控制测量学

控制测量
中铁十八局技工学校
蒲新录 2012年12月
格林尼治 天 文 台
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B L
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第一节
绪论
一、控制测量的主要任务 二、控制网的作用
三、控制测量的内容
四、控制测量新技术的发展概况
一、 控制测量的主要任务
1、控制测量的概念
在一定区域内，按测量任务所要求的精度， 精确测定一系列地面标志点（控制点）的平面坐 标和高程，建立控制网，这种测量工作称为控制 测量。
3、精密水准仪的发展 平板玻璃测微器
自动安平水准仪
数字(电子)水准仪
4、计算机在测量上的应用
用于控制测量的数据处理 用于现代化数据采集 测绘资料档案管理信息系统的建立
5、三维激光扫描系统
工作原理：

三维激光扫描仪向目标发射 激光脉冲，依次扫描被测区域， 快速获得地面景观的三维坐标和 反射光强，利用软件进行三维建 模，生成地面景观的三维图象和 可量测点阵数据，并可方便地转 化为多种输出格式的图形产品。
不要相差悬殊。
⑷、点位的牢固 ⑸、做好点之记
一、踏勘选点埋石
⑹、GPS点选点 ①、视野应开阔，被测卫星的高度角一般应大于
10°～15°，以减弱对流层折射的影响。
②、远离大功率无线电发射源（离电视台微波站
不得少于200m离高压线不得少于50m），以避免周围
磁场对GPS卫星信号的干扰。 ③、附近不应有强烈干扰接收卫星信号的物体， 并尽量避免周围大面积水域和有反射较好的物体， 以减弱多路径误差的影响。
式中： Ri——每测回起始方向的配盘读数
n——总测回数
i——第i测回 用全站仪观测时，可以不配盘。
二、水平角测量
2、测回法测水平角
上半测回（盘左）
①、安臵仪器精确对中、整平 ②、精确照准左侧目标A，读数 ③、精确照准右侧目标B，读数 下半测回（盘右）
O
左 下半测回 上半测回
A左 A A右
④、精确照准右侧目标B，读数
四等网
β△≤±5.0″。
如果B△不超限，统一归算为左角或右角
β左′=〔β左+（360°-β右）〕/2
二、水平角测量
按《铁路测量技术规则》，观测前，计算好测回数 n及各测回起始方向的度盘位臵。
180 600" 1 Ri (i 1) 10 ' (i 1) (i ) n n 2
二、工程平面控制网
工测平面控制网可分为两种：测图控制网
（测绘大比例尺地形图），专用控制网（施工放
样或变形观测）。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； 2、要有足够的精度； 3、要有足够的密度； 4、要有统一的规格。
三、工程平面控制网的布设形式
1、三角网
2、导线网
3、边角网和三边网
计算得的测角中误差mβ ″应小于设计的测 角中误差mβ。
4、测角注意事项
①、测量仪器必须是检校过的，且在有效时间
段内。
②、在布设平面控制网时，各边长应尽可能相
等，边长较差一般以不超过边长的1/3为宜，观测时
在初始方向严格调焦，消除视差，其余方向一般不 宜调焦。但由于具体工程的特殊性，在某些部位不 可避免存在边长长短对比悬殊的情况，在实测时， 还是以目标清晰，消除视差为前提，严格调焦。
3、实施踏勘应先在图上进行研究
㈡、选点
1、使用的工具
望远镜、花杆、通讯工具和清障工具等
一、踏勘选点埋石
2、选点注意事项
⑴、点之间必须通视良好
⑵、视线离地面1.3m以上，避开发热体和强电磁场 的干扰，并尽量不要靠近楼房等高大构筑物，以避免旁 折光的影响。 ⑶、导线的边长应符合技术要求的规定，相邻边长
D 1 ct2 D 2
c——电磁波在大气中的传播速度
㈢、全站仪
1、全站仪的概念
把电子测距、电子测角和微处理机结合成一个整
体、能自动记录、存储并具备某些固定计算程序的电
子速测仪 ，因该仪器在一个测站点能快速进行三维
较完善地实现了测量和数据处理过程的电子化和一体
坐标测量、定位和自动数据采集、处理、存储等工作，
1、导线的水平角测量要求
《铁路测量技术规则》要求，导线环的水平角
观测，应以总测总数的奇数测回和偶数测回，分别
观测导线前进方向的左角和右角， 左角和右角分别取中数后，计算测站周围角度 闭合差的限差β△ β△=β左+β右-360°
二、水平角测量
规定： 二等网 三等网 β△≤±2.0″ β△≤±3.5″
3、地面控制网的建立
4、大地坐标系统的建立
5、控制测量数据处理
五、 控制测量新技术的发展概况
1、精密测角仪器的发展
50年代——垂直度盘自动归
零补偿器、光学对中器的改进。 60年代——读数的数字化与自 动化（电子经纬仪）；
2、测距仪的发展
普通光源——激光测距仪 ——红外测距仪 全站型电子速测仪 测量机器人
二、水平角测量
N个闭合导线环测角中误差
mβ″=±
1 f f N n
如果按左右角闭合差计算
mβ″=± []
2n
式中：△-----左、右角之和与360°之差
n ----测站数
二、水平角测量
②、三角网测角中误差
mβ″=±
ww 3n
式中：w ----各三角形的角度闭合差 n ----所测三角形个数
二、控制测量的作用
1、控制网是进行各项测量工作的基础； 2、控制网具有控制全局的作用；
3、控制网具有限制测量误差的传递和积累的作用。
三、控制测量学的内容
控制测量学的主要内容是研究建立控制网的原理
和方法。具体说阐述以下问题：
1、建立国家大地控制网的基本原理和必要知识
2、建立控制网所必需的观测仪器和观测方法
二、水平角测量
㈠、仪器
J2或J1级经纬仪或全站仪仪器
㈡、角度测回数的选择 规范中仪器的一测回测角中误差为 J1型：m=±3″ 1、用公式计算： J2型：m=±4.5″
n=m2/mβ2
式中：m——仪器中误差
2、查规范
mβ——设计测角中误差
根据规范中控制网的等级的要求选择。
二、水平角测量
㈢、测回法测水平角
4、测角注意事项
⑦、观测应选择在通视良好、成像清晰、稳定的时候
进行。晴天时，上午宜在日出后半小时到十点，下午宜
在15时到日落前半小时进行，阴天全天进行，雨天、雾 天和大风天气避免。 ⑧、应避免视线靠近山坡、岩石、构造物、烟囱、 电杆、减弱旁折光的影响。如果靠近时，选择无风的阴 天观测或把各个测回分配到不同时间进行（如晚上）。 ⑨、要用较大的测伞在测站上遮蔽阳光。使仪器和 脚架不受阳光直接照射。
n -----导线点的个数。
在计算过程中，角值取至0.01″，边长和坐标
值取至0.1mm，最后的平差结果，角值保留0.1″，
边长和坐标保留至1mm。
二、水平角测量
⑵、测角中误差计算 ①、导线环测角中误差
[f f ] n
mβ″=±
式中： fβ -----导线环角度闭合差 n -----导线环的内角个数
2、国家GPS定位网的布设
随着GPS全球卫星定位系统的发展与普及，国家 也建立了全国范围内的高精度GPS控制网——2000国 家GPS控制网。
由国家测绘局布设的高精度GPS A、B级网,总参测
绘局布设的GPS 一、二级网，中国地震局、总参测绘 局、中国科学院、国家测绘局共建的中国地壳运动观 测网组成。该控制网整合了上述三个大型的、有重要 影响力的GPS观测网的成果，共2609个点。
三、距离测量
㈠、测距仪器——光电测距仪或全站仪 ㈡、电磁波测距基本原理
⑴、光电测距仪按仪器测程分类：
短程光电测距仪：测程3km以内，精度lcm左右
中程光电测距仪：测程3～15km，精度±（10mm+1×10-6）
远程激光测距仪：测程15km以上，精度±(5mm+1×10-6） ⑵、电磁波测距的基本公式
的轴系隙动差。
4、测角注意事项
⑤、选择有利时段进行观测，避免大风、地表
热浪、烟窗、汽车尾气等对大气稳定性的影响，视
线距物体最少0.2m以上。 ⑥、每次出测后的第一站安臵仪器，整平、对 中后应等5～10分钟，待脚架、仪器温度与外界温 度一致，再次检查水准气泡，确认仪器无变化后， 方能开始观测。在第一站观测过程中，仪器箱应保 持开箱状态，让仪器箱温度与外界保持一致。
1、国家平面控制网布设方法
⑴、一等三角锁——骨干，沿经纬线布设
⑵、二等三角锁、网------全面基础。
⑶、三、四等三角网------插网、插点。
⑷、一、二等精密导线 电磁波测距技术的发展，在高原、荒漠、人
烟稀少等特殊困难地区，布设精密导线。 一等导线沿主要交通线布设——导线环—— 导线网。 二等导线布设于一等导线环内。
化，所以称“全站型电子速测仪”，通常又称为“电
子全站仪”或简称“全站仪”。
2、全站仪的精度
主要精度指标是测距精度和测角精度。 如SET500全站仪的标称精度为：
一、国家平面控制网 二、工程平面控制网 三、工程平面控制网的布设形式 四、控制测量作业流程
一、国家平面控制网
在全国范围内，为各种测绘工作的基本控制而 建立的平面控制网和高程控制网，统称国家控制
网。
国家平面控制网分成一、二、三、四等。 国家平面控制网是作为全国范围内进行测绘工 作的平面控制基础。它可以提高局部地区测量的 起算数据，并可用来检核局部地区的测量成果。
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