土木工程测量第6章控制测量课件.ppt
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- 土木工程 测量 控制 课件
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1、土木工程测量孙延芳1控制网分为平面控制网和高程控制网。测定控制点平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面位置(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。测定控制点高程程(H)(H)的工作,称为的工作,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平面控制测量是确定控制点的平面位置。建立平面网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。图的经典方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
2、测量其中一条边长,作为起算边。这种三角形的顶点称为三角点,构这种三角形的顶点称为三角点,构成的网形称为三角网,并进行这种成的网形称为三角网,并进行这种控制测量称为三角测量。控制测量称为三角测量。6.1.1 6.1.1 平面控制测量平面控制测量2 导线测量导线测量图中控制点图中控制点1 1、2 2、3 3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。这种控制点称为导线点,进行这种测点称为导线点,进行这种测量称为量称为导线测量。导线测量。3 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 s
3、ystem Timing Navigation system Timing and Ranging/Global and Ranging/Global Positioning System)Positioning System)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。4国家平面控制网,是在全国范围内建立的控制网。根国家平面控制网,是在全国范围内建立的控制网。根据
4、逐级控制、分级布设的原则,分为据逐级控制、分级布设的原则,分为一、二、三、四等三一、二、三、四等三角测量和精密导线测量。角测量和精密导线测量。城市控制测量是为大比例尺地形测量建立控制网城市控制测量是为大比例尺地形测量建立控制网,作为城市规划、施工放样的测量依据。,作为城市规划、施工放样的测量依据。城市平面控制网一般可分为城市平面控制网一般可分为二、三、四二、三、四等三角网及等三角网及一、二级小三角网一、二级小三角网或一、二、三级导线。然后再布设或一、二、三级导线。然后再布设图根小三角网或图根导线。图根小三角网或图根导线。19851985年城市测量规范,其年城市测量规范,其技术要求见表技术要求见
5、表6-16-1、6-26-2。5城市三角网及图根三角网的主要技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直接供地形测图使用的控制点,
6、称为直接供地形测图使用的控制点,称为图根控制点,图根控制点,简称简称图根点图根点。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nnnn76.2 直线定向及坐标反算直线定
7、向及坐标反算确定一条直线与标准方向之间的水平角度称为直线定确定一条直线与标准方向之间的水平角度称为直线定向。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
8、。6.2.1 6.2.1 直线定向的概念直线定向的概念8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9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
9、 0360360。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
10、的关系:A=+A=+A=AA=Am m+(6-3)(6-3)A=+A=+6.2.2 6.2.2 直线定向方法直线定向方法106.2.3 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,利用方位角的关,利用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6-6-9)9)如下:如下:11坐标正算公式坐标正算公式已知边长和方位角,由已知点
11、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。12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)a
12、babababxyxxyyabarctanarctan(6-10)ababababyxabababyxDsincos2213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。(6-9)ababababxyxxyyabarctanarctan146.3 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。这些控制点,称为这些控制点,称为导线点导线点。导线测量就是依次测定。导线测量就是依次测定各导线各导线边边的长度和各的长度和各转折角值转折角值;根据起算数据,推算各边;根
13、据起算数据,推算各边的的坐标方位角坐标方位角,从而求出各,从而求出各导线点导线点的坐标。的坐标。导线测量导线测量是建立小地区平面控制网常用的一种方法,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:况和要求导线可布设成下列三种形式:15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
14、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。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。6.2.1 6.2.1 导线的布网形式导线的布网形式16踏勘选点及建立标志踏勘选点及建立标志6.2.2 6.2.2 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:相邻点间通视良好相邻点间通视良好,地势较平坦地势较平
15、坦,便于测角和量距。便于测角和量距。点位应选在土质坚实处点位应选在土质坚实处,便于保存标志和安置仪器。便于保存标志和安置仪器。视野开阔,便于施测碎部。视野开阔,便于施测碎部。导线各边的长度应大致相等,除特殊情形外,应不导线各边的长度应大致相等,除特殊情形外,应不大于大于350m350m,也不宜于小于,也不宜于小于50m50m边长。边长。导线点应有足够的密度,分布较均匀,便于控制整导线点应有足够的密度,分布较均匀,便于控制整个测区。个测区。17 外业测量外业测量边长测量边长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,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
16、用。若用钢尺丈量,钢尺必须经过检定。对于一、二供倾斜改正之用。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。、三级导线,应按钢尺量距的精密方法丈量。对于图根导线:对于图根导线:用一般方法往返丈量或同一方向丈量两次。用一般方法往返丈量或同一方向丈量两次。尺长改正尺长改正当尺长改正数大于当尺长改正数大于1/100001/10000时时,应加尺长改正;应加尺长改正;温度改正温度改正当量距时平均尺温与检定时温度相差当量距时平均尺温与检定时温度相差1010时,时,应进行温度改正;应进行温度改正;倾斜改正倾斜改正尺面倾斜大于尺面倾斜大于1.5%1.5%时,应进行倾斜改正
17、。时,应进行倾斜改正。要求其精度不低于要求其精度不低于1/30001/3000,特殊困难地区允许,特殊困难地区允许1/10001/1000。18角度测量角度测量用测回法施测导线用测回法施测导线左角左角(位于导线前进方向左侧的角位于导线前进方向左侧的角)或或右角右角(位位于导线前进方向右侧的角于导线前进方向右侧的角)。一般在附合导线中,测量导线一般在附合导线中,测量导线左角左角,在闭合导线中均测,在闭合导线中均测内角内角。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表线的测角精度要求见表6-26-2。图根导
18、线,一般用图根导线,一般用DJ6DJ6级光学经纬仪测一个测回。若盘左、盘右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测得角值的较差不超过4040,则取其平均值。,则取其平均值。19连测连测导线应与高级控制点导线应与高级控制点连测连测,才能得到起始方位角,这一工作称,才能得到起始方位角,这一工作称为为连接角测量连接角测量,也称,也称导线定向导线定向。目的是使导线点坐标纳入国家坐标。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,应测两个连接角两个连接角b b、c c。闭合导线和支导线只需测
19、一个连接角。闭合导线和支导线只需测一个连接角b b,见,见图图6-126-12。对于独立地区周围无高级控制点时,可对于独立地区周围无高级控制点时,可假定假定某点坐标,用罗盘某点坐标,用罗盘仪测定起始边的仪测定起始边的磁方位角磁方位角作为起算数据。作为起算数据。20导线测量内业计算的目的就是计算各导线点的坐标。导线测量内业计算的目的就是计算各导线点的坐标。计算之前,应全面检查导线测量外业记录,数据是否计算之前,应全面检查导线测量外业记录,数据是否齐全,有无记错、算错,成果是否符合精度要求,起算数齐全,有无记错、算错,成果是否符合精度要求,起算数据是否准确。然后绘制导线略图,把各项数据注于图上相据
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