学习情境三-小区域控制测量--工程测量技术教学课件.ppt

1、工工 程程 测测 量量 技技 术术主主 编编:田田 文文学习情境三学习情境三 小区域控制测量小区域控制测量工作任务一工作任务一 导线测量导线测量工作任务二工作任务二 GPSGPS测量测量工作任务三工作任务三 交会法定点交会法定点工作任务四工作任务四 全站仪坐标测量全站仪坐标测量工作任务五工作任务五 三、四等水准测量三、四等水准测量工作任务一 导线测量一一、平面控制测量平面控制测量二、高程控制测量二、高程控制测量工作任务一 导线测量 控制网:在测区范围内选择若干有控制意义的点（称为控制点），按一定的规律和要求构成网状几何图形，称为控制网。测量工作的基本原理：从整体到局部，先控制后测量。小区域控制

2、网：一般认为在小于10km2范围内建立的控制网称为小区域控制网。工作任务一 导线测量一一、平面控制测量、平面控制测量 1.国家平面控制网的常规布设方法及等级 2.三角网 3.导线网 4.工程中应用 5.图根控制点工作任务一 导线测量 国家平面控制网的常规布设方法有两种：用于三角测量的三角网和用于导线测量的导线网。按精度分级：按其精度分为一、二、三、四等。其中一等网精度最高，逐级降低；而控制点的密度，则是一等网最小，逐级增大。1.国家平面控制网的常规布设方法及等级工作任务一 导线测量 2.三角网：如图7-1所示，一等三角网一般称为一等三角锁，它是在全国范围内，沿经纬线方向布设的，是国家平面控制网

3、的骨干；它除了用作扩展低等级平面控制网的基础之外，还为测量学科研究地球的形状和大小提供精确数据；二等三角网布设于一等三角锁环内，是国家平面控制网的全面基础；三、四等网是二等网的进一步加密，以满足测图和各项工程建设的需要。工作任务一 导线测量图7-1三角网（锁）的布设一等三角二等三角四等三角三等三角工作任务一 导线测量 3.导线网：在某些局部地区，如果采用三角测量难时，也可用同等级的导线测量代替。如图7-2所示，其中一、二等导线测量，又称为精密导线测量。工作任务一 导线测量图7-2导线网的布设三等三角四等三角二等三角一等三角工作任务一 导线测量 4.工程中的应用：用于工程的平面控制测量一般是建立

4、小区域平面控制网，它可根据工程的需要和测区面积的大小分级建立测区首级控制和图根控制。公路工程平面控制网，常规上一般采用三角测量或导线测量等方法，其等级为：当采用三角测量时，依次为二、三、四等和一、二级小三角；当采用导线测量时，依次为三、四等和一、二、三级导线；其等级的确定应符合表7-1的规定。随着社会的发展和科技的进步，工程上逐渐采用了三边测量和全球定位系统（GPS）等更加先进方便、高精度、高工作效率的测量方法。工作任务一 导线测量等级等级公路路线公路路线控制测量控制测量桥梁桥位桥梁桥位控制测量控制测量隧道洞外隧道洞外控制测量控制测量二等三角二等三角三等三等三角（导线）三角（导线）四等四等三角

5、（导线）三角（导线）一级一级小三角（导线）小三角（导线）二级二级小三角（导线）小三角（导线）三级导线三级导线 平面控制测量等级平面控制测量等级 表7-1工作任务一 导线测量 5.图根控制点 直接用于测图的控制点，称为图根控制点。测定图根控制点位置的工作，称为图根控制测量。图根控制测量可直接在三角点或高级控制点的控制下，布设图根小三角或图根导线，此为一级图根点。若测区面积较大，可利用一级图根点再发展图根点，称为二级图根点。包括高级控制点在内，图根点的密度与测图比例尺和地形的复杂程度有关，平坦开阔地区图根点的密度一般不宜低于表7-2的规定。工作任务一 导线测量测图比例尺测图比例尺 1 1：5000

6、50001 1：200020001 1：100010001 1：500500图根点密度图根点密度（点（点/km/km2 2）5 515155050150150图图 根根 点点 密密 度度 表表7-2工作任务一 导线测量二、高程控制测量二、高程控制测量1.高程控制网的等级 2.工程中高程控制网的设置工作任务一 导线测量 1.高程控制网的等级：国家高程控制网的建立主要采用水准测量的方法，其按精度分为一、二、三、四等。如图7-3所示是国家水准网布设示意图，一等水准网是国家最高级的高程控制骨干，它除用做扩展低等级高程控制的基础以外，还为科学研究提供依据；二等水准网为一等水准网的加密，是国家高程控制的全

7、面基础；三、四等水准网为在二等水准网的基础上进一步加密，直接为各种测区提供必要的高程控制。工作任务一 导线测量三、四等水准路线二等水准路线一等水准路线图7-3工作任务一 导线测量 2.工程中高程控制网的设置：用于工程的小区域高程控制网，亦应根据工程施工的需要和测区面积的大小，采用分级建立的方法。一般情况下，是以国家水准点为基础在整个测区建立三、四等水准路线或水准网，再以三，四等水准点为基础，测定图根水准点的高程。各等级公路及构造物的水准测量等级应按照表7-3选定。对于山区或困难地区，还可以采用三角高程测量的方法建立高程控制。工作任务一 导线测量测测 量量 项项 目目等等 级级水准路线最大长度水

8、准路线最大长度（kmkm）4000m以上特长隧道、2000m以上特大桥三等50高速公路、一级公路、10002000m特大桥、20004000m长隧道四等16二级及二级以下公路、1000m以下桥梁、2000m以下隧道五等10 公路及构造物水准测量等级公路及构造物水准测量等级 表7-3工作任务一 导线测量一、导线的形式、等级与种类二、导线测量的外业工作三、导线测量的内业计算工作任务一 导线测量 导线测量是平面控制测量的一种方法。导线：就是由测区内选定的控制点组成的连续折线。如图7-4所示。折线的转折点A、B、C、E、F称为导线点；转折边 DAB、DBC、DCE、DEF称为导线边；水平角B，C，E称

9、为转折角，其中B、E在导线前进方向的左侧，叫做左角；C在导线前进方向的右侧，叫做右角；AB称为起始边DAB的坐标方位角。导线测量的主要目的：测定导线边长及其转折角，然后根据起始点的已知坐标和起始边的坐标方位角计算各导线点的坐标。工作任务一 导线测量ACBEFABBDABDDDCEBCCEEF导线的前进方向图7-4工作任务一 导线测量一一、导线的形式、等级与种类导线的形式、等级与种类 1导线的形式；2导线的等级；3导线的种类；工作任务一 导线测量 1导线的形式：1）闭合导线 由某一高级控制点出发最后又回到该点，组成一个闭合多边形，这种导线布设形式叫闭合导线。它适用于面积较宽阔的独立地区作测图控制

10、。A1234A4312D4AD34D23D12DA1ABD12DB11112a）c）b）AB123D12123DB1D12D23D3CC图7-5工作任务一 导线测量 2）附合导线 自某一高级控制点出发最后附合到另一高级控制点上的导线，叫附合导线。它适用于带状地区的测图控制，此外也广泛用于公路、铁路、管道、河道等工程的勘测与施工控制点的建立。A1234A4312D4AD34D23D12DA1ABD12DB11112a）c）b）AB123D12123DB1D12D23D3CC图7-5工作任务一 导线测量 3）支导线 从一控制点出发，既不闭合也不附合于另一控制点上的单一导线，叫支导线。这种导线没有已

11、知点进行校核，错误不易发现，所以导线的点数不得超过2-3个。A1234A4312D4AD34D23D12DA1ABD12DB11112a）c）b）AB123D12123DB1D12D23D3CC图7-5工作任务一 导线测量工作任务一 导线测量等级等级附合导附合导线长度线长度(km)(km)平均边平均边长长(km)(km)每边测每边测距中误距中误差差(mm)(mm)测角测角中误差中误差()()导线全长导线全长相对闭合差相对闭合差方位角方位角闭合差闭合差()()测测 回回 数数DJDJ1 1DJDJ2 2DJDJ6 6三等三等30302.02.013131.81.81/55 0001/55 000

12、6 61010-四等四等20201.01.013132.52.51/35 0001/35 0004 46 6-一级一级10100.50.517175.05.01/15 0001/15 000-2 24 4二级二级6 60.30.330308.08.01/10 0001/10 000-1 13 3三级三级-20.020.01/2 0001/2 000-1 12 2nnnnn 导线测量的技术要求 表7-4工作任务一 导线测量工作任务一 导线测量二、导线测量的外业工作二、导线测量的外业工作 1选点 2测角 3量距工作任务一 导线测量 1选点选点时应注意下列几点：（1）导线点应选在地势较高、视野开阔的

13、地点，便于施测周围地形；（2）相邻两导线点间要互相通视，便于测量水平角；（3）导线应沿着平坦、土质坚实的地面设置；（4）导线边长要选得大致相等，相邻边长不应悬殊过大；（5）导线点位置须能安置仪器，并便于保存；（6）导线点应尽量靠近路线位置。工作任务一 导线测量工作任务一 导线测量图7-6 导线点之标记图草 图导 线 点相 关 位 置李 庄化肥厂独立树P37.23m8.15m6.14m李庄化肥厂平阳路7.23m8.15m6.14mP3工作任务一 导线测量工作任务一 导线测量A1234A4312D4AD34D23D12DA1ABD12DB11112b）AB123D 12 123DB1D12D23D

14、3CC图 7-5工作任务一 导线测量工作任务一 导线测量等级等级定线定线偏差偏差(mm)(mm)每尺段每尺段往返高往返高差差之差之差(mm)(mm)最小最小读数读数(mm)(mm)三组三组读数读数之差之差(mm)(mm)同段同段尺长差尺长差(mm)(mm)外业手簿外业手簿计算取值计算取值(mm)(mm)尺尺长长各项各项改正改正高差高差一级一级5 51 11 12 23 31 11 11 1二级二级5 51 11 12 23 31 11 11 1普通钢尺丈量导线边长的技术要求 表7-5工作任务一 导线测量 有时因地形条件限制，导线的某一边必须跨越河流时，可采用间接方法测定其边长。如图7-7所示，

15、ABCD为导线，BC边跨越河流不能直接丈量距离，为此可在河岸平坦地区选择一条基线BK，用钢尺丈量基线边的长度b，用经纬仪测出ABC的三个内角、。按下式计算BC边的距离：sinsin bBC 为了保证间接测算BC边的精度，在选择基线BK时，应使BKC尽可能接近于等边三角形。工作任务一 导线测量ABCDKb图7-7工作任务一 导线测量 （一）坐标计算的基本公式三三、导线测量的、导线测量的内内业业计算计算 （二）坐标方位角的推算 （三）闭合导线的坐标计算 （四）附合导线的坐标计算工作任务一 导线测量工作任务一 导线测量XYoABXYABABABDAB图7-8工作任务一 导线测量工作任务一 导线测量

16、2由两个已知点的坐标反算其坐标方位角和边长由两个已知点的坐标反算其坐标方位角和边长 根据两个已知点的坐标反算其坐标方位角和边长，称为坐标的反算。如图7-8所示，若设A、B为两已知点，其坐标分别为A（XA，YA）和B（XB，YB），则可得：（7-4）（7-5）（7-6）式中：XAB=XB XA，YAB=YB YA。ABABABXYtanABABABABABXYDcossin22)()(ABABABYXD工作任务一 导线测量 由式（7-4）可求得AB。AB求得后，又可由式（7-5）算出两个DAB，并作相互校核。如果仅尾数略有差异，就取中数作为最后的结果。需要指出的是，按式（7-4）计算出来的坐标方

17、位角是有正负号的，因此，还应按坐标增量X和Y的正负号最后确定AB边的坐标方位角。即按式（7-4）计算的坐标方位角为：XY1tan（7-7）工作任务一 导线测量 则AB边的坐标方位角AB（参见图7-9）应为：在第I象限，即当X0，Y0时，AB=在第II象限，即当X0时，AB=180 在第III象限，即当X0，Y0，Y0时，应给加360；当X0时，应给 加180，才是所求AB边的坐标方位角。（7-8）工作任务一 导线测量ABABABABBBXYAAAABBXYXXXXYYY+-图7-9工作任务一 导线测量工作任务一 导线测量CBNNABAABBC图7-10左工作任务一 导线测量工作任务一 导线测量

18、ANNCBABBCBA右图7-11工作任务一 导线测量工作任务一 导线测量NNABC后前后边前边导线前进方向图7-12工作任务一 导线测量工作任务一 导线测量工作任务一 导线测量A1234A4312D4AD34D23D12DA1图7-13工作任务一 导线测量nnfVi工作任务一 导线测量工作任务一 导线测量图7-14ABABDABXBAABXXYYABABYXY工作任务一 导线测量工作任务一 导线测量EDCBAXX-Y+Y+Y+X+X+Y-Y-图7-15工作任务一 导线测量EDCBAA图7-16fffXYD工作任务一 导线测量22YXDfff工作任务一 导线测量DDfDDfK/1工作任务一 导

19、线测量iXXDDfViiYYDDfVi工作任务一 导线测量工作任务一 导线测量工作任务一 导线测量工作任务一 导线测量工作任务一 导线测量NNA123NCDNBB11AB12N32CD图7-17工作任务一 导线测量 =（AB CD）n180左右工作任务一 导线测量工作任务一 导线测量OYXXXXXYYXYYABABA1121223233B3BYA1A123B=XB-XAYB-YA图7-18工作任务二 GPS测量 GPS GPS 控制网控制网GPS测量控制网的主要技术要求测量控制网的主要技术要求 等级平 均 边长（km）固定误差A（mm）比例误差系数B（mm/km）约束点间的边长相对中误差约束平

20、差后最弱边相对中误差二等9511/250 0001/120 000三等4.5521/150 0001/70 000四等2531/100 0001/40 000一级11031/40 0001/20 000二级0.51031/20 0001/10 000工作任务二 GPS测量Company nameGPS 控制网控制网 公路公路GPS控制网闭合环或附近合路线边数的控制网闭合环或附近合路线边数的规定规定测测 量量 等等 级级二二 等等三三 等等四四 等等一一 级级二二 级级闭合环或附近合路线的闭合环或附近合路线的边数（条）数边数（条）数68101010工作任务二 GPS测量 GPS GPS测量工作测

21、量工作 1 1GPS GPS 测量的外业准备及技术设计书编写测量的外业准备及技术设计书编写1）测区踏勘2）资料收集3）设备、器材筹备及人员组织4）拟定外业观测计划5）设计GPS网与地面网联测方案6）GPS接收机选型与检验7）技术设计书编写工作任务二 GPS测量 GPS GPS测量工作测量工作 2 2GPSGPS测量外业实施测量外业实施 GPS测量的观测工作，主要包括选点埋石、天线安置、观测作业、观测记录及观测数据的质量判定等。1）选点埋石 2）观测工作（1）基本技术要求。（2）天线安置（3）观测作业（4）观测记录工作任务二 GPS测量 GPS GPS测量工作测量工作 NGS-200 接收机野外

22、数据采集的具体操作步骤工作任务二 GPS测量内业数据处理内业数据处理数据采集 数据传输 预处理 基线解算 GPS网平差工作任务二 GPS测量NGS-200 接收机配套平差软件接收机配套平差软件数据处理基本步骤数据处理基本步骤1）数据通讯）数据通讯 2）数据处理）数据处理（1）基线解算基线解算 开机：打开 GPS 数据处理软件。点击文件菜单下的“新建新建”，输入项目及坐标系。点击“增加观测数据文件增加观测数据文件”，根据提示，选择要处理的观测数据文件，确认。输入已知点坐标。工作任务二 GPS测量NGS-200 接收机配套平差软件接收机配套平差软件数据处理基本步骤数据处理基本步骤 进行基线解设置：

23、包括采样间隔、卫星高度角、合格解的条件等。点击“解算全部基线解算全部基线”。对不合格的基线重新设置后再进行解算，直到满足为止，无法求得合格解的基线给予剔除或重新补测。对外业数据进行质量检核质量检核：点击“平差处理”下的“重复基线”和“闭合环闭合差”。主要计算重复基线的较差、同步闭合环的闭合差和异步环的闭合差。对不合要求的进行必要的补测。工作任务二 GPS测量NGS-200 接收机配套平差软件接收机配套平差软件数据处理基本步骤数据处理基本步骤(2)进行进行 GPS 网平差网平差 平差参数设置：点击“平差处理”下的“平差参数设置”，根据提示确定设置方案。网平差计算网平差计算：点击“平差处理”下的“

24、网平差计算”即可，进行无约束平差或约束平差。网平差结果质量检核网平差结果质量检核：点击“成果输出”，查看平差结果，检查无约束平差或约束平差的精度是否符合规范要求。3)提交成果报告提交成果报告(1)由“成果”菜单下的“成果报告”（文本文档）保存“平差报告”，同时由“成果报告打印成果报告打印”打印出打印出“平差报告平差报告”。工作任务三 交会法定点交会定点的方法交会定点的方法工作任务三 交会法定点前方交会法前方交会法P点的坐标计算公式点的坐标计算公式ctgctgxyctgxctgxABBA)(xPctgctgxxctgyctgyABBA)(yP 工作任务三 交会法定点 为了校核和提高P点精度，前方

25、交会通常是在三个已知点上进行观测，两个交会三角形各自计算P点坐标。因测角误差的影响，求得的两组P点坐标不会完全相同，其点位较差为：。当(M 为测图比例尺分母）时，可取两组坐标的平均值作为最后结果。工作任务三 交会法定点后方交会法后方交会法P点的坐标计算公式点的坐标计算公式工作任务三 交会法定点测边交会法测边交会法P点的坐标计算公式点的坐标计算公式 x xP Px xA A b bCosCosAPAP y yP Py yA A b bSinSinAPAP 工程中为了检核和提高P点的坐标精度，通常采用三边交会法，分两组计算 P 点坐标进行核对，最后取其平均值。工作任务四 全站仪坐标测量全站仪坐标测

26、量的原理全站仪坐标测量的原理1）平面坐标测量）平面坐标测量根据测站点坐标和后视已知点坐标反算方位角，由测站点已知坐标、全站仪测量的水平角和水平距离，计算待测点坐标。工作任务四 全站仪坐标测量2）三角高程测量）三角高程测量电磁波三角高程测量原理就是利用全站仪测量竖直角、水平距离D，再量测仪器高i和目标高l，计算待定点高程：HBHADABtgABiAlB 工作任务四 全站仪坐标测量科力达全站仪KTS440系列坐标测量的具体操作步骤设置测站设置后视方位角（定向）坐标测量工作任务五 三、四等水准测量 三、四等水准测量的作用：三、四等水准测量的作用：除用于国家等级高程点加密外，也可作为公路工程测量和地形

27、图测绘的首级高程控制。三、四等水准点的标志要用永久性标志，并绘制点位草图。水准点应选在地基稳定、能长久保存、便于观测和使用的地方。工作任务五 三、四等水准测量（一）技术要求（一）技术要求（二）测站观测程序（二）测站观测程序（三）成果处理（三）成果处理工作任务五 三、四等水准测量（一）技术要求（一）技术要求iL123.5或1520206.0或2530等级等级每公里高差中数中误差每公里高差中数中误差(mm)往返较差，附合或环线闭合差往返较差，附合或环线闭合差(mm)检测已测检测已测测段测段高差之差高差之差(mm)偶然中误偶然中误差差MMW平原微丘区平原微丘区山岭重丘区山岭重丘区三等三等36四等四等

28、56LLLLnniL三、四等水准测量的精度三、四等水准测量的精度 工作任务五 三、四等水准测量三、四等水准测量的三、四等水准测量的观测方法观测方法等级等级仪器类型仪器类型水准尺类水准尺类型型观测方法观测方法观测程序观测程序三等三等DS1因瓦因瓦光学观测光学观测法法往往后后前前前前后后DS3双面双面中丝读数中丝读数法法往返往返后后前前前前后后四等四等DS3双面双面中丝读数中丝读数法法往返、往往返、往后后前前前前后后工作任务五 三、四等水准测量三、四等水准测量的三、四等水准测量的技术技术等级水准仪的型号视线长度(m)前后视距较差(m)前后视距累积差(m)视线离地面最低高度(m)红、黑面读数差(mm

29、)黑红面高差较差(mm)三等DS1100360.31.01.5DS3752.03.0四等DS31005100.23.05.0工作任务五 三、四等水准测量（二）测站观测程序（二）测站观测程序1 1每一测站的观测程序每一测站的观测程序后视黑面尺，读取下、上、中丝读数，即（1）、（2）、（3）；前视黑面尺，读取下、上、中丝读数，即（4）、（5）、（6）；前视红面尺，读取中丝读数，即（7）；后视红面尺，读取中丝读数，即（8）。以上（）内之号码，表示观测与记录的顺序。工作任务五 三、四等水准测量 2 2测站上的计算方法测站上的计算方法 1 1）视距部分）视距部分 2 2）高差部分）高差部分工作任务五 三

30、、四等水准测量 2测站上的计算方法 1）视距部分 后视距离（15）=(1)(2)100 前视距离（16）=(4)(5)100 前、后视距差(17)=(15)(16)，对于三等水准测量（17）3m；四等水准测量(17)5m。前、后视距累积差(18)=上站(18)+本站(17)，对于三等水准测量(18)6m；四等水准测量(18)10m。工作任务五 三、四等水准测量 2）高差部分 同一水准尺红、黑面中丝读数之差，应等于该尺红、黑面的零点常数差K（设K106=4.787m；K107=4.687m）。(9)=(6)+K107 (7)，对于三等水准测量(9)2mm；四等水准测量(9)3mm。(10)=(3

31、)+K106 (8)，对于三等水准测量(10)2mm；四等水准测量(10)3mm。工作任务五 三、四等水准测量 黑面高差(11)=(3)(6)红面高差(12)=(8)(7)校核(13)=(11)(12)0.100=(10)(9)，对于三等水准测量(13)3mm；四等水准测量(13)5mm。式中0.100为两根水准尺红面起点注记之差，即4.787 4.678=0.100。平均高差(14)=1/2(11)+(12)0.100工作任务五 三、四等水准测量 3每页的计算校核 1）高差部分 测站数为偶数 (3)+(8)(6)+(7)=(11)+(12)=2(14)测站数为奇数 (3)+(8)(6)(7)=(11)+(12)=2(14)0.100 2）视距部分 末站视距累积差=末站(18)=(15)(16)工作任务五 三、四等水准测量 在完成一测段单程测量后，须立即计算其高差总和，完成水准路线往返观测或附合、闭合路线观测后，应尽快计算高差闭合差，并进行成果检验，若高差闭合差未超限，便可进行闭合差调整，最后按调整后的高差计算各水准点的高程。（三）成果处理（三）成果处理 工工 程程 测测 量量 技技 术术主主 编编:田田 文文