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1、第六章 小区域控制测量,第一节 控制测量概述第二节 导线测量第三节 三角形网测量第四节 卫星定位测量第五节 交会定点的计算第六节 三、四等水准测量第七节 三角高程测量,第一节 控制测量概述,一、平面控制测量 我国的平面控制网是采用逐级控制、分级布设的原则建立起来的。平面控制网的建立方法主要有卫星定位测量、导线测量、三角形网测量等。平面控制网精度等级的划分:卫星定位测量控制网依次为二、三、四等和一、二级，导线及导线网依次为三、四等和一、二、三级，三角形网依次为二、三、四等和一、二级。,下一页,返回,第一节 控制测量概述,平面控制网的布设应遵循下列原则:(1)首级控制网的布设应因地制宜，且适当考虑
2、发展;当与国家坐标系统联测时，应同时考虑联测方案。(2)首级控制网的等级应根据工程规模、控制网的用途和精度要求合理确定。(3)加密控制网，可越级布设或同等级扩展。,上一页,下一页,返回,第一节 控制测量概述,平面控制网的坐标系统，应在满足测区内投影长度变形不大于2.5cm/km的要求下作下列选择:(1)采用统一的高斯投影3带平面直角坐标系统。(2)采用高斯投影3带，投影面为测区抵偿高程面或测区平均高程面的平面直角坐标系统;或任意带，投影面为1985年国家高程基准面的平面直角坐标系统。(3)小测区或有特殊精度要求的控制网，可采用独立坐标系统。(4)在已有平面控制网的地区，可沿用原有的坐标系统。(
3、5)厂区内可采用建筑坐标系统。,上一页,下一页,返回,第一节 控制测量概述,二、高程控制测量 高程控制测量的方法主要有水准测量和三角高程测量。高程控制测量精度等级的划分，依次为二、三、四、五等。各等级高程控制宜采用水准测量，四等及以下等级可采用电磁波测距三角高程测量，五等也可采用GPS拟合高程测量。首级高程控制网的等级，应根据工程规模、控制网的用途和精度要求合理选择。首级网应布设成环形网，加密网宜布设成附合路线或结点网。测区的高程系统，宜采用1985年国家高程基准。在已有高程控制网的地区测量时，可沿用原有的高程系统;当小测区联测有困难时，也可采用假定高程系统。高程控制点间的距离，一般地区应为1
4、3km，工业厂区、城镇建筑区宜小于1km。但一个测区及周围至少应有3个高程控制点。,上一页,下一页,返回,第一节 控制测量概述,三、小区域平面控制测量 在小区域内建立的平面控制网，称为小区域平面控制网。小区域控制网应尽可能与当地已经建立的国家或城市控制网联测，并以国家或城市控制网的数据作为起算和校核标准。如果测区范围附近没有合适的高等级控制点，或附近有合适的高级控制点但不方便联测，也可以建立测区独立控制网。,上一页,下一页,返回,第一节 控制测量概述,小区域平面控制网亦应由高级到低级分级建立。测区范围内建立最高一级的控制网，称为首级控制网;最低一级的即直接为测图而建立的控制网，称为图根控制网。
5、直接用于地形测图的控制点称为图根控制点。图根点位置的测定工作，称为图根控制测量。图根点的密度取决于测图比例尺和地形的复杂程度，具体应符合规定。,上一页,返回,第二节 导线测量,一、导线的布设 根据测区的不同情况和具体要求，导线可按下列三种形式进行布设。1.闭合导线 闭合导线是从一个已知点出发，经过若干个导线点又回到原已知点上，形成一个闭合多边形。2.附合导线 附合导线是从一个已知边的一个已知点出发，经过一系列导线点，最后附合到另一个已知边的一个已知点上。,下一页,返回,第二节 导线测量,3.支导线 支导线是从一个已知控制点和一个已知方向出发，既不附合到另一已知控制点，也不回到原起点上。支导线只
6、具有必要的起始数据，缺少对观测成果的检核，因此仅用于图根控制测量，而且一条导线上布设的导线点一般不得超过4个。,上一页,下一页,返回,第二节 导线测量,二、导线测量的技术要求(1)各等级导线测量的主要技术要求应符合表6-1的规定。(2)当导线平均边长较短时，应控制导线边数不超过表6-1相应等级导线长度和平均边长算得的边数;当导线长度小于表6-1规定长度的1/3时，导线全长的绝对闭合差不应大于13cm。(3)导线网中，结点与结点、结点与高级点之间的导线段长度不应大于表6-1中相应等级规定长度的0.7倍。,上一页,下一页,返回,第二节 导线测量,(4)导线网的布设应符合下列规定:1)导线网用作测区
7、的首级控制时，应布设成环形网，且宜联测2个已知方向。2)加密网可采用单一附合导线或结点导线网形式。3)结点间或结点与已知点间的导线段宜布设成直伸形状，相邻边长不宜相差过大，网内不同环节上的点也不宜相距过近。,上一页,下一页,返回,第二节 导线测量,三、导线测量的外业工作 导线测量的外业工作包括踏勘选点及建立标志、边长测量、角度测量与连接测量。1.踏勘选点及建立标志 在去测区踏勘选点之前，应先到有关部门收集原有地形图，高一级控制点的坐标和高程，以及这些已知点的位置详图。在原有地形图上拟定导线网布设的初步方案，然后到实地踏勘，修改并确定导线点位。导线点位的选定应符合规定。,上一页,下一页,返回,第
8、二节 导线测量,2.边长测量 导线边长的测量应符合以下规定:(1)一级及以上等级控制网导线的边长，一级以下也可采用 普通钢尺量距。(2)测距仪器的标称精度。(3)测距仪器及相关的气象仪表，应及时校验。送当地气象台(站)校准。(4)各等级控制网导线边长测距的主要技术要求当在高海拔地区使用空盒气压表时，宜应符合规定。(5)边长测距作业应符合下列规定。(6)普通钢尺量距的主要技术要求应符合规定。,上一页,下一页,返回,第二节 导线测量,3.角度测量 角度测量用经纬仪按测回法对转折角进行观测。转折角是相邻两导线边在导线点上形成的水平角，沿导线测量或计算前进方向，水平角度在该方向左侧的称为左角，反之为右
9、角。若观测无误差，在同一个导线点测得的左角与右角之和应等于360。4.连接测量 如图6-1所示，导线与高级控制网连接时，需观测连接角1A和连接边DA1，用于传递坐标方位角和坐标。若测区及附近无高级控制点，在经过主管部门同意后，可用罗盘仪观测导线起始边的方位角，并假定起始点的坐标为起算数据。,上一页,下一页,返回,第二节 导线测量,四、导线测量的内业计算 1.导线测量数据处理(1)当观测数据中含有偏心测量成果时，应首先进行归心改正计算。(2)水平距离计算，应符合一些规定。(3)导线网水平角观测的测角中误差。(4)测距边的精度评定。(5)测距边长度的归化投影计算，应符合一些规定。,上一页,下一页,
10、返回,第二节 导线测量,(6)一级及以上等级的导线网计算，应采用严密平差法;二、三级导线网，可根据需要采用严密或简化方法平差。当采用简化方法平差时，成果表中的方位角和边长应采用坐标反算值。(7)平差后的精度评定，应包含有单位权中误差、点位误差椭圆参数或相对点位误差椭圆参数、边长相对中误差或点位中误差等。当采用简化平差时，平差后的精度评定可作相应简化。(8)内业计算中数字取位，应符合规定。,上一页,下一页,返回,第二节 导线测量,2.闭合导线的计算 现以图6-2所示的闭合导线为例，介绍闭合导线内业计算的步骤，具体运算过程及结果参见表6-2。计算之前，首先将导线草图中的点号、角度的观测值、边长的量
11、测值以及起始边的方位角、起始点的坐标等填人“闭合导线坐标计算表”中，见表6-2中的第1栏、第2栏、第5栏、第6栏的第一项，第13,14栏的第一项所示。然后按以下步骤进行计算。,上一页,下一页,返回,第二节 导线测量,(1)角度闭合差的计算与调整。(2)导线边坐标方位角的推算。(3)坐标增量的计算。(4)坐标增量闭合差的计算与调整。(5)导线点坐标计算。,上一页,下一页,返回,第二节 导线测量,3.附合导线的计算(1)角度闭合差的计算。(2)坐标增量闭合差的计算。4.支导线的计算 由于支导线没有多余观测值，不会产生任何闭合差，因此导线的转折角和坐标增量不需要进行改正。支导线的计算应按下列步骤进行
12、:(1)根据观测的转折角推算各边的坐标方位角。(2)根据各边的边长和坐标方位角计算各边的坐标增量。(3)根据各边的坐标增量推算各点的坐标。,上一页,返回,第三节 三角形网测量,一、三角形网测量的主要技术要求(1)各等级三角形网测量的主要技术要求，应符合表6-3的规定。(2)三角形网中的角度宜全部观测，边长可根据需要选择观测或全部观测;观测的角度和边长均应作为三角形网中的观测量参与平差计算。(3)首级控制网定向时，方位角传递宜联测2个已知方向。,下一页,返回,第三节 三角形网测量,二、三角形网测量的外业工作(1)三角形网测量作业前，应进行资料收集和现场踏勘，对收集到的相关控制资料和地形图(以1:
13、100001:100000为宜)应进行综合分析，并在图上进行网形设计和精度估算，在满足精度要求的前提下，合理确定网的精度等级和观测方案。,上一页,下一页,返回,第三节 三角形网测量,(2)三角形网的布设，应符合下列要求:1)首级控制网中的三角形，宜布设为近似等边三角形。其三角形的内角不应小于30;当受地形条件限制时，个别角可放宽，但不应小于25。2)加密的控制网，可采用插网、线形网或插点等形式。3)三角形网点位的选定，与导线测量点位的选定要求基本相同，二等网视线距障碍物的距离不宜小于2m。,上一页,下一页,返回,第三节 三角形网测量,三、三角形网观测(1)三角形网的水平角观测，宜采用方向观测法
14、。二等三角形网也可采用全组合观测法。(2)三角形网的水平角观测。(3)二等三角形网测距边的边长测量。(4)三等及以下等级的三角形网测距边的边长测量导线测量。(5)二级三角形网的边长也可采用钢尺量距。,上一页,下一页,返回,第三节 三角形网测量,四、三角形网测量数据处理(1)当观测数据中含有偏心测量成果时，应首先进行归心改正计算。(2)三角形网的测角中误差计算。(3)水平距离计算和测边精度评定按前述导线测量中水平距离计算和测边精度评定的有关规定执行。(4)当测区需要进行高斯投影时，四等及以上等级的方向观测值，应进行方向改化计算。四等网也可采用简化公式。,上一页,下一页,返回,第三节 三角形网测量
15、,(5)高山地区二、三等三角形网的水平角观测，如果垂线偏差和垂直角较大，其水平方向观测值应进行垂线偏差的修正。(6)测距边长度的归化投影计算，按前述导线测量的有关规定执行。(7)三角形网外业观测结束后，应计算网的各项条件闭合差。各项条件闭合差不应大于相应的限值。(8)三角形网平差时，观测角(或观测方向)和观测边均应视为观测值参与平差。(9)三角形网内业计算中数字取位。,上一页,返回,第四节 卫星定位测量,一、卫星定位测量的技术要求(1)各等级卫星定位测量控制网的主要技术指标，应符合表6-4的规定。(2)各等级控制网的基线精度，按下式计算。(3)卫星定位测量控制网观测精度的评定，应满足下列要求:
16、1)控制网的测量中误差。2)控制网的测量中误差，应满足相应等级控制网的基线精度要求，并符合下式：,下一页,返回,第四节 卫星定位测量,(4)卫星定位测量控制网的布设，应符合下列要求:1)应根据测区的实际情况、精度要求、卫星状况、接收机的类型和数量以及测区已有的测量资料进行综合设计。2)首级网布设时，宜联测2个以上高等级国家控制点或地方坐标系的高等级控制点;对控制网内的长边，宜构成大地四边形或中点多边形。3)控制网应由独立观测边构成一个或若干个闭合环或附合路线:各等级控制网中构成闭合环或附合路线的边数不宜多于6条。,上一页,下一页,返回,第四节 卫星定位测量,4)各等级控制网中独立基线的观测总数
17、，不宜少于必要观测基线数的1.5倍。5)加密网应根据工程需要，在满足精度要求的前提下可采用比较灵活的布网方式。6)对于采用GPS-RTK测图的测区，在控制网的布设中应顾及参考站点的分布及位置。,上一页,下一页,返回,第四节 卫星定位测量,5)卫星定位测量控制点位的选定，应符合下列要求:1)点位应选在土质坚实、稳固可靠的地方，同时要有利于加密和扩展，每个控制点至少应有一个通视方向。2)点位应选在视野开阔，高度角在15以上的范围内，应无障碍物;点位附近不应有强烈干扰接收卫星信号的干扰源或强烈反射卫星信号的物体。3)充分利用符合要求的旧有控制点。,上一页,下一页,返回,第四节 卫星定位测量,二、GP
18、S控制测量作业(1)GPS控制测量作业的基本技术要求，应符合表6-5的规定。(2)对于规模较大的测区，应编制作业计划。,上一页,下一页,返回,第四节 卫星定位测量,(3)GPS控制测量测站作业，应满足下列要求:1)观测前，应对接收机进行预热和静置，同时应检查电池的容量、接收机的内存和可储存空间是否充足。2)天线安置的对中误差，不应大于2mm;天线高的量取应精确至1mm。3)观测中，应避免在接收机近旁使用无线电通信工具。4)作业的同时，应做好测站记录，包括控制点点名、接收机序列号、仪器高、开关机时间等相关的测站信息。,上一页,下一页,返回,第四节 卫星定位测量,三、GPS测量数据处理(1)基线解
19、算。(2)GPS控制测量外业观测的全部数据应经同步环、异步环和复测基线检核。,上一页,下一页,返回,第四节 卫星定位测量,(3)当观测数据不能满足检核要求时，应对成果进行全面分析，并舍弃不合格基线，但应保证舍弃基线后，所构成异步环的边数不超过卫星定位测量技术要求的规定。否则，应重测该基线或有关的同步图形。(4)外业观测数据检验合格后，应按规定对GPS网的观测精度进行评定。(5)GPS测量控制网的无约束平差。(6)GPS测量控制网的约束平差。,上一页,返回,第五节 交会定点的计算,一、前方交会 如图6-3所示，前方交会是分别在已知两点O(xA,yA)，M(xB,yB)处安置经纬仪观测出、，通过三
20、角形的余切公式求出待定点P的坐标待定点P坐标的计算方法如下。按导线计算公式，由图6一8可知:,下一页,返回,第五节 交会定点的计算,在实际工作中，为了校核和提高尸点坐标的精度，通常采用三个已知点的前方交会图形。如图6-4所示，在三个已知点1,2,3上设站，测定1,1和2,2，构成两组前方交会，然后分别解算两组P点坐标。由于测角有误差，所以解算得两组P点坐标不可能相等，如果两组坐标较差不大于两倍比例尺精度时，取两组坐标的平均值作为P点最后的坐标。,上一页,下一页,返回,第五节 交会定点的计算,二、侧方交会 如图6-5所示，侧方交会是分别在一个已知点(如A点)和待定点P上安置经纬仪，观测水平角a,
21、和检查角，进而确定P点的平面坐标。计算时先由=180-（a+）求出角，再按前方交会的方法计算P点的平面坐标。,上一页,下一页,返回,第五节 交会定点的计算,三、后方交会 如图6-6所示，A、B,C为3个已知控制点，P为待定点。后方交会是在P点安置经纬仪，观测水平角和，根据3个已知点的坐标和,角计算P点的坐标。后方交会法的计算公式很多，这里仅介绍其中的一种计算方法如下:(1)计算B点至P点的方位角正切值。(2)计算坐标增量。(3)计算P点坐标,上一页,下一页,返回,第五节 交会定点的计算,为了检核，实际工作中通常是观测4个已知点，每次用3个点，共组成两组后方交会，若两组坐标值的较差符合规定的要求
22、，取其平均值作为P点的最后坐标。测量上称由不在一条直线上的三个已知点A,B,C构成的圆为危险圆。当P点位于危险圆上时，无法计算出P点的坐标。因此，在选定P点时，应避免使P点位于危险圆上。,上一页,返回,第六节 三、四等水准测量,一、四等水准测量的技术要求(1)、四等水准测量及等外水准测量的精度要求见表6-6。(2)三、四等水准测量一般采用双面尺法观测，其在一个测站上的技术要求见表6-7。,下一页,返回,第六节 三、四等水准测量,二、三、四等水准测量的方法 1.测站观测程序(1)三等水准测量每测站照准标尺分划顺序。(2)四等水准测量每测站照准标尺分划顺序。2.测站计算与校核(1)视距计算。(2)
23、同一水准尺黑、红面中丝读数校核。(3)高差计算及校核。(4)每页计算校核。,上一页,下一页,返回,第六节 三、四等水准测量,3.成果计算与校核 在每个测站计算无误后，并且各项数值都在相应的限差范围之内时，根据每个测站的平均高差，利用已知点的高程，推算出各水准点的高程。,上一页,返回,第七节 三角高程测量,一、三角高程测量原理 三角高程测量是根据两点间的水平距离和竖直角来计算两点的高差，然后求出所求点的高程。如图6-7所示，在M点安置仪器，用望远镜中丝瞄准N点规标的顶点，测得竖直角，并量取仪器高i和规标高v，若测出M,N两点间的水平距离D，则可求得M,N两点间的高差，即:N点高程为:,下一页,返
24、回,第七节 三角高程测量,三角高程测量，一般应进行往返观测，即由M向N观测(称为直规)，又由N向M观测(称为反规)，这样的观测，称为对向观测，或称双向观测。对向观测可以消除地球曲率和大气折光的影响。三角高程测量对向观测所求得的高差较差不应大于0.1Dm，若符合要求，则取两次高差的平均值。,上一页,下一页,返回,第七节 三角高程测量,二、电磁波测距三角高程测量(1)电磁波测距三角高程测量，宜在平面控制点的基础上布设成三角高程网或高程导线。(2)由电磁波测距三角高程测量的主要技术要求应符合规定。(3)电磁波测距三角高程观测的技术要求，应符合规定。(4)电磁波测距三角高程测量的数据处理，应符合规定。
25、,上一页,下一页,返回,第七节 三角高程测量,三、GPS拟合高程测量(1)GPS拟合高程测量仅适用于平原或丘陵地区的五等及以下等级高程测量。(2)GPS拟合高程测量宜与GPS平面控制测量一起进行。(3)GPS拟合高程测量的主要技术要求应符合规定。(4)GPS拟合高程计算应符合规定。(5)对GPS点的拟合高程成果应进行检验。,上一页,返回,表6一1 导线测量的主要技术要求,返回,表6一2 闭合导线坐标计算表,返回,表6一3 三角形网测量的主要技术要求,返回,表6一4 卫星定位测量控制网的主要技术要求,返回,表6一5 GPS控制测量作业的基本技术要求,返回,表6一6 水准测量的主要技术要求,返回,表6一7 水准观测的主要技术要求,返回,图6一1 连接测量示意图,返回,图6一2 闭合导线草图,返回,图6一3 前方交会法基本图形,返回,图6一4 三点前方交会,返回,图6一5 侧方交会,返回,图6一6 后方交会,返回,图6一7 三角高程测量原理,返回,
