1、第7章 控制測量,內(nèi)容提要: 7.1 概 述 7.2 導(dǎo) 線 測 量 7.3 小三角 測 量 7.4 交會定點 7.5 高程控制測量 7.6 全站儀,（1）了解小三角測量、交會定點的方法。 （2）熟悉全站儀的構(gòu)造和使用。 （3）掌握閉合、附合導(dǎo)線測量的內(nèi)業(yè)計算，高程 控制測量的方法。,閉合、附合導(dǎo)線測量的內(nèi)業(yè)計算，高程控制測量的方法,小三角測量、交會定點的方法,7.1 概 述,1、控制測量(control survey)目的與作用 為測圖或工程建設(shè)的測區(qū)建立統(tǒng)一的平面控制網(wǎng)(horizontal control network)和高程控制網(wǎng)(vertical control network)。

2、 控制測量誤差的傳播和積累。 作為進行各種細部測量的基準(zhǔn)。,2、有關(guān)名詞,控制點(control point) ：具有精確可靠平面坐標(biāo)或高程的測量基準(zhǔn)點。 控制網(wǎng)(control network)：由控制點分布和測量方法決定所組成的圖形。 小區(qū)域控制網(wǎng)(control network)：小于范圍內(nèi)建立的控制網(wǎng)。 控制測量(control survey)：為建立控制網(wǎng)所進行的測量工作。,3、控制測量分類,按內(nèi)容分： 平面控制測量：測定各平面控制點的坐標(biāo)X、Y。 高程控制測量：測定各高程控制點的高程H。 按精度分：一等、二等、三等、四等；一級、二級、三級 按方法分：天文測量、常規(guī)測量(三角測量、導(dǎo)

3、線測量、水準(zhǔn)測量)、衛(wèi)星定位測量 按區(qū)域分：國家控制測量、城市控制測量、小區(qū)域工程控制測量,國家控制網(wǎng),平面：國家平面控制網(wǎng)由一、二、三、四等三角網(wǎng)(triangulation network)組成。 高程：國家高程控制網(wǎng)是由一、二、三、四等水準(zhǔn)網(wǎng)(leveling network)組成。 國家控制網(wǎng)的特點：高級點逐級控制低級點。,圖形1：國家一、二等平面控制網(wǎng)布置形式,一等三角鎖,二等三角網(wǎng),小區(qū)域（1km2以內(nèi)）控制測量,小區(qū)域平面控制： 國家城市控制點首級控制圖根控制。 小區(qū)域高程控制： 國家或城市水準(zhǔn)點三、四等水準(zhǔn)圖根點高程。,.2 導(dǎo) 線 (traverse) 測量,7.2.1 導(dǎo)線

4、的布網(wǎng)形式 一、定義及分類 1導(dǎo)線的定義：將測區(qū)內(nèi)相鄰控制點（導(dǎo)線點）(traverse point)連成直線而構(gòu)成的折線圖形。 2適用范圍：主要用于帶狀地區(qū) (如：公路、鐵路和水利) 、隱蔽地區(qū)、城建區(qū)、地下工程等控制點的測量。,二、導(dǎo)線布設(shè)形式,1閉合導(dǎo)線(closed traverse) 多用于面積較寬闊的獨立地區(qū)。 2附合導(dǎo)線(connecting traverse) 多用于帶狀地區(qū)及公路、鐵路、水利等工程的勘測與施工。 3支導(dǎo)線(open traverse) 支導(dǎo)線的點數(shù)不宜超過2個，僅作補點使用。 還有導(dǎo)線網(wǎng)，其多用于測區(qū)情況較復(fù)雜地區(qū)。,圖形：導(dǎo)線的布設(shè)形式,7.2.2 導(dǎo)線的外

5、業(yè),1踏勘選點及建立標(biāo)志 2測(水平)角轉(zhuǎn)折角(左角、右角)、 連接角 3、量(水平)邊長 4、測定方向,附合導(dǎo)線外業(yè): 已知數(shù)據(jù)：AB,XB,YB；CD,XC,YC。點1、2、3、4為新建導(dǎo)線點。,觀測數(shù)據(jù)：連接角B 、C ； 導(dǎo)線轉(zhuǎn)折角1, 2, 3 ,4 ； 導(dǎo)線各邊長DB1，D12，D4C。,附合導(dǎo)線圖,7.2.3 導(dǎo)線的內(nèi)業(yè)計算 計算各導(dǎo)線點的坐標(biāo),1、幾個基本公式 （1）坐標(biāo)方位角(grid bearing)的推算,注意：若計算出的方位角360，則減去360； 若為負值，則加上360。,或：,例題:方位角的推算,1,2,3,4,5,95,130,65,128,122,12,30,1

6、,2,3,4,5,已知：12=300，各觀測角如圖，求各邊坐標(biāo)方位角23、34、45、51。,解： 23= 12-2+1800=800 34= 23-3+1800=1950 45=2470 51=3050 12=300（檢查）,（2）坐標(biāo)正算公式,已知A點的坐標(biāo)，邊長DAB和坐標(biāo)方位角AB，求B點的坐標(biāo)。先計算坐標(biāo)增量。見圖有：,得到，XB=XA+XAB YB=YA+YAB,（3）坐標(biāo)反算公式,已知A、B兩點坐標(biāo)來計算AB、DAB,AB的具體計算方法如下：,（1）計算：,（2）計算：,（3）根據(jù)XAB、YAB的正負號判斷AB所在的象限。,2、閉合導(dǎo)線平差計算步驟,1)繪制計算草圖，在圖上填寫已

7、知數(shù)據(jù)和觀測數(shù)據(jù)。 2)角度閉合差(angle closing error)的計算與調(diào)整。,（1）計算角度閉合差： =測-理 = 測-(n-2)180,（3）若在限差內(nèi)，則平均分配原則，計算改正數(shù)：,（4）計算改正后新的角值：,3)按新的角值，推算各邊坐標(biāo)方位角。,4）按坐標(biāo)正算公式，計算各邊坐標(biāo)增量。 5）坐標(biāo)增量閉合差(closing error in coordination increment)計算與調(diào)整,（1）計算坐標(biāo)增量閉合差：,導(dǎo)線全長相對閉合差(relative length closing error of traverse):,導(dǎo)線全長閉合差:,（2）分配坐標(biāo)增量閉合差。,

8、若K1/2000（圖根級），則將fx、fy以相反符號，按邊長成正比分配到各坐標(biāo)增量上去。并計算改正后的坐標(biāo)增量。,6）坐標(biāo)計算 根據(jù)起始點的已知坐標(biāo)和經(jīng)改正的新的坐標(biāo)增量，來依次計算各導(dǎo)線點的坐標(biāo)。,例題：閉合導(dǎo)線坐標(biāo)計算表,3、附合導(dǎo)線平差計算,說明：與閉合導(dǎo)線基本相同，以下是兩者的不同點: 1、角度閉合差的分配與調(diào)整,滿足精度要求，將f反符號平均分配到各觀測角上。,2、坐標(biāo)增量閉合差的計算,例題：附合導(dǎo)線的計算,(1)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),(2)角度閉合差的計算與調(diào)整,(3)各邊方向角的推算,(4)坐標(biāo)增量閉合差的計算與調(diào)整,(5)推算各點坐標(biāo)。,圖表：附合導(dǎo)線坐標(biāo)計

9、算表,1063 09 24,7.3 小三角測量,小三角測量，是指在小范圍內(nèi)布設(shè)邊長較短的三角網(wǎng)的測量。 它是平面控制測量主要方法之一。在觀測所有三角形的內(nèi)角及測量12條必要的邊長之后，根據(jù)起始邊的已知坐標(biāo)方位角和起始點的坐標(biāo)，即可求出所有三角點的坐標(biāo)。 小三角測量的特點：主作要是測角工作，而測距工極少，甚至可以沒有。它適用于山區(qū)或丘陵地區(qū)的平面控制。,7.3.1 小三角網(wǎng)的形式,三角鎖,中點多邊形,大地四邊形,線形鎖,7.3.2 小三角測量的外業(yè),1、選點 (1)三角形應(yīng)接近等邊三角形，困難地區(qū)內(nèi)角也不應(yīng)大于120或小于30； (2)三角形的邊長應(yīng)符合規(guī)范的規(guī)定； (3)三角點應(yīng)選在地勢較高，

10、視野開闊，便于測圖和加密的地方，選在便于觀測和便于保存點位的地方，相鄰點間應(yīng)通視良好； (4)基線應(yīng)選在地勢平坦而無障礙便于丈量的地方，使用測距儀時還應(yīng)避開發(fā)熱體和強電磁場的干擾。,2角度觀測 觀測一般采用方向觀測法。 各級小三角角度觀測的測回數(shù)、角度觀測包括測角中誤差在內(nèi)的各項限差、三角形閉合差可參考表71有關(guān)技術(shù)規(guī)定。按下列菲列羅公式計算測角中誤差，即,3基線測量 基線是計算三角形邊長的起算數(shù)據(jù)，要求保證必要的精度。 起始邊應(yīng)優(yōu)先采用光電測距儀觀測，觀測所得斜距應(yīng)加氣象、加常數(shù)、乘常數(shù)等改正，然后換算成平距。 當(dāng)用鋼尺丈量基線時，應(yīng)用鋼尺作精密丈量的方法進行。鋼尺應(yīng)經(jīng)過檢定。丈量可用單尺進

11、行往返丈量或雙尺同向丈量。,4起始邊定向 與高級網(wǎng)聯(lián)測的小三角網(wǎng)，可根據(jù)高級點的坐標(biāo)，用坐標(biāo)反算得出的高級點間的坐標(biāo)方位角和所測的連接角，推算出起始邊的坐標(biāo)方位角。 對于獨立的小三角網(wǎng)，可直接測定起始邊的真方位角或磁方位角進行定向。,7.3.3 小三角測量的內(nèi)業(yè)計算,小三角測量的內(nèi)業(yè)計算包括兩項內(nèi)容：觀測角的近似平差和三角點的坐標(biāo)計算。 近似平差的特點，就是將部分幾何條件所產(chǎn)生的閉合差分別進行處理，使觀測值之間的矛盾能得到較合理的解決。,三角鎖應(yīng)滿足的幾何條件： 圖形條件：三角形內(nèi)角之和應(yīng)等于180。 基線條件：從一條基線開始經(jīng)一系列三角形推算至另一基線應(yīng)等于該基線的已知值。 平差后再根據(jù)平差

12、改正后的角度計算邊長和坐標(biāo)。,內(nèi)業(yè)計算的步驟,計算前應(yīng)先檢查角度觀測值、各三角形的閉合差、基線的長度等是否超限。然后繪制略圖，并進行編號。,傳距角,傳距角,已知邊,推進邊,間隔邊,間隔角,1、角度閉合差的計算與調(diào)整第一次角度改正,2基線閉合差的計算與調(diào)整第二次角度改正,令,3邊長與坐標(biāo)的計算 根據(jù)基線BI的長度及平差后的角值，用正弦定理依次推算出三角形的邊長。 計算三角點的坐標(biāo)時，可把各三角點組成一閉合導(dǎo)線ACEFDBA。按閉合導(dǎo)線內(nèi)業(yè)計算方法，依次計算出各點的坐標(biāo)。,7.4 交會定點,交會定點是加密控制點常用的方法，它可以采用在數(shù)個已知控制點上設(shè)站，分別向待定點觀測方向或距離，也可以在待定點

13、上設(shè)站向數(shù)個已知控制點觀測方向或距離，然后計算待定點的坐標(biāo)。 交會定點方法有前方交會法、后方交會法和自由設(shè)站法等。,7.4.1 前方交會,已知A、B兩點的坐標(biāo)(XA,YA)、(XB,YB)和水平角、。設(shè)未知點P的坐標(biāo)為（XP,YP）。 為了提高精度，交會角最好在90左右，一般不應(yīng)小于30或大于是120。,為檢查觀測和控制點坐標(biāo)抄錄是否有錯誤，衡量觀測成果質(zhì)量是否符合限差要求以及提高點位精度，一般要求前方交會法有三個已知控制點，觀測四個水平角，分別在ABP和BCP中計算出P點兩組坐標(biāo)P(Xp,Yp) 和P(Xp,Yp)。,7.4.2 測邊交會,已知A、B、C，測a，b，c,內(nèi)容提要: 三、四等水

14、準(zhǔn)測量 (leveling surveying) 三角高程測量(trigonometric leveling),7.5 高程控制測量,7.5.1 三、四等水準(zhǔn)測量(leveling surveying) （一）適用：平坦地區(qū)的高程控制測量。 （二）精度技術(shù)要求：,表二：三、四等水準(zhǔn)測量主要技術(shù)要求,（三）作業(yè)方法,1、每站觀測程序（見圖）,后視(黑面) 上絲讀數(shù)，下絲讀數(shù)，中絲讀數(shù) 前視(黑面) 上絲讀數(shù)，下絲讀數(shù)，中絲讀數(shù) 前視(紅面) 中絲讀數(shù) 后視(紅面) 中絲讀數(shù),（1）順序：“后前前后（黑黑紅紅）”；一般一對尺子交替使用。 （2）讀數(shù)：黑面“三絲法”（上、下、中絲）讀數(shù)，紅面僅讀中絲

15、。,2、計算與記錄格式（見表）,（1）視距=100|上絲-下絲| （2）前后視距差di =后視距-前視距 di要求: 等3m, 等5m,（3）視距差累積值di=前站的視距差累積值di-1 +本站的前后視距差di di要求: 等6m, 等10m （4）黑紅面讀數(shù)差=黑面中絲+K-紅面中絲。（K= 4787mm或4687mm） 要求: 等2mm, 等3mm （5）黑面高差h黑=黑面后視中絲-黑面前視中絲,（6）紅面高差h紅=紅面后視中絲-紅面前視中絲 （7）黑紅面高差之差=h黑-（h紅0.100m） 要求: 等3mm, 等5mm （8）高差中數(shù)= h黑+（h紅0.100m）/2 （9）水準(zhǔn)路線總長

16、L=后視距+前視距,圖表：四等水準(zhǔn)測量記錄表,7.5.2 三角高程測量 (trigonometric leveling),（一）適用于：地形起伏大的地區(qū)進行高程控制。實踐證明，電磁波三角高程的精度可以達到四等水準(zhǔn)的要求。 三角高程測量是根據(jù)兩點間的水平距離和豎直角計算兩點的高差，再求出所求點的高程。,（二）原理,三角高程測量是根據(jù)兩點間的水平距離和豎直角計算兩點的高差，再求出所求點的高程。,注意：當(dāng)兩點距離較大（大于300m）時：,1、加球氣差改正數(shù)：,2、可采用對向觀測后取平均的方法，抵消球氣差的影響。,（三）觀測與計算 測豎直角、量儀器高、量覘 標(biāo)高（棱鏡高）。 其技術(shù)要求，見各種規(guī)范。,

17、；即有：,球差為正，氣差為負,三角高程測量的實施,(1)安置經(jīng)緯儀于測站A上，量儀器高i和覘標(biāo)高v，讀數(shù)至0.5cm，量取兩次的結(jié)果之差不超過lcm，取其平均值記入表。 (2)用經(jīng)緯儀瞄準(zhǔn)B點覘標(biāo)頂端，觀測豎直角23測回，前、后半測回之間的較差及各測回之間的較差如果不超過規(guī)范規(guī)定的限差，則取其平均值作為最后的結(jié)果。 (3)將經(jīng)緯儀搬至B點，同法對A點進行觀測。 (4)高差及高程的計算。,可采用對向觀測后取平均的方法，抵消球氣差的影響。,圖形：電磁波三角高程測量記錄表,實驗:閉合導(dǎo)線外業(yè)測量,實驗?zāi)康?使學(xué)生掌握閉合導(dǎo)線外業(yè)（測角、量邊）的觀測方法。 儀器設(shè)備:每組J6光學(xué)經(jīng)緯儀1臺、測釬2個、

18、鋼尺1把、記錄板1個。 實驗任務(wù):每組完成一閉合導(dǎo)線的測角、量邊的觀測任務(wù)。 說明:測導(dǎo)線轉(zhuǎn)折角用測回法，量邊用鋼尺。,7.6 全站儀,一、全站儀(total station)的發(fā)展,二、全站儀（total station）構(gòu)造簡介,三、全站儀的功能介紹,1角度測量(angle observation) （1）功能： 測水平角（horizontal angle） 豎直角(vertical angle) （2）方法：與經(jīng)緯儀相同。 若要測出水平角AOB，則：,當(dāng)精度要求不高時只需半測回：,瞄準(zhǔn)A點置零（0SET）瞄準(zhǔn)B點，記下水平度盤HR的大小。 （現(xiàn) 場 演 示）,當(dāng)精度要求高時：可用測回法,步驟同用經(jīng)緯儀操作，配置度盤時，可以用“置盤”（H SET）,提問：測回法操作步驟？ 請一位同學(xué)上臺演示。,2距離測量(distance measuring),PSM、PPM設(shè)置測距、坐標(biāo)、放樣前。 1）棱鏡常數(shù)（PSM）的設(shè)置。一般： PRISM=0（原配棱鏡），-30mm（國產(chǎn)棱鏡） 2）大氣改正數(shù)（PPM）（乘常數(shù)）設(shè)置。 輸入測量時的氣溫（TEMP）、氣壓（PRESS）