1、控制测量控制测量1 基本概念一、目一、目 的的 目的：目的：提供控制基础和起算基准实质：实质：测定具有较高精度的平面坐标和高程的点位 控制点控制点 二、分二、分 类类 平面控制测量平面控制测量=国家平面控制测量：国家平面控制测量：一、二、三、四等=测图与测设平面控制：测图与测设平面控制：导线，小三角 高程控制测量高程控制测量=国家高程控制测量国家高程控制测量：一、二、三、四等=测图与测设高程控制：测图与测设高程控制：等外水准，三角高程三、原三、原 则则 从高级到低级从高级到低级 由整体到局部由整体到局部 逐级控制，逐级加密逐级控制，逐级加密 国家和行业测量规范四、实施步骤四、实施步骤 技术设计
2、技术设计 选点选点 造标埋石造标埋石四、实施步骤四、实施步骤 技术设计技术设计 选点选点 造标埋石造标埋石 观测观测 数据处理数据处理 成果验收与上交成果验收与上交 成果应用成果应用2 2 导线测量导线测量一、概述一、概述 作用：作用：平面控制测量，由高等级控制点确定未知点平面位置，作为对下一级的控制 闭合导线闭合导线 附合导线 支导线附合导线附合导线 支导线支导线导线布设规格与精度要求导线布设规格与精度要求一级、二级、三级一级、二级、三级二、导线测量外业二、导线测量外业1 1 导线的布设：导线的布设：首级网等级和加密层次直伸等边踏勘选点：土质坚硬 通视条件良好埋设标石，填“点之记”，编号 2
3、 2 测角测角观测左角测回法与方向观测法的选择多测回时改变度盘起始读数评定测角中误差11nffNm3 3 量边量边 电磁波测距：钢尺量边距离改正往返测量三、导线测量内业计算三、导线测量内业计算1 坐标正算公式：由已知点根据边长和方位角推算待定点的坐标2 坐标反算公式 由相邻两点的坐标反求边长和方位角3 坐标方位角传递公式：ABCD123AB1导线测量内业计算导线测量内业计算 经纬仪导线计算的目的是求得各导线点的坐标，并根据求得的各点坐标精确地绘制导线图。导线计算分为以下五个步骤进行：角度闭合差f f的计算和调整；v v=-f=-f/n/n =+v =+v 坐标方位角的推算；前前=后后+180+
4、180+左左 或 前前=后后+180+180-右右导线测量内业计算导线测量内业计算 坐标增量的计算xxi+1xilcosyyi+1yilsin导线测量内业计算导线测量内业计算 增量闭合差的计算和调整；f fx x=x-x-理论值理论值 f fy y=y-y-理论值理论值 计算 f fS S K=fK=fS S/D v vx x=-(D/D)*f fx x v vy y=-(D/D)*f fy y计算改正后的x和y 坐标计算 xi+1 xi+x yi+1 yi+y闭合导线的计算闭合导线的计算1 1 角度闭合差的计算和调整角度闭合差的计算和调整 n边形内角之和：(n-2)180。由于测角误差的影响
5、，使导线内角之和不等于理论值，因而存在角度闭合差f：f f 测测-理理=测测-(n-(n-2)1802)180 对于图根导线当ff容时，可将角度闭合差f以相反符号平均分配给各个观测角。f不能为n整除时，在有效数字位内允许凑整。(二二)坐标方位角的推算坐标方位角的推算根据起始边的坐标方位角和改正后的内角推算 沿导线前进方向：前前=后后+180+180+左左 或 前前=后后+180+180-右右(三三)坐标增量的计算坐标增量的计算xxxyyyxlcosylsin(四四)坐标增量闭合差的计算及其调整坐标增量闭合差的计算及其调整 闭合导线的纵横坐标增量的代数和，理论上应分别等于零。各点纵横坐标增量的总
6、和即为闭合差调整原则：反号与边长成比例分配反号与边长成比例分配调整过程中根据情况取整，但必须保证调整后和为零(五五)坐标的计算坐标的计算 根据起始点的已知坐标和改正后的坐标增量，依次计算各点的坐标。计算实例计算实例12345224 3387 51 1289 13 4287 29 12125 06 42150 20 12计算实例计算实例点号观测角改正角值方位角 边长xyxy计算改正计算改正187 51 12224 33 00224.50289 13 42179.38387 29 12179.924125 06 4272.445150 20 12107.61187 51 12二、二、经纬仪附合导线
7、计算经纬仪附合导线计算 附合导线计算角度闭合差和坐标增量闭合差的公式不同。(一一)角度闭合差的计算与调整角度闭合差的计算与调整 附合导线的角度闭合差为从一已知边方位角出发，使用观测角推算至另一条已知边，推算方位角与已知方位角之差。f f=CDCD-CD CD=AB AB+n+n180180+左左A321BCD4(二二)坐标方位角的推算坐标方位角的推算推算出的已知边的坐标方位角应与已知值相同，以此作为计算的检核。(三三)坐标增量的计算坐标增量的计算根据导线各边的方位角和边长，计算各坐标增量，计算方法与闭合导线相同。f fx x=x-(xx-(xC C-x-xB B)f fy y=y-(yy-(y
8、C C-y-yB B)(四四)坐标增量闭合差的分配坐标增量闭合差的分配 理论上的坐标增量之和分别等于两端已知点的纵横坐标之差 (五五)坐标的计算坐标的计算 根据导线一端的控制点的坐标，以及改正后的坐标增量，按照导线坐标计算的方法，逐点计算各导线点的坐标。ABABCABCD作业作业1 1：附合导线计算：附合导线计算已知：xA=640.93,yA=1068.44 xB=843.40,yB=1264.29 xC=589.97,yC=1307.87 xD=793.61,yD=1399.19 B321ACD245 43 00213 00 30224 48 30214 21 30202 00 0082.1
9、777.2889.6479.84作业作业2 2 已知A、B两点的坐标为：XA=1011.358m,YA=1185.395m；XB=883.122m,YB=1284.855m。在AB线段的延长线上定出一点C，BC间的距离DBC=50.000m，计算C点的坐标。导线计算总结导线计算总结1 基本公式：坐标正算 坐标反算 方位角推算2 导线计算一般步骤及方法3 闭合导线计算4 附合导线计算3 3 小三角测量小三角测量一、一、概述小三角：在国家控制网的基础上加密的精度较低、边长较短的局部三角网不考虑地球曲率影响，按近似平差方法处理优点：控制面积大，几何条件多，图形结构强，角度质量易检查外定向线形锁外定向
10、线形锁内定向线形锁内定向线形锁中点多边形中点多边形大地四边形大地四边形单三角网单三角网分类：按边长和精度要求分类：按边长和精度要求 一级小三角测量：三、四等三角网以下加密 二级小三角测量：三、四等三角网以下加密 图根小三角测量：直接用于地形测图具体要求包括：具体要求包括：精度要求 角度观测要求外业工作：外业工作：踏勘选点 埋设标石 角度观测 内业计算二、线形锁计算：二、线形锁计算：角度闭合差计算与分配：三角形条件，坐标方位角条件 假定坐标计算 实际坐标计算三、中点多边形计算：三、中点多边形计算：角度闭合差计算与分配：三角形条件，圆周角条件：第一次改正数 极条件：第二次改正数 边长与坐标计算四、
11、大地四边形计算：四、大地四边形计算：角度闭合差计算与分配：对角条件：圆周角条件：极条件 边长与坐标计算重点掌握：重点掌握：各种小三角测量的特点 应满足的条件 基本计算步骤4 4 交交 会会 定定 点点导线测量：导线测量：控制面积大，一般要求地势平坦 测角，量边交会定点：交会定点：山区或地形复杂的地区 前方交会 侧方交会 后方交会 测边交会一、一、前方交会法前方交会法作业方式：作业方式：在已知点A、B上分别向新点P观测水平角和，从而可以计算P点的坐标。ABP计算方法：计算方法：按照导线计算方法，以AB为起始边计算导线检核：检核：从三个已知点A、B、C上分别向新点P进行角度观测，由两个三角形分别解
12、算P点的坐标。ABPC要求与注意事项要求与注意事项 选择P点时，应尽可能使交会角r接近于90，并保证30r150。由A到P、由B到P能视并且可以观测 可以有灵活的多种布设形式 二、二、侧方交会法侧方交会法实质实质：利用两个高级控制点测定另一未知点的坐标作业模式：作业模式：在一个已知点A和未知点P上安置仪器，观测水平角A和P。ABPC检核：检核：在P点时，除了观测P之外，还需瞄准第三个已知点C，观测角(称为检验角)作为检核之用。ABPC计算方法与特点：计算方法与特点：按前方交会的计算方式；一个已知点上不宜设站；在一个已知点和未知点上进行观测ABPC三、三、后方交会法后方交会法作业模式作业模式：将
13、仪器安置在未知点P点向三个已知点进行观测，测出水平角，然后进行计算。ABP11C1222检核检核：向四个已知点进行观测，测出水平角与检验角(K点为已知点)。ABP11C1222D后方交会的危险圆后方交会的危险圆：应用条件：应用条件：有四个高级控制点，且P点不在A、B、C三点所构成的圆周上或该圆周的附近APCBP四、测边交会四、测边交会作业模式作业模式：用测距仪，由边长推算坐标ABPCSaSbScSb计算方法计算方法：由距离推角度，由角度交会法计算直接计算：直接计算：直接由距离计算APSaSbB5 5 高程控制测量高程控制测量水准测量水准测量主要方法主要方法：水准测量国家高程控制：国家高程控制：
14、一等、二等水准地形测图和工程建设应用的控制地形测图和工程建设应用的控制：三等、四等水准等外水准测量：等外水准测量：精度低于四等水准的水准测量在地形测量中，最基本的高程控制测量是四等水准测量和等外水准测量等外水准测量：等外水准测量：图根水准测量：地形测图 工程水准测量：工程应用一、一、水准路线布设形式水准路线布设形式 附合水准路线 闭合水准路线 支线水准路线二、四等及等外水准测量的技术要求二、四等及等外水准测量的技术要求 仪器 路线长度（总长，视距）观测要求 精度要求表4-27，4-29三、外业观测三、外业观测观测程序：观测程序：后-后-前-前，黑-红-黑-红闭合或附合路线：单程观测水准支线：往
15、返测，单程双转法测量上的计算与检核：测量上的计算与检核：测站后下前下方向及尺号标尺读数K+黑-红高差中数后上前上后距前距黑面红面视距差d121112186后1924 661117371811前2019 6786后-前四、内业计算四、内业计算1 1 水准路线闭合差的计算水准路线闭合差的计算 观测所得水准路线的高差值与理论值的差值，即水准路线的闭合差。闭合水准路线闭合水准路线其高差总和应为零，因此闭合差为：f fh h=h=h测测附合水准路线附合水准路线的高差总和应等于两端点高级水准点高程H和H之差，则闭合差为：f fh hhh测测-(H-(H终终始始）支线水准路线支线水准路线，一般采用往、返测，
16、其往、返测高差总和的绝对值应相等而符号相反，故其代数和即闭合差为：f fh h=h=h往往hh返返 将计算的闭合差f fh h与限差f fh h限限比较，若小于限差则进行分配，否则应检查错误或重测限差：按规范计算，与路线长度（或测站数）有关如对于等外水准测量平地：f fh h限限=40(L)1/2 mm山地：f fh h限限=12(n)1/2 mm2 2 水准路线闭合差的分配水准路线闭合差的分配 按测站数成比例反号分配到各测段 按路线长度成比例反号分配ihinnfvihiRRfv3 3 各点高差计算各点高差计算重点：重点：三种水准路线的特点 水准测量记录与野外检核 水准测量闭合差的计算与分配
17、限差的计算方法6 6 三角高程测量三角高程测量一、三角高程测量原理一、三角高程测量原理h hABAB=D tg=D tg +i v+i vH HB B=H=HA A+D tg+D tg +i v+i v直觇反觇互差小于规范要求时取平均值作为最终结果二、误差来源与减弱措施二、误差来源与减弱措施h hABAB=D tg=D tg +i v+i v 边长误差 垂直角误差：减小大气折光（阴天或中午），减小边长，用短边传播 大气折光影响：取直、反觇高差平均值 仪、标高误差三、布设形式与施测要求三、布设形式与施测要求 三角高程网：确定各平面控制点的高程 三角高程路线 独立交会点施测要求施测要求 i和v：钢
18、尺独立量取两次，读至5mm,较差不大于1cm D：从平面控制成果中获得；垂直角：一般与水平角同时观测，一般进行直、反觇对向观测四、高差计算四、高差计算1 1 高程计算高程计算 直反觇均值2 2 高差闭合差计算与分配高差闭合差计算与分配 与水准测量相同闭合路线闭合路线：w wh h=h=h测测附合路线附合路线：w wh h hh测测-(H-(H终终始始）ihiDDv3 3 各点高差计算各点高差计算重点：重点：三角高程测量的原理 计算方法7 7 国家控制网的建立国家控制网的建立 平面控制：国家三角网平面控制：国家三角网 高程控制：国家水准网高程控制：国家水准网一、国家三角网的布设原则一、国家三角网
19、的布设原则国家三角网：国家三角网：用三角测量方法建立的国家平面控制网1 1 分级布网，逐级控制分级布网，逐级控制以高精度而稀疏的一等三角锁，尽可能沿经纬线方向纵横交叉地迅速布满全国，形成统一的骨干大地控制网，然后在一等锁环内逐级（或同时）布设二、三、四等三角网。在此基础上，可布设一、二级小三角或一、二、三级导线作为区域控制（或局部控制网）。2 2 要有足够的精度要有足够的精度3 3 要有足够的密度要有足够的密度4 4 应有统一的规格应有统一的规格二、国家三角锁、网的布设方案二、国家三角锁、网的布设方案1 1 一等三角锁一等三角锁 国家大地控制网的骨干，主要作用是控制二等以下各级三角测量，并为研
20、究地球形状和大小提供资料。尽可能没经纬线方向布设成纵横锁，且交叉构成网状图形。平均边长：20-25km1 1 一等三角锁一等三角锁 国家大地控制网的骨干，主要作用是控制二等以下各级三角测量，并为研究地球形状和大小提供资料。尽可能没经纬线方向布设成纵横锁，且交叉构成网状图形。平均边长：20-25km2 2 二等三角锁、网二等三角锁、网 国家三角网的全面基础，同时又是地形测图的基本控制。方案一方案一：先在一等锁环内沿经纬线纵横交叉的二等基本锁，再在其控制下布设平均边长约为13km的二等补充网。方案二：方案二：以连续三角网的形式布设在一等锁环内，四周与一等锁衔接。（新方案）平均边长：13km（10-
21、18）全国需布设6万个3 3 三、四等三角网三、四等三角网加密控制网，满足测图和工程建设的需要，采用插网或插点方法布设，也可以越级布网。三等网平均边长：8km四等网平均边长：2-6km 三、国家三角锁、网的布设规格与精度要求三、国家三角锁、网的布设规格与精度要求等级平均边长（km）测角中误差()三角形最大闭合差最弱边相对中误差一等网20-250.72.51：150000二等网131.03.51：150000三等网81.87.01：80000四等网2-62.59.01：40000四、国家精密导线网四、国家精密导线网一等精密导线网：二等精密导线网：三、四等精密导线五、国家高程控制网五、国家高程控制
22、网水准网水准网国家水准网：按国家水准测量规范的技术要求建立起来的高程控制网。作用：全国范围内施测各种比例尺地形图的高程控制基础，以及一些科学研究如地壳垂直形变规律、各海洋平均海水面的高度变化，以及其他有关地质和地貌的研究等。由高级到低级，从整体到局部：分成四个等级，逐级控制，逐级加密一等水准网：骨干，环线长1000-1500km二等水准网：基础，环线长500-750km精密水准测量三、四等水准网：为地形测图和工程建设服务。精密水准测量：精密水准测量：一等水准网，二等水准网基本规定：前后视距差应小于1m,累积差应小于3m；相邻测站上，奇站按“后前前后”观测，偶站按“前后后前”观测 同一测段的水准
23、路线上测站数目应为偶数；每一测段都要往、返测 一测段的往返测应在不同气象条件下进行精密水准测量：精密水准测量：一等水准网，二等水准网等级仪器类型视距/m前后视距差视距累积差基辅分划读数差/mm基辅分划读数差/mm往返测高差不符值/mm一S0535 0.5 1.50.30.52 K1/2二S1S055060 1.0 3.0 0.50.74 K1/2六、六、GPSGPS技术技术Global Positioning System(GPS):全球定位系统优点：点间无须通视，全天候观测，数据实时处理GPS系统组成部分：空间GPS卫星 地面监控系统 用户接收机8 8 区域控制网的建立与数据处理区域控制网的
24、建立与数据处理一、概述一、概述任务：任务：在国家控制网的基础上，建立满足地形测图和工程建设要求的控制网如：城市控制网，矿区控制网实质：实质：在高等级国家控制点的基础上，测定区域水平和高程控制点，用于测图和工程建设图根控制：图根控制：直接面向测图服务的平面和高程控制具体任务：具体任务：根据任务要求与实际情况确定控制网要求（形式，等级）按规范要求实施外业观测 进行内业控制测量数据处理 提交成果，应用成果作为测图和工程建设的基础。二、区域水平控制网布设方案与数据处理二、区域水平控制网布设方案与数据处理可采用的方案：可采用的方案：小三角测量：一级、二级、图根小三角 导线测量：一级、二级、三级、图根导线
25、 交会定点导线测量：测角，量边导线测量：测角，量边导线测量：测角，量边导线测量数据处理步骤：导线测量数据处理步骤：角度闭合差计算与调整 方位角计算 坐标增量闭合差计算与调整 坐标计算关键：关键：坐标正算 坐标反算 方位角传递 闭合差分配A321BCD4小三角测量：小三角测量：线形锁，中点多边形，大地四边形 测 角外定向线形锁外定向线形锁内定向线形锁内定向线形锁中点多边形中点多边形大地四边形大地四边形单三角网单三角网线形锁计算线形锁计算 角度闭合差计算与分配：三角形条件，坐标方位角条件 假定坐标计算 实际坐标计算中点多边形中点多边形 角度闭合差计算与分配：三角形条件，圆周角条件：第一次改正数 极
26、条件：第二次改正数 边长与坐标计算大地四边形计算：大地四边形计算：角度闭合差计算与分配：对角条件：圆周角条件：极条件 边长与坐标计算交会定点：交会定点：前方交会、后方交会，侧方交会基本计算公式：余切公式ABPC侧方交会ABPC后方交会ABP11C1222三、水平控制网布设方案选择三、水平控制网布设方案选择三种方案的特点：三种方案的特点：小三角测量：小三角测量：图形结构强，控制面积大，要求点间通视，只需测水平角 导线测量：导线测量：布设灵活，需测角和量边，控制条件较少 交会定点：交会定点：由多个已知点确定少数未知点，通常用于插点或局部加密主要在小三角测量和导线测量之间选择选择要考虑的因素选择要考
27、虑的因素 测区地理条件：主要是通视条件，平坦地区可用三角网，崎岖地区可用导线 测区形状及面积：具有的观测仪器及技术手段：现有成果情况（高等级成果）坐标系统的选择坐标系统的选择 尽量使用全国统一坐标系 特殊情况也可建立独立坐标系确定方案后，根据精度要求，按规程确定观测方案，进行外业观测，处理数据即可建立控制网四、高程控制网选择四、高程控制网选择主要是水准测量，在山区可用三角高程测量主要是水准测量，在山区可用三角高程测量局部控制网中以三等、四等水准为主图根控制中以四等、等外水准为主高程系统的选择高程系统的选择 应尽量采用国家高程系统 特殊情况可建立独立高程系统五、五、GPSGPS用于局部控制网布设用于局部控制网布设同时进行水平、高程控制同时进行水平、高程控制仅进行水平控制仅进行水平控制六、六、GISGIS与控制测量成果与控制测量成果空间数据是空间数据是GISGIS的基础的基础国家空间数据基础设施国家空间数据基础设施控制测量成果在控制测量成果在GISGIS中的应用中的应用
