的是。若测定的是右角右角则则用下式计算:用下式计算:ijij=abab-iRiR-N-N180180(6-7)(6-7)或或前前=后后+180-右右6.2 直线定向及坐标反算直线定向及坐标反算6.2.4 6.2.4 坐标正、反算坐标正、反算坐标正算公式坐标正算公式已知边长和方位角,由已知点计算待定点的坐标,称已知边长和方位角,由已知点计算待定点的坐标,称坐标正算坐标正算A A为已知点,其坐标为为已知点,其坐标为x x、y y,A A到到待定点待
20、定点B B的边长为的边长为D Dabab(平距平距),方位角为,方位角为abab。则。则B B点的坐标为:点的坐标为:(6-8)ababaababababaababDyyyyDxxxxsincos式中:式中:xxabab、yyabab坐标增量。坐标增量。6.2 直线定向及坐标反算直线定向及坐标反算6.2.4 6.2.4 坐标正、反算坐标正、反算坐标反算公式坐标反算公式已知两点坐标,反求边长和方位角,称为已知两点坐标,反求边长和方位角,称为坐标反算坐标反算方位角公式为:方位角公式为:边长计算公式为:边长计算公式为:(6-9)ababababxyxxyyabarctanarctan(6-10)ab
21、abababyxabababyxDsincos226.2 直线定向及坐标反算直线定向及坐标反算6.2.3 6.2.3 坐标正、反算坐标正、反算坐标反算公式坐标反算公式注意,式注意,式(6-9)(6-9)计算的是象限角计算的是象限角R R,应换算成方位角,应换算成方位角(表表6-5)6-5)。(6-9)ababababxyxxyyabarctanarctan=360-RR=360-象限象限=180+RR=-180象限象限=180-RR=180-象限象限=RR=象限象限由象限角换由象限角换算成方位角算成方位角由方位角换算由方位角换算成象限角成象限角象限象限方位角和象限角的关系方位角和象限角的关系6
22、.3 导导 线线 测测 量量将测区内相邻控制点连成直线而构成的折线,称为将测区内相邻控制点连成直线而构成的折线,称为导线导线。这些。这些控制点,称为控制点,称为导线点导线点。导线测量就是依次测定各导线。导线测量就是依次测定各导线边边的的长长度和各度和各转折角转折角值;根据起算数据,推算各边的值;根据起算数据,推算各边的坐标方位角坐标方位角,从而求出各导,从而求出各导线线点的坐标点的坐标。用经纬仪测量折角,用钢尺测定边长的导线,称为用经纬仪测量折角,用钢尺测定边长的导线,称为经纬仪导线经纬仪导线;若用光电测距仪测定导线边长,则称;若用光电测距仪测定导线边长,则称电磁波测距导线电磁波测距导线。导线
23、测量是建立小地区平面控制网常用的一种方法,特别是导线测量是建立小地区平面控制网常用的一种方法,特别是地地物分布较复杂物分布较复杂的建筑区、的建筑区、视线障碍较多的隐蔽区视线障碍较多的隐蔽区和和带状地区带状地区,多采,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:三种形式:6.3 导导 线线 测测 量量闭合导线闭合导线起讫于同起讫于同一已知点,形成闭合多边形的一已知点,形成闭合多边形的导线。导线。(图图6-12a)6-12a)。其本身存。其本身存在着严密的几何条件,具有检在着严密的几何条件,具有检核作用。核作用。
24、附合导线附合导线布设布设在两个已知点间的导线,在两个已知点间的导线,称附合导线称附合导线(图图6-12b)6-12b)。其具有检核观测成果的作其具有检核观测成果的作用。用。支导线支导线其缺乏其缺乏检核条件。规范规定其不检核条件。规范规定其不得超过得超过3 3条边。条边。6.3 导导 线线 测测 量量踏勘选点及建立标志踏勘选点及建立标志选点前,应调查搜集测区已有地形图和高一级的控制点的成果选点前,应调查搜集测区已有地形图和高一级的控制点的成果资料,把控制点资料,把控制点展绘展绘在地形图上,然后在地形图上拟定导线的布设在地形图上,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、
25、落实点位和建立标志方案,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。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。导线点的位置。6.3.1 6.3.1 导线测量外业工作导线测量外业工作实地选点时,应注意下列几点:实地选点时,应注意下列几点:相邻点间通视良好,地势较平坦,便于测角和量距。相邻点间通视良好,地势较平坦,便于测角和量距。点位应选在土质坚实处,便于保存标志和安置仪器。点位应选在土质
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