第三节 导线测量的内业计算
导线测量内业计算的目的就是计算各导线点的平面坐标x、y。 计算之前,应先全面检查导线测量外业记录、数据是否齐全,有无记错、算错,成果是否符合精度要求,起算数据是否准确。然后绘制计算略图,将各项数据注在图上的相应位置,如图6-11所示。
一、坐标计算的基本公式
1.坐标正算
x xB ?xAB xA ?yAB B αAB A O yA yB y
根据直线起点的坐标、直线长度及其坐标方位角计算直线终点的坐标,称为坐标正算。如图6-10所示,已知直线AB起点A的坐标为(xA,yA),AB边的边长及坐标方位角分别为DAB和αAB,需计算直线终点B的坐标。
直线两端点A、B的坐标值之差,称为坐标增量,用ΔxAB、ΔyAB
表示。由图6-10可看出坐标增量的计算公式为:
?xAB?xB?xA?DABcos?AB?? ?yAB?yB?yA?DABsin?AB?
(6-1)
根据式(6-1)计算坐标增量时,sin和cos函数值随着α角所
坐标增量计算图6-10
在象限而有正负之分,因此算得的坐标增量同样具有正、负号。坐标增量正、负号的规律如表6-5所示。
表6-5 坐标增量正、负号的规律 象限 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ 坐标方位角α 0?~90? 90?~180? 180?~270? 270?~360? Δx + - - + Δy + + - - 则B点坐标的计算公式为:
xB?xA??xAB?xA?DABcos?AB?? yB?yA??yAB?yA?DABsin?AB?
(6-2)
例6-1 已知AB边的边长及坐标方位角为DAB?135.62m,?AB?80?36?54??,若A点的坐标为
xA?435.56m,yA?658.82m,试计算终点B的坐标。
解 根据式(6-2)得
xB?xA?DABcos?AB?435.56m?135.62m?cos80?36?54???457.68myB?yA?DABsin?AB?658.82m?135.62m?sin80?36?54???792.62m
2.坐标反算
根据直线起点和终点的坐标,计算直线的边长和坐标方位角,称为坐标反算。如图6-10所示,已知直线AB两端点的坐标分别为(xA,yA)和(xB,yB),则直线边长DAB和坐标方位角αAB的计算公式为:
22D??x??yABAB AB(6-3)
?yAB?AB?arctan?xAB
(6-4)
应该注意的是坐标方位角的角值范围在0?~360?间,而arctan
函数的角值范围在-90?~+90?间,两者是不一致的。按式(6-4)计算坐标方位角时,计算出的是象限角,因此,应根据坐标增量Δx、Δy的正、负号,按表6-5决定其所在象限,再把象限角换算成相应的坐标方位角。
例6-2 已知A、B两点的坐标分别为
xA?342.99m,yA?814.29m,xB?304.50m,yB?525.72m 试计算AB的边长及坐标方位角。 解 计算A、B两点的坐标增量
?xAB?xB?xA?304.50m?342.99m??38.49m?yAB?yB?yA?525.72m?814.29m??288.57m 根据式(6-3)和式(6-4)得
222DAB??x2??y?(?38.49m)?(?288.57m)?291.13m ABAB?yAB?288.57m?AB?arctan?arctan?262?24?09???xAB?38.49m
二、闭合导线的坐标计算
现以图6-11所注的数据为例(该例为图根导线),结合“闭合导线坐标计算表”的使用,说明闭合导线坐标计算的步骤。
2 3 84°10′18″ 108°27′18″ x 121°27′02″ 135°49′11″ 90°07′01″ 335°24′00″
1 x1=500.00m y1=500.00m
4 5 图6-11 闭合导线略图
1.准备工作
将校核过的外业观测数据及起算数据填入“闭合导线坐标计算表”中,见表6-6,起算数据用单线标明。
2.角度闭合差的计算与调整
(1)计算角度闭合差 如图6-11所示,n边形闭合导线内角和的理论值为:
??th?(n?2)?180?
(6-5)
式中 n——导线边数或转折角数。
由于观测水平角不可避免地含有误差,致使实测的内角之和
??m不等于理论值??th,两者之差,称为角度闭合差,用fβ表示,
即
f????m???th???m?(n?2)?180?
(6-6)
(2)计算角度闭合差的容许值 角度闭合差的大小反映了水平角观测的质量。各级导线角度闭合差的容许值fβp见表6-3和表6-4,其中图根导线角度闭合差的容许值fβp的计算公式为:
?? f?p??60n
(6-7)
如果
f?>
f?p,说明所测水平角不符合要求,应对水平角重
新检查或重测。
如果
f?≤
f?p,说明所测水平角符合要求,可对所测水平角
进行调整。
(3)计算水平角改正数 如角度闭合差不超过角度闭合差的容许值,则将角度闭合差反符号平均分配到各观测水平角中,也就是每个水平角加相同的改正数vβ,vβ的计算公式为:
(6-8)
计算检核:水平角改正数之和应与角度闭合差大小相等符号相反,即
v???f?n
?v???f?
(4)计算改正后的水平角 改正后的水平角βi改等于所测水平