小地区控制测量.ppt

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1、第六章 小地区控制测量,第六章 小地区控制测量 学习要点 控制测量概述 平面控制网的定位和定向 导线测量与导线计算 交会定点的计算 三、四等水准测量,#控制测量概述,控制测量概述,一、控制测量的概念二、平面控制测量三、高程控制四、全球定位系统,一、控制测量的概念,6-1控制测量概述一、控制测量的概念,二、平面控制测量,二、平面控制测量,建立平面控制网，测定各平面控制 点的坐标X、Y。,1.平面控制测量的等级关系,1.常规平面控制测量的等级关系,城市平面控制网的等级关系,2.一等三角锁二等连续网,图 6-1,一等三角锁为国家平面控制网的基础,2.各级平面控制网布置形式,三、四等三角网和导线网,三

2、、四等三角网和导线网 根据测区的需要，在二等三角网的基础上进行加密，基本 图形如下：,首级控制 图根控制,在一、二级小三角或一、二、三级导线(测区的首级 控制)下,布置图根控制网。图根控制网的图形与一、二级小三角或一、二、三级导线的图形基本相同，其 区别在于：图根控制网的控制面积小，边长较短，精 度要求较低，平差方法采用简易平差。,3.图根导线的技术要求,3.常规平面控制测量的主要技术要求（P144 表6-1，表6-2，表6-3，）,三.高程控制测量,三.高程控制测量,建立高程控制网，测定各控制点的高程H。,四、GPS技术简要,四.全球定位系统GPS技术简要,GPS图示,空间卫星座24颗卫星发

3、射信号卫星轨道、时间数据及辅助资料信息,用户设备接收设备接收卫星信号,地面监控中央控制系统时间同步跟踪卫星定位,2、GPS定位原理(1)(2),2、GPS定位原理,(1)测边后方交会 0-XYZ为空间三维坐标系统；A(xa,ya,za)、B(xb,yb,zb)为 待定点；S1，S2，S3，S4为空间已知点(卫星)，坐标分别为x1y1z1,x2y2z2,x3y3z3，x4y4z4。如果测定了A、B点与各卫星的 距离Di，就可以计算A、B点的 三维坐标。,GPS定位原理(3),(3)通过与测区原有大地控制网的联测，求得GPS坐标与大地 坐标之间的转换参数，从而求得观测点的测量坐标,3、GPS定位测

4、量的特点,3、GPS定位测量的特点,相邻测站之间不必通视，布网灵活；定位精度高，差分距离相对误差约为110ppm；全天候观测，不受天气影响；观测、记录、计算高度自动化；实时定位的优越性，广泛应用于众多领域。室内、地下及地面空间不够开阔地带，不能 接收到卫星信号，观测受到限制。,GPS定位方法 测量中地位,#平面控制网的定位和定向,一.方位角的定义二.坐标方位角三.直角坐标与极坐标换算四.导线计算的基本公式,6-2 平面控制网的定位和定向,一.方位角定义,一.方位角的定义,方位角从标准方向起，顺时针量到直线所成的 夹角。从0360。,地面同一直线，由于起始的标准方向不同，其方位角的名称和数值也不

5、同。,标准方向 方位角名称 测定方法,真北方向(真子午线方向)真方位角A 天文方法测定,磁北方向(磁子午线方向)磁方位角Am 罗盘仪测定,坐标纵轴(中央子午线方向)坐标方位角 计算而得,1.正反方向角,二.坐标方位角,例1已知 CD=782024，JK=3261230，求 DC，KJ：,解：DC=2582024 KJ=1461230,1.正反方向角,2.方向角与象限角的关系,2.方向角与象限角的关系,(2).方向角与象限角的关系(表6-6),第象限 R=,第象限 R=180-,第象限 R=-180,第象限 R=360-,(1).象限角直线与X轴的夹角，R=090。,三.直角坐标与极坐标换算,三

6、.直角坐标与极坐标的换算,2.已知两点的极坐标关系，求它 们的直角坐标关系(坐标正算)：,3.已知两点的直角 坐标关系，求它 们的极坐标关系(坐标反算)：,1.在坐标系中表示两个点的关系：,极坐标表示：S12，12；,直角坐标表示：X12，Y12(X12=X2-X1，Y12=Y2-Y1),四.导线计算的基本公式,四.导线计算的基本公式,#平面控制网的定位和定向,五、平面控制网的定位和定向,1、一点坐标及一边方位角2、两点坐标与已有的大地控制网或城市控制网连测,#导线测量和计算,6-3 导线测量与导线计算,一.导线的布置形式二.导线测量外业三.导线坐标计算,一.导线的布置形式,一.导线的布置形式

7、,1.闭合导线,1.闭合导线,闭合导线图,已知数据：AB，XB，YB,A、B为已知点，1、2、3、4、5为新建导线点。,观测数据：连接角B；导线转折角0，1，5；导线各边长SB1，S12，S51。,2.附合导线,已知数据：AB,XB,YB；CD,XC,YC。,AB、CD为已知边，点1、2、3、4为新建导线点。,观测数据：连接角B、C；导线转折角1,2,3,4；导线各边长SB1，S12，S4C。,附合导线图,2.附合导线,3.支导线,3.支导线,已知数据：AB,XB,YB,A、B为已知边，点1、2为新建支导线点。,观测数据：转折角B,1 边长SB1，S12,二.导线测量的外业,二.导线测量的外业

8、,掌握三步工作的方法与要求。,三.导线测量的内业计算,三.导线测量的内业计算,目的：计算各导线点的坐标。要求：评定导线测量的精度，合理分配测量误差。,1.附合导线的计算,1.附合导线的计算,8,(1).绘制计算草图,在表内填写 已知数据和观测数据,附合导线计算步骤,(3).各边方向角的推算；,(5).推算各点坐标。,附合导线坐标计算表,1119 01 12,附合导线坐标计算,2.闭合导线的计算,2.闭合导线的计算,计算步骤与附合导线相同；由于图形不同，计算理论 值的公式与附合导线不同。,与附合导线计算的 不同之处：(1)图形条件 理=(n-2)180(6-3-2)=测-理(6-3-3),闭合导

9、线的计算步骤,闭合导线的计算步骤(1)绘制计算草图，在表内填 写已知数据和观测数据；(2)角度闭合差的计算与调整；(3)各边方向角的推算；(4)计算坐标增量；(5)坐标增量闭合差的 计算与调整；(6)推算各点坐标。,闭合导线坐标计算表,闭合导线坐标计算,3.支导线计算,3.支导线计算,支导线的计算步骤,支导线的计算步骤,单导线中粗差判断的技巧（一）,设导线中只有一个角值是错的，则从两端的已知点出发计算待定点坐标（用角度的实际观测值），在抵达该点之前不受这个错误角值的影响。过该点之后才出错。所以，当分别从两端的已知点出发计算两套待定点坐标时，如果大部分点的两套坐标不相等，而只有一点的两套坐标相等

10、，则该点的角度观测值多半有错。,单导线中粗差判断的技巧（二）,如果导线闭合差的方位角与某条导线边的方位角很近（即闭合差方向与该边近似平行），闭合差的值又很大，则这条导线边的距离观测值多半含有粗错。,6-4 交会定点一、角度前方法,已知:A(Xa,Ya),B(Xb,Yb)观测值：两个已知点处的水平角和。求:P点的坐标XP,Yp,方法一：先求距离D1，D2然后再按极坐标法计算P点的坐标。,P,B,A,计算坐标方位角：计算坐标要注意：和角是 顺时针还是逆时针编号。,P,B,A,方法二：将D1，ap,代入下式，整理后得：,P,B,A,正切公式：,e1,e2,K2,K1,P,K3,K4,二、方向前方交会

11、法,已知:K1,K2,K3,K4的坐标观测值：两个已知点处的水平角e1和e2。求P的坐标先计算,再按角度前方交会法计算P点坐标.,三、角度侧方交会法,观测值：一个已知点处的水平角e1和待定点处的水平角e2。计算：先求第三角e3e3=180-e1-e2然后再按前方交会法计算P点的坐标。,四、距离交会法,已知:A(Xa,Ya),B(Xb,Yb)观测值：两个已知点到待定点P的距离a和b，计算待定点坐标的方法如下：方法一：先求角度再按极坐标法计算P点的坐标,B,A,P,a,b,c,距离交会法,方法二：先求P点在AB坐标系中的坐标e和f，再利用a和b按直角坐标法计算P点在XY坐标系中的坐标。,五、后方交

12、会法,已知点：A，B，C观测值：方向观测值Ra、Rb、Rc，后交角a，b辅助量：c=360-a-ba=Rc-Rb,b=Ra-Rc,c=Rb-Ra求：XP，YP物理重心公式,A,B,C,a,b,c,C,B,A,PC,PB,PA,求待定点坐标的计算方法后方交会法,第一步：计算A,B,C角第二步：计算权系数,A,B,C,a,b,c,C,B,A,后方交会法,第三步：计算待定点P的坐标证明见讲义P175176后方交会法有很多种解法如果P点落在危险圆上则无解,A,B,C,a,b,c,C,B,A,后方交会的图形编号,后方交会的图形编号(三种情况),、取负值,为了避免在计算P时遇特殊角“溢出”的问题，可改用下

13、式当P和A，B，C四点共圆，无解。称过ABC三点的圆为“危险圆”。若P点落在危险圆上则无解。,C,B,A,a1,b1,b2,a2,p2,P1,危险圆分析,如图：四点公圆因为a1=a2=A,b1=b2=B,c1=c2=360-a-b=180+C(C+a+b=180)所以PA=,PB=,PC=XP,YP无解 四点接近圆时，精度较低,A,B,C,六、方向距离后方交会法（自由设站法）,已知点：A，B，C观测值：方向观测值Ra、Rb、Rc，距离a、b、ca=Rc-Rb,b=Ra-Rc,c=Rb-Ra求：XP，YP,A,B,C,a,b,c,C,B,A,c,b,a,七、双点交会,已知点：A，B观测值：求C、

14、D的坐标,6-5 小三角测量,全圆测回法,全圆测回法记录与计算,单三角锁计算表（1）,单三角锁计算表（2）,中点多边形,中点多边形计算,大地四边形,大地四边形计算,#三、四等水准测量及高程计算,6-6三、四等水准测量及高程计算,三、四等水准测量一般用于建立小地区测图以及 一般工程建设场地的高程首级控制。,一.三、四等水准测量及其技术要求 三、四等水准点的高程应从附近的一、二等水 准点引测；如在独立地区，可采用闭合水准路 线；三、四等水准点一般须长期保存，点位要建立 在稳固处。,三、四等水准测量可用精密水准测量方法进行，而本节主要介绍用DS3水准仪进行三、四等水准测 量的方法；,三、四等水准测量

15、的技术要求,三、四等水准测量的技术要求,二.三.四等水准测量作业方法,二.三.四等水准测量作业方法,三、四等水准测量记录,三、四等水准测量记录,三.三、四等水准测量成果整理,三.三、四等水准测量成果整理,附合水准路线、闭合水准路线的计算方法 与等外水准路线相同。,结点水准路线、水准网的平差计算，要考 虑“权”。,三、四等水准测量记录,三、四等水准测量记录,单结点水准路线的平差计算实例,三、四等水准测量记录,三、四等水准测量记录,双结点水准路线的平差计算实例,三、四等水准测量记录,三、四等水准测量记录,三角高程测量,6-7 三角高程测量,掌握三角高程测量的基本原理和计算方法；熟悉三角高程测量的作

16、业方法。,已知两点之间的水平距离D(或斜距S)，观测垂直角，从而计算高差。使用于山区或不便于进行水准测量的地区。三角高程测量要求考虑地球曲率的影响。,一.三角高程测量原理二.较远距离的三角高程测量三.三角高程测量的其他特点,三角高程测量是一种间接测定两点之间高差的方法,一.三角高程测量原理,一.三角高程测量原理,在距离200米以内，把大地水准面看成水平面,二.一般情况下的三角高程测量,二.一般情况下的三角高程测量,距离较远时，考虑地球曲率差和大气折光差对高差的影响，应对观测得到的高差加“两差”改正：,顾及两差改正时，三角高程测量的高差计算公式为:,三、三角高程测量的观测与计算,（一）三角高程测量的观测中横丝 切竖泡居中 读L、R算（二）三角高程测量的计算由三角高程测量的对向观测所求得的往、返测高差（经过两差改正）之差fh的允许值 为,(三）三角高程闭合线路计算,即1KM,5cm,三.三角高程测量的其他特点,三角高程测量两点距离较远时，应考虑加两差改正；两点间对向观测高差取平均，能抵消两差影响；三角高程测量通常组成附合或闭合路线，以检验精度；据有关研究，用电子全站仪进行三角高程测量，能 代替二等水准测量。,四、三角高程测量的其他特点,三、四等水准测量记录,