第七章 小地区控制测量 测量学(甲) 第七章 小地区控制测量 赵良荣
第7章 小地区控制测量
§7.1 控制测量概述
在测区范围内选定若干具有控制意义的点,组成控制网,用比较精确的方法测出其平面位置与高程,这项工作称为控制测量。
控制测量分为平面控制测量、高程控制测量和三维控制测量。
建立控制网的作用为:
⑴控制网是进行各项测量工作的基础。
⑵控制网具有控制全局的作用。
⑶控制网具有限制测量误差的传递和积累的作用。
控制网根据...
测量学(甲) 第七章 小地区控制测量 赵良荣
第7章 小地区控制测量
§7.1 控制测量概述
在测区范围内选定若干具有控制意义的点,组成控制网,用比较精确的方法测出其平面位置与高程,这项工作称为控制测量。
控制测量分为平面控制测量、高程控制测量和三维控制测量。
建立控制网的作用为:
⑴控制网是进行各项测量工作的基础。
⑵控制网具有控制全局的作用。
⑶控制网具有限制测量误差的传递和积累的作用。
控制网根据精度不同,划分成不同的等级。
在小范围内(一般面积在15km2以下)建立的控制网,称为小地区控制网。
一、平面控制测量
平面控制的方法有三角测量、导线测量、三边测量、边角测量和GPS测量。
1. 国家基本控制网
在全国范围内建立的控制网为国家控制网,它是各种比例尺测图和工程建设的基本控制,也是研究地球形状和大小的依据。采用一、二、三和四等三角测量方法。在特殊困难地区可用精密导线测量方法布设。
随着GPS技术的不断发展,我国也布设了GPS控制网。
2. 工程控制网
为工程建设布设的控制网称为工程控制网。国家控制网建立后,为满足各种工程建设的需要,又逐级建立工程控制网。主要采用三角测量、导线测量、三边测量和GPS测量的方法。工程控制网也可以分级布设。
3. 图根控制
为测图的需要而进行的最基础的控制测量称为图根控制测量,图根控制测量所建立的直接用于测图的控制点称为图根控制点,简称图根点。
图根控制是直接为地形测图而建立的,是在高级控制点间加密的。主要采用图根导线测量、全站仪极坐标法、边角交会和GPS测量等方法。
二、高程控制测量
1. 国家水准测量
分为一、二、三、四等水准网。
2. 工程高程控制测量
工程测量的高程控制分为二、三、四、五等水准测量。也可采用电磁波测距三角高程测量或GPS测量。
3. 图根高程控制测量
图根高程控制,可采用图根水准,电磁波测距三角高程测量等。
§7.2 导线测量
导线测量——在地面上按一定的要求选定一系列点,将相邻点连成一系列折线,测出各折线边长和转折角、连接角,根据起始数据,推算出各点的平面坐标。
导线测量适应于带状地区及通视条件较差的城镇建筑区、隐蔽区。
一、导线的布设形式
1.闭合导线
从一高级边AB(或高级点B)开始,经过一系列导线点,最后仍回到起始点B。
2.附合导线
从一条高级边AB开始,经过一系列导线点,将其附合到另一条高级边CD上。
3.支导线
从一条高级边AB开始,经过1~2个导线点,最后既不闭合也附合到另外高级边上。支导线只能在困难地区用于布设图根导线。
二 、导线测量的外业工作
1.踏勘选点及建立标志
选点:
⑴相邻点通视,便于测角、量边;
⑵点位应选在土质坚硬处,便于安置仪器及保存标志;
⑶点位周围视野开阔,便于碎部测量;
⑷导线边长大致相等,边长为50~350m;
⑸密度适当,分布合理,便于控制整个测区。
导线点选定后,应建立点的标志。
导线点应统一编号,并
做点之记。如下图:
2.量边
电磁波测距仪测距仪单向施测,钢尺量距必须往返测,相对误差应小于1/3000。
3.水平角观测
测出左侧角或右侧角。
导线应与附近高级点连测(连接角、连接边),取得起始坐标和起始方位角。
若测区或附近没有高级点,可用罗盘仪测定一条边的磁方位角,并假定一点的坐标,作为起始数据,这时通常布设成闭合导线。
三、导线测量的内业计算
导线的内业计算应在规定的#
格#中进行,以便于检核。
1.闭合导线的计算
⑴角度闭合差的计算与调整
若
,则进行角度闭合差调整:反符号平均分配。
改正数
为:
⑵方位角的推算
计算值若大于等于360°,则减去360°,若是负值,则加上360°。
⑶坐标增量的计算
⑷坐标增量闭合差的计算与调整
导线全长闭合差:
导线相对闭合差:
若
,则进行坐标增量闭合差调整:反符号按边长比例分配。
改正后,fx=fy=0
⑸导线点坐标的计算
2.附合导线的坐标计算
附合导线的坐标计算程序与闭合导线基本相同。由于导线形式不同,仅角度闭合差及坐标增量闭合差的计算有所不同。
⑴角度闭合差的计算
⑵坐标增量闭合差的计算
3.支导线的计算
支导线计算不需进行闭合差的调整,直接求出坐标即可。
§7.3 交会定点与极坐标法定点
当导线点和其它控制点的密度不能满足测图或放样的要求时,需要加密控制点,常用方法是交会定点及极坐标法定点。
一、测角交会
1.前方交会
通过观测三角形的内角来求P点的坐标,需有另一个三角形作检核。计算通常用余切公式,见P.130。
两套坐标满足要求,取平均值。
2.侧方交会
3.后方交会
后方交会要注意危险圆问
,如下图:
二、测边交会
通过观测三角形的边长来求P点的坐标,同样需有另一个三角形作检核,符合要求取平均值。
二、全站仪极坐标法
通过用全站仪测角和测边,按极坐标法确定图根点的坐标。
B
D P
β
A
计算公式为:
§7.4 三角高程控制测量
一、三角高程测量原理
h=Dtgα+i—l
二、地球曲率差和大气折光差的影响
地球曲率差改正:
大气折光差改正:
K为折光系数。在0.10~0.16之间,通常取0.14。
两差改正为:
当D不大于400m 可不必考虑两差改正。
当仅从A点向B点观测时,称为单向观测;如果不仅从A点向B点观测,而且也从B点向A点观测,则称为对向观测。通过对向观测,可以消除地球曲率差及大气折光差对高差的影响,故通常应采用对向观测。
§7. 5 全球定位系统(GPS)
一、各种定位系统简介
· 美国的GPS系统 ,二十世纪九十年代(93年)投入运行。
· 俄罗斯的CLONASS(格洛纳斯)系统 ,二十世纪九十年代投入运行。
· 欧盟的伽利略定位系统(Galileo Positioning System),预计2010年开始运行。
· 我国的北斗卫星导航系统(Compass Navigation Satellite System )。
2000年-2010年,中国已成功发射了7 颗“北斗导航试验卫星”,初步建成了北斗导航试验系统,目前能满足中国及周边地区用户对卫星导航系统的需求。通过进行系统组网和试验,将逐步扩展为全球卫星导航系统。
2、 GPS定位原理
通过GPS仪接受GPS卫星信号,测定测站至卫星的距离,即通过后方交会来确定测站点的位置。
三、GPS的组成
1. GPS卫星
共24颗,分布在6个轨道平面内,平均高度为20200km,一般情况下可接收4~11颗。
2. 地面监控系统
由5个地面站组成,其中包括1个主控站,3个注入站,5个监测站。分别位于美国本土、大西洋、印度洋和太平洋岛屿上。
3. 用户接收机
GPS仪(GPS接收机)分静态和动态(称为RTK)。
静态GPS仪主要用于控制测量、变形观测等
动态GPS仪(RTK)可用于碎部测量、施工放样、动态跟踪等。
四、GPS的特点
1. 定位精度高
2. 观测时间短
3. 操作简便
4. 全天候作业
5. 观测点间无需通视
6. 提供三维坐标
五、GPS定位的坐标系统
采用1984年世界大地坐标系统,即WGS-84。其地球椭球参数为:
a=6378137m f=1/298.257223563
根据需要,各坐标系之间坐标可以转换。
六、GPS定位的方法
GPS测量主要利用GPS接收机接收卫星信号,再经过GPS后处理软件计算处理,得出地面点的位置坐标。
1.按接收机在作业中所处的状态划分
(1)静态定位
(2)动态定位
2.按参考点的不同位置划分
(1)绝对定位
利用单台接收机在待测点上接收GPS卫星信号,计算出其坐标。由于受到卫星轨道偏差、卫星钟差、卫星信号传播误差及接收机本身误差,单点定位精度较低,一般为5-10米,主要用于飞机、车船等。
(2)相对定位
利用2台或2台以上接收机同步接收GPS卫星信号,可以有效地消除或减弱卫星轨道偏差、卫星钟差、卫星信号传播误差等的影响,测定观测点间得相对位置,从而求出待测点坐标。相对定位精度较高,可达毫米级。
7、 GPS测量的实施
1. GPS网的技术设计
2. 选点与建立标志
3. 观测
8、 GPS测量注意事项
1. GPS观测点应避开高压线、变压器、电视发射塔、微波中继站,避免电磁波干扰。
2. GPS观测点应避开大面积水域,避免因信号反射产生多路径误差。
3. GPS观测点的截止高度角小于15°以下。
9、 GPS的应用
1.精确定时:广泛应用在天文台、通信系统基站、电视台
2.工程施工:道路、桥梁、隧道等施工中大量采用GPS进行工程测量
3.勘探测绘:野外勘探及城区规划中都有用到
4.武器导航:精确制导导弹、巡航导弹
5.车辆导航:车辆调度、监控系统
6.船舶导航:远洋导航、港口/内河引水
7.飞机导航:航线导航、进场着陆控制
8.星际导航:卫星轨道定位
作业:习题七: 2、4、5、7
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