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第一章绪论第一节控制测量的任务和作用一、概述1、控制网控制测量学是研究精确测定和描绘地面控制点空间位置及其变化的学科。它是在大地测量学基本理论基础上以工程建设测量为主要服务对象而发展和形成的，为人类社会活动提供有用的空间信息。2、控制测量测定控制点位的工作，称为控制测量3、国家控制网在全国范围内建立的控制网，称为国家控制网。国家平面控制网主要布设成三角网，采用三角测量的方法。国家高程控制网布设成水准网，采用精密水准测量的方法。4、城市控制网在城市地区，为测绘大比例尺地形图、进行市政工程和建筑工程放样、而在国家控制网的控制下建立的控制网，称为城市控制网。5、小地区控制测量在面积小于15km²范围内建立的控制网，称为小地区控制网。二、工程控制测量的基本任务和作用1、在设计阶段建立用于测绘大比例尺地形图的测图控制网在这一阶段，设计人员要在大比例尺地形图上进行建筑物的设计或区域规划，以求得设计所依据的各项数据。因此，控制测量的任务是布设作为图根控制依据的测图控制网，以保证地形图的精度和各幅地形图之间的准确拼接。2、在施工阶段建立施工控制网在这一阶段，施工测量的主要任务是将图纸上设计的建筑物放样到实地上去。在施工放样之前，需建立具有必要精度的施工控制网。3、在工程竣工后的运营阶段，建立以监视建筑物变形为目的的变形观测专用控制网以上2、3阶段布设的两种控制网统称为专用控制网。三、控制测量学的主要研究内容控制测量学的基本科学技术内容概括如下：（1）研究建立和维持高科技水平的工程和国家水平控制网和精密水准网的原理和方法，以满足国民经济和国防建设以及地学科学研究的需要。（2）研究获得高精度测量成果的精密仪器和科学的使用方法。（3）研究地球表面测量成果向椭球及平面的数学投影变换及有关问题的测量计算。（4）研究高精度和多类别的地面网、空间网及其联合网的数学处理的理论和方法、控制测量数据库的建立及应用等。第二节控制网的布设形式一、平面控制网的布设形式1、导线网的布设形式导线网是目前工测控制网较常用的一种布设形式，它包括单一导线和具有一个或多个结点的导线网。网中的观测值是角度（或方向）和边长。独立导线网的起算数据是：一个起算点的坐标和一个方向的方位角。导线网与三角网相比，主要优点在于：（1）网中各点上的方向数较少，除结点外只有两个方向，因而受通视要求的限制较小，易于选点和降低觇标高度，甚至无须造标。（2）导线网的图形非常灵活，选点时可根据具体情况随时改变。（3）网中的边长都是直接测定的，因此边长的精度较均匀。导线网的缺点主要是：导线网中的多余观测数较同样规模的三角网要少，有时不易发现观测值中的粗差，因而可靠性不高2、三角网在地面上选定一系列点位1，2，﹒﹒﹒﹒，使互相观测的两点通视，把它们按三角形的形式连接起来即构成三角网。如果测区较小，可以把测区所在的一部分椭球面近似看做平面，则该三角网即为平面上的三角网（图1-4）。三角网中的观测量是网中的全部（或大部分）方向值（有关方向值的观测方法见第三章），图1-4中每条实线表示对向观测的两个方向。根据方向值即可算出任意两个方向之间的夹角。3、边角网和三边网边角网是指测角又测边的以三角形为基本图形的网。如果只测边而不测角即为三边网。实际上导线网也可以看做是边角网的特殊情况。4、GPS网二、高程控制网的布设1、几何水准测量用水准仪和水准尺进行水准测量的方法叫几何水准测量。2、三角高程测量三角高程测量主要用于山区的高程控制和平面控制点的高程测定。第三节国家控制网的布设一、布设原则我国幅员辽阔，在大部分领域（约9600OOOkm)上布设国家天文大地网，是一项规模巨大的工程。1、分级布网、逐级控制由于我国领土辽阔，地形复杂，不可能用最高精度和较大密度的控制网一次布满全国。为了适时地保障国家经济建设和国防建设用图的需要，根据主次缓急而采用分级布网、逐级控制的原则是十分必要的。即先以精度高而稀疏的一等三角锁尽可能沿经纬线方向纵横交叉地迅速布满全国，形成统一的骨干大地控制网，然后在一等锁环内逐级（或同时）布设二、三、四等控制网。2、应有足够的精度3、应有足够的密度控制点的密度，主要根据测图方法及测图比例尺的大小而定。4、应有统一的规格由于我国三角锁网的规模巨大，必须有大量的测量单位和作业人员分区同时进行作业，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控制二、布设方案根据国家平面控制网施测时的测绘技术水平，我国决定采取传统的三角网作为水平控制网的基本形式，只是在青藏高原特殊困难的地区布设了一等电磁波测距导线。1、一等三角锁布设方案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测量，并为地球科学研究提供资料。一等三角锁尽可能沿经纬线方向布设成纵横交叉的网状图形。在一等锁交叉处设置起算边，以获得精确的起算边长。一等锁在起算边两端点上精密测定了天文经纬度和天文方位角，作为起算方位角，用来控制锁、网中方位角误差的积累2、二等三角锁、网布设方案二等三角网是在一等锁控制下布设的，它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，必须兼顾精度和密度两个方面的要求。在一等三角锁和二等基本锁控制下，布设平均边长约为13km的二等补充网。按三角形闭合差计算所得的测角中误差小于士2.5。为了控制边长和角度误差的积累，以保证二等网的精度，在二等网中央处测定了起算边及其两端点的天文经纬度和方位角，测定的精度与一等点相同3、三、四等三角网布设方案三、四等三角网是在一、二等网控制下布设的，是为了加密控制点，以满足测图和工程建设的需要。三、四等点以高等级三角点为基础，尽可能采用插网方法布设，但也采用了插点方法布设，或越级布网。即在二等网内直接插人四等全面网，而不经过三等网的加密。三等网的平均边长为8km，四等网的边长在2～6km范围内变通。由三角形闭合差计算所得的测角中误差，三等为士1.8，四等为士2.5。4、GPS网1）国家GPSA级网2）国家GPSB级网3）全国GPS一、二级网三、国家高程控制网高程控制网主要用水准测量和三角高程测量方法建立。（1）用水准测量方法建立的高程控制网称为水准网。高程控制网可以一次全面布网，也可以分级布设。各等级水准测量都可作为测区的首级高程控制。（2）三角高程测量是根据两点间的竖直角和水平距离计算高差而求出高程的，其精度低于水准测量。国家高程控制网是用水准测量的方法建立起来的，又称国家水准网，按控制等级和施测精度分为四个等级，一、二等为精密水准测量，三、四等为普通水准测量。一等水准网是国家高程控制网的骨干；二等水准网布设于一等水准环内，是国家高程控制网的全面基础；三、四等水准网为国家高程网的进一步加密。目前我国主要采用的是1985国家高程系统。第四节工程平面控制网的布设原则和方案一、布设原则工测控制网可分为两种：一种是在各项工程建设的规划设计阶段，为测绘大比例尺地形图和房地产管理测量而建立的控制网，叫做测图控制网；另一种是为工程建筑物的施工放样或变形观测等专门用途而建立的控制网，我们称其为专用控制网。建立这两种控制网时亦应遵守下列布网原则。1、分级布网、逐级控制对于工测控制网，通常先布设精度要求最高的首级控制网，随后根据测图需要，测区面积的大小再加密若干级较低精度的控制网2、要有足够的精度以工测控制网为例，一般要求最低一级控制网（四等网）的点位中误差能满足大比例尺1:500的测图要求。。3、要有足够的密度不论是工测控制网或专用控制网，都要求在测区内有足够多的控制点。4、要有统一的规格为了使不同的工测部门施测的控制网能够互相利用、互相协调，也应制定统一的规范，如现行的《城市测量规范》和《工程测量规范》。二、布设方案工测三角网具有如下的特点：②各等级三角网平均边长较相应等级的国家网边长显著地缩短；②三角网的等级较多；③各等级控制网均可作为测区的首级控制；④三、四等三角网起算边相对中误差，按首级网和加密网分别对待。以上这些特点主要是考虑到工测控制网应满足最大比例尺1:500测图的要求而提出的。三、专用控制网的布设特点专用控制网是为工程建筑物的施工放样或变形观测等专门用途而建立的。由于专用控制网的用途非常明确，因此建网时应根据特定的要求进行控制网的技术设计。第五节控制测量作业流程用于工程测量的控制测量，一般作业流程是：收集本测区的资料----测区踏勘----图上设计---野外实地选点--造标埋石---观测---计算控制测量的任务是精确确定控制点的空间位置。1）选定控制点的位置其工作步骤包括收集资料，实地踏勘，图上设计，实地选点，造标、埋石。2）观测用精密的仪器和科学的操作方法将控制网中的观测元素精密测定出来。3）计算用严密的计算方法将控制点的空间位置计算出来。计算步骤包括归算（将地面观测结果归算至椭球面上）；投影（将椭球面上的归算结果投影到高斯平面上）；平差（在高斯平面上按最小二乘法进行严密平差）。第二章控制测量技术设计第一节概述一、技术设计的意义和主要任务1、技术设计的意义2、技术设计的主要任务（1）根据生产任务，结合测区具体情况，拟定最佳控制网布设方案。（2）确定适宜的精度等级。（3）拟定建网计划二、技术设计的依据和基本原则1、技术设计的依据1）、上级下达任务的文件或合同书2）有关的法规和技术标准3）有关测绘产品生产定额、成本定额和装备标准2、技术设计的基本原则1）技术设计方案应先考整体，后考局部，顾及发展；要满足用户的要求，重视社会效益和经济效益。2）要从作业区实际情况出发，考作业单位的实力，挖掘潜力，选择最佳方案。3）广泛收集、认真分析和充分利用已有的测绘产品及资料4）极采用适用的新技术、新方法、新工艺。三、编写技术设计书1、工程名称及任务概况。2、作业区自然地理概况。3、已有资料的利用情况。4、主要作业方法和技术规定5、计划安排和经费预算6、附件1）可供利用的已有资料清单2）附图、附表3）其他第二节技术设计中的几个技术问题一、控制网优化设计先提出多种布设方案，测角网、测边网、导线网、边角组合网以及测哪些边、测哪角等，根据网形和合各点的近似坐标，利用计算程序进行精度估算，优选出点位中误差最小、相对点位中误差在重要方向上的分量最小观测工作量最小的方案二、技术设计的内容和步骤1、收集和分析资料（1）测区内各种比例尺的地形图。（2）已有的控制测量成果（包括全部有关技术文件、图表、手簿等等）。特别应注意是否有几个单位施测的成果，如果有，则应了解各套成果间的坐标系、高程系统是否统一以及如何换算等问题。（3）有关测区的气象、地质等情况，以供建标、埋石、安排作业时间等方面的参考。（4）现场踏勘了解已有控制标志的保存完好情况。（5）调查测区的行政区划、交通便利情况和物资供应情况。若在少数民族地区，则应了解民族风俗、习惯。对搜集到的上述资料进行分析，以确定网的布设形式，起始数据如何获得，网的未来扩展等。其次还应考虑网的坐标系投影带和投影面的选择。此外还应考虑网的图形结构，旧有标志可否利用等问题。2、控制网图上设计（1）从技术指标方面考虑图形结构良好，边长适中，对于三角网求距角不小于30°；便于扩展和加密低级网，点位要选在视野辽阔，展望良好的地方；为减弱旁折光的影响，要求视线超越（或旁离）障碍物一定的距离；点位要长期保存，宜选在土质坚硬，易于排水的高地上。（2）从经济指标方面考虑充分利用制高点和高建筑物等有利地形、地物，以便在不影响观测精度的前提下，尽量降低觇标高度；充分利用旧点，以便节省造标埋石费用，同时可避免在同一地方不同单位建造数座觇标，出现既浪费国家资财，又容易造成混乱的现象。（3）从安全生产方面考虑点位离公路、铁路和其他建筑物以及高压电线等应有一定的距离。三、平面控制测量技术设计布设1、控制网布设应符合的要求卫星定位测量控制网的布设，应符合哪些要求？1）应根据测区的实际情况﹑精度要求﹑卫星状况﹑接收机的类型和数量以及测区已有的测量资料进行综合设计。2）首级网布设时，宜联测2个以上高级国家控制点或地方坐标系的高级控制点；对控制网内的边长，宜构成大地四边形或中