第6章小地区控制测量(2)剖析

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1、第六章 小地区控制测量,主要内容：,控制测量概述 导线测量（重点） 交会测量 高程控制测量 1)三、四等水准测量（重点） 2）三角高程测量,6.1 控制测量概述,在测量工作中，为了减少误差积累，保证测图精度，以及便于分幅测图，加快测图进度，满足碎部测量需要，就必须遵循“从整体到局部”、“先控制后碎部”及“由高级到低级”的测量组织原则。,1. 控制测量及其布设原则,在测量区域内选择若干个点，用高精度的方法测定其位置，这些点称为控制点。由控制点组成的几何图形，称为控制网。测定控制点点位（平面、高程）的工作，叫控制测量。,2.目的与作用,为测图或工程建设的测区建立统一的平面和高程控制网； 控制误差的

2、积累； 作为进行各种细部测量的基准。,控制点：对整个测区起控制作用的测量标志点。 控制网：由按一定规范布设，由一系列相互联系的控制点所构成的网状几何图形。 图根控制网：直接为测图而建立的控制网。 图根点：图根控制网中的控制点。,3.有关名词,6.1 控制测量概述,测定控制点平面位置（x,y）的工作，称为平面控制测量。 平面控制网根据观测方式方法来划分，可以分为三角网、三边网、边角网、导线网、GPS平面网等。 在地面上选择一系列待求平面控制点，并将其连接成连续的三角形，从而构成三角形网，称三角网，如图：,4. 平面控制测量,6.1 控制测量概述,在地面上选择一系列待求平面控制点，并将其依次相连成

3、折线形式，这些折线称为导线，多条导线组成导线网，如下图。测量各导线边的边长及相邻导线边所夹的水平角，这种工作称导线测量。,6.1 控制测量概述,测定控制点高程（H）的工作，称为高程控制测量。 根据高程控制网的观测方法来划分，可以分为水准网、三角高程网和GPS高程网等。,6.1 控制测量概述,目前，平面控制网分为一、二、三、四等，一、二、三级和图根级控制网。根据测区情况和仪器设备条件，将平面控制网和高程控制网分开独立布设，也可以将其合并为一个统一的控制网三维控制网。,5. 高程控制测量,6. 控制网的布设原则 控制网的布设原则是：整体控制，全面加密或分片加密，高级到低级逐级控制。 整体控制，即最

4、高一级控制网能控制整个测区，例如，国家控制网用一等锁环控制整个国土；对于区域网，最高一级控制网必须能控制整个测区。,6.1 控制测量概述,高级到低级逐级控制就是用精度高一级控制网去控制精度低一级控制网，控制层级数主要取决于测区的大小、碎部测量的精度要求、工程规模及其精度要求。,6.1 控制测量概述,全面加密，就是指在最高一级控制网下布置全面网加密，例如国家控制网的一等锁环内用二等全面三角网加密；分片加密，就是急用部分先加密，不一定全面布网。,6.1.2控制网的分类,1、国家控制网 2、全球控制网 3、工程控制网 4、城市控制网 5、小地区控制网 6、图根控制网,1.国家控制网,在全国范围内建立

5、的控制网，称为国家控制网。它是由国家专门测量机构，用精密仪器和方法，进行整体控制，逐级加密的方式建立，高级点逐级控制低级点。,主要由三角测量(triangulation)法布设，在西部困难地区采用导线测量(traverse survey)法。,1、国家控制网,一等三角锁沿经线和纬线布设成纵横交叉的三角锁系，锁长200250公里，构成许多锁环。 一等三角锁内由近于等边的三角形组成，边长为2030公里。,二等三角测量有两种布网形式 1、由纵横交叉的两条二等基本锁将一等锁环划分成4个大致相等的部分，这4个空白部分用二等补充网填充，称纵横锁系布网方案。 2、在一等锁环内布设全面二等三角网，称全面布网方

6、案。二等基本锁的边长为2025公里，二等网的平均边长为13公里。,一等锁的两端和二等网的中间，都要测定起算边长、天文经纬度和方位角。所以国家一、二等网合称为天文大地网。 我国天文大地网于1951年开始布设，1961年基本完成，1975年修补测工作全部结束，全网约有5万个大地点。,1、国家控制网,国家高程控制网采用精密水准测量的方法。国家高程控制网同样按精度分为一、二、三、四个等级。 一等水准网是国家高程控制网的骨干。 二等水准网布设于一等水准网环内，是国家高程控制网的全面基础。 三、四等水准网是二等水准网的进一步加密，直接为各种测图和工程建设提供必需的高程控制点。,1、国家控制网,全球控制网是

7、由国际组织在全球范围建立的大地测量参考框架。主要用于确定、研究地球的形状、大小及其运动变化，确定和研究地球的板块运动等。,全球已建立了包括44 个站的板块运动监测网，其中北美板块上17个，欧亚板块上16个（包括我国的上海站），太平洋板块上4个，南美板块上3个，印澳板块上2个，阿拉伯板块上1个纳斯卡板块上1个。,2.全球控制网,工程控制网是工程项目的空间位置参考框架，是针对某项具体工程建设测图、施工或管理的需要，在一定区域内布设的平面和高程控制网。由工程建设单位或委托其它测绘单位建立。,3.工程控制网,工程控制网的分类、作用和建网步骤,1、 分类 按用途分：测图控制网、施工（测量）控制网、变形监

8、测网、安装（测量）控制网； 按网点性质分：一维网（或称水准网、高程网）、二维网 （或称平面网）、三维网； 按网形分：三角网、导线网、混合网、方格网； 按施测方法划分：测角网、测边网、边角网、GPS网； 按其他标准划分：首级网、加密网、特殊网、专用网（如隧道控制网、建筑方格网、桥梁控制网等）。,3.工程控制网,2、 作用 工程控制网的作用是为工程建设提供工程范围内统一的参考框架，为各项测量工作提供位置基准，满足工程建设不同阶段对测绘在质量（精度、可靠性）、进度（速度）和费用等方面的要求。 工程控制网也具有控制全局、提供基准和控制测量误差积累的作用。 工程控制网与国家控制网既有密切联系，又有许多不

9、同的特点。,3.工程控制网,3、 建网步骤 工程控制网的布设也遵循国家控制网建立的一些基本原理，如要有坐标系和基准，要构成网，采用逐级布设方式等。 根据工程的精度要求进行网的布设，建网步骤主要是： 1）确定控制网的等级； 2）确定布网形式； 3）确定测量仪器和操作规程（国家或行业规范）； 4）在图上选点构网，到实地踏勘； 5）埋设标石、标志； 6）外业观测； 7）内业数据处理； 8）提交成果。,6.1.2控制网的分类,工程平面控制网,平面工程控制网常采用的测量方式有： 三角测量 导线测量 GPS测量等。,3.工程控制网,三角测量,三角测量：观测所有三角形的内角及测量12条必要的边长之后，根据起

10、始边的已知坐标方位角和起始点的坐标，即可求出所有三角点的坐标。,3.工程控制网,三角测量的特点：主要是测角工作，而测距工作极少，甚至可以没有。它适用于山区或丘陵地区的平面控制。,导线测量,导线是由若干条直线连成的折线，每条直线叫导线边，相邻两直线之间的水平角叫做转折角。测定了转折角和导线边长之后，即可根据已知坐标方位角和已知坐标算出各导线点的坐标。,3.工程控制网,GPS测量,应用GPS卫星定位技术建立的控制网称为GPS控制网。通常采用多台GPS接收机，同时在多个点上进行同步观测，再通过平差计算，获取控制点坐标。,3.工程控制网,特点：相邻点之间不需要通视；精度高；作业速度快等。为现在主流的测

11、量方式。,在城市或厂矿地区，一般是在国家控制点的基础上，根据测区大小和施工测量的要求，布设不同等级的城市控制网。城市控制测量是国家控制测量的继续和发展。它可以直接为城市大比例尺1：500测图、城市规划、市政建设、施工管理、沉降观测等提供控制点。 城市平面控制网包括GPS网、城市三角网与城市导线网。,4.城市控制网,城市三角测量的主要技术要求,注： 当最大测图比例尺为1：1000时，一二级小三角边长可适当放长，但最长不大于表中规定的2倍。 图根小三角方位角闭合差为 ，n为测站数,城市导线测量的主要技术要求,城市水准测量及图根水准测量主要技术要求,应用GPS卫星定位技术建立城市平面控制网已相当普遍

12、。根据我国2009年颁布的GPS测量规范要求，GPS相对定位的精度，划分为A、B、C、D、E五级,4、城市控制网,在面积小于15km2范围内建立的控制网，称为小地区控制网。,建立小地区控制网时，应尽量与国家（或城市）的高级控制网连测，将高级控制点的坐标和高程，作为小地区控制网的起算和校核数据。,如果不便连测时，可以建立独立控制网。,5.小地区控制网,小地区平面控制网，应根据测区面积的大小按精度要求分级建立。,在全测区范围内建立的精度最高的控制网，称为首级控制网；直接为测图而建立的控制网，称为图根控制网。,首级控制网和图根控制网的关系如下表所示。,5、小地区控制网,小地区高程控制网，也应根据测区

13、面积大小和工程要求采用分级的方法建立。,在全测区范围内建立三、四等水准路线和水准网，再以三、四等水准点为基础，测定图根点的高程。,5、小地区控制网,直接用于地形图测图而布设的控制点，称为图根控制点，又称图根点。测定图根点平面位置和高程的工作，称为图根控制测量。 图根控制可用一级或两级控制，首级控制用什么方法，应根据城市与厂矿的规模而定。,6. 图根控制网,6.5交会测量,交会定点根据已知点的坐标，通过观测角度或者距离，按交会方法计算出待定点的坐标。,2019/10/16,36,交会定点用来加密控制点的方法， 分为测角交会和距离交会两类。,A,A,B,C,A,B,前方交会,后方交会,2019/1

14、0/16,37,一、前方交会,1.基本公式（余切公式）,当A、B、P逆时针编号时：,O,AP,AB,Yp-YA,O,AP,AB,Yp-YA,2019/10/16,40,当A、B、P顺时针编号时：,O,AB,AP,2019/10/16,41,2、计算实例,为了提高精度，通常在三个已知点上进行观测，得到P点的两组坐标，其点位较差为：,点位较差不大于两倍比例尺精度,2019/10/16,42,前方交会计算实例,点名,x,观 测 角,y,A,P,B,xA,xB,B,P,C,中数,略图,辅助计算,xP,xB,xC,xP,xP,A,B,2,1,C,1,2,P,1,1,2,2,yA,yB,yP,yB,yC,

15、yP,yP,37477.54,37327.20,37194.574,37327.20,37163.69,37194.54,37194.56,16307.24,16078.90,16226.42,16078.90,16046.65,16226.42,16226.42,404157,751902,581135,690623,2019/10/16,43,二、后方交会,1.基本公式（仿权公式）,式中：,2019/10/16,44,注意事项：,1）、必须分别与A、B、C的按上图所示关系对应，这三个角可按方向观测法获得，其总和应等于360。 2）A、B、C为三个已知点构成的三角形内角，其值根据三条已知边的

16、方位角计算。 3）如出现上图（b）的情况，计算时、均以负值代入计算。 4）P点不能位于或接近三个已知点的外接圆上，否则P点坐标为不定解或计算精度低。,2019/10/16,45,后方交会危险圆,46,后方交会计算实例,示 意 图,野 外 图,A,B,C,C,B,A,xA,xB,xC,xA-xB,xB-xC,xA-xC,A,B,C,yA,yB,yC,yA-yB,yB-yC,yA-yC,PA,PB,PC,BA,CB,CA,xP,yP,1432.566,1946.723,1923.566,-514.157,23.167,-490.990,461005.8,901716.1,433238.1,1800000.0,4488.266,446