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测量基础与实训:边角后方交会,高效精确的交会测量方法

时间:2023-10-10 理论教育 版权反馈
【摘要】:在前方交会时就已经提到,传统的依赖于测角的经纬仪交会测量慢慢被测角、测边均有很高精度的全站仪交会测量取代。于是,实际工作中便出现了一种工作效率更高、又能保证一定精度的交会测量方法——边角后方交会。可以说,在地形测图、施工放样或是验收测量等各种野外测量工作中,只要是需要建立交会控制点的地方,边角后方交会便是首选。由于这种方法选择待定点位置的自由度较大,因此又可以称作自由交会测量。

测量基础与实训:边角后方交会,高效精确的交会测量方法

在前方交会时就已经提到,传统的依赖于测角的经纬仪交会测量慢慢被测角、测边均有很高精度的全站仪交会测量取代。于是,实际工作中便出现了一种工作效率更高、又能保证一定精度的交会测量方法——边角后方交会。可以说,在地形测图、施工放样或是验收测量等各种野外测量工作中,只要是需要建立交会控制点的地方,边角后方交会便是首选。由于这种方法选择待定点位置的自由度较大,因此又可以称作自由交会测量。

如图7-32所示,在未知点P摆站,分别瞄准已知控制点A、B,测出边长s1、s2水平角β,便完成了仪器操作观测。当然,通常顺便也观测垂直角以便将P点的高程也计算出来(此高程也是从A、B两个方向传递过来的,能够互相检核取平均值)。

由于图7-32中有三个观测值,因此已有一个多余观测供检核计算和求取平差值。如果对这两个控制点的情况还不足以计算和检核,则可增加一个控制点C观测出角度β2与边长s3,再进行数据处理检核计算,如图7-33所示。

图7-32 边角后方交会

图7-33 增加方向的边角后方交会

参照图7-32最基本的边角后方交会,其简单平差计算可按如下过程进行。

(1)利用三角形的三条边长由余弦定理求算出角度β:

(2)与观测角值β2相比较,按侧方交会检核的第二个方法进行检核。

(3)若结果未超限,则可取β1和β2的加权平均值,进而计算未知点P的坐标。

对式(7-21)应用误差传播定律求观测值函数的权有点麻烦,况且事先还得对s1、s2以及对观测角值进行定权,更加烦琐。由于现在的全站仪测距、测角精度均较高,实际中可采取一些简便方法计算。

首先,可先利用两个边长观测值解算出三角形计算未知点P的坐标;

其次,利用其中一条观测边长和观测角度计算未知点P的坐标;

再次,利用另一条观测边长和观测角度计算未知点P的坐标;

最后,对上述三个结果进行比较,若相差不大则可取平均值作为最后结果。

上述公式(7-21)是利用余弦定理反算三角形的夹角。当利用一条观测边长和观测角解算三角形时,还须利用正弦定理来反算出三角形的另外夹角。如反算夹角A的公式为

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如图7-32所示,如果不观测P点位置的夹角,仅测量P点与两个已知点相连的边长,则是测边后方交会,一个三角形的测边后方交会没有检核条件。

【例7-5】 现针对如图7-34所示的未知点P进行边角后方交会测量,测得PA、PB边长及其夹角,试计算未知点P的坐标。观测值及已知点坐标均如图7-34所示。

图7-34 例7-5图

[解] 根据已知坐标反算出AB边的方位角及边长为

用公式(7-21)计算P点夹角如下:

结果与观测角值25°17′09″相差14″。

于是参照式(7-20)计算出点位相对误差为1/14 700(横向)。此精度可媲美工程测量标准中规定的三级导线的精度。

①用边长观测值84.704 m及81.608 m,计算得∠P=25°17′23″,∠A=72°36′42″,∠B=82°05′55″,P点坐标为(58 175.052,58 890.518)。

②用84.704 m及25°17′09″可计算得∠A=72°40′28″,∠B=82°02′33″,P点坐标为(58 175.052,58 890.425)。

③用81.608 m及25°17′09″可计算得∠A=72°35′08″,∠B=82°07′43″,P点坐标为(58 175.034,58 890.557)。

④对照检查,步骤②中Y坐标误差稍大,可弃之不用,采纳步骤①和步骤③的结果,取二者平均值得P点坐标为(58 175.043,58 890.538)。

注意:上述步骤②的结果中Y坐标误差较大,这与边长精度无关,这主要是由于从A点到P点的方位角已接近180°,Y坐标增量很小,导致Y坐标计算精度降低(其原理参见例6-26)。

如果用清华山维平差软件计算验证,结果如图7-35所示。

图7-35 清华山维平差软件计算结果

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