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1、第一章 绪论 2006-07版 控制测量学讲稿第一章 绪论1 控制测量的任务和作用一 任务在一定范围地面上，通过建立水平和高程控制网，精确测定控制点的位置（X，Y和H）。控制网可概略分为：为测绘各种大比例尺地形图而建立的必要精度的控制网。为工程建设施工阶段而建立的必要精度的施工控制网。为建筑物变形观测而建立的变形观测专用控制网。二 作用控制网是各项测量工作的基础 测图网扩展图根、测图 施工网构筑物施工放样控制网具有控制全局的作用测图网保证图的精度及拼图施工网保证构筑物的相关位置 限制测量误差的传递和积累 测图网保证图的精度均匀施工网使构筑物位置及相关位置有必要精度三 控制测量学研究的内容研究建
2、网并确定相应的精度指标；研究测边、角、高的仪器；研究推算控制点点位的理论和方法。 水平控制网以三、四等、高程控制网以二、三等为本课程主要研究对象。练习及作业：阅读教材1，P1,P2。2 测定控制点点位的方法一 传统的方法平面控制网天文观测的方法：天文大地测量、实用天文学大地测量方法 元 素布网形式起算元素观测元素推算元素导线测量x1，y1；T10Si；iTi；xi，yi三角测量x1，y1；T10；S10ai，bi，ciDi；Ti；xi，yi三边测量x1，y1；T10Siai,bi,ci；Ti；xi，yi边角同测网x1，y1；T10ai,bi,ci；SiTi； xi，yi边角网x1，y1；T10
3、ai,bi,ci；Si（不全测）Ti；Si（未测部分）；xi，yi高程控制网精密水准测量三角高程测量二 控制测量的现代发展计算机的应用 改变了大量数据处理的繁重；使相关数据处理成为可能，革命了计算方法；可用电算进行优化设计等。大地测量仪器的发展电磁波测距仪小、轻、精、自动化、全能化；电子经纬仪双波长消除大气折光对测角的影响；电子全站仪“机车化”水准测量在固定坐位上进行前后视读数，数据自动记录、处理，提供高差。建网方法航空摄影测量目前可用大型电子计算机进行大面积区域网平差，随着精度的提高，可加密三、四等网，自动数据处理。惯性测量惯性系统（IPS）惯性系统包括：惯性装置（北东下装置）两个相互垂直的
4、陀螺仪三个加速计计算机系统记录、计算、显示、控制对点器（车载）供电装置及电源可以直接给出：平面坐标（精度0.40.5M,可望达0.1M）高程（精度0.2M）方位角（精度0.7）垂线偏差（精度0.5）重力异常（2MGal）缺点：设备笨重，价格昂贵，精度不均匀。优点：全能、高效、快速，不收发信号，独立完成工作，不受天候限制。全球定位系统（GPS）此系统计划为18颗地球同步卫星，分布在相隔经度120的三个空间平面内，每个平面有6颗。在地球的任何地点都可以同时看到68颗卫星。在观测时刻，卫星的位置是已知的，通过解析，可以直接测得地面站的空间地心坐标（X，Y，Z）或大地坐标及高程（B，L，H）。目前，其
5、精度已经进入厘米级。（河北省97年通过年检的226家测绘单位，拥有测量型GPS接收机已达88台）练习及作业：1.阅读：教材1.4。2.叙述大地测量方法及他们的起算、观测、计算元素。3 国家控制网的基本概念一 国家网的布设原则分级布网，逐级控制我国领土辽阔，不可能用高精度、大密度的三角网一次布满全国。为保证用图需要，根据主次缓急，采用分级布网，逐级控制的原则，先以高精度而稀疏的一等三角锁，沿经纬线方向迅速布满全国，形成骨干大地控制网，然后根据需要在一等锁环内逐级分级加密二、三、四等三角网。我国国家控制网等级分为：水平控制网：一、二、三、四等三角（导线）网。高程控制网：一、二、三、四等水准网。要有
6、足够的精度控制网的精度应根据需要和可能来确定。一等三角锁，作为国家大地控制网的骨干，力求精度更高些。二、三、四等三角网则基本上根据航测地形图的需要和可能确定其精度。为此，国家网对起算数据、观测元素等提出了适当的要求和规定（参见P17，表2-2）。要有足够的密度控制点密度的大小，取决于成图方法（航测成图或平板测图）和测图比例尺。目前国家控制网的平均边长是根据航测成图方法制定的（参见P17表2-2）。它是根据航测作业一个点控制的面积求得控制网的边长（即密度）。例如国家二等、三等、四等控制，可分别满足1/5万，1/2.5万，1/1万航测成图对点的密度的要求（参见P14，表2-1及表下的说明）。平板测
7、图时，则根据规定的最大视距长度反求图根网的边长（密度）。例：城市测量规范规定：图根锁网的平均边长不应超过测图最大视距的1.7倍。要有统一的规格我国领土广阔，建网规模巨大，需要许多测绘单位分区同时作业，为此必须由国家制定统一的大地测量法式和作业规范，作为建立全国统一技术规格的三角锁网的依据。国家测绘总局1959年颁布了大地测量法式；1974年修订了国家三角测量和精密导线测量规范、国家水准测量规范；1992年国家技术监督局又制定了国家一、二等水准测量规范、国家三、四等水准测量规范等。这些作为法律性文件，是各单位作业的依据。二 国家水平控制网的布设方案一等三角锁布设方案（参见P1415）二等网布设方
8、案60年代以前： 二等基本锁（旧二锁）二等补充网（旧二网）60年代以后： 二等全面网（参见P1516）三、四等三角网布设方案在一、二等锁网控制下的加密。可以采用插网形式、插点形式，也可以越级布设。例如在二等网内直接插入四等全面网。插网：网的强度好，工程费用低，应优先采用。如： 附和锁 线形锁插点不得处于阴影位置。因故未联测的边，三等应大于5km，四等应大于2km。越级插网：闭合于高级网，边长不与之相接。适用于测图比例尺较大要求控制点密度大。附和网：边长与高级网直接相接。适用于测图比例尺较小，要求控制点密度不大。插点、插锁：国家三角锁网的布设规格及其精度见P17，表2-2。注意：一等三角锁是国家
9、大地控制网的骨干，其主要作用是控制二等以下各级三角网，并为研究地球形状和大小提供资料；二等三角网是国家三角网的全面基础，同时又是地形测图的基本控制，因此兼顾精度和密度两方面的要求；三、四等网直接满足测图和工程建设的需要，其精度和密度必须与测图比例尺及工程需要相适应。三 国家高程网的布设方案 国家高程控制的任务是根据一个统一的高程系统，测定地面上一系列点位的精确高程。关于高程基准与高程系统，在“高程控制测量”一章里讲述。国家水准网是按国家水准测量规范的技术要求建立起来的高程控制网，是全国范围内各种测量工作的高程控制基础。其布设原则也是采用由高级到低级，从整体到局部，逐级控制，逐级加密的原则。国家
10、水准分四个等级：一等水准网是国家高程控制网的骨干，也是研究地壳和地面垂直运动以及有关科学问题的主要依据。其布设应按地质构造稳定，交通不太繁忙，路线坡度平缓的交通路线，并按地质、地震等科学研究的需要布设成网状。其规格和精度见下表。二等水准网布设在一等水准环内，其精度完全满足施测地形图的需要，是国家高程控制的全面基础。二等水准在一等水准环内沿公路、铁路、河流布设成网环。其规格和精度见下表。三、四等水准测量直接提供测图和各种工程建设所必需的高程控制点。三等水准路线应尽可能交叉构成闭合环，也可布设成单独的附合路线。四等则可以附合路线布设于高等水准点之间。其规格和精度见下表。等 级环线周长/km附合路线
11、长/kmm/mmm/mm一 等平原、丘陵100015000.51.0山 地2000二 等5007501.02.0三 等3002003.06.0四 等805.010.0m每千米高差中数的偶然中误差m每千米高差中数的全中误差（计算方法见“高程控制测量”章）4 工程控制网的基本概念工程控制网：工测控制网为规划设计阶段测大比例尺图建立专用控制网：为施工放样建立为变形观测建立一 布网原则分级布网，逐级加密与国家网类似，先布设精度要求最高的首级控制网，然后进行下一级加密。对于工测网根据测区面积确定首级网的等级。例：设三角网边长为S，每三角点所控制面积为Q，则：Q=0.87S (见武测、同济合编本1-4-1
12、)设一个中点多边形（7个点）所控制面积为M，则：M=7Q=6.09S因工测边长：S三等=5km；S四等=2km；S5=1km； 则：M三等=152km2；M四等=24km2；M5=6km2。 故测区面积6km以下可用10网做首级控制；25km以下可用5网做首级控制；150km以下可用四等网做首级控制等。（首级网的选择还要考虑测区具体情况及网的使用）根据测图方法和比例尺决定基本图根的边长。如平板测图基本图根网的边长不能大于最大视距的1.7倍。根据首级网和基本图根的边长决定加密的层次。对于专用控制网用于施工放样的往往分为二级布设，在工程测量课程中有详细论述；用于变形测量的，通常不分级。但通常需要特
13、殊的方法和较高的精度，在变形测量课程中有详细论述。要有足够的精度工测控制网的精度随测图比例尺而定。按0.1mm的制图精度要求，控制点点位误差为0.1Nmm（N为测图比例尺分母）。可见测图比例尺越大，控制点的精度要求越高。为精密放样和变形观测服务的专用控制网，点位精度则要求更高。因此，工程控制网的点位精度往往比国家网的精度要求高得多。要有足够的密度大比例尺图以及工程施工，要求点的密度大，故工程控制网的精度比国家网的密度要大的多，即同等级的控制网，工程控制网边长要短得多。要有统一的规格为使不同部门的网能够相互利用、协调，同时也为了保证网的质量和工程安全，各行业均制定了统一的测量法式及建网规格，如中华人民共和国城乡建设环境保护部制定的城市测量规范；国家技术监督局制定的工程测量规范等。二 工程控制网的布设方案参见P20表2-3及下表：电磁波测距导线的主要技术要求 工程测量规范GB50026-93等 级附合导线长度/km平均边长/m每边测距中误差/mm测角中误差/导线全长相对闭合差三 等143000201.81/55000四 等91500182.51/35000一 级45001551/15000二 级2.42501581/10000三 级1.21
