第七章 小區(qū)域控制測量.ppt

測量學 學習輔導 測量學 同濟大學測量與國土信息工程系 第五章第六章 第七章小地區(qū)控制測量 第六章小地區(qū)控制測量 第七章小地區(qū)控制測量學習要點 控制測量概述 平面控制網(wǎng)的定位和定向 導線測量與導線計算 交會定點的計算 控制測量概述 控制測量概述 一 控制測量的概念二 平面控制測量三 高程控制四 全球定位系統(tǒng) 一 控制測量的概念 7 1控制測量的概念 二 平面控制測量 一 平面控制測量 建立平面控制網(wǎng) 測定各平面控制點的坐標X Y 1 平面控制測量的等級關(guān)系 1 常規(guī) 傳統(tǒng) 平面控制測量的等級關(guān)系 城市平面控制網(wǎng)的等級關(guān)系 2 一等三角鎖二等連續(xù)網(wǎng) 圖7 1 1 一等三角鎖為國家平面控制網(wǎng)的基礎 2 傳統(tǒng)各級平面控制網(wǎng)布置形式 三 四等三角網(wǎng)和導線網(wǎng) 三 四等三角網(wǎng)和導線網(wǎng)根據(jù)測區(qū)的需要 在二等三角網(wǎng)的基礎上進行加密 基本圖形如下 首級控制圖根控制 3 在一 二級小三角或一 二 三級導線下 布置圖根控制網(wǎng) 圖根控制網(wǎng)的圖形與一 二級小三角或一 二 三級導線的圖形基本相同 其區(qū)別在于 圖根控制網(wǎng)的控制面積小 邊長較短 精度要求較低 平差方法采用簡易平差 2 一等三角鎖二等連續(xù)網(wǎng) 1 A級GPD網(wǎng)為國家平面控制網(wǎng)的基礎 3 各級GPD控制網(wǎng)布置形式 2 一等三角鎖二等連續(xù)網(wǎng) B C級GPS網(wǎng)作為國家平面控制網(wǎng)的加密或城市首級控制網(wǎng) 3 各級GPD控制網(wǎng)布置形式 3 圖根導線的技術(shù)要求 4 常規(guī)平面控制測量的主要技術(shù)要求 P162表7 1 表7 1城市三角網(wǎng)的主要技術(shù)要求 3 圖根導線的技術(shù)要求 4 常規(guī)平面控制測量的主要技術(shù)要求 表7 1 表7 2 表7 3 三 高程控制測量 二 高程控制測量 建立高程控制網(wǎng) 測定各控制點的高程H 表7 5城市水準測量設計規(guī)格 長度單位 km 表7 6水準測量主要技術(shù)要求 注 表中R為測段長度 L為環(huán)線或附合線路長度 均以公里為單位 表7 5城市水準測量設計規(guī)格 長度單位 km 表7 6水準測量主要技術(shù)要求 注 表中R為測段長度 L為環(huán)線或附合線路長度 均以公里為單位 四 GPD技術(shù)簡要 三 全球定位系統(tǒng) GPS GPD圖示 空間衛(wèi)星座24顆衛(wèi)星發(fā)射信號衛(wèi)星軌道 時間數(shù)據(jù)及輔助資料信息 用戶設備接收設備接收衛(wèi)星信號 地面監(jiān)控中央控制系統(tǒng)時間同步跟蹤衛(wèi)星定位 三 全球定位系統(tǒng) GPS 24顆衛(wèi)星分布在6個軌道上 運行周期12小時 測定3D位置和鐘差必需有4顆星 單點偽距位置精度5 100米 靜態(tài)相對定位 位置精度幾毫米 3 GPD定位測量的特點 3 GPS定位測量的特點 相鄰測站之間不必通視 布網(wǎng)靈活 定位精度高 差分距離相對誤差約為1 10ppm 全天候觀測 不受天氣影響 觀測 記錄 計算高度自動化 實時定位的優(yōu)越性 廣泛應用于眾多領(lǐng)域 室內(nèi) 地下及地面空間不夠開闊地帶 不能接收到衛(wèi)星信號 觀測受到限制 2 GPD定位原理 1 2 2 GPS定位原理 1 測邊后方交會 0 XYZ為空間三維坐標系統(tǒng) A xa ya za B xb yb zb 為待定點 D1 D2 D3 D4為空間已知點 衛(wèi)星 坐標分別為x1y1z1 x2y2z2 x3y3z3 x4y4z4 如果測定了A B點與各衛(wèi)星的距離Di 就可以計算A B點的三維坐標 GPD定位原理 3 3 通過與測區(qū)原有大地控制網(wǎng)的聯(lián)測 求得GPS坐標與大地坐標之間的轉(zhuǎn)換參數(shù) 從而求得觀測點的測量坐標 GPD定位方法測量中地位 GPS測量 GPS測量 平面控制網(wǎng)的定位和定向 7 2平面控制網(wǎng)的定位和定向 一 方位角的定義二 坐標方位角三 直角坐標與極坐標換算四 導線計算的基本公式 一 方位角定義 一 方位角的定義 方位角 從標準方向起 順時針量到直線所成的夾角 從0 360 地面同一直線 由于起始的標準方向不同 其方位角的名稱和數(shù)值也不同 標準方向方位角名稱測定方法 真北方向 真子午線方向 真方位角A天文方法測定 磁北方向 磁子午線方向 磁方位角Am羅盤儀測定 坐標縱軸 中央子午線方向 坐標方位角 計算而得 1 正反方向角 二 坐標方位角 例1已知 CD 78 20 24 JK 326 12 30 求 DC KJ 解 DC 258 20 24 KJ 146 12 30 1 正反方向角 2 方向角與象限角的關(guān)系 2 方向角與象限角的關(guān)系 2 方向角與象限角的關(guān)系 表7 9 第 象限 R 第 象限 180 R 180 R 第 象限 180 R 第 象限 360 R 360 R 1 象限角 直線與X軸的夾角 R 0 90 2 方向角與象限角的關(guān)系 2 方向角與象限角的關(guān)系 2 方向角與象限角的關(guān)系 表7 9 第 象限 R 第 象限 180 R 第 象限 180 R 第 象限 360 R 1 象限角 直線與X軸的夾角 R 0 90 三 直角坐標與極坐標換算 三 直角坐標與極坐標的換算 2 已知兩點的極坐標關(guān)系 求它們的直角坐標關(guān)系 坐標正算 3 已知兩點的直角坐標關(guān)系 求它們的極坐標關(guān)系 坐標反算 7 2 5 7 2 6 1 在坐標系中表示兩個點的關(guān)系 極坐標表示 D12 12 直角坐標表示 X12 Y12 X12 X2 X1 Y12 Y2 Y1 四 導線計算的基本公式 四 導線計算的基本公式 1 推算各邊方向角 2 計算各邊坐標增量 X Dcos Y Dsin 3 推算各點坐標X前 X后 XY前 Y后 Y 三個基本公式 導線測量和計算 7 3導線測量與導線計算 一 導線的布置形式二 導線測量外業(yè)三 導線坐標計算 一 導線的布置形式 一 導線的布置形式 支導線 二 導線測量的外業(yè) 二 導線測量的外業(yè) 一 導線的布置形式 一 踏勘選點及建立標志 二 導線測量的外業(yè)工作 選點時應注意下列各點 相鄰導線點之間通視良好 便于角度和距離測量 點位選于適于安置儀器 視野廣寬和便于保存之處 點位分布均勻 便于控制整個測區(qū) 進行細部測量 繪制控制點的 點之記 一 導線的布置形式 二 導線邊長測量 二 導線測量的外業(yè)工作 導線邊長一般用電磁波測距儀或全站儀觀測 同時觀測垂直角將斜距化為平距 圖根導線的邊長也可以用經(jīng)過檢定的鋼卷尺往返或兩次丈量 三 導線轉(zhuǎn)折角測量 導線的轉(zhuǎn)折角是在導線點上由相鄰兩導線邊構(gòu)成的水平角 導線的轉(zhuǎn)折角分為左角和右角 在導線前進方向左側(cè)的水平角稱為左角 在右側(cè)的稱右角 三 導線測量的內(nèi)業(yè)計算 三 導線測量的內(nèi)業(yè)計算 目的 計算各導線點的坐標 要求 評定導線測量的精度 合理分配測量誤差 3 支導線計算 一 支導線計算 支導線的計算步驟 支導線的計算步驟 準備工作 支導線的計算步驟 支導線的計算步驟例已知xa 664 20m ya 213 30m xb 864 22m yb 413 35m 準備工作 測得 1 212 00 10 D1 297 26m 2 162 15 30 D2 187 82m 求1 2 點的坐標 支導線的計算步驟 支導線的計算步驟例已知xa 664 20m ya 213 30m xb 864 22m yb 413 35m 準備工作 測得 1 212 00 10 D1 297 26m 2 162 15 30 D2 187 82m 求1 2 點的坐標 支導線的計算步驟 支導線的計算步驟 準備工作 支導線的計算步驟 支導線的計算步驟例已知xa 664 20m ya 213 30m xb 864 22m yb 413 35m 測得 1 212 00 10 D1 297 26m 2 162 15 30 D2 187 82m 求1 2 點的坐標 2 計算各邊坐標增量 X Dcos Y Dsin 支導線的計算步驟 支導線的計算步驟 準備工作 支導線的計算步驟 支導線的計算步驟例已知xa 664 200m ya 213 300m xb 864 220m yb 413 350m 測得 1 212 00 10 D1 297 26m 2 162 15 30 D2 187 82m 求1 2 點的坐標 1 閉合導線 二 閉合導線 閉合導線圖 已知數(shù)據(jù) AB XB YB A B為已知點 1 2 3 4 5為新建導線點 觀測數(shù)據(jù) 連接角 B 導線轉(zhuǎn)折角 0 1 5 導線各邊長DB1 D12 D51 二 閉合導線計算 1 角度閉合差計算和調(diào)整 若 已知數(shù)據(jù) A1 XA YA 導線轉(zhuǎn)折角 A 1 4 邊長DA1 D12 D4A 測量 閉合導線坐標計算表 A 536 27 536 27 328 74 328 74 A 閉合導線坐標計算 一 閉合導線計算 2 坐標方位角計算 2 坐標方位角計算 一 閉合導線計算 檢核 閉合導線坐標計算表 1314006 2062248 2843612 3410554 484318 閉合導線坐標計算 一 閉合導線計算 3 坐標增量及閉合差計算 2 12 x23 y12 23 1 3 y23 x12 3 1坐標增量計算 D1 D2 一 閉合導線計算 3 坐標增量及閉合差計算 3 1坐標增量計算 閉合導線坐標計算表 閉合導線坐標計算 一 閉合導線計算 3 2坐標增量閉合差計算 檢核 改正 圖根導線 3 坐標增量及閉合差計算 閉合導線坐標計算表 閉合導線坐標計算 一 閉合導線計算 檢核 3 3改正后坐標增量 3 坐標增量及閉合差計算 閉合導線坐標計算表 閉合導線坐標計算 一 閉合導線計算 4 坐標計算 檢核 閉合導線坐標計算表 閉合導線坐標計算 1 附合導線的計算 三 附合導線的計算 8 繪制計算草圖 在表內(nèi)填寫已知數(shù)據(jù)和觀測數(shù)據(jù) 3 1 雙定向附合導線的計算 附合導線坐標計算表 附合導線坐標計算 三 附合導線計算 1 角度閉合差計算和調(diào)整 3 1 雙定向附合導線的計算 三 附合導線計算 1 角度閉合差計算和調(diào)整 3 1 雙定向附合導線的計算 三 附合導線計算 1 角度閉合差計算和調(diào)整 三 附合導線計算 1 角度閉合差計算和調(diào)整 右角 左角 其它同閉合導線 附合導線坐標計算表 11190112 附合導線坐標計算 三 附合導線計算 同閉合導線 2 坐標方位角計算 3 坐標增量計算 同閉合導線 三 附合導線計算 4 坐標計算 同閉合導線 附合導線坐標計算表 11190112 附合導線坐標計算 1 附合導線的計算 三 附合導線的計算 A B 5 6 7 C AB XB 1230 88 YB 673 45 XC 1845 69 YC 1039 98 431712 1801336 1782230 1934400 1811300 2045430 B 1 2 3 4 8 由于無 終 所以無角度閉合差 其他同雙定向附合導線的計算 3 2 單定向附合導線的計算 附合導線計算步驟 2 各邊方向角的推算 4 推算各點坐標 附合導線坐標計算表 附合導線坐標計算 附合導線坐標計算表 11190112 附合導線坐標計算 1 附合導線的計算 三 附合導線的計算 B 5 6 7 C XB 1230 88 YB 673 45 XC 1845 69 YC 1039 98 1782230 1934400 1811300 2045430 1 2 3 4 8 由于無 始 缺少起算數(shù)據(jù) 首先假定 始 例 B1 0或 B1 90等等 由于無 終 所以無角度閉合差 用假定 始按支導線計算至C坐標 3 3 無定向附合導線的計算 1 附合導線的計算 三 附合導線的計算 B 5 6 7 C XC 1845 69 YC 1039 98 1 2 3 4 8 由于無 始 缺少起算數(shù)據(jù) 首先假定 始 例 B1 0或 B1 90等等 由于無 終 所以無角度閉合差 用假定 始按支導線計算至C坐標 3 3 無定向附合導線的計算 X Y BC B1 BC 則 附合導線坐標計算表 無定向附合導線坐標方位角計算 附合導線坐標計算表 無定向附合導線坐標計算 單導線中粗差判斷的技巧 一 設導線中只有一個角值是錯的 則從兩端的已知點出發(fā)計算待定點坐標 用角度的實際觀測值 在抵達該點之前不受這個錯誤角值的影響 過該點之后才出錯 所以 當分別從兩端的已知點出發(fā)計算兩套待定點坐標時 如果大部分點的兩套坐標不相等 而只有一點的兩套坐標相等 則該點的角度觀測值多半有錯 單導線中粗差判斷的技巧 二 如果導線閉合差的方位角與某條導線邊的方位角很近 即閉合差方向與該邊近似平行 閉合差的值又很大 則這條導線邊的距離觀測值多半含有粗錯 交會定點的計算 7 4交會定點的計算 加密個別控制點的方法 一 前方交會的計算 已知點 A XA YA B XB YB 待定點 P觀測數(shù)據(jù) 180 7 4求交會定點的計算一 角度前方法 已知 A Xa Ya B Xb Yb 觀測值 兩個已知點處的水平角 和 求 P點的坐標XP Yp 方法一 先求距離D1 D2 P B A 然后再按極坐標法計算P點的坐標 D1 D2 D0 計算坐標方位角 P B A 計算坐標 要注意 和 角是順時針還是逆時針編號 D1 D2 將D1 ap D2 bp 代入下式 整理后得 P B A D2 D1 方法二 前方交會的計算公式 直接計算待定點坐標的公式 二 距離交會法 已知 A Xa Ya B Xb Yb 觀測值 兩個已知點到待定點P的距離D1和D2 計算待定點坐標的方法如下 方法一 先求角度 B A 再按極坐標法計算P點的坐標 P D1 D2 D0 距離交會法 方法二 利用坐標變換公式建立獨立坐標系tAu先求P點在tAu坐標系中的坐標a和b u t 再利用a和b按直角坐標法計算P點在XY坐標系中的坐標 D1 D2 D0 P B A X 再求 AB求P點的坐標 P Y D1 D2 D0 t u X P Y D1 D2 D0 教材上 t u X Y e b D1 D0 此時 a e b f f A B P a D2 7 4 13 t u b D1 D0 A B P a D2 三 邊角交會法 測量兩條邊長 b D1 a D2 一個角度 產(chǎn)生一個條件 再按邊長或角交會法計算 二 后方交會計算 四 后方交會計算 在待定點P觀測三個已知點的水平方向值Ra Rb Rc 用以計算夾角 計算待定點P的坐標 后方交會的圖形編號 后方交會的圖形 PA PC PB 勻質(zhì)三角形的重心 非勻質(zhì)三角形的重心 后方交會計算重心公式 后方交會計算方法之一 重心公式 A B C由A B C坐標反算得 后方交會的圖形編號 后方交會的圖形編號 三種情況 二 后方交會計算 當A B C P處于共圓 也稱危險圓 時 無法確定P點坐標 四 后方交會 C B A 1 1 2 2 p2 P1 危險圓分析 如圖 四點公圓因為 1 2 A 1 2 B 360 C所以PA PB PC XP YP無解四點接近圓時 精度較低 A B C 三 四等水準測量及高程計算 7 5三 四等水準測量及高程計算 三 四等水準測量一般用于建立小地區(qū)測圖以及一般工程建設場地的高程首級控制 一 三 四等水準測量及其技術(shù)要求三 四等水準點的高程應從附近的一 二等水準點引測 如在獨立地區(qū) 可采用閉合水準路線 三 四等水準點一般須長期保存 點位要建立在穩(wěn)固處 三 四等水準測量可用D3水準儀進行 三 四等水準測量的技術(shù)要求 三 四等水準測量的技術(shù)要求 二 三 四等水準測量作業(yè)方法 二 三 四等水準測量作業(yè)方法 三 四等水準測量記錄 三 四等水準測量記錄 三 三 四等水準測量成果整理 三 三 四等水準測量成果整理 附合水準路線 閉合水準路線的計算方法與圖根 等外 水準路線相同 結(jié)點水準路線 水準網(wǎng)的平差計算 要考慮 權(quán) 三 三 四等水準測量成果整理 三 三 四等水準測量成果整理 結(jié)點水準路線 水準網(wǎng)的平差計算 要考慮 權(quán) 圖7 32附合水準路線和具有結(jié)點的水準網(wǎng) 三 三 四等水準測量成果整理 三 三 四等水準測量成果整理 圖7 32附合水準路線和具有結(jié)點的水準網(wǎng) 例 單結(jié)點水準網(wǎng)的平差計算 加權(quán)平均值 三 三 四等水準測量成果整理 三 三 四等水準測量成果整理 例