土木工程测量：第8章 小区域控制测量

Dept. RE, CSU
• 工程测量的各项工作很大程度上依赖于水平/垂
直控制网——由多个控制点形成。
• 水准测量和三角高程都可以用来确定控制点的
垂直位置——高程。
• 水平控制网点坐标的确定方法包括
– 导线测量(Traversing)
– 三角测量(Triangulation)、三边测量(trilateration)
• 对于城市、工矿企业、房地产开发等局
部地区的高程控制，也是遵从由高级到
低级分级布设的原则。
• 等级：二、三、四、五等水准及图根水
准
• 视测区的大小，各等级水准均可作为测
区的首级高程控制。
• 首级网应布设成环形路线，加密时宜布
设成附合路线或结点网。
32
Dept. RE, CSU
工程建设中的高程控制网（续）
Dept. RE, CSU
《土木工程测量》课件
第8章 小区域控制测量
1
Dept. RE, CSU
内容提要
• 平面控制网(Horizontal control network)
的布设形式
• 导线(Traverse)控制网的观测、计算 • GPS平面控制测量 • 交会(Intersection)定点 • 高程控制测量
2、埋设标志 i. 木桩 ii. 混凝土标石
Dept. RE, CSU
Witnessing sketch (点之记)
45
Dept. RE, CSU
46
3、测角
可测左角，也可测右角，闭合导线测内角
4、测边
钢尺、测距仪、横基尺、视距法等
5、测定方向
a. 与国家控制点连测推求； b. 独立导线，用天文观测或陀螺经纬仪法； c. 罗盘测磁方位
选点中应该注意的几点：
– 为便于测角，相邻点间应相互通视(inter-visible) – 为便于测边，应考虑各种测距方法的要求 – 为便于测绘地形，导线点应选在地势较高、视野开阔
的地方
– 导线的边长不要相差太悬殊 – 导线点应选在便于观测、地面稳定、且不易被破坏
(destruction)的地方
43
测角(Measuring Angles)
• 经纬仪被用来测定相邻控制点间形成的一系列水
平角。
• 测角误差来源
– 经纬仪整平、对中误差 – 控制点上设置的照准目标不垂直引入的误差，应
尽量照准目标底部，且仔细照准目标；
– 视差未消除好(Parallax not eliminated) – Lateral refraction, wind and atmospheric effects – Mistakes in reading and booking
±2.5
±9.0
1：40000
19
小区域平面控制网
Dept. RE, CSU
• 小区域控制网：在小于25km2范围内建立的控制
网，又称局部控制网。
• 主要特点：不考虑地球曲率的影响；是道路工程
测量中常用的控制测量方法。
• 既可在国家平面控制网的基础上布设，也可采用
独立的坐标系统。
• 测量等级类型：一、二级小三角；一、二、三级
的坐标系统，按控制等级和施测精度分为 一、二、三、四等网。目前提供使用的 1985国家高程系统共有水准点成果114041 个，水准路线长度为416619．1公里。
• “十五”期间，将在全面规划和做好前期
准备工作的基础上，有计划、有步骤地开 展高程控制网的新一轮复测工作。
27
Dept. RE, CSU
国家高程控制网
• 国家高程控制网是用
精密水准测量方法建 立的，所以又称国家 水准网。
• 国家水准网的布设也
是采用从整体到局部， 由高级到低级，分级 布设逐级控制的原则。
• 国家水准网分为一、
二、三、四，4个等级。
28
Dept. RE, CSU
各级水准网的简介
• 一等水准网是沿平缓的交通路线布设成周
23
Dept. RE, CSU
• 我国规定自1989年起一律采用“1985 国家高程
基准”，以这个基准测定的青岛水准原点高程 为72.260m。
72.260 m
24
Dept. RE, CSU
国家水准原点（山东青岛）
25
Dept. RE, CSU
26
Dept. RE, CSU
• 国家高程控制网是确定地貌地物海拔高程
导线。
• 测设方法：采用经纬仪导线测量、经纬仪交会法
和小三角测量等方法进行。
20
Dept. RE, CSU
公路工程平面控制测量 • 测量等级类型：三、四等三角（导线）和一、二、
三级小三角（导线）。
公路工程平面控制测量等级
21
Dept. RE, CSU
图根控制测量控制测量
• 直接用于测图的控制点，称为图根控制点。 • 一级图根点（直接利用高级控制点） • 二级图根点（由一级图根点发展而来）
34
Dept. RE, CSU
小区域高程控制测量 • 使用三、四等水准路线或水准网 • 图根水准点（又称五等水准点） • 对于山区或困难地区，可采用三角高程测量的方法建
立高程控制
35
8.2 导线测量
Dept. RE, CSU
• 工程测量中，导线(Traverse)是一种常用的平面
控制测量方法，依靠测量相邻控制点间的距离 和角度来确定控制点的坐标。
2. 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。
Dept. RE, CSU
国家平面控制网（三、四等三角网）
加密控制网，满足测图和工程建设的需要，采用插网 或插点方法布设，也可以越级布网。
三等网平均边长：8km 四等网平均边长：2～6km
Dept. RE, CSU
国家平面控制网介绍
• 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。
16
二等三角测量
有两种布网形式：
1. 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。
36
Dept. RE, CSU
Link Traverse (附合导线) (closed-route traverse)
Known point A’----unknown points ----another known point B’
37
Dept. RE, CSU
Polygon Traverse (闭合导线) (closed-ring traverse)
8
The major triangular network
The secondary triangular network
Traversing network
GPS星座地面点位测量模式
Global positioning system (GPS)
Differential GPS (DGPS)
• 独立的首级网，应以不低于首级网的精
度与国家水准点联测。
• 水准点应有一定的密度，一般沿水准路
线每1~3km埋设一点，埋设后应绘制点 之记。水准观测须待埋设的水准点稳定 后方可进行。
33
Dept. RE, CSU
水准测量主要技术要求
(km)
注：① 结点之间或结点与高级点之间，其路线的长度、不应大于表中规定的0.7倍； ② L为往返测段，附合或环线的水准路线长度（km）；n为测站数。
Dept. RE, CSU
全站仪三联脚架观测法 • 三联脚架法是一种提高导线测角和测距精度的一
种措施，常用于精密短边导线的测角和测距中。
• 为减弱仪器对中误差和目标偏心误差对测角和测
距的影响，使用三个既能安置全站仪又能安置带 有觇牌（反射棱镜）的基座和脚架，基座应具有 通用的光学对中器。
48
Dept. RE, CSU
• 导线适用于平坦、隐蔽的地区和城镇建筑密集
区。
• 导线的布设形式
– 闭合导线(Polygon traverse )
– 附合导线(Link traverse )
– 支导线(Open traverse )
– 结点导线(Jointed traverse)
– 导线网(Traversing network)
• “十五”期间将对现有的国家平面控制网和国家
高精度卫星定位控制网进行联合处理，形成新的 覆盖我国全部国土的动态三维地心大地坐标系统。
6
Dept. RE, CSU
• “2000国家GPS控制网”由国家测绘局布 设的高精度GPS A、B级网,总参测绘局布 设的GPS 一、二级网，中国地震局、总参 测绘局、中国科学院、国家测绘局共建的 中国地壳运动观测网组成。该控制网整合 了上述三个大型的、有重要影响力的GPS 观测网的成果，共2609个点。通过联合处 理将其归于一个坐标参考框架，形成了紧 密的联系体系，可满足现代测量技术对地 心坐标的需求，同时为建立我国新一代的 地心坐标系统打下了坚实的基础。
2
Dept. RE, CSU
8.1控制测量概述
• 测量原则
– “从整体到局部，先控制后碎部”，如进行
地形测量之前必须先进行控制测量。
• 控制测量的作用
– 使分片施测的碎部能准确连结成一个整体，
以便测量工作可分片展开，加快工程进度。
– 使全测区精度均匀，保证测图或放样的局部
精度一致。
3
平面控制测量介绍
长约1500km的环形路线。一等水准网是精 度最高的高程控制网，它是国家高程控制 的骨干，同时也是地学科研工作的主要依 据。
• 二等水准网是布设在一等水准环线内，形
成周长为500~750km的环线。它是国家高 程控制网的全面基础。
29
Dept. RE, CSU
各级水准网的简介(续)
• 三、四等级水准网是直接为地形测图或
49
Dept. RE, CSU
测距(Measuring Distances)
• 钢尺或测距仪可用来测定导线点间的距离。 • 如果测距仪被使用，在每一导线点上的角度
和距离可一并测出。
• 当初始观测距离得到后，应对其作相应的改
正，以得到水平距离。
50
Dept. RE, CSU
– 交会定点(Intersection, resection)
• 近年来，全球定位系统(Global positioning system,
GPS) 已广泛应用于三维控制测量。
4
Dept. RE, CSU
5
Dept. RE, CSU
• 国家平面控制网是确定地貌地物平面位置的坐标
体系，按控制等级和施测精度分为一、二、三、 四等网。目前提供使用的国家平面控制网含三角 点、导线点共 154348个，构成1954北京坐标系统、 1980西安坐标系两套系统。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ18
Dept. RE, CSU
国家平面控制网 （国家网、锁布设规格与精度要求）
等级
平均边长 （km）
测角中误差(″)
三角形最大闭 合差(″)
最弱边相对中 误差
一等网 20-25
±0.7
±2.5
1：150000
二等网 13
±1.0
±3.5
1：150000
三等网 8
±1.8
±7.0
1：80000
四等网 2-6
Known point A ---unknown points ---the same known point A
38
Dept. RE, CSU
Open Traverse (支导线)
Commence at a known point, but finish at an unknown point
39
图根点密度
22
Dept. RE, CSU
高程控制测量介绍
• 高程控制测量的任务
– 在测区布设一批控制点，构成高程控制网，
用精确方法测定并计算出这些点的高程。
• 高程控制测量的方法
– 水准测量(Levelling) – 三角高程测量(Trigonometrical heighting)
• 高程基准
– 基准面：大地水准面（平均海水面） – 基准点：水准原点
工程建设提供高程控制点。
• 三等水准一般布置成附合在高级点间的
附合水准路线，长度不超过200km。
• 四等水准均为附合在高级点间的附合水
准路线，长度不超过80km。
30
Dept. RE, CSU
国家等级水准网示意图
一等水准路线 二等水准路线 三等水准路线 四等水准路线
31
工程建设中的高程控制网
Dept. RE, CSU
Dept. RE, CSU
Jointed Traverse (结点导线)
40
Dept. RE, CSU
Traversing Network (导线网)
41
导线等级及技术要求
Dept. RE, CSU
导线测量的外业工作(Fieldwork)
1、踏勘(Reconnaissance)选点
– 在实地确定合适的导线点点位(traverse stations)