[學(xué)習(xí)]土木工程測量之控制測量

1、第7章,控制測量,控制測量的概述,全站儀的操作與使用,本章主要內(nèi)容,導(dǎo)線測量,7.1 控制測量的概述,一.控制測量的概念,1.目的與作用,? 為測圖或工程建設(shè)的測區(qū)建立統(tǒng)一的平面和高程控制網(wǎng)? 控制誤差的積累? 作為進(jìn)行各種細(xì)部測量的基準(zhǔn),2.控制測量分類 ? 按內(nèi)容分：平面控制測量、高程控制測量 ? 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

2、角測量、導(dǎo)線測 量、水準(zhǔn)測量)、衛(wèi)星定位測量,二.平面控制測量,—建立平面控制網(wǎng)，測定各平面控制點(diǎn)的坐 標(biāo)X、Y。,1.一般概念等級關(guān)系：分一等、二等、三等、四等，前一等　　　　　　級作為以后各等的控制基準(zhǔn)；小地區(qū) 內(nèi)布置一級、二級、三級和圖根控制。,布置形式：三角鎖、三角網(wǎng)(三邊網(wǎng)、邊角網(wǎng))、 　　　　　導(dǎo)線網(wǎng)、交會定點(diǎn)、GPS測量等。,布網(wǎng)原則：從整體到局部，由高級到低級

3、，分級 布網(wǎng)，逐級控制。,2.常規(guī)平面控制測量的等級關(guān)系,,城市平面控制網(wǎng)的等級關(guān)系,,,,,,,,,,三角(三邊)網(wǎng),城市導(dǎo)線,控制范圍,二等,三等,三等,四等,四等,一級小三角,一級導(dǎo)線,二級小三角,二級導(dǎo)線,三級導(dǎo)線,城市基本控制,小地區(qū)首級控制,圖根控制,圖根導(dǎo)線,圖根三角,一等三角鎖為全國平面控制網(wǎng)的基礎(chǔ),3.各級平面控制網(wǎng)布置形式,二等連續(xù)網(wǎng)充填一等三角鎖，成為全國平面控制網(wǎng)的骨干。,一等三角鎖,二等

4、連續(xù)網(wǎng),三等、四等三角網(wǎng)和導(dǎo)線網(wǎng),根據(jù)測區(qū)的需要，在二 等三角網(wǎng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行加密，基本圖形如下：,圖7-3 三角網(wǎng)或三邊網(wǎng),圖7-4 導(dǎo)線網(wǎng),4.常規(guī)平面控制測量的主要技術(shù)要求,城市三角測量的主要技術(shù)要求,城市三邊網(wǎng)的主要技術(shù)要求,城市導(dǎo)線控制測量的主要技術(shù)要求,圖根導(dǎo)線的技術(shù)要求,三.高程控制測量,——建立高程控制網(wǎng)，測定各控制點(diǎn)的高程H。,主要方法：水準(zhǔn)測量,另外方法：三角高程測量、電子全站儀高程測量。,等級關(guān)系：分一等、

5、二等、三等、四等，前一等作 為以后各等的控制基準(zhǔn)；地形測量時， 布設(shè)圖根水準(zhǔn)(也稱等外水準(zhǔn))。,布網(wǎng)原則：從整體到局部，由高級到低級，分級 布網(wǎng)，逐級控制。,城市水準(zhǔn)網(wǎng)主要技術(shù)要求,注：R為測段的長度；L為附合路線的長度，均以km為單位。,7.2 導(dǎo)線測量,,一.導(dǎo)線測量概述二.導(dǎo)線測量的外業(yè)三.導(dǎo)線測量的內(nèi)業(yè)計(jì)算,?導(dǎo)線測量是平面控制測量中最常 用的方法。

6、,導(dǎo)線測量概述,?導(dǎo)線的已知點(diǎn)和新建點(diǎn)組成的若 干條直線(即導(dǎo)線邊)聯(lián)結(jié)成一系 列折線或閉合多邊形。,?閉合導(dǎo)線和附合導(dǎo)線也稱為單導(dǎo) 線，結(jié)點(diǎn)導(dǎo)線和兩個環(huán)以上的導(dǎo) 線稱為導(dǎo)線網(wǎng)。,?導(dǎo)線測量時，通常只需要前后兩 點(diǎn)相互通視。,（一）單導(dǎo)線的布置形式,1.閉合導(dǎo)線2.附合導(dǎo)線3.支導(dǎo)線,1.閉合導(dǎo)線,已知數(shù)據(jù)：?AB，XB，YB,觀測數(shù)據(jù)：連接角?B； 導(dǎo)線轉(zhuǎn)折角?0，?1，……,?5；

7、 導(dǎo)線各邊長DB1，D12，……，D51。,閉合導(dǎo)線圖,A、B為已知點(diǎn)，1、2、3、4、5為新建導(dǎo)線點(diǎn)。,2.附合導(dǎo)線,,,,,,,,,,,,,,,,,,A,B,1,2,3,4,C,D,?已知數(shù)據(jù)：?AB,XB,YB；?CD,XC,YC。,AB、CD為已知邊，點(diǎn)1、2、3、4為新建導(dǎo)線點(diǎn)。,,,,,,,,,?AB,?CD,(XB,YB),觀測數(shù)據(jù)：連接角?B 、?C ； 導(dǎo)線轉(zhuǎn)折角?1, ?

8、2, ?3 ,?4 ； 導(dǎo)線各邊長DB1，D12，……，D4C。,(XC,YC),,,,,,,?B,?C,?1,?2,?3,?4,附合導(dǎo)線圖,3.支導(dǎo)線,?觀測數(shù)據(jù)：轉(zhuǎn)折角?B, ?1 邊長DB1，D12,（二）導(dǎo)線測量的外業(yè),1.踏勘選點(diǎn)（選點(diǎn)）2.導(dǎo)線邊長測量（測邊）3.導(dǎo)線角度測量（測角）4.導(dǎo)線連接測量（連測）,導(dǎo)線測量外業(yè)的準(zhǔn)備工作,?準(zhǔn)備工作： 收集資料：測區(qū)舊地

9、形圖、已知點(diǎn)(平面和程控制 點(diǎn))資料、測量規(guī)范； 儀器工具：所用儀器(包括儀器的檢驗(yàn)和校正)、工 具、記錄手簿、材料。,1.踏勘選點(diǎn)及建立標(biāo)志,(1)、踏勘測區(qū) 實(shí)地了解測區(qū)地形； 了解已知點(diǎn)狀況。,(2)、圖上(指原有舊圖)設(shè)計(jì)布網(wǎng)方案 導(dǎo)線網(wǎng)形、等級； 導(dǎo)線邊長、總長、點(diǎn)位密度等符合規(guī)范要求。,(3).實(shí)地選點(diǎn)(考慮以下因素)：,,,,,,,,,,,,,,,

10、,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,通視良好，便于測角；地面平坦，便于量距(用測距儀不考慮)；視野開闊，便于測圖(重要)；點(diǎn)位穩(wěn)定，便于保存；邊長適當(dāng)，足夠密度；便于安

11、置儀器。,臨時性標(biāo)志,大鐵釘,沙石路、瀝青、磚石縫,(5).繪制點(diǎn)位圖 ?在現(xiàn)場丈量2—3個攀距，便于以后尋找或確定點(diǎn)位。 ?用紅油漆標(biāo)出攀距出發(fā)點(diǎn)，并寫點(diǎn)號與攀距尺寸。 ?畫出攀距關(guān)系的平面示意圖，作為控制點(diǎn)資料。 ?攀距交會角度要好。,,,,,,,,,,電桿,房屋,道路,控制點(diǎn),,,點(diǎn) 號 D5 樁 別 大鐵釘埋設(shè)日期 1999年5月20日 備 注,導(dǎo)線點(diǎn)的

12、點(diǎn)之記,,,,,,,,2.導(dǎo)線邊長測量 ——測定導(dǎo)線各邊長(往返丈量)。,精度要求：符合規(guī)范規(guī)定。,例：圖根導(dǎo)線,3.導(dǎo)線角度測量 ——觀測導(dǎo)線各轉(zhuǎn)折角、連接角。,DJ6一個測回(圖根導(dǎo)線)。邊長較短時，采用光學(xué)對點(diǎn)。,全部測左角，或全部測右角；閉合導(dǎo)線測內(nèi)角。,4.導(dǎo)線連接測量 —導(dǎo)線定向 （包括連接角 和連接邊測量）,（三）導(dǎo)線測量的內(nèi)業(yè)計(jì)算,1.附合導(dǎo)線的計(jì)算2.閉合導(dǎo)線的計(jì)算3.支導(dǎo)線計(jì)算4.無定向附合

13、導(dǎo)線的特點(diǎn),導(dǎo)線計(jì)算目的：計(jì)算各導(dǎo)線點(diǎn)的坐標(biāo)。要求：合理分配測量誤差，評定導(dǎo)線測量的精度。,,導(dǎo)線測量的內(nèi)業(yè)計(jì)算,思路：,①由水平角觀測值β，計(jì)算方位角α；②由方位角α、邊長D，計(jì)算坐標(biāo) 增量ΔX 、 ΔY；③由坐標(biāo)增量ΔX 、 ΔY，計(jì)算X、Y。,（計(jì)算前認(rèn)真檢查外業(yè)記錄，滿足規(guī)范 限差要求后，才能進(jìn)行內(nèi)業(yè)計(jì)算）,,1、坐標(biāo)計(jì)算式：,（1） 坐標(biāo)正算（由α、D，求 X、Y）,已知A（

14、 ）， ， 求B點(diǎn)坐標(biāo) 。,,,,,,,,O,,,,,,,,,,,,,y,x,,,,,,,,,A,B,,,,注：計(jì)算出的 αAB ，應(yīng)根據(jù)ΔX 、 ΔY的正負(fù)，判斷其所在的象限。,（2） 坐標(biāo)反算（由X、Y，求α、D， ）,已知A（ ）、B（ ）,求 。,,1、附合導(dǎo)線的計(jì)算,如圖，A、B、C、D是已知點(diǎn)，起始邊的方位角 和終止邊的方位角

15、 為已知。外業(yè)觀測資料為導(dǎo)線邊距離和各轉(zhuǎn)折角。,例：,C,1,,,,,,,,,,,,,D,,4,2,3,,B,,,,,,,A,,,,,125.36m,98.76m,146.31m,116.44m,156.25m,,前進(jìn)方向,,,,,（1）計(jì)算角度閉合差：,,,+）,B,如圖：以右轉(zhuǎn)折角為例計(jì)算 。,一般公式：,同理：以左角計(jì)算,即：,（各級導(dǎo)線的限差見規(guī)范）,檢核：,（2）閉合差分配（計(jì)算角度改正數(shù)）

16、：,式中：n —包括連接角在內(nèi)的導(dǎo)線轉(zhuǎn)折角數(shù),（3）計(jì)算改正后的角度β改：,計(jì)算檢核條件：,（4）推算各邊的坐標(biāo)方位角α： （用改正后的β改）,計(jì)算出的 ， 否則，需重算。,（5）計(jì)算坐標(biāo)增量ΔX、ΔY：,（6）計(jì)算坐標(biāo)增量閉合差：,由于 的存在，使導(dǎo)線不能和CD連接，存在導(dǎo)線全長閉合差 ：,導(dǎo)線全長相對閉合差：,（7）分配閉差 ：,檢核條件：,（8）計(jì)算改正后的坐

17、標(biāo)增量：,檢核條件：,（9）計(jì)算各導(dǎo)線點(diǎn)的坐標(biāo)值：,依次計(jì)算各導(dǎo)線點(diǎn)坐標(biāo)，最后推算出的終點(diǎn)C的坐標(biāo)，應(yīng)和C點(diǎn)已知坐標(biāo)相同。,,205 36 48,290 40 54,202 47 08,167 21 56,175 31 25,214 09 33,1256 07 44,-13,-13,-13,-13,-13,-12,-77,205 36 35,290 40 42,202 46 55,167 21 43,175 31 12,214 09 2

18、0,1256 06 25,236 44 28,,211 07 53,100 27 11,77 40 16,90 18 33,94 47 21,60 38 01,,125.36,98.71,146.31,116.44,156.25,641.44,-107.31,-17.92,+30.88,-0.63,-13.05,-108.03,-64.81,+97.12,+141.29,+116.44,+155.70,+445.74,-107.27,-

19、17.89,+30.92,-0.60,-13.00,-64.83,+97.10,+141.27,+116.42,+155.67,+445.63,1536.86,837.54,,,1429.59,772.71,1411.70,869.81,1442.62,1011.08,1442.02,1127.50,1429.02,1283.17,-107.84,,,,,,+0.04,+0.03,+0.03,+0.05,+0.04,-0.02,-0.0

20、2,-0.02,-0.02,-0.03,2、閉合導(dǎo)線的計(jì)算,閉合導(dǎo)線的計(jì)算步驟與附合導(dǎo)線基本相同，需要強(qiáng)調(diào)以下兩點(diǎn)：,(1)角度閉合差的計(jì)算,n邊形閉合導(dǎo)線內(nèi)角和的理論值應(yīng)為：,（2）坐標(biāo)增量閉合差的計(jì)算,根據(jù)閉合導(dǎo)線本身的特點(diǎn)：,理論上,實(shí)際上,,,,,,,,,,北,2,1,4,3,,,,,,,78.16m,105.22m,129.34m,80.18m,,,,,輔助計(jì)算,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,點(diǎn)號,觀測角

21、（右角） °´",改正數(shù) ?,改正角 °´",1,2,3,4,坐標(biāo)方位角 α,距離 D m,點(diǎn)號,1,2,3,4,增量計(jì)算值,改正后增量,坐標(biāo)值,Δx m,Δy m,Δx m,Δy m,xm,ym,,,,,,,1,2,1,2,閉 合 導(dǎo) 線 坐 標(biāo) 計(jì) 算 表,107 48 30,89 36 30,

22、89 33 50,53 18 43,125 30 00,73 00 20,+13,+13,+12,+12,+50,359 59 10,107 48 43,73 00 32,89 34 02,89 36 43,360 00 00,125 30 00,,306 19 15,215 53 17,105.22,80.18,129.34,78.16,392.90,-61.10,+47.90,+76.61,-63.32,+85.66,+64.30,

23、-104.21,-45.82,+0.09,-0.07,+64.32,+47.88,+76.58,-104.19,-45.81,-63.34,-61.12,+85.68,0.00,0.00,585.68,545.81,563.34,438.88,650.00,486.76,500.00,500.00,500.00,500.00,,,-0.01,-0.02,-0.02,-0.02,-0.03,-0.02,-0.02,-0.02,3、支導(dǎo)線計(jì)

24、算,?已知數(shù)據(jù)：?AB,XB,YB,?A、B為已知邊，點(diǎn)1、2為新建支導(dǎo)線點(diǎn)。,支導(dǎo)線沒有多余觀測值,因此不會產(chǎn)生閉合差,從而 無須進(jìn)行任何改正。,由于支導(dǎo)線沒有多余觀測值,因此沒有檢核條件，無 法檢驗(yàn)觀測值的差錯，施測與計(jì)算時必須十分小心。,?觀測數(shù)據(jù)：轉(zhuǎn)折角?B, ?1 ；邊長SB1，S12。,?支導(dǎo)線的計(jì)算步驟,§3.5 全站儀及其使用,全站型電子速測儀簡稱全站儀，它是一種可以同時進(jìn)行角度（水平角、豎直角）測量、

25、距離（斜距、平距、高差）測量和數(shù)據(jù)處理，由機(jī)械、光學(xué)、電子元件組合而成的測量儀器。由于只需一次安置，儀器便可以完成測站上所有的測量工作，故被稱為“全站儀”。,南方NTS全站儀,TOPCON GTS全站儀,Leica 全站儀,單棱鏡、三棱鏡反射器,全站儀特點(diǎn),擁有較大容量的內(nèi)部存儲器，以數(shù)據(jù)文件形式存儲已知點(diǎn)和觀測點(diǎn)的點(diǎn)號、編碼、三維坐標(biāo)； 實(shí)現(xiàn)全站儀與計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)通訊； 高精度全站儀測角達(dá)0.5秒級，測距精度達(dá)(0.1mm+0.1P

26、PM)； 與計(jì)算機(jī)聯(lián)合組成的智能觀測系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)全自動瞄準(zhǔn)、觀測、記錄、存儲和數(shù)據(jù)的傳輸，被稱為測量機(jī)器人。,儀器中心標(biāo)志,光學(xué)對中器,整平腳螺旋,圓水準(zhǔn)器,顯示屏,物鏡,粗瞄器,管水準(zhǔn)器,底板,,,一、南方NTS全站儀的構(gòu)造及功能說明全站儀的構(gòu)造,數(shù)據(jù)通訊接口,目鏡,望遠(yuǎn)鏡把手,對中器,水平微動,水平制動,垂直制動螺旋,鍵盤,垂直微動螺旋,基座鎖定鈕,電池鎖緊桿,電池,,,（二）全站儀的操作面板及操作鍵功能,坐標(biāo)測量（ 左移鍵)

27、,菜單鍵 （ 右移鍵),退出鍵,角度測量（ 上移鍵),電源開關(guān),距離測量（ 下移鍵),星鍵,,,,,數(shù)字鍵盤,F1-F4,,,,,1、操作鍵,,鍵盤符號：,,,,,,,2、功能鍵（1）角度測量模式 （三個界面菜單）,,,,,,,,傾斜 --- V% P2↓,H-蜂鳴 R/L 豎角 P3↓ F1

28、 F2 F3 F4,F1 F2 F3 F4,（2）距離測量模式 （兩個界面菜單）,,,偏心 放樣 m/f/i P2↓,,,,,偏心 --- m/f/i P3↓ F1 F2 F3 F4,（3）坐標(biāo)測量模式 （三個界面菜單）,,,,,,鏡高 儀高 測站 P2↓,,,（4）星鍵模式按下星鍵可以對以下項(xiàng)目進(jìn)行設(shè)置： 1．對比度調(diào)節(jié)

29、。按星鍵后，通過按[ ]或[ ]鍵，可以調(diào)節(jié)液晶顯示對比度。 2．照明。按星鍵后，通過按F1選擇“照明”，按F1或F2選擇開關(guān)背景光。 3．傾斜。按星鍵后，通過按F2選擇“傾斜”，按F1或F2選擇開關(guān)傾斜改正。 4．S/A。 按星鍵后，通過按F4選擇“S /A”，可以對棱鏡常數(shù)和溫度氣壓進(jìn)行設(shè)置。并且可以查看回光信號的強(qiáng)弱。,（一）水平角和垂直角測量確認(rèn)處于角度測量模式,水平角置零 >OK?

30、--- --- [是] [否],二、南方NTS全站儀的操作與說明,（二）距離測量 在進(jìn)行距離測量前通常需要確認(rèn)大氣改正的設(shè)置和棱鏡常數(shù)的設(shè)置，再進(jìn)行距離測量。,確認(rèn)處于測角模式,,HR： 170°30′20″HD*[ r ] <<mVD： m測量 模式 S/A P1↓,（三）坐標(biāo)測量 通

31、過輸入儀器高和棱鏡高后測量坐標(biāo)時，可直接測定未知點(diǎn)的坐標(biāo)。要設(shè)置測站點(diǎn)坐標(biāo)值。要設(shè)置儀器高和目標(biāo)高。要設(shè)置后視，并通過測量來確定后視方位角, 方可測量坐標(biāo)。,未知點(diǎn)的坐標(biāo)由下面公式計(jì)算并顯示出來：測站點(diǎn)坐標(biāo)：（N0，E0，Z0） 相對于儀器中心點(diǎn)的棱鏡中心坐標(biāo)： （n，e，z）儀器高：儀高 未知點(diǎn)坐標(biāo)：（N1，E1，Z1）棱鏡高：鏡高 高差：Z（VD）N1=N0+nE1=E

32、0+eZ1=Z0+儀高+Z-鏡高儀器中心坐標(biāo)（（ N0，E0，Z0+儀器高）,三、全站儀的功能,1、對邊測量 如圖，分別瞄準(zhǔn)兩個目標(biāo)點(diǎn)處的棱鏡并觀測后，儀器即可顯示出兩個棱鏡之間的平距(HD)、斜距(S)、高差(V)和坡度（%）。對邊測量可以連續(xù)進(jìn)行。,,,2、懸高測量 如圖，要測量某些不能設(shè)置反射棱鏡的目標(biāo)（高壓電線、橋梁桁架）的高度時，可在目標(biāo)正上方或正下方處安置棱鏡，輸入棱鏡高h(yuǎn)1，瞄準(zhǔn)棱鏡并觀測后，再瞄準(zhǔn)目標(biāo)，

33、儀器即可顯示目標(biāo)的高度H,,,,,,3、三維坐標(biāo)測量 如圖，將全站儀安置在已知點(diǎn)A，棱鏡設(shè)置在待定點(diǎn)P，輸入A點(diǎn)已知坐標(biāo)及儀器高和棱鏡高后，先后視已知點(diǎn)B并輸入B點(diǎn)坐標(biāo)（后視已知點(diǎn)是為了設(shè)置方向位角）然后瞄準(zhǔn)P點(diǎn)處棱鏡并進(jìn)行觀測，儀器即可顯示待定P的三維坐標(biāo)。,,,,,A,P,,B,,4、放樣測量 將要測設(shè)的角度和邊長（或坐標(biāo)值）輸入全站儀，在放樣過程中儀器顯示角度和邊長的實(shí)測值與放樣值之差，根據(jù)顯示的偏離值及符號調(diào)整棱鏡位置，

34、直至偏離值為零，此時棱鏡所處位置即為要測設(shè)的點(diǎn)位。有的電子全站儀還可通過圖形顯示出棱鏡上下左右前后的移動方向。,,,,,,,,,,,三、使用的注意事項(xiàng)與保養(yǎng) 1、日光下測量應(yīng)避免將物鏡直接瞄準(zhǔn)太陽。若在太陽下作業(yè)應(yīng)安裝濾光器。 2、避免在高溫和低溫下存放儀器，亦應(yīng)避免溫度驟變（使用時氣溫變化除外）。 3、儀器不使用時，應(yīng)將其裝入箱內(nèi)，置于干燥處，注意防震、防塵和防潮。 4、若儀器工作處的溫度與存放處的

35、溫度差異太大，應(yīng)先將儀器留在箱內(nèi)，直至它適應(yīng)環(huán)境溫度后再使用儀器。 5、儀器長期不使用時，應(yīng)將儀器上的電池卸下分開存放。電池應(yīng)每月充電一次。 6、儀器運(yùn)輸應(yīng)將儀器裝于箱內(nèi)進(jìn)行，運(yùn)輸時應(yīng)小心避免擠壓、碰撞和劇烈震動，長途運(yùn)輸最好在箱子周圍使用軟墊。,7、儀器安裝至三腳架或拆卸時，要一只手先握住儀器，以防儀器跌落。 8、外露光學(xué)件需要清潔時，應(yīng)用脫脂棉或鏡頭紙輕輕擦凈，切不可用其它物品擦拭。 9、儀器使用完畢