第七章 小地区控制测量

第七章小地区控制测量§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；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．量边对图根导线，可采用电磁波测距仪单向施测；当用钢尺往返测时，其相对误差应小于1/3000。

3．水平角观测导线的水平角用经纬仪或全站仪测回法施测，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表格中进行，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()理测理测＝＋＋＋ββββββββ∑-∑=⋅-∑⋅⋅⋅=∑f n n180221若容ββf f ≤,则进行角度闭合差调整：反符号平均分配。

改正数βV 为：⑵方位角的推算180180+-=-+=右后前左后前对右侧角：对左侧角：βααβαα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ijij ij ij ij ij D y D x ααsin cos =∆=∆⑷坐标增量闭合差的计算与调整测测理理测测所以y f x f y x y y y y x x x x y x n n ∆∑=∆∑==∆∑=∆∑∆+⋅⋅⋅+∆+∆=∆∑∆+⋅⋅⋅+∆+∆=∆∑002121nf V ββ-=导线全长闭合差：导线相对闭合差：若容T T ≤，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，f x =f y =0 ⑸导线点坐标的计算iji j ij i j x y y x x x ∆+=∆+=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角度闭合差的计算理测终始右理始终左理对右侧角：对左侧角：ββααβααββ∑-∑=⋅+-=∑⋅+-=∑f n n180180⑵坐标增量闭合差的计算()()始终测理测始终测理测始终理始终理y y y y y f x x x x x f y y y x x x y x --∆∑=∆∑-∆∑=--∆∑=∆∑-∆∑=-=∆∑-=∆∑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。

22yx f f f +=fDf T =∑=1ijyyij ijxxij D Df V D D f V ⋅∑-=⋅∑-=∆∆§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题，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。

P 计算公式为：)s i n ()c o s (βαβα++=++=AB A P AB A P D y y D x x§7.4 三角高程控制测量一、三角高程测量原理h=Dtg α+i —l二、地球曲率差和大气折光差的影响地球曲率差改正：R D f 221=大气折光差改正：R D K RD f 22222-=-='K 为折光系数。

在0.10~0.16之间，通常取0.14。

两差改正为：RDf RD K f f f 222143.02)1(=-=+=即： 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，1973年开始研制，耗资300亿美元，到1994年3月，全球覆盖率高达98%的24颗GPS卫星星座布设完成。

●俄罗斯的CLONASS（格洛纳斯）系统，从20世纪80年代初开始建设，1995年组网投入运行，并在不断布网建设中。

●欧盟的伽利略定位系统（Galileo Positioning System），2010年1月7日，欧盟委员会称，欧盟的伽利略定位系统将从2014年起投入运营。

●我国的北斗卫星导航系统（Compass Navigation Satellite System ）。

2000年-2012年，中国已成功发射了16 颗“北斗导航试验卫星”(第16颗为2012年10月25日发射)。

2011年12月27日起，我国正式宣布开始向中国及周边地区提供连续的导航定位和授时试运行服务。

2012年底北斗卫星导航系统形成覆盖亚太部分地区的服务能力。

2013年初向亚太大部分地区提供正式服务。

2020年左右将建成由30余颗卫星组成的北斗卫星导航系统，提供覆盖全球的高精度、高可靠的定位、导航和授时服务。

●日本“准天顶卫星系统”2010年9月11日，日本用H2A火箭发射了日本首颗准天顶卫星“导”号，其主要功能是与ＧＰＳ定位系统配合，在日本山区和高楼密集区域增强定位精度。

将在2020年前建立由４颗准天顶卫星组成的“准天顶卫星系统”，以提高美国全球卫星定位系统(GPS)在日本的定位精度。

未来还计划使准天顶卫星达到７颗，建成日本自己的卫星定位系统。

“准天顶卫星系统”属于兼具导航定位、移动通信和广播功能的卫星系统。

准天顶卫星定位功能可分为GPS的补充和加强两种情况。

所谓补充就像是单纯地增加GPS卫星数量，提供与GPS一样的无偿服务。

而加强部分则表示通过修正GPS信息提高精度，提供精度高于普通GPS有偿定位服务的功能。

二、G PS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，可以有效地消除或测量学第七章小地区控制测量赵良荣减弱卫星轨道偏差、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。

七、G PS测量的实施1.GPS网的技术设计2.选点与建立标志3.观测八、G PS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。