[學習]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? 作為進行各種細部測量的基準,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、導線測 量、水準測量)、衛(wèi)星定位測量,二.平面控制測量,—建立平面控制網(wǎng)，測定各平面控制點的坐 標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；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))、 　　　　　導線網(wǎng)、交會定點、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),城市導線,控制范圍,二等,三等,三等,四等,四等,一級小三角,一級導線,二級小三角,二級導線,三級導線,城市基本控制,小地區(qū)首級控制,圖根控制,圖根導線,圖根三角,一等三角鎖為全國平面控制網(wǎng)的基礎,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)和導線網(wǎng),根據(jù)測區(qū)的需要，在二 等三角網(wǎng)的基礎上進行加密，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,城市導線控制測量的主要技術(shù)要求,圖根導線的技術(shù)要求,三.高程控制測量,——建立高程控制網(wǎng)，測定各控制點的高程H。,主要方法：水準測量,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；地形測量時， 布設圖根水準(也稱等外水準)。,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 導線測量,,一.導線測量概述二.導線測量的外業(yè)三.導線測量的內(nèi)業(yè)計算,?導線測量是平面控制測量中最常 用的方法。

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

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

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

9、形圖、已知點(平面和程控制 點)資料、測量規(guī)范； 儀器工具：所用儀器(包括儀器的檢驗和校正)、工 具、記錄手簿、材料。,1.踏勘選點及建立標志,(1)、踏勘測區(qū) 實地了解測區(qū)地形； 了解已知點狀況。,(2)、圖上(指原有舊圖)設計布網(wǎng)方案 導線網(wǎng)形、等級； 導線邊長、總長、點位密度等符合規(guī)范要求。,(3).實地選點(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)；點位穩(wěn)定，便于保存；邊長適當，足夠密度；便于安

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

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

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

14、 ）， ， 求B點坐標 。,,,,,,,,O,,,,,,,,,,,,,y,x,,,,,,,,,A,B,,,,注：計算出的 αAB ，應根據(jù)ΔX 、 ΔY的正負，判斷其所在的象限。,（2） 坐標反算（由X、Y，求α、D， ）,已知A（ ）、B（ ）,求 。,,1、附合導線的計算,如圖，A、B、C、D是已知點，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,,前進方向,,,,,（1）計算角度閉合差：,,,+）,B,如圖：以右轉(zhuǎn)折角為例計算 。,一般公式：,同理：以左角計算,即：,（各級導線的限差見規(guī)范）,檢核：,（2）閉合差分配（計算角度改正數(shù)）

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

17、標增量：,檢核條件：,（9）計算各導線點的坐標值：,依次計算各導線點坐標，最后推算出的終點C的坐標，應和C點已知坐標相同。,,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、閉合導線的計算,閉合導線的計算步驟與附合導線基本相同，需要強調(diào)以下兩點：,(1)角度閉合差的計算,n邊形閉合導線內(nèi)角和的理論值應為：,（2）坐標增量閉合差的計算,根據(jù)閉合導線本身的特點：,理論上,實際上,,,,,,,,,,北,2,1,4,3,,,,,,,78.16m,105.22m,129.34m,80.18m,,,,,輔助計算,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,點號,觀測角

21、（右角） °´",改正數(shù) ?,改正角 °´",1,2,3,4,坐標方位角 α,距離 D m,點號,1,2,3,4,增量計算值,改正后增量,坐標值,Δx m,Δy m,Δx m,Δy m,xm,ym,,,,,,,1,2,1,2,閉 合 導 線 坐 標 計 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、支導線計

24、算,?已知數(shù)據(jù)：?AB,XB,YB,?A、B為已知邊，點1、2為新建支導線點。,支導線沒有多余觀測值,因此不會產(chǎn)生閉合差,從而 無須進行任何改正。,由于支導線沒有多余觀測值,因此沒有檢核條件，無 法檢驗觀測值的差錯，施測與計算時必須十分小心。,?觀測數(shù)據(jù)：轉(zhuǎn)折角?B, ?1 ；邊長SB1，S12。,?支導線的計算步驟,§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，由機械、光學、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,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和觀測點的點號、編碼、三維坐標； 實現(xiàn)全站儀與計算機的數(shù)據(jù)通訊； 高精度全站儀測角達0.5秒級，測距精度達(0.1mm+0.1P

26、PM)； 與計算機聯(lián)合組成的智能觀測系統(tǒng)能實現(xiàn)全自動瞄準、觀測、記錄、存儲和數(shù)據(jù)的傳輸，被稱為測量機器人。,儀器中心標志,光學對中器,整平腳螺旋,圓水準器,顯示屏,物鏡,粗瞄器,管水準器,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目進行設置： 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)和溫度氣壓進行設置。并且可以查看回光信號的強弱。,（一）水平角和垂直角測量確認處于角度測量模式,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 在進行距離測量前通常需要確認大氣改正的設置和棱鏡常數(shù)的設置，再進行距離測量。,確認處于測角模式,,HR： 170°30′20″HD*[ r ] <<mVD： m測量 模式 S/A P1↓,（三）坐標測量 通

31、過輸入儀器高和棱鏡高后測量坐標時，可直接測定未知點的坐標。要設置測站點坐標值。要設置儀器高和目標高。要設置后視，并通過測量來確定后視方位角, 方可測量坐標。,未知點的坐標由下面公式計算并顯示出來：測站點坐標：（N0，E0，Z0） 相對于儀器中心點的棱鏡中心坐標： （n，e，z）儀器高：儀高 未知點坐標：（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（（ N0，E0，Z0+儀器高）,三、全站儀的功能,1、對邊測量 如圖，分別瞄準兩個目標點處的棱鏡并觀測后，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)進行。,,,2、懸高測量 如圖，要測量某些不能設置反射棱鏡的目標（高壓電線、橋梁桁架）的高度時，可在目標正上方或正下方處安置棱鏡，輸入棱鏡高h1，瞄準棱鏡并觀測后，再瞄準目標，

33、儀器即可顯示目標的高度H,,,,,,3、三維坐標測量 如圖，將全站儀安置在已知點A，棱鏡設置在待定點P，輸入A點已知坐標及儀器高和棱鏡高后，先后視已知點B并輸入B點坐標（后視已知點是為了設置方向位角）然后瞄準P點處棱鏡并進行觀測，儀器即可顯示待定P的三維坐標。,,,,,A,P,,B,,4、放樣測量 將要測設的角度和邊長（或坐標值）輸入全站儀，在放樣過程中儀器顯示角度和邊長的實測值與放樣值之差，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的點位。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、使用的注意事項與保養(yǎng) 1、日光下測量應避免將物鏡直接瞄準太陽。若在太陽下作業(yè)應安裝濾光器。 2、避免在高溫和低溫下存放儀器，亦應避免溫度驟變（使用時氣溫變化除外）。 3、儀器不使用時，應將其裝入箱內(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，應先將儀器留在箱內(nèi)，直至它適應環(huán)境溫度后再使用儀器。 5、儀器長期不使用時，應將儀器上的電池卸下分開存放。電池應每月充電一次。 6、儀器運輸應將儀器裝于箱內(nèi)進行，運輸時應小心避免擠壓、碰撞和劇烈震動，長途運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、外露光學件需要清潔時，應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