1、土木工程測(cè)量孫延芳控制網(wǎng)分為平面控制網(wǎng)和高程控制網(wǎng)。測(cè)定控制點(diǎn)平面位置(x,y)的工作，稱為平面控制測(cè)量。測(cè)定控制點(diǎn)高程(H)的工作，稱為高程控制測(cè)量。6.1 控制測(cè)量概述平面控制測(cè)量是確定控制點(diǎn)的平面位置。建立平面網(wǎng)的經(jīng)典方法有三角測(cè)量和導(dǎo)線測(cè)量。圖(6-1)三角測(cè)量觀測(cè)所有三角形的內(nèi)角，并至少測(cè)量其中一條邊長(zhǎng)，作為起算邊。這種三角形的頂點(diǎn)稱為三角點(diǎn)，構(gòu)成的網(wǎng)形稱為三角網(wǎng)，并進(jìn)行這種控制測(cè)量稱為三角測(cè)量。6.1.1 平面控制測(cè)量 導(dǎo)線測(cè)量圖中控制點(diǎn)1、2、3用折線連接起來(lái)，測(cè)量各邊的長(zhǎng)度和各轉(zhuǎn)折角。這種控制點(diǎn)稱為導(dǎo)線點(diǎn)，進(jìn)行這種測(cè)量稱為導(dǎo)線測(cè)量。 衛(wèi)星大地測(cè)量目前常用的是GPS(全球定位系統(tǒng)

2、Navigation system Timing and Ranging/Global Positioning System)衛(wèi)星定位。在A、B、C、D控制點(diǎn)上，同時(shí)接收GPS衛(wèi)星S1、S2、S3、S4發(fā)射的無(wú)線電信號(hào)，從而確定地面點(diǎn)位，稱為GPS控制測(cè)量。國(guó)家平面控制網(wǎng)，是在全國(guó)范圍內(nèi)建立的控制網(wǎng)。根據(jù)逐級(jí)控制、分級(jí)布設(shè)的原則，分為一、二、三、四等三角測(cè)量和精密導(dǎo)線測(cè)量。城市控制測(cè)量是為大比例尺地形測(cè)量建立控制網(wǎng)，作為城市規(guī)劃、施工放樣的測(cè)量依據(jù)。城市平面控制網(wǎng)一般可分為二、三、四等三角網(wǎng)及一、二級(jí)小三角網(wǎng)或一、二、三級(jí)導(dǎo)線。然后再布設(shè)圖根小三角網(wǎng)或圖根導(dǎo)線。1985年城市測(cè)量規(guī)范，其技術(shù)要

3、求見(jiàn)表6-1、6-2。城市三角網(wǎng)及圖根三角網(wǎng)的主要技術(shù)要求DJ3DJ2DJ111:1萬(wàn)6020圖根211:1萬(wàn)1:2萬(wàn)0.53010二級(jí)621:2萬(wàn)1:4萬(wàn)1155一級(jí)641:4.5萬(wàn)首級(jí)1:12萬(wàn)29.02.5四等961:8萬(wàn)首級(jí)1:20萬(wàn)57.01.8三等121:12萬(wàn)1:30萬(wàn)93.51.0二等測(cè)回?cái)?shù)最弱邊相對(duì)中誤差起始邊相對(duì)中誤差平均邊長(zhǎng)(km)三角形最大閉合差()測(cè)角中誤差()等級(jí)直接供地形測(cè)圖使用的控制點(diǎn)，稱為圖根控制點(diǎn)，簡(jiǎn)稱圖根點(diǎn)。測(cè)定圖根點(diǎn)位置的工作，稱為圖根控制測(cè)量。城市導(dǎo)線及圖根導(dǎo)線的主要技術(shù)要求1:0.2萬(wàn)6030圖根1:0.6萬(wàn)151201.52412三級(jí)1:1萬(wàn)152

4、002.4168二級(jí)1:1.4萬(wàn)153003.6105一級(jí)全長(zhǎng)相對(duì)中誤差測(cè)距中誤差(mm)平均邊長(zhǎng)(m)附合導(dǎo)線長(zhǎng)度(km)方向角閉合差()測(cè)角中誤差()等級(jí)6.2 直線定向及坐標(biāo)反算確定一條直線與標(biāo)準(zhǔn)方向之間的水平角度稱為直線定向。標(biāo)準(zhǔn)方向的種類(lèi)真子午線方向通過(guò)地球表面某點(diǎn)的真子午線的切線方向，稱為該點(diǎn)的真子午線方向。真子午線的方向用天文測(cè)量的方法測(cè)定，或用陀螺經(jīng)緯儀方法測(cè)定。磁子午線方向磁子午線方向是磁針在地球磁場(chǎng)的作用下，磁針自由靜止時(shí)其軸線所指的方向。可用羅盤(pán)儀測(cè)定。6.2.1 直線定向的概念坐標(biāo)縱軸方向如第一章所述，我國(guó)采用高斯平面直角坐標(biāo)系，每一6帶或3帶內(nèi)都以該帶的中央子午線作為

5、坐標(biāo)縱軸，因此，該帶內(nèi)直線定向，就用該帶的坐標(biāo)縱軸方向作為標(biāo)準(zhǔn)方向測(cè)量中常用方位角來(lái)表示直線的方向。由標(biāo)準(zhǔn)方向的北端起，順時(shí)針?lè)较蛄康侥持本€的夾角，稱為該直線的方位角。角值由0360。圖6-7。真方位角與磁方位角若標(biāo)準(zhǔn)方向?yàn)檎孀游缇€方向，則稱真方位角，用A表示。若標(biāo)準(zhǔn)方向?yàn)榇抛游缇€方向，則稱磁方位角，用Am表示。真方位角和磁方位角之間的關(guān)系為：坐標(biāo)方位角從每帶的坐標(biāo)縱軸的北端按順時(shí)針?lè)较虻揭恢本€的水平角為該直線的坐標(biāo)方位角，或稱方位角。用表示。真方位角與坐標(biāo)方位角的關(guān)系：A=+A=Am+(6-3)A=+6.2.2 直線定向方法6.2.3 坐標(biāo)方位角的推算若AB邊的坐標(biāo)方位角ab已知，又測(cè)定了A

6、B邊和B1邊的水平角b(稱連接角)和各點(diǎn)的轉(zhuǎn)折角1、2、3，利用方位角的關(guān)系和測(cè)定的轉(zhuǎn)折角可以推算連續(xù)折線上各線段的坐標(biāo)方位角(圖6-9)如下：坐標(biāo)正算公式已知邊長(zhǎng)和方位角，由已知點(diǎn)計(jì)算待定點(diǎn)的坐標(biāo)，稱坐標(biāo)正算A為已知點(diǎn)，其坐標(biāo)為x、y，A到待定點(diǎn)B的邊長(zhǎng)為Dab(平距)，方位角為ab。則B點(diǎn)的坐標(biāo)為：(6-8)式中：xab、yab坐標(biāo)增量。坐標(biāo)反算公式已知兩點(diǎn)坐標(biāo)，反求邊長(zhǎng)和方位角，稱為坐標(biāo)反算方位角公式為：邊長(zhǎng)計(jì)算公式為：(6-9)(6-10)注意，式(6-9)計(jì)算的是象限角R，應(yīng)換算成方位角。(6-9)6.3 導(dǎo) 線 測(cè) 量 將測(cè)區(qū)內(nèi)相鄰控制點(diǎn)連成直線而構(gòu)成的折線，稱為導(dǎo)線。這些控制點(diǎn)，

7、稱為導(dǎo)線點(diǎn)。導(dǎo)線測(cè)量就是依次測(cè)定各導(dǎo)線邊的長(zhǎng)度和各轉(zhuǎn)折角值；根據(jù)起算數(shù)據(jù)，推算各邊的坐標(biāo)方位角，從而求出各導(dǎo)線點(diǎn)的坐標(biāo)。導(dǎo)線測(cè)量是建立小地區(qū)平面控制網(wǎng)常用的一種方法，特別是地物分布較復(fù)雜的建筑區(qū)、視線障礙較多的隱蔽區(qū)和帶狀地區(qū)，多采用導(dǎo)線測(cè)量的方法。根據(jù)測(cè)區(qū)的不同情況和要求導(dǎo)線可布設(shè)成下列三種形式：閉合導(dǎo)線起訖于同一已知點(diǎn)，形成閉合多邊形的導(dǎo)線。(圖6-12a)。其本身存在著嚴(yán)密的幾何條件，具有檢核作用。附合導(dǎo)線布設(shè)在兩個(gè)已知點(diǎn)間的導(dǎo)線，稱附合導(dǎo)線(圖6-12b)。其具有檢核觀測(cè)成果的作用。支導(dǎo)線其缺乏檢核條件。規(guī)范規(guī)定其不得超過(guò)3條邊。6.2.1 導(dǎo)線的布網(wǎng)形式踏勘選點(diǎn)及建立標(biāo)志6.2.2

8、導(dǎo)線測(cè)量外業(yè)工作實(shí)地選點(diǎn)時(shí)，應(yīng)注意下列幾點(diǎn)：相鄰點(diǎn)間通視良好,地勢(shì)較平坦,便于測(cè)角和量距。點(diǎn)位應(yīng)選在土質(zhì)堅(jiān)實(shí)處,便于保存標(biāo)志和安置儀器。視野開(kāi)闊，便于施測(cè)碎部。導(dǎo)線各邊的長(zhǎng)度應(yīng)大致相等，除特殊情形外，應(yīng)不大于350m，也不宜于小于50m邊長(zhǎng)。導(dǎo)線點(diǎn)應(yīng)有足夠的密度，分布較均勻，便于控制整個(gè)測(cè)區(qū)。 外業(yè)測(cè)量邊長(zhǎng)測(cè)量導(dǎo)線邊長(zhǎng)可用電磁波測(cè)距儀測(cè)定，測(cè)量時(shí)要同時(shí)觀測(cè)豎直角，供傾斜改正之用。若用鋼尺丈量，鋼尺必須經(jīng)過(guò)檢定。對(duì)于一、二、三級(jí)導(dǎo)線，應(yīng)按鋼尺量距的精密方法丈量。對(duì)于圖根導(dǎo)線：用一般方法往返丈量或同一方向丈量?jī)纱巍３唛L(zhǎng)改正當(dāng)尺長(zhǎng)改正數(shù)大于1/10000時(shí),應(yīng)加尺長(zhǎng)改正；溫度改正當(dāng)量距時(shí)平均尺溫與檢

9、定時(shí)溫度相差10時(shí)，應(yīng)進(jìn)行溫度改正；傾斜改正尺面傾斜大于1.5%時(shí)，應(yīng)進(jìn)行傾斜改正。要求其精度不低于1/3000，特殊困難地區(qū)允許1/1000。角度測(cè)量用測(cè)回法施測(cè)導(dǎo)線左角(位于導(dǎo)線前進(jìn)方向左側(cè)的角)或右角(位于導(dǎo)線前進(jìn)方向右側(cè)的角)。一般在附合導(dǎo)線中，測(cè)量導(dǎo)線左角，在閉合導(dǎo)線中均測(cè)內(nèi)角。若閉合導(dǎo)線按反時(shí)針?lè)较蚓幪?hào)，則其左角就是內(nèi)角。不同等級(jí)的導(dǎo)線的測(cè)角精度要求見(jiàn)表6-2。圖根導(dǎo)線，一般用DJ6級(jí)光學(xué)經(jīng)緯儀測(cè)一個(gè)測(cè)回。若盤(pán)左、盤(pán)右測(cè)得角值的較差不超過(guò)40，則取其平均值。連測(cè)導(dǎo)線應(yīng)與高級(jí)控制點(diǎn)連測(cè)，才能得到起始方位角，這一工作稱為連接角測(cè)量，也稱導(dǎo)線定向。目的是使導(dǎo)線點(diǎn)坐標(biāo)納入國(guó)家坐標(biāo)系統(tǒng)或該地

10、區(qū)統(tǒng)一坐標(biāo)系統(tǒng)。附合導(dǎo)線與兩個(gè)已知點(diǎn)的連接，應(yīng)測(cè)兩個(gè)連接角b、c。閉合導(dǎo)線和支導(dǎo)線只需測(cè)一個(gè)連接角b，見(jiàn)圖6-12。對(duì)于獨(dú)立地區(qū)周?chē)鸁o(wú)高級(jí)控制點(diǎn)時(shí)，可假定某點(diǎn)坐標(biāo)，用羅盤(pán)儀測(cè)定起始邊的磁方位角作為起算數(shù)據(jù)。導(dǎo)線測(cè)量?jī)?nèi)業(yè)計(jì)算的目的就是計(jì)算各導(dǎo)線點(diǎn)的坐標(biāo)。計(jì)算之前，應(yīng)全面檢查導(dǎo)線測(cè)量外業(yè)記錄，數(shù)據(jù)是否齊全，有無(wú)記錯(cuò)、算錯(cuò)，成果是否符合精度要求，起算數(shù)據(jù)是否準(zhǔn)確。然后繪制導(dǎo)線略圖，把各項(xiàng)數(shù)據(jù)注于圖上相應(yīng)位置，如圖6-14。6.3.2 導(dǎo)線測(cè)量?jī)?nèi)業(yè)計(jì)算內(nèi)業(yè)計(jì)算中數(shù)字取位的要求內(nèi)業(yè)計(jì)算中數(shù)字的取位，對(duì)于四等以下的小三角及導(dǎo)線，角值取至秒，邊長(zhǎng)及坐標(biāo)取至毫米(mm)。對(duì)于圖根三角鎖及圖根導(dǎo)線，角值取至秒，

11、邊長(zhǎng)和坐標(biāo)取至厘米(cm)。（1） 閉合導(dǎo)線計(jì)算角度閉合差的計(jì)算與調(diào)整閉合導(dǎo)線測(cè)的是內(nèi)角，所以角度閉合條件是要滿足n多邊形內(nèi)角和條件：理=(n-2)180角度閉合差f=測(cè)-理= =測(cè)- (n-2)180(6-18)各級(jí)導(dǎo)線角度閉合差的容許值f容，見(jiàn)表7.1，對(duì)于圖根導(dǎo)線f容=60n1/2。ff容，則說(shuō)明所測(cè)角度不符合要求，應(yīng)重新檢測(cè)角度。若ff容，可將閉合差反符號(hào)平均分配到各觀測(cè)角中。改正后之內(nèi)角和應(yīng)為(n-2)180，以作計(jì)算校核。用改正后的導(dǎo)線左角或右角推算各邊的坐標(biāo)方位角根據(jù)起始邊的已知坐標(biāo)方位角及改正角按下列公式推算其它各導(dǎo)線邊的坐標(biāo)方位角。前=后+180+左前=后+180-右適用于測(cè)

12、左角適用于測(cè)右角在推算過(guò)程中必須注意：如果算出的前360，則應(yīng)減去360；如果(后+180)右，則應(yīng)加360再減右；閉合導(dǎo)線各邊坐標(biāo)方位角的推算，最后推算出起始邊坐標(biāo)方位角，它應(yīng)與原有的已知坐標(biāo)方位角值相等，否則應(yīng)重新檢查計(jì)算。坐標(biāo)增量的計(jì)算及其閉合差的調(diào)整A、坐標(biāo)增量的計(jì)算按(7.2）式計(jì)算B、坐標(biāo)增量閉合差的計(jì)算與調(diào)整閉合導(dǎo)線的起、終點(diǎn)是一個(gè)點(diǎn)，所以坐標(biāo)增量理論值為零。坐標(biāo)增量閉合差為：角度閉合差f，坐標(biāo)增量閉合差及導(dǎo)線全長(zhǎng)閉合差f的檢驗(yàn)和調(diào)整同附合導(dǎo)線。以導(dǎo)線全長(zhǎng)相對(duì)閉合差K來(lái)衡量導(dǎo)線測(cè)量的精度，K的分母越大，精度越高。若KK容，則說(shuō)明符合精度要求，可以進(jìn)行調(diào)整，即將fx、fy反符號(hào)按邊

13、長(zhǎng)成正比分配到各邊的縱、橫坐標(biāo)增量中去(各邊增量加改正數(shù)，即得各邊的改正后的增量。改正后縱、橫坐標(biāo)增量之代數(shù)和應(yīng)分別為零，以作計(jì)算校核。計(jì)算各導(dǎo)線點(diǎn)的坐標(biāo)根據(jù)起點(diǎn)的已知坐標(biāo)及改正后的增量，依次推算各點(diǎn)的坐標(biāo)，最后還應(yīng)推算起點(diǎn)的坐標(biāo)，應(yīng)與原有的數(shù)值相等，以作校核。 附合導(dǎo)線計(jì)算由于附合導(dǎo)線是在兩個(gè)已知點(diǎn)上布設(shè)的導(dǎo)線，因此測(cè)量成果應(yīng)滿足兩個(gè)幾何條件。a.方位角閉合條件：即從已知方位角AB，通過(guò)各i角推算出CD邊方位角CD，應(yīng)與已知方位角CD一致。b.坐標(biāo)增量閉合條件：即從B點(diǎn)已知坐標(biāo)xB、yB，經(jīng)各邊長(zhǎng)和方位角推算求得C點(diǎn)坐標(biāo)xc、yc應(yīng)與已知C點(diǎn)坐標(biāo)xc、yc一致。上述兩個(gè)條件是附合導(dǎo)線外業(yè)觀測(cè)

14、成果檢核條件，又是導(dǎo)線坐標(biāo)計(jì)算平差的基礎(chǔ)。其計(jì)算步驟如下：坐標(biāo)方位角的計(jì)算與角度閉合差的調(diào)整推算CD邊坐標(biāo)方位角為： CD=AB+i-n180(6-11)角度閉合差為： f=CD-CD (6-12)本例中CD=4644.8，CD=4645.4，則f=-0.6。據(jù)表6-2，圖根導(dǎo)線角度閉合差容許誤差為：f容=60N1/2若ff容，說(shuō)明角度測(cè)量誤差超限，要重測(cè)；若ff容，則只需對(duì)各角度進(jìn)行調(diào)整。等精度觀測(cè)，反符號(hào)平均分配給各角，然后再計(jì)算各邊方位角。最后以計(jì)算的CD和CD是否相等作為檢核。f=CD-CD (6-12)f容=60n1/2=2.6坐標(biāo)增量閉合差的計(jì)算與調(diào)整利用上述計(jì)算的各邊方位角和邊長(zhǎng)

15、，可計(jì)算各邊的坐標(biāo)增量。各邊坐標(biāo)增量之和理論上應(yīng)與控制點(diǎn)B、C的坐標(biāo)差一致，若不一致，產(chǎn)生的誤差稱坐標(biāo)增量閉合差fx、fy。計(jì)算式為：由于fx、fy的存在，使計(jì)算出的C點(diǎn)與C不重合，圖6-15。CC用f表示，稱導(dǎo)線全長(zhǎng)閉合差，用下式表示：fx=x-(xc-xB)fy=y-(yc-yB)(6-13)(6-14)f值與導(dǎo)線全長(zhǎng)D之比稱為導(dǎo)線全長(zhǎng)相對(duì)閉合差，即：(6-15)K值的大小反映了測(cè)角和測(cè)邊的綜合精度。不同導(dǎo)線的相對(duì)閉合差容許值不同，見(jiàn)表6-2。圖根導(dǎo)線K值K容，說(shuō)明成果不合格，首先檢查內(nèi)業(yè)計(jì)算有無(wú)錯(cuò)誤，然后檢查外業(yè)觀測(cè)成果，必要時(shí)重測(cè)。一般是量距有誤差。若KK容，則說(shuō)明符合精度要求，可以進(jìn)

16、行調(diào)整。即將fx、fy反符號(hào)按與邊長(zhǎng)成正比分配到各邊的縱、橫坐標(biāo)增量中去。對(duì)于第i邊的坐標(biāo)增量改正值為：縱、橫坐標(biāo)增量改正數(shù)之和應(yīng)滿足下式：(6-16)(6-16)改正后的坐標(biāo)增量之和應(yīng)與B、C兩點(diǎn)坐標(biāo)差相等，以此作為檢核。坐標(biāo)計(jì)算根據(jù)起始點(diǎn)的坐標(biāo)及改正后各邊的坐標(biāo)增量按下式計(jì)算各點(diǎn)的坐標(biāo)：最后推算出的C點(diǎn)的坐標(biāo)應(yīng)與原來(lái)C點(diǎn)的坐標(biāo)一致。附合計(jì)算可列表格計(jì)算，見(jiàn)表6-6。(6-17)6.4 三、四 等 水 準(zhǔn) 測(cè) 量三、四等水準(zhǔn)測(cè)量除用于國(guó)家高程控制網(wǎng)的加密外，還用于建立小地區(qū)首級(jí)高程控制網(wǎng)，以及建筑施工區(qū)內(nèi)工程測(cè)量及變形觀測(cè)的基本控制。三、四等水準(zhǔn)點(diǎn)的高程應(yīng)從附近的一、二等水準(zhǔn)點(diǎn)引測(cè)。獨(dú)立測(cè)區(qū)

17、可采用閉合水準(zhǔn)路線。三、四等水準(zhǔn)點(diǎn)應(yīng)選在土質(zhì)堅(jiān)硬、便于長(zhǎng)期保存和使用的地方，并應(yīng)埋設(shè)水準(zhǔn)標(biāo)石。水準(zhǔn)點(diǎn)應(yīng)繪制點(diǎn)之記。1、三、四等水準(zhǔn)測(cè)量的要求和施測(cè)方法水準(zhǔn)尺雙面尺；視線長(zhǎng)度和讀數(shù)誤差的限差見(jiàn)表613；高差閉合差的規(guī)定見(jiàn)表64。2、三、四等水準(zhǔn)測(cè)量的觀測(cè)與計(jì)算方法每一測(cè)站上的觀測(cè)順序照準(zhǔn)后視尺黑面，讀取下、上、中絲讀數(shù)、；照準(zhǔn)前視尺黑面，讀取下、上、中絲讀數(shù)、；照準(zhǔn)前視尺紅面，讀取中絲讀數(shù)；照準(zhǔn)后視尺紅面，讀取中絲讀數(shù)；此觀測(cè)順序簡(jiǎn)稱為“后前前后”，主要是為抵消水準(zhǔn)儀與水準(zhǔn)尺下沉產(chǎn)生的誤差。四等水準(zhǔn)測(cè)量可簡(jiǎn)化為“后后前前”。各次中絲讀數(shù)是用來(lái)計(jì)算高差的。因此，在每次讀取中絲讀數(shù)前，都要注意使符合

18、水準(zhǔn)氣泡居中。2、三、四等水準(zhǔn)測(cè)量的觀測(cè)與計(jì)算方法測(cè)站的計(jì)算、檢核與限差視距計(jì)算后視距離：前視距離：前、后視距差：。三等水準(zhǔn)測(cè)量，不得超過(guò)3m；四等水準(zhǔn)測(cè)量，不得超過(guò)5m。前、后視累積差：本站前站本站。三等水準(zhǔn)測(cè)量不得超過(guò)5m,四等水準(zhǔn)測(cè)量不得超過(guò)10m。同一水準(zhǔn)尺黑、紅面讀數(shù)差前尺：K1；后尺：K2。三等水準(zhǔn)測(cè)量不得超過(guò)2mm，四等水準(zhǔn)測(cè)量不得超過(guò)3mm.K1、K2分別為前尺、后尺的紅、黑面常數(shù)差。2、三、四等水準(zhǔn)測(cè)量的觀測(cè)與計(jì)算方法測(cè)站的計(jì)算、檢核與限差高差計(jì)算黑面高差：紅面高差：。檢核計(jì)算：0.100。三等水準(zhǔn)測(cè)量，不得超過(guò)3mm；四等水準(zhǔn)測(cè)量，不得超過(guò)5mm。高差中數(shù)：1/2（0.100)。上述各項(xiàng)記錄、計(jì)算見(jiàn)表614。觀測(cè)時(shí)，若發(fā)現(xiàn)本測(cè)站某項(xiàng)限差超限，應(yīng)立即重測(cè)，只有各項(xiàng)