第七章第七章 图根控制测量图根控制测量7.1 7.1 控制测量的概述控制测量的概述7.2 7.2 导线测量导线测量7.3 7.3 测角交会测角交会7.4 7.4 高程控制测量高程控制测量7.5 7.5 复习思考题复习思考题图根控制测量 控制测量为建立测量控制网而进 行的测量工作 。 控制点具有准确可靠坐标（X，Y，H） 的基准点。 控制网 由控制点按一定规律构成的 几何图形。 作用：可控制全局；为减少误差积累； 可分组进行作业。第一节第一节 控制测量的概述控制测量的概述图根控制测量 控制测量的原则： 1、分级布网、逐级控制； （由高级到低级） 2、要有足够的精度； 3、要有足够的密度； 4、要有统一的规格。 内容：平面控制、高程控制。图根控制测量一一 平面控制测量平面控制测量确定控制点平面位置的工作。国家平面控制网国家平面控制网城市平面控制网城市平面控制网小地区平面控制网小地区平面控制网 常规方法：三角测量、导线测量 平面控制网：图根控制测量国家控制网国家控制网 一等三角锁一等三角锁200Km200Km200Km200Km图根控制测量国家控制网国家控制网二等连续网二等连续网图根控制测量城市平面控制网：城市平面控制网： 二、三、四等网。二、三、四等网。 一、二级小三角网、小三边网。一、二级小三角网、小三边网。 一、二、三级导线网。一、二、三级导线网。 图根控制网（导线网、交会定点）。图根控制网（导线网、交会定点）。城市导线网城市导线网图根控制测量图根控制测量小地区范围：面积在小地区范围：面积在15km15km以内以内。 为大比例尺测图和工程建设而建立的为大比例尺测图和工程建设而建立的 平面控制网。平面控制网。 一般采用小三角网或相应等级的一般采用小三角网或相应等级的 导线网。导线网。 包括：包括：首级控制网、图根控制网首级控制网、图根控制网图根控制测量二二 高程控制测量高程控制测量 布设原则：由高级到低、从整体到局部。布设原则：由高级到低、从整体到局部。 国家高程控制网：一、二、三、四等。国家高程控制网：一、二、三、四等。 城市高程控制网：二、三、四等。城市高程控制网：二、三、四等。 小地区高程控制网：三、四等及图根水准。小地区高程控制网：三、四等及图根水准。 各级各级高程控制网均采用高程控制网均采用水准测量、水准测量、 高山地区可采用高山地区可采用三角高程测量三角高程测量。图根控制测量国国家家高高程程控控制制网网图根控制测量 导线测区内相邻控制点连成直线而 构成的连续折线。导线边边 导线测量在地面上按一定要求选定一 系列的点依相邻次序连成折线， 并测量各线段的边长和转折角， 再根据起始数据确定各点平面位 置的测量方法。 主要用于带状地区、隐蔽地区、城建区、 地下工程、公路、铁路等控制点的测量。第二节第二节 经纬仪导线测量经纬仪导线测量图根控制测量一一 导线的布设形式与等级导线的布设形式与等级导线的布设形式：导线的布设形式：附合导线、闭合导线、支导线。附合导线、闭合导线、支导线。AB1DC23AB12345附合导线附合导线闭合导线闭合导线BA12支导线支导线图根控制测量钢尺量距各级导线的主要技术要求钢尺量距各级导线的主要技术要求等级等级附合导附合导线线 长度长度（kmkm）平均边平均边长长（mm）测角测角中误中误差差测回数测回数角度闭合角度闭合差差导线全导线全长相对长相对闭合差闭合差DJ6DJ6DJ2DJ2一级2.52505421/10000二级1.81808311/7000三级1.212012211/5000图根1.0MM1.5测图最大视距2011/2000注：表中注：表中n n为测站数，为测站数，MM为测图比例尺的分母为测图比例尺的分母图根控制测量二二 经纬仪导线测量的外业工作经纬仪导线测量的外业工作1 1、踏勘选点及建立标志、踏勘选点及建立标志混凝土桩（永久性）混凝土桩（永久性）木桩（临时性）木桩（临时性）点之记点之记图根控制测量2 2、导线转折角测量、导线转折角测量 一般采用一般采用J6J6经纬仪测回法测量，两个以上方向经纬仪测回法测量，两个以上方向组成的角也可用方向法。组成的角也可用方向法。导线转折角有导线转折角有左角左角和和右角右角之分。之分。当与高级控制点连测时，需进行连接测量。当与高级控制点连测时，需进行连接测量。NBA32154图根控制测量3、导线边长测量光电测距（测距仪、全站仪）、钢尺量距 当导线跨越河流或其它障碍时， 可采用作辅助点间接求距离法。河河EFGHPb改正内角,再计算FG边的边长：时时图根控制测量三三 经纬仪导线测量的内业计算经纬仪导线测量的内业计算思路：由水平角观测值，计算方位角；由方位角、边长D，计算坐标 增量X 、 Y；由坐标增量X 、 Y，计算X、Y。（计算前认真检查外业记录，满足规范 限差要求后，才能进行内业计算）图根控制测量1 1、坐标计算公式：、坐标计算公式：（1 1） 坐标正算（由坐标正算（由、D，求求 X X、Y Y） 已知A（ ）， ， 求B点坐标 。 OyxAB图根控制测量注：计算出的 AB ，应根据X 、 Y的正负， 判断其所在的象限。（2 2） 坐标反算（由坐标反算（由X X、Y Y，求求、D， ）OyxAB已知A（ ）、B（ ）求求 。 图根控制测量2、附合导线的计算 如图，如图，A A、B B、C C、D D是已知点，起始边的是已知点，起始边的方位角方位角 和终止边的方位角和终止边的方位角 为已知。外业观测资料为导线边距离和各转折角。为已知。外业观测资料为导线边距离和各转折角。D4231CAB图根控制测量D4231CA（1）计算角度闭合差：如图：以右转折角为例 计算 。一般公式：同理：以左角计算+）B B图根控制测量即：（各级导线的限差见规范）检核：（2）闭合差分配（计算角度改正数） ：式中：n 包括连接角在内的导线转折角数图根控制测量（3）计算改正后的角度改：计算检核条件：（4）推算各边的坐标方位角： （用改正后的改）计算出的计算出的 ， 否则，需重算否则，需重算。图根控制测量（5）计算坐标增量X、Y：（6）计算坐标增量闭合差：由于 的存在，使导线不能和CD连接，存在导线全长闭合差 ：导线全长相对闭合差：图根控制测量（7）分配闭合差 ：检核条件：检核条件：检核条件：检核条件：（8）计算改正后的坐标增量：检核条件：检核条件：检核条件：检核条件：图根控制测量（9）计算各导线点的坐标值： 依次计算各导线点坐标，依次计算各导线点坐标，最后推算出的终最后推算出的终最后推算出的终最后推算出的终 点点点点C C C C的坐标，应和的坐标，应和的坐标，应和的坐标，应和C C C C点已知坐标相同。点已知坐标相同。点已知坐标相同。点已知坐标相同。图根控制测量例：例：C1D423BA125.36m98.76m114.63m116.44m156.25m前进方向前进方向 如图，如图，A A、B B、C C、D D是已知点，外业观测资料为导是已知点，外业观测资料为导 线边距离和各转折角见图中标注。线边距离和各转折角见图中标注。图根控制测量205 36 48290 40 54202 47 08167 21 56175 31 25214 09 331256 07 44-13-13-13-13-13-12-77205 36 35290 40 42202 46 55167 21 43175 31 12214 09 201256 06 25236 44 28211 07 53100 27 1177 40 1690 18 3394 47 2160 38 01125.3698.71114.63116.44156.25641.44 +0.04-107.31 +0.03 -17.92 +0.04+30.88 +0.03 -0.63 +0.05 -13.05-108.03 -0.02 -64.81 -0.02 +97.12 -0.02+141.29 -0.02+116.44 -0.03+155.70+445.74-107.27-17.89+30.92-0.60-13.00-64.83+97.10+141.27+116.42+155.67+445.63点点号号观测角观测角（右角）（右角） 改改正正数数 改正角改正角 A1B234CD辅辅助助计计算算坐标坐标方位角方位角 距离距离 D m点点号号A1B234CD增量计算值增量计算值改正后增量改正后增量坐标值坐标值x my mx my mxmym1536.86 837.541429.59 772.711411.70 869.811442.621011.081442.02 1127.501429.021283.17-107.84图根控制测量3 3、闭合导线的计算、闭合导线的计算 闭合导线的计算步骤与附合导线基本相同，闭合导线的计算步骤与附合导线基本相同，需要强调以下两点：需要强调以下两点：(1)(1)角度闭合差的计算角度闭合差的计算n n边形闭合导线内角和的理论值应为边形闭合导线内角和的理论值应为：图根控制测量（2 2）坐标增量闭合差的计算）坐标增量闭合差的计算根据闭合导线本身的特点根据闭合导线本身的特点：理论上理论上实际上实际上北北214378.16m105.22m129.34m80.18m图根控制测量辅辅助助计计算算点点号号观测角观测角（右角）（右角） 改改正正数数 改正角改正角 1234坐标坐标方位角方位角 距离距离 D m点点号号1234增量计算值增量计算值改正后增量改正后增量坐标值坐标值x my mx my mxmym1212闭闭 合合 导导 线线 坐坐 标标 计计 算算 表表107 48 3089 36 3089 33 5053 18 43125 30 0073 00 20+13+13+12+12+50359 59 10107 48 4373 00 3289 34 0289 36 43360 00 00125 30 00306 19 15215 53 17105.2280.18129.3478.16392.90 -0.02 -61.10 -0.02 +47.90 -0.03 +76.61 -0.02 -63.32 +0.02 +85.66 +0.02 +64.30 +0.02-104.21 +0.01 -45.82+0.09-0.07+64.32+47.88+76.58-104.19-45.81-63.34-61.12+85.680.000.00585.68545.81563.34438.88650.00486.76500.00 500.00500.00500.00图根控制测量按按 得得152.265, 152.265, 再按再按 和和 。此时该。此时该键功能是键功能是“D.MSD”“D.MSD”）, ,得结果得结果152.1554 152.1554 （ ）。）。 计算器的使用计算器的使用a. a.角度加减计算角度加减计算例例: :求求 的值。的值。输入输入26.453626.4536后按后按 , ,接着按接着按 , , 在输入在输入125.3018125.3018后按后按 ; ;DEGDEG+ +DEGDEG2ndF2ndF=DEGDEG图根控制测量b.b.坐标正算坐标正算按按 , ,再按再按 , ,显示显示数值数值61.5261.52（约数，（约数，xxABAB）, ,再按再按 , ,显示数值显示数值109.23109.23（约数，约数，yAB ）。）。输入边长输入边长125.36125.36后按后按 , ,接着输入方位角接着输入方位角60.364860.3648，再按再按 和和 ; ;例：已知例：已知 ,求求 。 a aDEGDEGb b2ndF2ndFb bb b图根控制测量c. c.坐标反算坐标反算按按 , ,再按再按 , , 显示显示数值数值83.04 83.04 （约数，（约数，DABDAB）；）；输入输入xABxAB的值的值45.6845.68后按后按 , ,接着输入接着输入yAByAB的值的值69.35,69.35,再再按按 b b ; ;例：已知例：已知求求 、 。 a a2ndF2ndFa a图根控制测量再按 显示数值56.6275906,接着按 和 （此时该键功能“D.MSD”），屏幕显示56.373932（即563739）b b2ndF2ndFDEGDEG 对所得角值的处理原则是： 若显示值0，则该值即为所求的AB 。 若显示值0，则该值加上360后，才是所求的AB。图根控制测量四、查找经纬仪导线测量错误的方法四、查找经纬仪导线测量错误的方法1 1、个别测角错误的检查、个别测角错误的检查基本方法：通过按一定比例展绘导线来发现测基本方法：通过按一定比例展绘导线来发现测 角错误点。角错误点。闭合导线闭合导线闭合导线闭合导线附合导线附合导线附合导线附合导线421314AD2233455B(1)C(6)CB图根控制测量2 2、个别边错误的检查、个别边错误的检查例：例：21341455 导线全长闭导线全长闭合差合差f f 的坐标方的坐标方位角位角凡坐标方位角与凡坐标方位角与 或或 相接近的导线边，相接近的导线边，是可能发生量边错误的边。是可能发生量边错误的边。图根控制测量 交会定点用来加密控制点的方法，分为测角交会和距离交会两类。BAPAAB CAB前方交会前方交会DaDbP距离交会距离交会后方交会后方交会BP侧方交会侧方交会图根控制测量一一 前方交会前方交会1、基本公式（余切公式）BAP当A、B、P逆时针编号时：第三节第三节 测角交会测角交会图根控制测量当A、B、P顺时针编号时：2、计算实例 为了提高精度，通常在三个已知点上进行观测，得到P点的两组坐标，其点位较差为：图根控制测量前方交会计算实例前方交会计算实例点名点名x观观 测测 角角yAPBxAxBBPC中数中数略略图图辅辅助助计计算算xPxBxCxPxPAB2 21 1C1 12 2P1 11 12 22 2yAyByPyByCyPyP37477.5437327.2037194.57437327.2037163.6937194.5437194.5616307.2416078.9016226.4216078.9016046.6516226.4216226.424041577519025811335690623图根控制测量二二 后方交会后方交会1. 1.基本公式（仿权公式）基本公式（仿权公式）式中：式中：ABCCBA图根控制测量注意事项：注意事项：1 1）、必须分别与必须分别与A A、B B、C C的按上图所示的按上图所示关系对应，这三个角可按方向观测法获得，其总关系对应，这三个角可按方向观测法获得，其总和应等于和应等于360360。2 2）AA、BB、CC为三个已知点构成的三角形内为三个已知点构成的三角形内角，其值根据三条已知边的方位角计算。角，其值根据三条已知边的方位角计算。3 3）如出现上图（）如出现上图（b b）的情况，计算时）的情况，计算时、均以负值代入计算。均以负值代入计算。4 4）P P点不能位于或接近三个已知点的外接圆上，点不能位于或接近三个已知点的外接圆上，否则否则P P点坐标为不定解或计算精度低。点坐标为不定解或计算精度低。图根控制测量后方交会计算实例后方交会计算实例示示 意意 图图野野 外外 图图ABCCBAxAxBxCxA-xBxB-xCxA-xCAABBCCyAyByCyA-yByB-yCyA-yCP PA AP PB BP PC CBABACBCBCACAxPyP 1432.5661946.7231923.566-514.15723.167-490.990461005.8901716.143323238.118000000.04488.2664463.5193925.008 24.707583.511963.2181.29315-0.7471281.791712.337731644.5554064.45879252524216525204634234232177141455.887323211.9131040450.0图根控制测量三三 距离交会距离交会1 1、基本公式、基本公式1 1）计算直线）计算直线ABAB的坐标方位角的坐标方位角：2 2）计算）计算A A、B B间的水平距离：间的水平距离：图根控制测量3 3）利用余弦定理计算）利用余弦定理计算A:A:4 4）求）求APAP边的坐标方位角：边的坐标方位角：5 5）P P点的坐标为：点的坐标为：图根控制测量距离交会计算实例距离交会计算实例三角形三角形 编号编号AP(Db)AB(DAB)BP(Da)BP(Db)BC(DAB)CP(Da)边名边名边长边长点名点名坐坐 标标xy略图略图P点最后坐标点最后坐标776.162 1119.647321.180301.065312.266248.177260.722312.266479.593776.161524.7671119.6441217.407919.750A(A)B(B)P(P)B(A)C(B)P(P)479.593700.433776.1631217.4071355.9911119.650CBAP图根控制测量 小地区控制测量一般采用小地区控制测量一般采用三四等水准三四等水准测量测量和和三角高程测量三角高程测量。一、三、四等水准测量一、三、四等水准测量 用于国家高程控制网加密、建立小地区首用于国家高程控制网加密、建立小地区首级高程控制。级高程控制。布设形式：布设形式： 符合水准路线、结点网的形式；符合水准路线、结点网的形式； 闭合水准路线形式；水准支线。闭合水准路线形式；水准支线。图根控制测量三、四等水准的主要技术要求三、四等水准的主要技术要求等等级级水准仪水准仪 型号型号视线视线长度长度m前后前后视距视距差差m m前后视前后视距累积距累积差差m视线离地视线离地面最低高面最低高度度m 基本分划、基本分划、辅助分划辅助分划（黑红面）（黑红面）读数差读数差mm 基本分划、辅基本分划、辅助分划（黑红助分划（黑红面）高差之差面）高差之差mm 等等级级水准仪水准仪 型号型号水准尺水准尺线路长线路长度度kmkm与已知与已知点联测点联测附合成附合成 环线环线观测次数观测次数每千米高差每千米高差中误差中误差mm往返较差、附合或环线闭合差往返较差、附合或环线闭合差平地平地mm山地山地mm三三四四五五图根图根DS1DS3DS3DS10DS3因瓦因瓦双面双面双面双面单面单面单面单面5050161655往返各往返各一次一次往返各一次往返各一次往返各一次往返各一次往返各往返各一次一次往返各往返各一次一次往返各一次往返各一次往一次往一次往一次往一次往一次往一次往一次往一次6101520三三四四五五图根图根DS1DS3DS3DS10DS310075 10010010035大致相等大致相等6100.30.22.03.01.05.03.01.5L为往返测段、附合或环绕的水准路线长度（单位为为往返测段、附合或环绕的水准路线长度（单位为km）,n为测站数。为测站数。图根控制测量一一 水准高程测量水准高程测量1 双面尺法双面尺法后视黑面，读取下、后视黑面，读取下、上、中丝读数，记入上、中丝读数，记入（1 1）（）（2 2）（）（3 3）中；）中；前视黑面，前视黑面，读取下、读取下、上、中丝读数，记入上、中丝读数，记入（4）（）（5）（）（6）中；）中； 黑黑面面尺尺红红面面尺尺第四节第四节 高程控制测量高程控制测量图根控制测量2 2 单面尺法单面尺法 按变动仪器高法进行检核。观测顺序为按变动仪器高法进行检核。观测顺序为“后后前前变动仪器高变动仪器高前前后后”，变高前按，变高前按三丝读数，以后按中丝读数。三丝读数，以后按中丝读数。前视红面，读取中丝读数，记入（前视红面，读取中丝读数，记入（7 7）；）；后视红面，读取中丝读数，记入（后视红面，读取中丝读数，记入（8 8）。）。图根控制测量 测站计算和检核测站计算和检核1 1）双面尺法计算和检核）双面尺法计算和检核视距计算视距计算 前、后视距差：前、后视距差：三等三等水准测量，不得超水准测量，不得超过过3m，四等四等水准测量，不得超过水准测量，不得超过5m。 前、后视距累积差：前、后视距累积差：三等三等水准测量，不得超水准测量，不得超过过6m，四等四等水准测量，不得超过水准测量，不得超过10m。 图根控制测量计算黑面、红面的高差计算黑面、红面的高差 三等三等水准测量，不得超过水准测量，不得超过3mm3mm，四等四等水水准测量，不得超过准测量，不得超过5mm5mm。式内。式内0.1000.100为单、双为单、双号两根水准尺红面零点注记之差，以米号两根水准尺红面零点注记之差，以米(m)(m)为为单位。单位。 计算平均高差计算平均高差 同一水准尺红、黑面中丝读数的检核同一水准尺红、黑面中丝读数的检核 同一水准尺红、黑面中丝读数之差，应等同一水准尺红、黑面中丝读数之差，应等于该尺红、黑面的常数差于该尺红、黑面的常数差K(4.687K(4.687或或4.787)4.787)， 三等三等水准测量，不得超过水准测量，不得超过2mm2mm，四等四等水准测水准测量，不得超过量，不得超过3mm3mm。 图根控制测量测测站站编编号号点号点号后后尺尺前前尺尺下丝下丝上丝上丝下丝下丝上丝上丝后视距后视距前视距前视距视距差视距差d(m)d(m)方向方向及尺及尺号号水准尺读数水准尺读数 （ m）黑面黑面红面红面K+黑黑-红红平均平均高差高差（m）备备注注K为尺为尺常数：常数：K5=4.787K6=4.687三、四等水准测量记录（双面尺法）三、四等水准测量记录（双面尺法）（1）（4）（2）（5）（9）（10）（11）（12）后后前前后后-前前（3）（6）（8）（7）（15）（16）（14）（13）（17）（18）12BM.1-TP.1TP.1-TP.21.5360.94758.9+0.11.9541.37358.1-0.21.0300.44258.8+0.11.2760.69458.3-0.1后后5前前6后后-前前后后6前前5后后-前前1.2420.736+0.5066.0305.422+0.6081.6640.985+0.6796.3505.773+0.577-1+1-2+0.5070+1-1+2+0.6780图根控制测量每页校核：每页校核： （9 9）=117.0=117.0 （10）=117.1=-0.1=-0.1=2=2站（站（1212） （3 3）+ +（8 8） =15.286=15.286 （6 6）+ +（7 7） = 12.916=+2.37=+2.37 （1515）+ +（1616） = +2.37 = +2.37 （1818）= +1.185= +1.185 2 2（18）= +2.37 总视距总视距（9 9）+ + （1010） = 234.1m = 234.1m图根控制测量2 2）单面尺法的计算校核）单面尺法的计算校核四等水准测量记录、计算表（变更仪器高法）四等水准测量记录、计算表（变更仪器高法）测测站站编编号号1后后尺尺前前尺尺下丝下丝上丝上丝下丝下丝上丝上丝后视距后视距前视距前视距视距差视距差d(m)d(m)水准尺读数水准尺读数 （ m）后视后视前视前视高高 差差+ +- -平均高差平均高差备注备注（1）（4）（2）（5）（3）（6）（9）（10）（11）（12）（8）（7）（15）（14）（13）1.6811.6811.3071.3071.4941.4940.8490.8490.4730.4730.6610.6610.5410.5411.3721.37237.437.437.637.6-0.2-0.2-0.2-0.20.8310.8310.8330.833+0.832+0.832（5 5）图根控制测量AB大地水准面大地水准面DHAhABHBDtanvi二二 三角高程测量三角高程测量 三角高程测量原理三角高程测量原理A A、B B两点间的高差：两点间的高差：若用测距仪测得斜距：若用测距仪测得斜距：直觇直觇 A-B A-B、反觇、反觇 B-A B-A 对向观测对向观测图根控制测量等等级级仪器仪器测回数测回数三丝法三丝法中丝法中丝法指标较指标较差差 竖直角竖直角较差较差 对向观测对向观测高差较差高差较差mmmm附合或环型附合或环型闭合差闭合差mmmm四等四等五等五等图根图根DJDJ2 2DJDJ2 2DJDJ6 61 13 32 21 177400D400D7710101010测距仪三角高程测量的主要技术要求测距仪三角高程测量的主要技术要求 三角高程测量的观测与计算三角高程测量的观测与计算 电磁波测距三角高程（四等、五等）、经纬仪电磁波测距三角高程（四等、五等）、经纬仪三角高程；三角高程； 可布设三角高程网或高程导线，也可布置为闭可布设三角高程网或高程导线，也可布置为闭合或附合的高程路线。合或附合的高程路线。图根控制测量第五节 复习思考题 1、名词解释:控制测.、经纬仪导线测量、图根点、闭合导线、附合导线、导线全长相对闭合差2、简答题 (1)图根控制测中，导线布设的形式有哪几种?各适用于什么情况? (2) 经纬仪导线侧量外业工作有哆几项?3、计算题（1 )如下图所示的闭合导线，已知12边的坐标方位角12已知 =435431，1点的坐标为x1=1000.00rn ，y1 =1000.00m,转折角观浏值和边长在图中标出，计算闭合导线各点的坐标。图根控制测量(2)如图所示的附合导钱，已知起始边、终边的坐标方位角AB=412920， CD=2153645， B、 D两点的坐标分别为Xb=513.26m, yB=258.17m, Xc=510.99m,yc=923.28m。转折角观测值和边长在图中标山，计算附合导线1、2、 3点的坐标。图根控制测量