6第六章小区域控制测量
第6章 工程控制测量
• 一等控制网采用“三角锁”的形式。大致沿经线 和纬线布设成纵横交叉的三角锁系，锁长200～ 250km，构成许多锁环。锁内由近于等边的三角 形组成，边长为20～30km。 • 二等控制网有两种布网形式。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 纵横锁系布网方案；另一种是在一等锁环内布 纵横锁系布网方案 设全面二等三角网，称全面布网方案 全面布网方案。二等基本 全面布网方案 锁的边长为20～25km，二等网的平均边长为 13km。 • 三、四等三角网在二等三角网内进一步加密，平 均边长为4～5km和2～3km。
•
用经纬仪测量出网中所有三角形的内角。当已知两个点的坐标， 或已知一个点的坐标和一条边的长度（用测距仪或钢尺测距） 与方位角（用陀螺经纬仪测定），便可求算网中所有控制点的 平面坐标（由正弦定理传递边长）。
•
构建、测定三角网点的工作叫三角测量。
• 三角测量在过去（20世纪80年代以前）是平面控制测量 的主要方法。过去已经建成、目前仍在使用的国家一、 二、三、四等平面控制点基本上都是采用三角测量方法 获得的。当时，高精度测边很难实现。 • 三角测量的观测量主要是水平角，边长观测很少，距离 传递误差较大；此外，三角网对相邻控制点之间的通视 条件要求很高（多边形的中点须与多点通视），实地选 点难度较大，一般只能位于高处（如山头或房顶），使 用也不方便。因此，在光电测距仪和全站仪已普遍应用 的现代，城市控制测量和工程控制测量基本上不采用三 角网。 • 除了测角三角网之外，还有在此基础上发展起来的、形 状与测角三角网相类似的测边（三角）网和边角组合网。 与测角网一样，测边网和边角网目前也很少采用。
＋
• 导线点埋好之后，根据需要可绘制“点之记”。
工程测量第六章
0 k容=1/2000
合格
计算实例---附合导线计算
X
B A
2
C
1
D
附合导线计算表X
点 观 测 角 改 改正后角
方位角 边长 坐标增量计算值 改正后坐标增量
坐标值
号 ° ′″ 正 ° ′ ″ ° ′″
(左角)
数
″
m
(m)
(m)
B △X’ △Y’
△X
△Y
1
2
(m)
C
X
Y
D
A
45 00 00
A
B 239 30 00 -18 239 29 42
3、方位角与象限角的关系 象限角：X轴与直线间所夹的锐角。取值：0～90° 象限角与坐标方位角的关系：
X
=360 - R = 180 ＋R
R 4
3 R
R =R
1
Y 2
=180- R R
第二节 导线测量
4、坐标方位角的推算
12=150° 1=100 °
12
1
23
2
求23=？
AB 0 B
1
3
1
3
2
2
4 4
5 5
C n CD
D
计算实例---闭合导线计算
4
240.60
5 90 06 02
200.41
96 51 36
1
231.31
263.23
84 10 31
3
201.61
2
计算略图
240.60 4
263.23
闭合导线计算
点 观5 测90 角06 02改 改正后角
第一节 概 述
小区域控制测量
小区域控制测量一、实验目的通过本次实验，使学生在掌握水准仪、经纬仪的工作原理、操作方法，水准尺、钢尺、测钎、标杆等工具的使用，及掌握某地面点的高程、水平距离和角度的测量的基础上。
能较熟练地利用这些知识、工具进行某小区的测绘并能准确对测量后的数据处理、绘出小区平面图，掌握测绘的方法和步骤，为以后的工程测量工作打下良好的基础。
一、实验原理在测量工作中，为了限制误差的传播，满足测图或施工的需要，使分区的测图能拼接成整体，或使整体的工程能分区施工放样，这就必须遵循测量工作的原则，即：“从整体到局部”、“先控制后碎部”。
也就是说，在作局部测量或碎部测量之前，先要进行整体的控制测量。
控制测量指的是在整个测区范围内测定一些起控制作用的点的精确位置，以统一全测区的测量工作。
它分平面控制测量和高程控制测量两种：测定控制点平面位置X、Y的的工作，称为平面控制测量；测定控制点高程的工作，称为高程控制测量。
1、平面控制测量国家平面控制网的常规布设方法主要有三角网和导线网两钟。
按其精度分成一、二、三、四等。
其中一等网精度最高，逐级降低；而控制的密度，则是一等网最小，逐级增大。
如图，一等三角网一般称为一等三角锁，它在全国范围内，沿经纬线方向布设，是国家平面控制网的骨干。
它除作扩展低等平面控制网的基础之外，还为测量学科研究地球的形状和大小提供精确数据。
二等三角网布设于一等三角锁环内，是国家平面控制网的全面基础。
三、四等网是二等网的进一步加密，以满足测图和各项工程建设的需要。
在某些局部地区，如果采用三角测量有困难时，也可用同等级的导线测量代替。
其中一、二等导线测量，又称为精密导线测量。
城市平面控制网布设也分为二、三、四等三角网（亦即上述国家平面控制的二、三、四等）和一二级小三角网，或一、二、三级导线网，最后再布设直接为测绘大比例尺图所用的图根小三角和图根导线。
小区域平面控制网，可根据测区面积的大小分级建立测区首级控制和图根控制。
小地区控制测量
二、国家控制网
平面：国家平面控制网由一、二、三、四等三角网 (triangulation network)组成。
高程：国家高程控制网是由一、二、三、四等水准 网(leveling network)组成。
国家控制网的特点：高级点逐级控制低级点。
图形1：国家一、二等平面控制网布置形式
一等三角网
二等三角网
3．支导线(open traverse) 支导线的点数不宜超过2个，仅作补点使用。
图形：导线的布设形式
附合导线
闭合导线
支导线
单结点导线（导线网）
三、导线的外业
1．踏勘选点及建立标志 2．测水平角 3、量水平边长 4、测连接角、连接边
要求：
相邻导线点要通视 便于量距、架设仪器 具有控制意义 边长符合规范规定（特别注意避免短边）
点 号
观测角
改
正 数
坐标方位 角
距离
坐标增量 改正后的
△x
△ y
△x
△ y
坐标值
x
y
1
2 107 48 30 +13 125 30 00 105.22 53 18 43 80.18
3 73 00 20 +12 4 89 33 50 +12 306 19 15 129.34
215 53 17 78.16 1 89 36 30 +13
2
125 30 00
－61.10 +47.90 +76.61 -63.32
500.00 500.00
∑ 359 59 10 +50
392.90 ＋0.09
f 3595910 3600000 50 f容 60 4 120
小区域控制测量
小区域控制测量控制测量概述1、测量的原则：测量工作必须遵循“从整体到局部，先控制后碎部”的原则。
这里的“整体”是指控制测量(control survey)，其含义为控制测量应按由高等级到低等级逐级加密进行，直至最低等级的图根控制测量(mapping control survey)，再在图根控制点上安置仪器进行碎部测量或测设工作。
2、控制测量：以较高的精度测定地面少数与整体有关点的相对位置。
（x、y、H），为地形测量和工程测量提供依据和精度的工作。
3、控制网：在测区内选定若干控制点而构成一定的几何图形。
4、控制测量包括平面控制测量和高程控制测量，称测定点位的(x,y)坐标为平面控制测量，测定点位的H坐标为高程控制测量。
5、国家控制网：在全国范围内建立的控制网。
它是全国各种比例尺测图的基本控制，也为研究地球的形状和大小，了解地壳水平形变和垂直形变的大小及趋势，为地震预测提供形变信息等服务。
国家控制网是用精密测量仪器和方法依照《国家三角测量和精密导线测量规范》、《全球定位系统(GPS)测量规范》、《国家一、二等水准测量规范》及《国家三、四等水准测量规范》按一、二、三、四等四个等级、由高级到低级逐级加密点位建立的。
6、平面控制测量（1）国家平面控制测量★我国的国家平面控制网(horizontal control network)是采用逐级控制、分级布设的原则，分一、二、三、四等方法建立起来的。
★经典方法主要由三角测量(triangulation)法、导线测量(traverse survey)法。
另外，还有卫星大地测量，如GPS卫星定位。
★一等三角锁(triangulation chain)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。
构成国家平面控制网的骨干。
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(triangulation network)，称全面布网方案。
测量学6小地区控制测量
二、国家控制 网的概念
为了统一全国各地区的测量工作，必须进行全国性的 控制测量，以建立国家控制网，供整个国民经济规划 和国防建设等使用。国家控制网分平面控制网和高程 控制网。
国家平面控制网
国家平面控制网主要是采用三角测量方法建立的，即 在全国范围内将控制点组成一系列的三角形，通过测 定所有三角形的内角，推算出各控制点的坐标。国家 控制网也是按照“由高级到低级、由整体到局部”的 原则布设的。国家平面控制网按其精度可分为一、二、 三、四等四个等级。
根据坐标方位角的定义，它是 从坐标轴北端开始顺时针旋转 至某边的水平角。因此有相同 端点的两条边，右侧边的坐标 方位角就等于左侧边的坐标方 位角加上两边之间的夹角，同 一条边的正反方位角相差180°。 即沿导线前进方向：
1
4
上式中包含具相同端点两条边 的方位角关系以及正反方位角 的关系。
2
3
5
α前=α后-180°+β左 =α后+180°-β右。
(四) 起始边方位角的测定
与高级已知点连接的导线，因有已知边方 位角，只需观测连接角便可以推算各边的 方位角，然后推算各点的坐标。对于不与 高级已知点相连接的闭合导线，则可用罗 盘仪测定一条起始边的磁方位角，便可推 算其他各边的方位角，并推算各点的坐标。
(五) 导线测量记录
导线测量的外业记录有规定的表格。
二、 经纬仪附合导线计算 附合导线计算角度闭合差和坐标增量闭合差的公式
不同。 (一) 角度闭合差的计算与调整
附合导线的角度闭合差为从一已知边方位角出发， 使用观测角推算至另一条已知边，推算方位角与已知 方位角之差。 (二) 坐标方位角的推算
推算出的已知边的坐标方位角应与已知值相同，以 此作为计算的检核。 (三) 坐标增量的计算 根据导线各边的方位角和边长，计算各坐标增量，计 算方法与闭合导线相同。
第6章 平面控制测量
(XC,YC)
C
D
2
附合导线图
观测数据：连接角β ∇观测数据：连接角βB 、βC ；
导线转折角β 导线转折角β1, β2, β3 ,β4 ； 导线各边长D 导线各边长DB1，D12，……，D4C。 ，
3.支导线 3.支导线
βB DB1
β1 1
D12
2
αAB
A
B (XB,YB)
∇A、B为已知边，点1、2为新建支导线点。 为已知边， 为新建支导线点。 ∇已知数据：αAB,XB,YB
控制测量 采用精密仪器和严密的方法， 采用精密仪器和严密的方法，对控制网测 确定控制点的平面位置和高程， 量，确定控制点的平面位置和高程，作为其它 测量的基准。 测量的基准。
C
D
E
F
A
B
M
G
控制点—具有准确可靠坐标（X，Y，H） —具有准确可靠坐标（X 的基准点。 作用：
1.为测图或工程建设的测区建立统一的平面和高 1.为测图或工程建设的测区建立统一的平面和高 程控制网 2.控制误差的积累 2.控制误差的积累 3.作为进行各种细部测量的基准 3.作为进行各种细部测量的基准
4
2.附合导线 2.附合导线
∇AB、CD为已知边，点1、2、3、4为新建导线点。 AB、CD为已知边， 为已知边 为新建导线点。 ∇已知数据：αAB,XB,YB；αCD,XC,YC。
β3 βB DB1 β1 D12 β2 D23 βC αCD D34 β4 D4C
3
αAB A
B (XB,YB)
1
4
城市导线网
表7 - 3
城市三边网的主要技术要求来自城市导线控制测量的主要技术要 求
3、工程控制网
课程思政教案设计(土木工程测量)
课程思政教案设计1、专业知识讲解（55分钟）（1）教师利用多媒体讲解控制测量的基本原理（10分钟）（2）引导学生总结控制测量的外业方法、测量顺序（20分钟）利用连续图片演示和教师视频演示等信息化手段把抽象的重点内容转变为直观形象的实践过程，加深了学生对重点知识的理解和记忆。
图1 区域控制测量种类（3）教师利用多媒体讲解数据计算并结合实例进行例题讲解。
（20分钟）结合例题讲解具体的计算步骤方法。
通过例题，用动画手段和最简练的语言帮助学生掌握内业计算的方法，表格填写的规范程序。
图2 内业计算数据记录表（4）播放控制测量的视频（5分钟）通过视频资料，帮助学生将抽象的测量程序具体化，说明控制测量应注意的问题。
2、引入港珠澳大桥建设中测量工作（20分钟）（1）引入本次素材。
大桥跨越珠江口伶仃洋海域，连接香港、珠海、澳门三地，项目全长约50公里，整个工程施工质量与测量精度密切相关,其中用到了不少测量专业技术。
该桥被业界誉为桥梁界的“珠穆朗玛峰”，被英媒《卫报》称为“现代世界七大奇迹”之一；不仅代表了中国桥梁先进水平，更是中国国家综合国力的体现。
图3 港珠澳大桥选址（2）小区域控制网的建立是桥梁建设的基础性、先决性工作。
该桥属特大型跨海桥隧工程，它跨越粤、港、澳三地，三地的坐标及高程系统互不相同，为了做到高精度、一网多用、长期保持大桥测量基准的稳定和统一，必须先行建立统一的首级平面及高程控制网，将港珠澳大桥的测量基准全部统一到该网基础之上，以保证后续勘测、施工测量及变形测量监控的顺利开展。
（3）该桥控制测量选点多，精度控制要求高。
港珠澳大桥首级控制网建网共布设了16个GPS平面兼高程控制点，分别按国家B级GPS控制网和国家一、二等水准测量的精度要求进行设计和测量。
控制网平差后的成果精度，均达到了技术设计书规定的精度指标。
图4 港珠澳大桥首级高程控制网3、总结（5分钟）教师总结本节课内容，理顺知识，强调重点，锻炼学生归纳总结的能力。
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1. 平面控制测量
测定控制点平面位置（x,y）的工作，称为平面控制测量。 平面控制网根据观测方式方法来划分，可以分为三角网、 三边网、边角网、导线网、GPS平面网等。 在地面上选择一系列待求平面控制点，并将其连接成连续 的三角形，从而构成三角形网，称三角网，如图：
(″)
闭合差
1:500 500 75 一般地区
1:1000 1000 110 1/3000 20 1 1/2000 60n
1:2000 2000 180
二.高程控制测量
三.高程控制 测量
——建立高程控制网，测定各控制点的高程H。
1.主要方法 ：水准测量 另外方法：三角高程测量：现主要电子全站仪高程测量。
第六章 小地 区控制测量
第六章
小区域控制测量
#控制测量 概述
§6-1控制测量概述
6.1 控制测量概述
6.1.1 控制测量及其布设原则
在测量工作中，为了减少误差积累，保证测图精度，以及便于 分幅测图，加快测图进度，满足碎部测量需要，就必须遵循“从整 体到局部”、“先控制后碎部”及“由高级到低级”的测量组织原 则。在测量区域内选择若干个点，用高精度的方法测定其位置，这
E
16 三亚
44
45
46
47
48
49
50
51
52
2.一等三角锁二等连 续网
6.1.3 各级GPS控制网布置形式
2.一等三角锁二等连 续网
)B、C级GPS网作为国家平面控制网的加密
或城市首级控制网
116 118
114
119
117
120
113
112
105 109 103
108
101
107
106
110
111
(2)工程控制网
为各类工程建设而布设的测量控制网称为工程控制网。根据不 同的工程阶段，工程控制网可以分为测图控制网、施工控制网和变 形监测网。
(3) 小地区控制网
面积为15km2以内的小地区范围，为大比例尺测图和某项工程 建设而建立的控制网，称为小地区控制网。
直接用于地形图测图而布设的控制点，称为图根控制点，又称 图根点。测定图根点平面位置和高程的工作，称为图根控制测量。 图根控制可用一级或两级控制，首级控制用什么方法，应根据城市 与厂矿的规模而定。
一等水准路线 二等水准路线 三等水准路线 四等水准路线
城市水准测量设计规格（长度单位：km）
102 104
3.图根导线的技术要
6.1.4 常规平面控制测量的主要技术要求 求
等级
城市三角网的主要技术要求
平均 边长
(km)
测角中 误差 (″)
起始边边长 相对 中误差
最弱边 边长相对 中误差
二等
9
± 1.0
1/300000
1/120000
1/200000
三等
5
± 1.8
(首级) 1/120000
1/80000
(加密)
1/120000
四等
2
± 2.5
(首级) 1/80000
1/45000
(加密)
6.1.4 常规平面控制测量的主要技术要求
图根导线的技术要求
测图 附合导 平均边 测距相对 测 角 测回数 导线全 方位角
比例尺 线长度 长(m) 中误差 中误差 DJ6 长相对 闭合差
(km)
(mm)
6.1.2控制网的分类 1.国家控制网 在全国范围内建立的控制网，称为国家控制网。它是由国家专
门测量机构，用精密仪器和方法，进行整体控制，逐级加密的方式 建立，高级点逐级控制低级点。
国家一等三角网示意图
200km
200km
一等三角纵锁
天文点
一等三角横锁
二等三角网布设于一等三角锁环内，全面布设三角网，如下左 图平均边长13km，测角中误差不 大于±1.0″，并作为下一级控制 网的基础。
三角形网
三角锁
线形锁
φ
3. 控制网的布设原则 控制网的布设原则是：整体控制，全面加密或分片加密，高级到低级 逐级控制。 整体控制，即最高一级控制网能控制整个测区，例如，国家控制网 用一等锁环控制整个国土；对于区域网，最高一级控制网必须能控制整 个测区。 全面加密，就是指在最高一级控制网下布置全面网加密，例如国家控 制网的一等锁环内用二等全面三角网加密；分片加密，就是急用部分先 加密，不一定全面布网。 高级到低级逐级控制就是用精度高一级控制网去控制精度低一级控制 网，控制层级数主要取决于测区的大小、碎部测量的精度要求、工程规 模及其精度要求。 目前，平面控制网分为一、二、三、四等，一、二、三级和图根级 控制网。根据测区情况和仪器设备条件，将平面控制网和高程控制网分 开独立布设，也可以将其合并为一个统一的控制网——三维控制网。
2.等级关系 ：分一等、二等、三等、四等，前一等作 为)。 地形测量时，布设图根水准(也称等外 水准)。
3.技术要求 ： 表
国家高程控制网采用精密水 准测量的方法。国家高程控制网 同样按精度分为一、二、三、四 个等级。
一等水准网是国家高程控制网 的骨干。二等水准网布设于一等 水准网环内，是国家高程控制网 的全面基础。三、四等水准网是 二等水准网的进一步加密，直接 为各种测图和工程建设提供必需 的高程控制点。
三、四等三角网是二等三角网的进一步加密，有插网和插点两 种形式，如图。三等网平均边长8km，测角中误差不大于±1.8″。 四等平均边长2～6km，测角中误差不大于±2.5″，用以满足测图和 各项工程建设的需要。
一等三角锁
二等网
二等三角点 三、四等控制点
(a)三、四等控制点插网形式
(b)三、四等控制点插点形式
(4) 图根控制网 在一、二级小三角或一、二、三级导线下,布置图根首制控级控制 图根控 制网。图根控制网的图形与一、 二级小三角或一、
二、三级导线的图形基本相同，其区别在于：图根控
制网的控制面积小，边长较短，精度要求较低，平差 方法采用简易平差。
附合导线
闭合导线
单结点导线 导线布置的一般形式
支导线
后方交会 前方交会
交会定点
6.1.3 各级GPS控制网布置形式
1)A级GPS网为国家平面控制网的基础
52
M
48 中国全球定位系统A级网
满洲里
L
44
哈尔滨
乌鲁木齐
长春
K
40
喀什
库尔勒
安西
包头
J
36
和田
且末
北京 威海
格尔木
西宁
I
32
西安
安多
上海
H
南京
28
成都
武汉
拉萨
G
24
贵阳
下关 昆明
厦门
F
广州
20
南宁