测绘土木工程测量小地区控制测量.pptx
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1、第六章第六章 小地区控制测量小地区控制测量土土 木木 工工 程程 测测 量量土土 木木 工工 程程 测测 量量教学课件 工程测量学工程测量学工程测量学工程测量学6 6 小地区控制测量小地区控制测量在在绪绪论论中中已已经经指指出出,测测量量工工作作必必须须遵遵循循“从从整整体体到到局局部部,先先控控制制后后碎碎部部”的的原原则则,先先建建立立控控制制网网,然然后后根根据据控控制制网网进进行行碎碎部部测测量量和和测测设设。控控制制网网分分为为平平面面控控制制网网和和高高程程控控制制网网。测测定定控控制制点点平平面面位位置置(x,y)(x,y)的的工工作作,称称为为平平面面控控制制测测量量。测测定定
2、控控制制点点高高程程(H)(H)的的工工作作,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
3、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。工程测量学工程测量学工程测量学工程测量学6 6 小地区控制测量小地区控制测量6.1 控制测量概述控制测量概述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。工程测量学工程测量学工程测量学工程测量学6 6 小地区控制测量小地区控制测量6.1 控制测量概述控制测量概述控制测量概述控制
4、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 ositioning 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
5、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。工程测量学工程测量学工程测量学工程测量学6 6 小地区控制测量小地区控制测量6.1 控制测量概述控制测量概述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国家家平平面面控控制制网网,是是在在全全国国范范围围内内建建立立的的控控制制网网。逐逐级级控控制制,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)(6-4)城城市市控控制制测测量量是是为为大大比比例例尺尺地地形形测测量量建建立立控控制制网网,作作为为城城市市规规划划、施施工工放放样样的的测
6、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。然后再布设图根图根小三角网小三角网或或图根导线图根导线。19851985年城市测量规范,其技术要年城市测量规范,其技术要求见表求见表6-16-1、6-26-2。工程测量学工程测量学工程测量学工程测量学6 6 小地区控制测量小地区控制测量6.1 控制测量概述控制测量概述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术要求城市三角网及图根三角网的主要技术要求DJ
7、3DJ2DJ111:1万万6020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 工程测量学工程测量学工程测量学工程测量学6 6 小地区控制测量小地区控制测量6.1 控制测量概述控制测量概述控制测量概述控制测量概述6.
8、1.1 6.1.1 平面控制测量平面控制测量直直接接供供地地形形测测图图使使用用的的控控制制点点,称称为为图图根根控控制制点点,简简称称图图根根点点。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
9、误中误差差()等级等级 工程测量学工程测量学工程测量学工程测量学6 6 小地区控制测量小地区控制测量6.1 控制测量概述控制测量概述控制测量概述控制测量概述6.1.2 6.1.2 高程控制网高程控制网建建立立高高程程控控制制网网的的主主要要方方法法是是 水水准准测测量量。在在山山区区也也可可采采用用三三角角高高程程测测量量 的的方方法法来来建建立立高高程程控控制制网网,此此法法不不受受地地形形起起伏伏的的影影响,工作速度快,但其精度较水准测量低。响,工作速度快,但其精度较水准测量低。国国家家水水准准测测量量分分为为一一、二二、三三、四四等等,逐逐级级布布设设。一一、二二等等水水准准测测量量是是
10、用用高高精精度度水水准准仪仪和和精精密密水水准准测测量量方方法法进进行行施施测测,其其成成果果作作为为全全国国范范围围的的高高程程控控制制之之用用。三三、四四等等水水准准测测量量除除用用于于国国家家高高程程控控制网的加密外,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。为为了了城城市市建建设设的的需需要要所所建建立立的的高高程程控控制制称称为为城城市市水水准准测测量量,采采用用二二、三三、四四等等水水准准测测量量及及直直接接为为测测地地形形图图用用的的图图根根水水准准测测量量,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
11、工程测量学工程测量学工程测量学工程测量学6 6 小地区控制测量小地区控制测量6.2 直线定向及坐标反算直线定向及坐标反算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确定定地地面面上上两两点点之之间间的的相相对对位位置置,仅仅知知道道两两点点之之间间的的水水平平距距离离是不够的,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真子子午午线线方方向向通通过过地地球球表表面面某某点点的
12、的真真子子午午线线的的切切线线方方向向,称称为为该该点点的的真真子子午午线线方方向向。真真子子午午线线的的方方向向用用天天文文测测量量的的方方法法测测定定,或或用用陀陀螺螺经经纬纬仪仪方方法法测测定。定。磁磁子子午午线线方方向向磁磁子子午午线线方方向向是是磁磁针针在在地地球球磁磁场场的的作作用用下下,磁磁针针自自由由静静止止时时其其轴轴线线所所指指的方向。可用的方向。可用罗盘仪罗盘仪测定。测定。工程测量学工程测量学工程测量学工程测量学6 6 小地区控制测量小地区控制测量6.2 直线定向及坐标反算直线定向及坐标反算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
13、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,每一66带或带或33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由于于地地球球磁磁极极与与地地球球旋旋转转轴轴南南北北极极不不重重合合,因因此此过过地地球球上上某某点点的的真真子子午午线线与与磁磁子子午午线线不不重重合合。两两者者之之间间的的夹夹角角称称为为磁磁偏偏角角,用用表表示示,见图见图6-56-5。磁磁子子午午线线北北端端偏偏
14、于于真真子子午午线线以以东东为为东东偏偏(+),偏偏于于真真子子午午线线以以西西为为西西偏偏(-)。地地球球上上不不同同地地点点磁磁偏偏角角也也不不同同。我我国国磁磁偏偏角角的的变变化化大大约约在在+6+6-10-10之之间间。地地球球磁磁极极是是不不断变化的,磁偏角也在变化。断变化的,磁偏角也在变化。工程测量学工程测量学工程测量学工程测量学6 6 小地区控制测量小地区控制测量6.2 直线定向及坐标反算直线定向及坐标反算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。
15、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为为同同纬纬度度上上的的两两点点,其其距距离离为为l l。过过A A、B B两两点点分分别别作作子子午午线线的的切切线线交交于于地地轴轴P P点点。APAP、BPBP为为子子午午线线方方向向。若若A A、B B相相距距不不太太远远时时,子子午午线线收收敛敛角角可可用用下下式式计算:计算:(6-1)在在直直角角三三角角形形BOPBOP中中,BP=R/tanBP=R/tan,代入上式得:代入上式得:(6-2)从从上上式式可可见见,纬纬度度愈愈低低,子子午午线线收收敛敛角角愈愈
16、小小,在在赤赤道道上上为为零零。纬纬度度越越高高,收收敛敛角愈大。角愈大。工程测量学工程测量学工程测量学工程测量学6 6 小地区控制测量小地区控制测量6.2 直线定向及坐标反算直线定向及坐标反算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00360360。图。图6-76-7。真真方方位位角角与与磁磁方方位位角角若若标标准准方方向向为为真真子子
17、午午线线方方向向,则则称称真真方方位位角角,用用A A表表示示。若若标标准准方方向向为为磁磁子子午午线线方方向向,则则称称磁磁方方位位角角,用用A Am m表表示示。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:坐坐标标方方位位角角从从每每带带的的坐坐标标纵纵轴轴的的北北端端按按顺顺时时针针方方向向到到一一直直线线的的水水平平角角为为该该直直线线的的坐坐标标方方位位角角,或或称称方位角方位角。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系:A=+A=+方位角方位角A=AA=Am m+(6-3)(6-3)A=+A=+工程测量学工程测量学工程测量学工程测
18、量学6 6 小地区控制测量小地区控制测量6.2 直线定向及坐标反算直线定向及坐标反算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为为直直线线的的起起端端,B B为为终终端端,则则A Aabab为为正正方方位位角角,A Ababa为为反反方方位位角角。正反方位角之间的关系为:正反方位角之间的关系为:直线位于中央子午线以东
19、,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)baba=abab180 (6-5)180 (6-5)工程测量学工程测量学工程测量学工程测量学6 6 小地区控制测量小地区控制测量6.2 直线定向及坐标反算直线定向及坐标反算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
20、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、反方位角,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 1-2180-2180ijij=abab+iLiL-N180 (6-6)-N180 (6-6)或或前前=后后+左左180(ba+(bb1)=360)(1b+(11
21、2)=36012=1b+1360=b1+180+1360)工程测量学工程测量学工程测量学工程测量学6 6 小地区控制测量小地区控制测量6.2 直线定向及坐标反算直线定向及坐标反算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-N180(6-7)-N180(6-7)或或前前=后后+180-右右 工程测量学工程测量学工程测量学工程测量学6 6 小地区控制测量小地区控制测量6.2 直线定向及坐标反算直
22、线定向及坐标反算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到待到待定点定点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)式中:式中:xxabab、yyabab坐标增量。坐标增量。工程测量学工程测量学工程测量学工程测量学6 6 小地区控制测量小地区控制测量6.2 直线定向及坐标反算直线
23、定向及坐标反算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)(6-10)工程测量学工程测量学工程测量学工程测量学6 6 小地区控制测量小地区控制测量6.2 直线定向及坐标反算直线定向及坐标反算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
24、方位角,应换算成方位角(表表6-5)6-5)。(6-9)=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 工程测量学工程测量学工程测量学工程测量学6 6 小地区控制测量小地区控制测量6.3 导导导导 线线线线 测测测测 量量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
25、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。用用经经纬纬仪仪测测量量折折角角,用用钢钢尺尺测测定定边边长长的的导导线线,称称为为经经纬纬仪仪导导线线;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。导导线线测测量量是是建建立立小小地地区区平平面面控控制制网网常常用用的的一一种种方方法法,特特别别是是地地物物分分布布较较复复杂杂的的建建筑筑区区、视视线线障障碍碍较较多多的的隐隐蔽蔽区区和和带带状状地地区区,多多采采
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