1、第八章 小区域控制测量方法2020年4月10日1第一节 控制测量概述第二节 导线测量第三节 交会法测量第四节 三、四等水准测量第五节 三角高程测量第一节 控制测量概述2020年4月10日2一、测量控制网点概念一、测量控制网点概念测量控制网：是指在测区范围内选择 具有控制作用的若干点 构成不同的几何图形，通过测量 角度、边长或高差以求得各点的坐标或高程。控制点：构成控制网的这些点称为控制点。控制网一般分为 平面控制网 和高程控制网。相应的测量工作分为平面控制测量和高程控制测量。常规平面控制网根据测量目的以及测区状况一般可布设成三角网、导线网。三角网：是由一系列的三角形构成的网，测定三角形的内角及
2、边长。三角网的分类：根据测量角度与边长，又可分为测角网、测边网和边角网，这时可称控制点为三角点。导线网:是由一系列的折线组成的网，测定折线的边长以及相邻折线的角度。导线网的分类：一般分为 导线网与单导线，单导线根据连接已知点与方位的多少又分为附合导线、闭合导线、支导线三种，这时可称控制点为导线点。全球定位系统(GPS)用于建立平面控制日益普及，与常规控制网的布设形式相似，可布设成GPS网与GPS导线。这时称控制点为 GPS点。2020年4月10日4（一）国家等级平面控制网概述?国家平面控制网，是在全国范围内由三角测量和精密导线测量建立的控制网。?按精度分为一、二、三、四等四个等级。?一、二等一
3、般布设成一角锁，有时根据地形也布设成精密导线网，构成国家平面控制的基础，平均边长分别为 2513km，在此基础上进一步加密三、四等三角网，平均边长分别为8km 与26km。?一等精度最高，低一级控制网是在高一级控制网的基础上建立的。2020年4月10日5国家等级控制网一般每隔一定的时间更新一次，由于精度要求高，边长又长，常规的测角方法要求多点相互通视，要花费大量的人力、物力。随着GPS 的出现，为建立国家等级控制网提供了良好的观测工具。国家等级控制网的更新一等三角锁是国家平面控制网的骨干。二等三角网布设于一等环内，是国家平面控制网的全面基础。三、四等三角网为二等三角网的进一步加密。国家平面控制
4、网，主要采用三角测量的方法。国家三角网的起始边可采用电磁波测距仪直接测定。国家(或城市)控制点的平面直角坐标(x、y)和高程(H)均已求得，其数值可向有关测绘机关索取或购买。7(二)城市与工程控制网?城市控制网一般根据城市的规模可在不同等级的国家基本控制网的基础上发展而得。?中小城市一般以国家三、四等网作为首级控制网。?面积较小的城市(小于10km2)的城市可用四等及四等以下的小三角网或一级导线网作为首级控制。?城市平面控制网的等级根据精度高低依次为二、三、四等和一、二级小三角或一、二级小三边或一、二、三导线。?与国家等级网相似，城市控制网可布设成三角网、精密导线网、GPS 网，只是相应等级的
5、平均边长较短。1、城市控制网2020年4月10日8?工程控制网是为满足各类工程建设，施工放工程控制网是为满足各类工程建设，施工放样、安全监测等而布设的控制网。样、安全监测等而布设的控制网。?工程控制网一般根据工程的规模大小，工程工程控制网一般根据工程的规模大小，工程建设所处位置的地形，工程建筑的类别等布建设所处位置的地形，工程建筑的类别等布设成不同的形式，精度要求也不一。设成不同的形式，精度要求也不一。2 2、工程控制网、工程控制网道路建设：布设成导线网，精度要求相对较：布设成导线网，精度要求相对较低低大型工业厂房的设备安装：布设成三角网，：布设成三角网，精度相对较高，与城市控制网一样，一般可
6、精度相对较高，与城市控制网一样，一般可布设成三角网、导线网、布设成三角网、导线网、GPSGPS 网等。网等。例加：例加：9(三)图根控制网图根控制网：为满足测图需要而建立的控制网。建立图根控制网的目的：获得能直接用于地形测图的控制点坐标，图根控制点的密度要求较大，且与测图比例尺以及地形状况有关。图根控制网的精度要求：图根点相对于图根起始点的点位中误差不大于图上 01mm。布设形式主要分为：图根小三角，导线测量、前方交会、后方交会等。图根点：直接供地形测图使用的控制点，称为图根控制点，简称图根点。图根控制测量：测定图根点位置的工作。2020年4月10日10图根点的密度(包括高级点)，取决于测图比
7、例尺和地物、地貌的复杂程度。?平坦地区图根点的密度可参考表 8-1-2的规定；?困难地区、山区，表中规定的点数可适当增加。2020年4月10日11(四)国家等级高程控制网?一等水准网是国家高程控制网的骨干。?二等水准网布设于一等水准环内，是国家高程控制网的全面基础。?三、四等水准网为国家高程控制网的进一步加密。?建立国家高程控制网，采用精密水准测量的方法。12小地区控制网：小地区控制网：在小范围(面积15km2以下)内建立的控制网。小地区高程控制网：应视测区面积大小和工程要求采用分级的方法建立。小地区高程控制网的建立：?一般以国家(或城市)等级水准点为基础，在全区建立三、四等水准线路或水准网；
8、?再以三、四等水准点为基础，测定图根点的高程。水准点间的距离，一般地区为 23km，城市建筑区为12km，工业区小于1km。一个测区至少设立三个水准点。2020年4月10日13?小地区控制网应尽可能地以国家(或城市)已建立的高级控制网为基础进行连测。?将国家(或城市)高级控制点的X、Y和H作为小地区控制测量的起算和校核数据。?若测区内或附近无国家(或城市)控制点，或附近有这种高级控制点而不便连测时，则建立测区独立控制网。注意：注意：2020年4月10日14二、控制测量的过程1 控制网的设计2 编写工作大纲3 踏勘选点、埋石4 外业观测5 数据处理6 技术总结151 控制网的设计根据施测目的，确
9、定布网形式。首先在图上选点，有条件的可进行精度估算。2 编写工作大纲根据图上选点情况、精度估算情况，编写工作大纲，工作大纲主要包括测区概况、施测要求，工作依据、布网方案、具体施测方法、所用仪器设备、预计达到的精度，人员安排，工期等。3 踏勘选点、埋石根据图上选点情况，到现场进行实地选点，根据实地情况对图上选点方案进行调整，对选定的点埋设相应的标志。控制点的等级不同，埋石的大小、规格、要求也不尽一致，应按照相应的规范执行。2020年4月10日164 外业观测根据工作大纲的施测方法和配备的仪器，按照相应的规范所规定的程序施测，并应满足相应的限差要求。5 数据处理对外业观测过程中需要检验的限差需要当
10、场检查，超限及时重测。6 技术总结技术总结是对整个施测过程的一个总结。包括测区概况、具体布网方案、施测时间与方法、所用仪器设备、外业观测的质量统计、最后达到的精度、工作中出现的问题及解决方法等。第二节第二节 导线测量导线测量17导线：就是由若干条直线组成的折线。导线边：每条直线称为导线边。导线点：构成导线的控制点，称为导线点。基本概念：转折角：相邻两直线之间的水平角。导线边长用钢卷尺丈量或光电测距方法测定。转折角通常用光学经纬仪、电子经纬仪或全站仪测量。连接角（或称定向角）：与坐标方位角已知的导线边（或称定向边）相连接的转折角。2020年4月10日18一、导线测量简述依次测定各导线边的长度和各
11、转折角，根据起算数据，推算各边的坐标方位角，从而求出各导线点的坐标。导线测量工作：2020年4月10日19导线可布设为单一导线和导线网。结点：两条以上导线的汇聚点。单一导线和导线网的区别：导线网具有结点，单一导线没有结点。单一导线可布设为附合导线、闭合导线和支导线。导线网可布设为自由导线网和附合导线网。2020年4月10日202020年4月10日21二、导线测量的等级及其技术要求二、导线测量的等级及其技术要求用导线测设方法建立小测区平面控制网，通常分为一级导线、二级导线 与图根导线三个等级。2020年4月10日22三、导线测量外业工作三、导线测量外业工作导线测量的外业工作包括：踏勘选点及建立标
12、志、量边、测角和连测。2020年4月10日23(一)踏勘选点及建立标志?选点前，应调查搜集测区已有的地形图和控制点的成果资料。?根据测区已有的小比例尺地形图或测区具体情况，在已有的地形图上拟定导线的布设方案，拟定导线的布设形式，进行图上选点与实地选点。?到野外去踏执实地核对、修改和落实点位。如果测区没有地形图资料，则需详细踏勘现场，根据已知控制点的分布、测区地形条件及测图和施工需要等具体情况，合理地选定导线点的位置。2020年4月10日24实地选点时，应注意下列几点：实地选点时，应注意下列几点：(1)导线点应有足够的密度，分布较均匀，便于控制整个测区。(2)相邻边长度相差不宜过大。(3)相邻点
13、间通视良好，地势较平坦，便于测角和量距。(4)导线点应选在视野广阔，便于测绘碎部点的地方。点应选在不易被行人车马触动，土质坚实便于安置仪器的地方。?点位选定后，要在每一点位上打一大木桩，桩顶上钉一小钉，作为临时性标志。?若导线点需要保存的时间较长，要埋设混凝土桩。?作点之记。2020年4月10日25(二)水平角测量1.角度测量及其限差?导线的转折角分为左角与右角，在导线前进方向左侧的角称为左角，右侧的角称为右角，一般测量导线的左角。?对于闭合导线而言，导线点按逆时针方向编号，这时导线的左角也是闭合导线的内角。?用测回法施测导线左角或右角。一般在附合导线中，测量导线左角，在闭合导线中测量内角。?
14、图根导线，一般用 J6级光学经纬仪测 12个测回。若盘左、盘右测得角值的较差不超过40，则取其平均值。2020年4月10日262.测定方位角或连接角的边?当测区具有高等级的已知点时，布设的导线可构成附合导线、闭合导线或支导线。从已知点获取坐标与方位，使其纳入国家统一坐标系。?当测区没有高一等级的点可以连接，即无法获得坐标与方位，这时可建立独立的坐标系统，可假定一点的坐标，测定过该点的一边的磁方位角作为起算数据。2020年4月10日27(三)导线边长度的测量1.钢尺量距2.光电测距(四)导线测量数据的内业处理当外业观测完成后，应及时对数据进行检查处理，包括限差的检验、粗差的检查、导线点坐标的计算
15、等。2020年4月10日28导线测量数据的处理方法包括 用严密的方法进行计算与用近似方法进行计算。严密方法是根据最小二乘原则，根据观测值间的严密几何条件或导线坐标与观测值之间的严密几何关系，通过平差消除观测值之间矛盾，以求得观测值或导线点坐标的最或是值的方法。三角网、导线网等精度要求比较高的控制网一般采用严密方法处理。对于图根控制网其精度要求相对较低，为了简化计算同时又不影响成果精度的情况下，可采用近似方法处理。2020年4月10日29(五)城市图根导线测量的特点及注意事项(1)鉴于城市高级控制点(三角点、等级导线点)的密度较大，故城市图根导线的布设形式多为附合导线。(2)由于城市交通频繁，建
16、筑物比较密集，故图根点一般选在人行道上，距房屋约为1 3m。为了便于测图，在道路交叉口、胡同出入口、主要 建筑物附近，应布设导线点。(3)在城市布设的图根导线，因受建筑物现状的限制，故边长要有较大的灵活性，但一般较短。测角时应特别注意对中与瞄准，以减少这两项误差对测角的影响。(4)城市建筑区的高级控制点，一般埋设于高大建(构)筑物的顶部，图根导线与之连接时，宜用短程光电测距仪直接测定连接边的长度，否则可采用间接方法测定之。(5)由于城市于扰较大，白天量边、测角时应注意仪器及人身安全。为了避免干扰和提高工作效率可在夜间进行观测。2020年4月10日30四、导线测量的内业计算四、导线测量的内业计算
17、(一)附合导线的内业计算附合导线所测的数据(角度为左角)以及已知点坐标与方位角，计算 2、3点的坐标。计算步骤加下：2020年4月10日311.角度闭合差计算与分配根据起始边 AB已知方位角与观测的角度连续推算各边坐标方位角?12、?23、?3c、?CD，理论上应与给定的?CD相同，但由于误差的存在使二者之间存在差异，称为闭合差。即CDCDf?根据方位角推算的公式得出：01180nCDABnn?32根据规范规定，对于图根导线角度闭合差应小于?n?否则说明角度测量可能存在粗差。闭合差分配：?若角度闭合差满足限差要求，则将其反符号平均分配到各观测角上。?一般按整秒数分配，当出现小数时可酌情凑整。改
18、正数之和与闭合差大小相等符号相反，以资校核。2.推算各导线边的方位角推算各导线边的方位角?按改正后的角值推算各边方位角?闭合导线各边坐标方位角的推算，从起始边最后推算到终点边的坐标方位角，应等于给定的已知终点边方位角，否则应重新检查计算。2020年4月10日333.坐标增量的计算及其闭合差的调整211212211212cossinxxDyyD?(1)坐标增量的计算(2)坐标增量闭合差的计算与调整按附合导线的要求，各边坐标增量代数和的理论值应等于终、始两点已知坐标值之差，即xxxyyy?终始终始2020年4月10日34推算出的终点坐标应与给定的坐标理论上一致，但由于误差的存在使二者之间存在差异，
19、称为坐标闭合差，即：xyfxxxfyyy?始终始终全长闭合差全长闭合差22Dxyfff?一般用全长闭合差与导线全长的比值K作为衡量导线测量精度的依据，K称为全长相对闭合差。1/DDfKDD f?2020年4月10日35如果在限差范围内，进行坐标闭合差分配。设第i边的坐标增量改正数为xiv?yiv?xxiiyyiifvDDfvDD?4 计算各导线点的坐标根据坐标正算公式，利用改正后的坐标增量计算各导线点的坐标。2020年4月10日36（二）闭合导线内业计算1 角度闭合差的计算不同，分配相同由于闭合导线的各导线边构成一多边形，当测量的角度为导线的左角(内角)时。其内角和应与理论值相同，因此角度闭合
20、差的计算公式为：0(2)180fn?理测测n为多边形的边数。改正后的多边形内角和应与理论值相同。2020年4月10日372 坐标增量闭合差的计算不同，分配相同坐标增量闭合差的计算不同，分配相同坐标增量闭合差的计算不同，分配相同。由于起点与终点为同一点，所以，只是由于其特殊形式略有不同，除这两点外其它计算相同。xyfxxxxfyyyy?起终起终2020年4月10日38五、导线测量中粗差的检查五、导线测量中粗差的检查?在导线测量中，当角度闭合差或坐标闭合差超限时，在认真检查内业计算与观测手簿没发现问题时，应考虑是否外业观测中角度或边长测错，即存在粗差。?应认真分析导线测量的数据，检查粗差存在的位置
21、，减少重测的工作量。?一般角度测错表现在角度闭合差超限，而边长测错或用错边的坐标方位角则表现为全长闭合差超限。2020年4月10日391 角度闭合差超限，检查角度是否存在粗差?若为闭合导线，可按边长和角度，用一定的比例尺绘出导线图，在闭合差的中点作垂线。如果垂线通过或接近通过某导线点，则该点发生错误的可能性最大。图解法：2020年4月10日40?若为附合导线，先将两个端点展绘在图上，则分别自导线的两个端点 AB、CD按边长和角度绘出两条导线，在两条导线的交点上发生测角错误的可能性最大。2020年4月10日41?对于附合导线，从导线的一端计算各边的方位角和各导线点的坐标，然后从另一端同样推算各边方位角和各导线点坐标。如果两次推算，只有一个点坐标极为接近，而其他各点有较大的差数，即表示坐标很接近的这一点上，其测角有误。计算坐标法计算坐标法?对于闭合导线也可采用此法进行检查，不过不是从两端对向检查，而是从一点开始以顺时针和逆时针方向做对向检查。
