第六部分小地区控制测量

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1、单击此处编辑母版标题样式 单击此处编辑母版副标题样式 1 章小地区控制测量 控制测量概述 导线测量 交会定点 四等水准测量 三角高程测量 卫星定位技术及其在控制测量中的应用 第六章 小地区控制测量 2 6 1控制测量概述 一 控制测量的基本概念 u控制测量概念 目的 是为地形图测绘和各种工程测量提供控 制基础和起算基准 实质 是测定一系列具有较高精度的平面坐标 和高程的点位 这些点称为控制点 控制测量 精确测定控制点平面位置和高程的 测量工作称为控制测量 称测定点位的 x y 坐标为平面控制测量 测定点位的 H坐标为高程控制测量 它是全国各种比例尺测图的 基本控制 也为研究地球的形状和大小 了

2、解地壳水 平形变和垂直形变的大小及趋势 为地震预测提供形 变信息等服务 3 碎部测量 测图时所测的地物 地貌的特 征点称为碎部点 控制测量是针对碎部测 量而言的 譬如测图时总是先测定地物 地貌特征点的平面坐标和高程 以此确定 地物 地貌的空间分布和相互关系 测 设 4 工程施工时 需要将图纸上设计好的建筑物特征点的平 面坐标和高程标定到实地 测设 测定地物 地貌特征点位置的测量工作称为碎部测量 测量工作原则 从整体 局部 先控制后碎部 由高级到 低级 的原则 地形测图必须先进行控制测量 这里的 整 体 是指控制测量 control survey 其含义为控制测量应 按由高等级到低等级逐级加密进

3、行 直至最低等级的图根 控制测量 mapping control survey 再在图根控制点上 安置仪器进行碎部测量或测设工作 5 6 1控制测量概述 控制测量提供了控制点的精确位置 并以控制点 的位置来确定碎部点的位置 其特点 控制测量必须先期进行 它所提供的控制点具有统一的坐标系统和高程系 统 其成果具有通用性和共享性 使全国各局部地区的测量工作得以分期分批进行 所测地形图可以相互拼接共同使用 优点 1 保证测图具有必要的精度 2 使全测区精度均匀 3 使分片施测的碎部能准确连结成一个整体 6 6 1控制测量概述 n控制测量的分类 u按性质分 平面控制测量 高程控制测量 平面控制测量的任

4、务 是在某地区或全 国布设平面控制网 精密测定控制点的平 面位置 高程控制测量的任务 是在某一地区或全 国布设高程控制网 精密测定点的高程位 置 7 6 1控制测量概述 u按精度分 国家平面控制测量分为 一 二 三 四四个等级 国家高程控制测量也分成 一 二 三 四四个等级 各不同等级有不同的技术指标 所测点的点位 精度也不相同 这样才能满足多用户要求 u按方法分 天文测量 三角测量 导线测量 卫星定位测 量等 直接服务于大比例尺测图和工程测量的平面控制 测量 分为一 二 三级导线测量 一 二级小 三角测量 以及图根导线测量和图根三角测量 8 6 1控制测量概述 与之相应的高程控制测量包括等外

5、水准测量和 三角高程测量 9 控制测量应遵循从高级到低级 由整体到 局部 逐级控制 逐级加密的原则 即首 先在全国范围内布设一系列控制点形成控 制网 用最精密的仪器和严密的方法 测 定其平面坐标和高程 构成骨架 而后分 期分区逐级布设低一级控制网 这样 就 形成了控制等级系列 特点是 在点位精度上逐级降低 在点的密度上逐 级加大 控制测量这种布网原则 确保了 坐标系统和高程系统的统一 同级控制网 的规格和精度比较均衡 点位误差的累积 得到有效的控制 u 控制测量应遵循的原则 10 各等级控制网的布网形式 技术规格 实 施方法和精度要求 都在国家测量 规范 中作了明确规定 保障测绘成果质量的 技

6、术法规 必须严格执行 11 u 控制测量实施步骤 1 技术设计 目的是优化布网方案 设计好 观测纲要 安排好实施计划 2 选点 在实地上确定控制点的具体位置 力争做到点位安全可靠 便于观测和保存 相 邻点 间相互通视 控制网的图形结构良好 12 图6 1 3 造标埋石 在实地设立测量标志 埋设标石 标石用石料 钢筋混凝土等材料制成 在顶面 中嵌入金属标志 其几何中心表示点位 标石的 类型很多 图6 1所示是低级平面控制网用的标石 和埋设情况 13 图6 2 用于高程控制点的水准标石类型有 基岩水 准标石 基本水准标石 普通水准标石和墙脚水 准标石等四种 图6 2所示是普通水准标石及其 埋设情况

7、 14 用经典方法 即传统方法 测边 测角 测高 差 建立控制网时 还要在地面建立测量标志 建造在地面上的测量标志称为觇标 用以提供照 准目标和观测平台 觇标可用木材 水泥 钢材 等材料制成 其基本结构是用橹柱 架腿 支撑起 一个标心柱或支撑起一个观测平台 标心柱 的几 何中心应与标石中心在一条铅垂线上 是邻点观 测时的照准标志 觇标有多种类型 图 6 3所示是用木材制成的寻 常标 15 图 6 3 16 4 观测 用测量仪器采集各种数据 x y H 5 数据处理 包括对所观测数据的检查 平差计算 求出控制点的坐标和高程并评 定其精度 6 成果验收与上交 根据规范 检查观测 资料和最后成果 确

8、保提交的成果可靠 依据测绘成果验收标准 评定成果等级 以上工作中 有些必须在野外进行 称为 外业 如选点 造标埋石 观测等项工作 有些可在室内进行 称为内业 如数 据处理等 17 6 1控制测量概述 国家控制网是用精密测量仪器和方法依照 国家三角测量和精密导线测量规范 全球定位系统 GPS 测量规范 国家一 二等水准测量规范 国家三 四等水准测量规范 按一 二 三 四四个等级 由高级到低 级逐级控制 逐级加密点位建立的 n 国家控制网 18 u国家平面控制网 我国的国家平面控制网 horizontal control network 是采用逐级控制 分级布 设的原则 分一 二 三 四等方法建立

9、 起来的 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 19 u国家三角网布设方案 一等三角锁 沿经线和纬线布设成纵 横交叉的三角锁环 以三角锁环结构形 式布满全国 如图 一等三角锁环 20 图6 4 21 图4 5 每个锁环的四边是由长约200km的三角锁段组成 三角形平均边长20 25km 在每个锁段两端需测定一条起算边长 该边两端 点应测定天文经纬度和天文方位角 如图6 5 如图6 5 22 一等三角锁内由近于等边的三角形组成 边 长为20 30公里 如图 23 u 二等三角网 以连续三角网的形式 布满每个一等锁环中的

10、空区 三角形平均 边长约13 km 在二等三角网中央必须测 定起始边长 并在两端测定天文经纬度和 天文方位角 图6 8所示为一个一等锁环 中的二等三角网 注 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 24 25 u三 四等三角网 以插网或插点形式在二 等网内加密 三角形平均边长 三等为8 km 四等为2 6 km 三 四等三角网为在二等三角网内的进一步 加密 26 n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 n另一种是在一等锁环内布设全面二等三角网 triangulation networ

11、k 称全面布网方案 n二等基本锁的边长为20 25公里 二等网的平 均边长为13公里 n国家一 二等网合称为天文大地网 astro geodetic network n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 27 n图6 1为广东省 含现在的海南省 的一等 三角锁 triangulation chain 和二等三角基 本锁的布设略图 图6 9 28 二 国家精密导线网布设方案 从已知点开始 用直线依次连接各点形成折线状 这种布设形式称为导线 国家精密导线网分为一 二 三 四等 一等精密导线网 沿主要交通干线布设 形成 纵横

12、交叉的较大的导线环 由若干导线环组成 导 线网 导线环周长1000 2000 km 边长15 30 km 每隔100 150 km 测定一导线边两端点天文经 纬度和天文方位角 二等精密导线网 在一等导线环内或在一等三 角锁环内 交叉布设二等导线形成导线环 环周 长500 1000 km 边长10 15 km 29 每隔100 150 km和导线交叉处 需测定天文经纬 度和天文方位角 在一 二等精密导线中 导线节 是组成导 线网的基本单元 凡两端有起始方位角控制的 一 段导线称为导线节 导线节应尽量布设成直伸形 导线网交叉点间走向大体一致的若干导 线节称 为导线段 交叉点称为导线结 图6 7所示

13、为在一个 一等导线环内 国家 精密导线网布设方案 30 图6 7 三 四等精密导线 附合在高等导线点或三角 点间 是一 二等导线的进一步加密 三 等导 线边长7 20 km 四等边长4 15 km 单独附合导 线的长度 三等不超过200 km 四等不超过150 km 31 城市或厂矿等地区 一般应在上述国家等级控制 点的基础上 根据测区的大小 城市规划或施工 测量的要求 布设不同等级的城市平面控制网 以供地形测图和测设建 构筑物时使用 建立城市平面控制网可采用GPS测量 三角 测量 各种形式边角组合测量和导线测量方法 平面控制测量方法的选择应因地制宜 既满足当 前需要 又兼顾今后发展 做到技术

14、先进 经济 合理 确保质量 长期适用 城市测量规范 规定的三角网 边角组合网 导线网的主要技术要求见表6 1 表6 4 32 33 34 35 36 国家三角测量主要技术指标列于表4 1中 等级 平均边 长 Km 测角中 误差 菲罗列 式 三角表最 大闭合 差 起算元素 精度 最弱边相 对中误差 起算边 长 天 文 观 测 一等 网 20 25 0 7 2 5 1 350000 1 150000 二等 网 13 1 0 3 5 1 350000 1 150000 三等 网 8 1 8 7 0 1 30000 四等 网 2 6 2 5 9 0 1 40000 表4 1国家平面控制网主要技术规格

15、37 nGPS控制网 20世纪80年代末 全球卫星定位系统 GPS 开始在我国建立平面控制网 随着卫星 定位技术的不断发展和完善 GPS已成为建立 平面控制网的主要方法 应用GPS定位技术建立的控制网称为GPS控制 网 GPS网按精度分为A B C D E五个等 级 在全国范围内已建立了国家 GPS A级 网27个点 B级网818个点 国家 GPS A级 网的分布如图所示 38 水准测量是建立国家高程控制网的唯一方法 国家水准网按控制次序和施测精度分为一 二 三 四等 其中一 二等构成全国高程控制 的骨干 三 四等直接为测图和工程提供高程 控制点 图6 9所示为各等水准网布设示意图 n 国家高

16、程控制网的建立 39 一等水准网 沿地质构造稳定 交通不太繁忙 地势平缓的交通路线布设 构成网状 环线 周长1000 2000 km 视地形条件而定 二等水准网 是国家高程控制的全面基础 在 一环内沿主要公路 铁路及河流布设 环线周 长500 750 km 三 四等水准网 在高等水准环内进一步加密 三等水准网布设成附合路线 并尽量交叉 环线长不超过300 km 单独的附合路线不超过 200 km 四等一般以附合路线形式布设在高等 水准点之间 附合路线长不超过80 km 40 图6 8 41 基岩水准标石埋设在一等水准路线上 每 500 km一座 基本水准标石埋设在一 二等 水准路线上 60 km左右一座 普通水准标 石埋设在各等级水准路线上 每2 6 km一座 各等水准测量作业结束后 每条水准路线 须以测段往返高差不符值计算每千米水准测 量高差中数的偶然中误差M 当构成水准 网的水准环超过20个时 还要按环闭合差计 算每千米水准测量高差中数的全中误差M 42 七 图根控制测量概述 一 图根平面控制测量 国家控制网是以 等 来划分它们的精度序 列的 大比例尺地形测图和工程测量所涉 及的测