❶ 交會法定點
當測區內已有的控制點密度不能滿足要求,但需加密的控制點數量不多時,可採用交會法來加密控制點,稱為交會定點。交會法主要有前方交會法、側方交會法、後方交會法和邊長交會法四種。
一、前方交會法
如圖6-11,A,B,C為已知點,P為待定點,在三個已知點上觀測水平角α1,β1,α2,β2。可用三角形Ⅰ,Ⅱ分兩組解算P點的坐標。下面僅以Ⅰ組三角形(圖6-12)為例,介紹P點坐標的計算方法。
圖6-11 角度前方交會法
圖6-12 角度前方交會坐標推算
1.公式推導
從圖6-12可見
建築工程測量
所以
建築工程測量
上式整理可得
建築工程測量
同理可得
建築工程測量
2.計算實例
按(6-15),(6-16)式計算P點坐標的實例數據列入表6-5。表中系由三角形Ⅰ,Ⅱ兩組計算P點坐標,若其較差符合表6-6的規定時,則取兩組結果的平均值,作為P點的最後坐標。
表6-5 角度前方交會坐標計算表
註:在計算過程中,三角函數值應取七位小數。
表6-6 加密點兩組坐標較差限差表
為了提高交會點的精度,在選定P點時,應盡可能使交會角γ近於90°,一般應不大於150°或不小於30°。
在應用(6-15),(6-16)式時,已知點和待求點必須按A,B,P逆時針方向編號,在A點觀測角編號為α,在B點觀測角編號為β。
二、側方交會法
圖6-13中,設一個已知點(例如B點)上不便安置儀器,而測出了α角和γ角,同樣可以解算出待定點P的坐標,這種方法稱為側方交會法。計算時先由β=180°-(α+γ)求出β角,再按前方交會的方法計算P點的坐標。
圖6-13 側方交會法
圖6-14 後方交會法
三、後方交會法
圖6-14中,A,B,C為已知控制點,P為待定點。如果在P點安置儀器觀測水平角α和β,根據3個已知點的坐標和α,β角即可計算出P點的坐標,這種方法稱為後方交會法。
後方交會法的計算公式很多,這里僅介紹其中的一種計算方法。下面不加推證直接給出該種方法的計算步驟和計算公式。
(1)計算B點至P點的方位角正切值
建築工程測量
(2)計算坐標增量
建築工程測量
(3)計算P點坐標
建築工程測量
圖6-15 危險圓
按照以上步驟和公式計算時,點號的安排應與圖6-14一致,即A,B,C,P點按逆時針方向排列,A,B間為α角,B,C間為β角。為了檢核,實際工作中通常是觀測4個已知點,每次用3個點,共組成兩組後方交會,若兩組坐標值的較差符合規定的要求,取其平均值作為P點的最後坐標。
採用後方交會法還應注意危險圓問題。如圖6-15所示,若P點落在通過A,B,C三點的圓周上,則P點的位置無法確定,因為在這一圓周上的任意點與A,B,C組成的夾角α和β的值都相同,這個圓稱為危險圓。在作後方交會時,應注意勿使P點位於危險圓附近。
四、邊長交會法
圖6-16中,A,B為已知控制點,P為待定點,若測量了邊長a和b,根據A,B點的已知坐標及邊長a,b通過計算即可求出P點坐標,這種方法稱為邊長交會法。隨著電磁波測距儀的普及應用,邊長交會法目前也成為常用的一種交會方法。
進行邊長交會法計算時,其中一種方法是將邊長交會化為前方交會。即根據△ABP的三邊長度a,b,c(c為AB邊長度,根據A,B點已知坐標計算),用餘弦定律計算出三角形的兩個內角α和β,再根據A,B點的已知坐標及所計算得的水平角α和β,用前方交會公式計算P點的坐標。
圖6-16 邊長交會法
圖6-17 邊長交會計算
也可根據邊長測量值直接計算P點的坐標。如圖6-17所示,作PH⊥AB,令PH=h,AH=f,則
a2-f2=h2-(c-f)2
整理得
建築工程測量
AH,BH與AP邊的坐標增量的關系為
建築工程測量
式中:
ΔxAH=f·cosαAB
ΔyAH=f·sinαAB
ΔxHP=h·cos(αAB-90)=h·sinαAB
ΔyHP=h·sin(αAB-90)=h·cosαAB
因此AP邊坐標增量
建築工程測量
P點的坐標為
建築工程測量
為了檢核,實際工作中還需要再測量該點到第3個已知點的邊長。