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1、第五章 小地区控制测量,本章主要介绍小地区平面控制和高程控制测量的方法,重点介绍导线测量和三角高程测量。,5.1 控制测量概述,在测区范围内，选择少量有控制意义的控制点，与已知点构成一定的几何图形，用较高精度的仪器、方法测定其坐标，作为碎部测量的依据，这个工作过程就叫控制测量。,测量的基本原则:从整体到局部，由高级到低级,先控制，后碎部。 这主要是为了减少误差积累，保证测量点位的精度。同时可以统一坐标系统，分组作业，加快速度。,控制测量分类及等级,按照测量的基本原则，控制测量是从整体到局部，由高级到低级，逐级布测的。,平面控制测量控制测量分：高程控制测量平面控制是确定控制点的平面位置。高程控制
2、是确定控制点的高程。,控制网又分：国家级控制网：在全国范围内建立（14等）城市控制网：以国家级一、二等为基础，根据城市建设需要加密布设。小地区控制网：面积小于15km 范围，一般是三等及三等以下，主要为大比例尺测图及工程测量而建立，尽可能与国家网连测。,控制测量分,三角网,大地原点,水准零点,水准原点,小地区控制的面积一般在15km 范围内，布设三等以下控制网，主要为大比例尺测图及工程测量而建立。 直接用于测图的控制网称图根控制网，精度低于四等。 尽可能与国家网连测。如连测困难大的地区也可以采用独立坐标建网。 平面控制常用导线测量、GPS测量。 高程控制常用水准测量和三角高程测量。,7.1.3
3、 小地区控制测量,地形测图对控制点密度的要求,控制点的密度主要还要根据地形的复杂情况、地物分布情况而定。总之要满足测图需要。,7.2.1 导线测量1. 导线及导线测量,S,Y,X,1（X1，Y1）,2（X2，Y2）,X=S cosY=S sin ,7.2 导线测量外业,2. 导线的路线形式,7.2.2 导线测量外业工作,导线测量外业工作包括：踏勘选点、埋设标志、测距、测角。1. 选点、埋设标志图上初选实地定点 埋设标志有图的话可以根据测区地形、已知点的分布情况，先在图上拟定导线的形式、走向，导线点的大概位置，然后，到实地考察确定点位。,相邻点要通视、视野开阔、方便碎部测量、密度均匀（相邻边长比
4、小于三倍）、土质坚硬、方便测角量边、能长期保存。如果是永久导线点还要作好点之记。标志的设立：,选点应注意的问题,临时图根点,等级导线点,（1）测边 水平距离测量（用钢尺往返丈量或测距仪测定）（2）测角 连接角及转折角的水平角观测，（附合导线统一测左角,闭合导线测内角）观测方法：测回法。根据导线的等级及仪器的等级，按规范选定测回数。,连接角,转折角,转折角,2、导线的外业观测,对于独立地区周围无高级控制点时，可假定某点的坐标，测定起始边的磁方位角，即采用独立坐标。,M,1,2,3,4,N,6.3 导线的内业计算,目的：求出待定导线点的坐标，并对观测成果进行精度评定。如果是全站仪导线则可以自动进行
5、平差计算，经纬仪导线则需要手工计算坐标。由于仪器、人员、环境影响的原因，外业观测的角度、距离无可避免会存在误差，如果直接用观测值计算坐标，则坐标就不准确，因此，需要对观测值进行平差，即将误差合理地分配到各观测值中去，对观测值进行改正，然后，用改正后的观测值计算坐标。,1. 外业观测数据的全面检查。2. 绘出计算略图。3. 绘制计算表格。4. 填入点号及观测数据、已知数据。5. 反算已知边方位角。6. 计算方位角闭合差及允许误差，评定是否合格。,内业计算的具体步骤,7.若合格，则对角度闭合差进行分配（分配原则：反号，平均分配，角度改正数=f/n）。8.计算改正后的角度（观测值+改正数）。9.用改
6、正后的角度推算各边的方位角（左角公式：前边方位角=后边方位角+左角180） 。,内业计算的具体步骤：,坐标正算：由边长、方位角计算坐标增量，再计算坐标。XAB=ScosAB YAB=SsinABXB=XA+ XAB YB=YA+ YAB坐标反算方位角：由两点的已知坐标，计算该边的坐标方位角。R=arc tg,A,B,X,Y,S,AB,A（XA，YA）,B（XB，YB）,AB,=arc tg,根据X、Y的符号确定象限，由R换算为,方位角闭合差计算闭合路线：（用多边形内角和检核）f=内（n-2）180附合路线： f =始边 左n180 终边容允误差f容按技术要求，若f f容 则合格,始边,终边,已
7、知边,10.由边长、方位角计算各边的坐标增量： X=Scos Y=Ssin11.计算坐标增量闭合差（fx，fy），并评定精度（K）。闭合导线： fx=X fY=Y附合导线： fx=X（X终X始） fy=Y（Y终Y始）f=K=f/ S=1/？K容 则合格,内业计算的具体步骤：,12. 若合格，则进行坐标闭合差分配。（分配原则：反号，按与边长成正比分配 ）计算改正数：VX=fxSi/S VY=fYSi/S13. 计算改正后的坐标增量（原计算值+改正数）14. 用改正后的坐标增量计算各点的坐标值。计算举例：,内业计算的具体步骤：,计算略图,6.3.3 闭合导线的计算,闭合导线计算：左边,闭合导线计算
8、 左,6.4 交会定点,交会定点主要是由两个或多个已知点通过测定与未知点的水平夹角或边长来确定未知点的坐标的一种方法。主要应用于碎部测量或施工放样控制点的加密。交会定点通常有以下几种形式： 前方交会、后方交会、侧方交会、单三角形（独立三角）、距离交会。,1. 前方交会,在两已知点上安仪器测定、角，然后按正弦定理推导出来的余切公式进行坐标计算。,余切公式：,2. 侧方交会,在前方交会中，若其中一个已知点不好安仪器时，可以在未知点上安仪器，观测角和角，然后计算出角，这就是侧方交会法。坐标计算与前方交会一样，应用余切公式计算即可。,P,距离交会,后方交会,单三角交会,6.5 高程控制测量,小地区高程
9、控制测量通常采用三、四等水准测量、图根水准测量或三角高程测量。平坦测区首级一般采用三等或四等水准，山区多采用三角高程。,6.5.1 三、四等水准测量,三四等水准测量是在国家一二等水准点的基础上，根据测区情况，按照国家三四等水准测量规范进行布测的。三四等水准测量的外业工作与前面第二章讲的大同小异，用S1或S3水准仪观测，只不过技术要求高一些，具体参看表6.11。,三、四等水准测量对前后视距差及累积差有较严格的要求，所以必须先测定距离，合格后才开始高差观测。为了减少仪器及标尺下沉对高差的影响，观测顺序为：后（黑）前（黑）前（红）后（红）三、四等水准测量的记录、计算见P119内业平差计算同第二章,6
10、.5.1 三、四等水准测量,6.5.3 三角高程测量,适用于地形起伏较大的地区高程控制。精度不如水准测量。1 . 三角高程测量原理h=DtghAB=h+ivHB=HA+hab= HAD tan + i v,D,i,h,A,B,v,记录、计算,3. 内业平差计算 (同水准测量平差，不再重复）不同的是：路线闭合差允许值：f h容=0.05,6.6 GPS技术简介,关于GPSGPS（Global Positioning System）指的是全球定位系统,是一种可以授时和测距的空间交会定点的导航系统,可向全球用户提供连续、实时、高精度的三维位置、三维速度和时间信息。,从1973年开始，美国海陆空三军共
11、同研究新一代导航系统,即目前使用的全球定位系统GPS，1993年投入使用。,6.7.1 GPS系统构成,GPS系统包括三大部分:空间卫星星座；地面监控系统；用户接收设备。,地面监控系统,用户接收机,空间卫星星座,GPS系统构成,1.空间卫星星座,由21颗工作卫星和3颗备用卫星构成。卫星均匀分布在6个轨道上，每个轨道4颗卫星。轨道平均高度20200kM，任何地点至少可观测到4颗卫星,最多达11颗。运行周期约12小时.,接收和储存地面注入站发来的导航信 息，接收并执行监控站的控制指令；2. 进行必要的数据处理；3. 向用户提供精密的时间标准；4. 向用户发送导航（定位）信息；5. 在监控站的指令下
12、调整卫星姿态和启用备用卫星。,卫星的基本功能,2. 地面监控系统,大西洋,印度洋,太平洋,太平洋,3. 用户接收机,接收机的作用：跟踪并捕获卫星信号，对信号进行处理，以获得必要的定位信息及观测量，并对数据进行处理，实时获得三维坐标。GPS接收机的基本类型分 导航型、 测地型 、授时型等；测地型接收机又分单频型和双频型。,接收机,6.7.3 GPS定位原理,应用电磁波空间距离后方交会原理类似于电磁波测距，但复杂得多。,6.7.4 GPS定位方法,按观测量分：伪距定位和载波定位。按接收机运动状态分：静态定位和动态定位。按定位模式分：绝对定位和相对定位。按定位时间分：实时定位和非实时定位。 各自特点
13、及精度比较,1. 绝对定位（单点定位）,确定观测点在WGS-84系中的坐标，即绝对位置。单机作业，方式简单，精度较低。用于导航、通讯、能源勘探、资源考查。,2. 相对定位,两台以上接收机同时对相同的卫星进行观测，确定接收天线间的相互位置，或观测点在国家或地方独立坐标系中的坐标。精度较高，用于测量定位和精密导航。,其他还有静态定位、动态定位、快速静态定位、准动态定位等等，由于时间关系就不一一介绍了。,由于GPS定位无需通视，不受地形限制，且全天候定位，测程远，精度高，操作简单,工作轻松,使得GPS定位系统在许多领域得到广泛应用。如军事、航空航天、测绘、电讯、气象、地质采矿、交通、公安等。在测量上，从控制测量、工程放样到数字化测图以及变形监测，已经越来越广泛应用GPS定位技术了。,6.7.5 GPS定位系统的应用前景,本章作业,P1112、3、5、6、7,
