71小地区平面控制测量.docx
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71小地区平面控制测量
控制测量的作用是限制测量误差的传播和积累,保证必要的测量精度,使分区的测图能拼接成整体,整体设计的工程建筑物能分区施工放样。
控制测量贯穿在工程建设的各阶段:
在工程勘测的测图阶段,需要进行测图控制测量;在工程施工阶段,要进行施工控制测量;在工程竣工后的营运阶段,为建筑物变形观测而需要进行的专用控制测量。
控制测量分为平面控制测量和高程控制测量,本单元先介绍平面控制测量。
1、平面控制测量
(1)概述
测定控制点平面位置的工作,称为平面控制测量。
平面控制网常规的布设方法有三角网、三边网和导线网。
三角网是测定三角形的所有内角以及少量边,通过计算确定控制点的平面位置。
三边网则是测定三角形的所有边长,各内角是通过计算求得。
导线网是把控制点连成折线多边形,测定各边长和相邻边夹角,计算它们的相对平面位置。
1)国家平面控制测量网
在全国范围内布设的平面控制网,称为国家平面控制网。
国家平面控制网采用逐级控制、分级布设的原则。
国家平面控制网分为:
一、二、三、四等三角测量和一、二等精密导线测量及A、B、C、D、E级GPS控制测量网,它是全国各种比例尺测图的基本控制网。
它是用精密测量仪器依照施测精度建立的,它的低级点受高级点逐级控制。
国家平面控制网主要由三角测量法布设,在西部困难地区采用导线测量法。
如图7-1-1所示,一等三角锁沿经线和纬线布设成纵横交叉的三角锁系,锁长200~250公里,构成许多锁环。
一等三角锁内由近于等边的三角形组成,边长为20~30公里。
二等三角测量有两种布网形式,一种是由纵横交叉的两条二等基本锁将一等锁环划分成4个大致相等的部分,这4个空白部分用二等补充网填充,称纵横锁系布网方案。
另一种是在一等锁环内布设全面二等三角网,称全面布网方案。
二等基本锁的边长为20~25公里,二等网的平均边长为13公里。
一等锁的两端和二等网的中间,都要测定起算边长、天文经纬度和方位角。
所以国家一、二等网合称为天文大地网。
我国天文大地网于1951年开始布设,1961年基本完成,1975年修补测工作全部结束,全网约有5万个大地点。
图7-1-1国家一、二等三角网示意图
2)工程平面控制测量网
工程控制测量网是为大比例尺地形测量、工程建筑物的施工测量及建筑物变形观测等专门用途建立的控制网。
工程平面控制网分为:
二、三、四等及一、二级GPS网;二、三、四等三角网及一、二级小三角网;三、四等导线及一、二、三级导线;二、三、四等三边网及一、二级小三边网;最后布设图根小三角网或图根导线。
工程测量规范对各种等级的平面控制网提出了标准,见教材表7-1-1至表7-1-4
3)小地区平面控制测量
小地区控制网是指在面积小于15平方公里的区域建立的控制网。
为工程建设而建立的专用控制网可采用独立控制网系统。
直接为测图而建立的控制网,称为图根控制网,网中各点称图根点。
测定图根点平面位置的工作,称为图根控制测量。
图根点的密度(包括高级点),取决于测图比例尺和地物、地貌的复杂程度。
图根点的密度要求见教材表7-1-8。
(2)平面控制测量
1)导线测量
①概述
将测区内相邻控制点连成直线而构成的折线,称为导线。
这些控制点,称为导线点。
导线测量就是依次测定各导线边的长度和各转折角的角值;并根据已知导线,推算其余各边的坐标方位角,从而求出各导线点的坐标值。
用经纬仪测量转折角,用钢尺测定边长的导线,称为经纬仪导线;若用光电测距仪测定导线边长,则称为电磁波测距导线。
导线测量是建立小地区平面控制网常用的一种方法,特别是地物分布较复杂的建筑区、视线障碍较多的隐蔽区和带状地区,多采用导线测量的方法。
根据测区的不同情况和要求,导线可布设成下列三种形式:
A.闭合导线:
起讫于同一已知导线点的导线,称为闭合导线。
见图7-1-2所示。
图7-1-2闭合导线
B.附合导线:
布设在两已知导线点间的导线,称为附合导线。
见图7-1-3所示。
图7-1-3附合导线
C.支导线:
由一己知导线点和一已知方向出发,既不附合到另一已导线知点,又不回到原起始导线点的导线,称为支导线。
见图7-1-4所示。
图7-1-4支导线
用导线测量方法建立小地区平面控制网,通常分为一级导线、二级导线、三级导线和图根导线等几个等级。
②导线测量的外业工作
导线测量的外业工作包括:
踏勘选点及建立标志、测边、测角和连测。
A.踏勘选点及建立标志
选点前,应调查搜集测区已有地形图和高一级的控制点的成果资料,把控制点展绘在地形图上,然后在地形图上拟定导线的布设方案,最后到野外去踏勘,实地核对、修改、落实点位和建立标志。
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。
实地选点时应注意下列几点:
a.相邻点间通视良好,地势较平坦,便于测角和量距。
b.点位应选在土质坚实处,便于保存标志和安置仪器。
c.视野开阔,便于施测碎部。
d.导线各边的长度应大致相等,除特殊情形外,应不大于350m,也不宜小于50m。
e.导线点应有足够的密度,分布较均匀,便于控制整个测区。
导线点选定后,要在每一点位上打一大木桩,其周围浇灌一圈混凝土,桩顶钉一小钉,作为临时性标志,若导线点需要保存的时间较长,就要埋没混凝土桩或石桩,桩顶刻“十”字,作为永久性标志。
导线点应统一编号。
为了便于寻找,应量出导线点与附近固定而明显的地物点的距离,绘一草图,注明尺寸,称为点之记,
B.量边
导线边长可用光电测距仪测定,测量时要同时观测竖直角,供倾斜改正之用。
若用钢尺丈量,钢尺必须经过检定。
对于一、二、三级导线,应按钢尺量距的精密方法进行丈量。
对于图根导线,用一般方法往返丈量或同一方向丈量两次;当尺长改正数大于1/10000时,应加尺长改正;量距时平均尺温与检定时温度相差10℃时,应进行温度改正;尺面倾斜大于1.5%时,应进行倾斜改正;取其往返丈量的平均值作为成果,并要求其相对误差不大于1/3000。
C.测角
用测回法施测导线左角(位于导线前进方向左侧的角)或右角(位于导线前进方向右侧的角)。
一般在附合导线中,测量导线左角,在闭合导线中均测内角。
若闭合导线按反时针方向编号,则其左角就是内角。
图根导线,一般用DJ6级光学经纬仪测一个测回。
若盘左、盘右测得角值的较差不超过40″,则取其平均值。
测角时,为了便于瞄准,可在已埋没的标志上用三根竹杆吊一个大垂球,或用测钎、觇牌作为照准标志。
D.连测
导线与高级控制点连接,必须观测连接角、连接边,作为传递坐标方位角和坐标之用。
如果附近无高级控制点,则应用罗盘仪施测导线起始边的磁方位角,并假定起始点的坐标作为起算数据。
参照第三、四章角度和距离测量的记录格式,做好导线测量的外业记录,并要妥善保存。
③导线测量的内业计算
导线测量的内业计算,就是要计算各导线点的坐标。
A.闭合导线坐标计算
a.填写计算数据
根据图7-1-5,将校核以后的外业观测数据及起算数据填入表7-1-1,起算数据用双线标明。
图7-1-4支导线
b.角度闭合差的计算与调整
a)多边形的内角和
b)角度闭合差:
由于观测角不可避免地含有误差,致使实测的内角之和不等于理论值,产生的角度闭合差为:
导线的角度闭合差超过容许值,则说明所测角度不符合要求,应重新检测角度。
若不超过,可将闭合差反符号平均分配到各观测角中。
改正后之内角和应为:
c.用改正后的导线左角或右角推算各边的坐标方位角
根据起始边的已知坐标方位角及改正后的角值,按下列公式推算其它各导线边的坐标方位角。
(适用于测左角)
或
(适用于测右角)
在推算过程中要注意:
如果算出的
﹥360°,则应减去360°;如果
﹤360°,则应加360°。
闭合导线各边坐标方位角的推算,最后要推算出起始边坐标方位角,其结果应与原有的已知坐标方位角的角值相等,否则应重新检查计算。
d.坐标增量的计算及其闭合差的调整
a)坐标增量的计算:
b)坐标增量闭合差的计算与调整
闭合导线纵、横坐标增量代数和的理论值应为零,实际上由于量边的误差和角度闭合差调整后的残余误差,往往不等于零,会产生纵、横坐标增量闭合差,即
导线全长闭合差为:
;
导线全长相对误差为:
坐标增量的改正数计算:
各点坐标推算:
闭合导线坐标计算见表7-1-1
表7-1-1闭合导线坐标计算表
B.附合导线的坐标计算
附合导线的坐标计算步骤与闭合导线相同。
仅由于两者形式不同,致使角度闭合差与坐标增量闭合差的计算稍有区别,如图7-1-6所示。
a.角度闭合差的计算:
b.坐标增量闭合差的计算:
图7-1-6附合导线的外业测量成果图
图7-1-6为某附合导线的外业测量成果,其内业坐标计算见表7-1-2。
表7-1-2附合导线坐标计算表
④查找导线测量错误的方法
在外业结束时,发现角度闭合差超限,如果仅仅测错一个角度,则可用下法查找测错的角度。
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,并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。
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B、C按边长和角度绘出两条导线,在两条导线的交点处发生测角错误的可能性最大。
如果误差较小,用图解法难以显示角度测错的点位,则可从导线的两端开始,分别计算各点的坐标,若某点两个坐标值相近,则该点就是测错角度的导线点。
角度交会定点
当控制点的密度不能满足工程施工或大比例尺测图要求,需要加密少量控制点时,可采用交会定点的方法加密控制点。
角度交会定点是加密平面控制点的有效方法之一。
角度交会定点可以分为:
前方交会法、侧方交会法和后方交会法。
1、前方交会法
如图7-1-7所示,经纬仪分别安置在已知点A和B上,向待定点P观测水平角α和β,计算出交会角γ(γ应在30o-120o之间,最好近于90o),然后按下式计算P点坐标。
图7-1-7前方交会法
2、侧方交会法
如图7-1-8所示,经纬仪分别安置在已知点A和待定点P上,观测水平角α、γ和检查角θ,计算出β角,然后计算P点坐标,公式与前方交会法相同。
图7-1-8侧方交会法
3、后方交会法
如图7-1-9所示,经纬仪安置在待定点P上,观测水平角α、β、γ和检查角θ,然后按下式计算P点坐标。
(注意:
选择P点时,P点不能位于危险圆上。
危险圆是指通过A、B、C三个已知点所做的圆)
式中:
图7-1-9后方交会法
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