06-07版-控制测量讲稿01(彩色)1-6

第一章绪论2006-07版控制测量学讲稿1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：⒈为测绘各种大比例尺地形图而建立的必要精度的控制网。⒉为工程建设施工阶段而建立的必要精度的施工控制网。⒊为建筑物变形观测而建立的变形观测专用控制网。二作用⒈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⒉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⒊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⒈研究建网并确定相应的精度指标；⒉研究测边、角、高的仪器；⒊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⒈天文观测的方法：天文大地测量、实用天文学⒉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；βiTi；xi，yi三角测量x1，y1；T10；S10∠ai，∠bi，∠ciDi；Ti；xi，yi第一章绪论2006-07版控制测量学讲稿2三边测量x1，y1；T10Si∠ai,∠bi,∠ci；Ti；xi，yi边角同测网x1，y1；T10∠ai,∠bi,∠ci；SiTi；xi，yi边角网x1，y1；T10∠ai,∠bi,∠ci；Si（不全测）Ti；Si（未测部分）；xi，yi高程控制网⒈精密水准测量⒉三角高程测量二控制测量的现代发展⒈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。⒉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。⒊建网方法⑴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。⑵惯性测量——惯性系统（IPS）惯性系统包括：①惯性装置（北东下装置）——两个相互垂直的陀螺仪②三个加速计③计算机系统——记录、计算、显示、控制④对点器（车载）⑤供电装置及电源可以直接给出：①平面坐标（精度±0.4～±0.5M,可望达0.1M）②高程（精度±0.2M）③方位角（精度±0.7″）④垂线偏差（精度±0.5″）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。⑶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120º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6～8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，其精度已经进入厘米级。第一章绪论2006-07版控制测量学讲稿3（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⒈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。⒉要有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）。⒊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。⒋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⒈一等三角锁布设方案（参见P14～15）⒉二等网布设方案60年代以前：⑴二等基本锁（旧二锁）⑵二等补充网（旧二网）60年代以后：二等全面网（参见P15～16）第一章绪论2006-07版控制测量学讲稿4⒊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：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。国家水准分四个等级：⒈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。⒉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。⒊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附合路线长/kmm⊿/mmmω/mm一平原、丘陵1000～1500——≤±0.5≤±1.0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。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。第一章绪论2006-07版控制测量学讲稿5等山地2000——二等500～750——≤±1.0≤±2.0三等300200≤±3.0≤±6.0四等——80≤±5.0≤±10.0m⊿——每千米高差中数的偶然中误差mω——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⒈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①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=0.87S²(见武测、同济合编本1-4-1)设一个中点多边形（7个点）所控制面积为M，则：M=7Q=6.09S²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6km²以下可用10″网做首级控制；25km²以下可用5″网做首级控制；150km²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）②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。③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。但通常需要特殊的方法和较高的精度，在变形测量课程中有详细论述。⒉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。⒊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。⒋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第一章绪论2006-07版控制测量学讲稿6参见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143000201.8≤1/55000四等91500182.5≤1/35000一级4500155≤1/15000二级2.4250158≤1/10000三级1.21001512≤1/5000对比国家网（P17，表2-2），可知工测网有如下特点：⒈控制网的等级多；⒉边长比同等级国家网边长短；⒊各等级的控制网均可作为测区的首级控制；⒋三、四等三角网起算边的相对中误差按首级网和加密网分别对待。工程控制网中的电磁波测距导线五个等级，可分别附合于工测三角网五个等级的三角点上，它们是配套使用的。三专用控制网的布设专用控制网的布设是为专门用途而建立的，必须根据使用特点，按特定要求进行技术设计。专用控制网的布设在工程测量中有专门的介绍。练习及作业⒈阅读教材P13,§2.1；P19,§2.2。⒉思考：工测网是如何确定首级网的等级和加密方案的？举例。⒊阅读教材P218,§5.1,§5.2。⒋简答：①国家水平控制网的布网原则。②工测控制网的特点。⒌默记：①国家水平控制网的分级、布设规格及精度。②工测网的分级、布设规格及精度。③国家水准网的分级、布设方案。