控制测量学1绪论
合集下载
【测量学课件】第一章测量学的任务及其分支
海洋大地测量——为确定海面地形、海底地形以及海洋 重力及其变化所进行的大地测量工作
海底地形测量——测定海底起伏、沉积物结构和地物的 测量工作
海洋专题测量——以海洋区域的地理专题要素为对象的 测量工作
海图编制——设计、编绘、整饰和印刷海图的工作
三、测绘学的现代发展
测绘学中的3S技术
◆ 全球定位系统（Global Positioning System, GPS）
在计算机软件和硬件支持下，把各种地理信息按照空间 分布及属性以一定的格式输入、存储、检索、显示和综 合分析应用的技术系统
我国地心坐标系参考框架
2008年7月1日起启用“2000国家大地坐标系”
➢ 国家高程基准
我国采用 1985 黄 海 高 程系统，基准 是青岛水准原 点及其高程值。 国家一、二等 水准网则为此 高程系统的参 考框架。
任务：
• 测绘科学是一门研究如何确定地球形状和大小 及地面、地下和空间中各物体的几何形态及其空
间位置的科学，为人类了解自然、认识自然和能 动的改造自然服务。
研究三维空间中各种物体的形状、大小、 位置、方向和其分布的学科。
• ⑴ 测量（精确测定点的位置，物的形状、大小） • ⑵ 标定（将图纸上设计好的位置标定在实地） • ⑶ 绘图（将所测数据根据需要展绘到图上）
运营管理阶段的测量——工程竣工后为监视工程状 况，保证安全，进行周期 性的重复测量，观测其变 形情况
高精度工程测量——采用非常规的测量仪器和方法， 使其测量的绝对精度达到毫米 以上要求的测量工作
4 地图制图学（地图学）
研究模拟和数字地图的基础理论、设计、 编绘、复制的技术方法及应用的学科 。
地图投影——依据数学原理将地球椭球面上的 经纬度线网描绘在平面上相应的 经纬线网
海底地形测量——测定海底起伏、沉积物结构和地物的 测量工作
海洋专题测量——以海洋区域的地理专题要素为对象的 测量工作
海图编制——设计、编绘、整饰和印刷海图的工作
三、测绘学的现代发展
测绘学中的3S技术
◆ 全球定位系统（Global Positioning System, GPS）
在计算机软件和硬件支持下，把各种地理信息按照空间 分布及属性以一定的格式输入、存储、检索、显示和综 合分析应用的技术系统
我国地心坐标系参考框架
2008年7月1日起启用“2000国家大地坐标系”
➢ 国家高程基准
我国采用 1985 黄 海 高 程系统，基准 是青岛水准原 点及其高程值。 国家一、二等 水准网则为此 高程系统的参 考框架。
任务：
• 测绘科学是一门研究如何确定地球形状和大小 及地面、地下和空间中各物体的几何形态及其空
间位置的科学，为人类了解自然、认识自然和能 动的改造自然服务。
研究三维空间中各种物体的形状、大小、 位置、方向和其分布的学科。
• ⑴ 测量（精确测定点的位置，物的形状、大小） • ⑵ 标定（将图纸上设计好的位置标定在实地） • ⑶ 绘图（将所测数据根据需要展绘到图上）
运营管理阶段的测量——工程竣工后为监视工程状 况，保证安全，进行周期 性的重复测量，观测其变 形情况
高精度工程测量——采用非常规的测量仪器和方法， 使其测量的绝对精度达到毫米 以上要求的测量工作
4 地图制图学（地图学）
研究模拟和数字地图的基础理论、设计、 编绘、复制的技术方法及应用的学科 。
地图投影——依据数学原理将地球椭球面上的 经纬度线网描绘在平面上相应的 经纬线网
测量学绪论
第01章 绪论
第一节 概述
三、测量学与相邻课程的关系
• 大地测量学是测量学的理论基础：几何大地测量中的椭球 体，国家控制网；大地水准面、重力异常、垂线偏差；卫 星轨道运动、GPS定位原理。
• 地图制图学：国家中、小比例尺的地形图系列；建立工程 或专题信息系统，数字或电子地图；
• 摄影测量与遥感：城市基本图、道路带状地形图测绘；
• 四大发明之一的指南针，从司南、指南鱼算起，有二千多 年的历史。对矿山测量和其它工程勘测有很大的贡献。
第01章 绪论
第一节 概述
• 在测量学的发展也受到了战争的促进。公元前210年秦始 皇修建的“堑山堙谷，千八百里”直道，古罗马构筑的兵 道，以及公元前218年欧洲修建的通向意大利的“汉尼拨 通道”等，都是著名的军用道路。
o
x
Ⅲ
Ⅳ
o
y
Ⅲ
Ⅱ
第01章 绪论
第二节 地面点位的确定
➢高程
1、地面点的高程： 地面点到某一高程基准面的垂直距离。 大地高H大：地面点沿法线到椭球体面的距离。 海拔高H海：地面点沿铅垂线到大地水准面的距离，也称绝
对高程，常简化用H表示。 相对高程： 地面点到某一假定水准面的垂直距离， 也称假定高程
2、高差：地面上两点间的高程之差，用h表示。
二、测量工作的基本原则
内容：由整体到局部，先控制后碎部，从高级到低级 步步有检核
作用：减少误差积累，加快测量速度
三、测量的基本工作
距离测量、角度测量、高差测量
四、测量工作的基本步骤
技术设计、控制测量、碎部测量、检查验收
地面点位是用坐标和高程表示的。
坐标 地理坐标、独立平面直角坐标系、高斯平直角坐标系。
高程 绝对高程（海拔）、相对高程（假定高程）
测绘专业-控制测量
控制测量
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。
研究获得高精度测量成果的精密仪器和科学的使用方法。 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。 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
（1）水平控制网的布设形式
17世纪前
近代
17-20世纪初
现代
20世纪至今
将来
测量仪器
绳尺、步弓、矩尺 简单机械式
测量理论
弧度测量、面积计算 理论原始简单
测量产品
粗糙的 地图
望远镜、经纬仪、水 三角测量、最小二乘法、 实测的
准仪、平板仪
地图投影
地图
光学机械式
测量走向精确
电子仪器、航空摄影、GIS、RS、GPS
GPS
数字测图
电子智能仪器
控制测量
在国民经济各项建设和社会发展中发挥着基础性的重 要保证作用 。地形图是一切经济建设规划和发展必需 的基础性资料。 控制测量学在防灾、减灾、救灾及环境监测、评价与 保护中发挥着特殊的作用 控制测量在发展空间技术和国防建设中，在丰富和发 展当代地球科学的有关研究中，以及在发展测绘工程事 业中，它的地位和作用将显得越来越重要。
学时 6 10 8 20
控制测量
续表
学习 项目 编号
5
6
7
学习项目名称
学习型工作任务
三角高程测量 控制网数据处理
GPS控制测量
全站仪高程导线观测与计算 平面控制网概算 高斯投影计算与地方坐标系建立 平面控制网平差计算 高程控制网平差计算 GPS控制网布设 GPS控制网数据采集 GPS控制网数据处理
测量学-2版97第六章控制测量学
4、连测：观测导线连接角和连接边
目的：传递坐标方位角和坐标之用。如果附近无高级控制 点，则用罗盘仪施测导线起始边的磁方位角，并假定起始 点的坐标作为起算数据。
附合导线外业:
已知数据：AB,XB,YB；CD,XC,YC。点1、2、3、4为 新建导线点。
C CD
AB
B
B
1 DB1
1
D12
2 D23
2
3 D34 4 D4C
1、小区域平面控制：
国家城市控制点—首级控制—图根控制 图根平面控制：常采用小三角测量、导线测量、前方交会、 后方交会等方法。
2、小区域高程控制：
国家或城市水准点—三、四等水准—图根点高程（图根水准）
测图比例尺
图根点密度 (点／km2 )
1:500 150
1:1000 1:2000
50
15
1:5000 5
实地选点时，应注意下列几点：
(1) 地面坚实，视野开阔，便于安置仪器； (2) 相邻点要通视，便于测角和量距； (3) 导线点应均匀分布于整个测区； (4) 同等级导线相邻各边长度相差不宜过大。
2．量边：测量各导线边的距离
光电测距或钢尺量距
3、测角：观测导线各转折角(左角、右角)
测回法测角 附和导线和支导线一般观测左角 闭合导线一般观测内角
国家高程控制网：由一、二、三、四等水准网 (leveling network)组成。
国家控制网的特点：高级点逐级控制低级点。
国家一、二等平面控制网布置形式
一等三角网
二等三角网
三、四等三角网和导线网
根据测区的需要，在二等三角网的基础上进行加密，基 本图形如下：
三角网或三边网
导线网
三、小区域（10km2以内）控制测量
目的：传递坐标方位角和坐标之用。如果附近无高级控制 点，则用罗盘仪施测导线起始边的磁方位角，并假定起始 点的坐标作为起算数据。
附合导线外业:
已知数据：AB,XB,YB；CD,XC,YC。点1、2、3、4为 新建导线点。
C CD
AB
B
B
1 DB1
1
D12
2 D23
2
3 D34 4 D4C
1、小区域平面控制：
国家城市控制点—首级控制—图根控制 图根平面控制：常采用小三角测量、导线测量、前方交会、 后方交会等方法。
2、小区域高程控制：
国家或城市水准点—三、四等水准—图根点高程（图根水准）
测图比例尺
图根点密度 (点／km2 )
1:500 150
1:1000 1:2000
50
15
1:5000 5
实地选点时，应注意下列几点：
(1) 地面坚实，视野开阔，便于安置仪器； (2) 相邻点要通视，便于测角和量距； (3) 导线点应均匀分布于整个测区； (4) 同等级导线相邻各边长度相差不宜过大。
2．量边：测量各导线边的距离
光电测距或钢尺量距
3、测角：观测导线各转折角(左角、右角)
测回法测角 附和导线和支导线一般观测左角 闭合导线一般观测内角
国家高程控制网：由一、二、三、四等水准网 (leveling network)组成。
国家控制网的特点：高级点逐级控制低级点。
国家一、二等平面控制网布置形式
一等三角网
二等三角网
三、四等三角网和导线网
根据测区的需要，在二等三角网的基础上进行加密，基 本图形如下：
三角网或三边网
导线网
三、小区域（10km2以内）控制测量
测量学-第一章 绪论
• 短轴平行于地轴
– 定位
• 大地水准面与椭球体最接近 • 单点定位：大地原点参考椭球面和大地水准面相切，
法线和垂线重合。
北纬34°32′27.00″东经108°55′25.00″。
地球
大地体
大地水准面
大地水准面和铅垂线 是测量工作的基准面 和基准线
参考椭球
参考椭球面
参考椭球面和法线测量 内业计算的基准面和基 准线
• 施工阶段：把线路和各种建筑物正确的测设到 地面上。
• 竣工测量：对建筑物进行竣工测量。（是否符 合设计的要求）
• 运营阶段：为改建、扩建而进行的各种测量。 • 变形观测：为安全运营，防止灾害进行变形测
量。
§1.2 测量学的发展概况
世界最早的地图
公元前3200年古埃及绘在苇草上的金矿图
陶片上的古巴比伦
§1.3.2 空间位置表示方法
地面点的空间位置表示方法
1.二维坐标系和一维坐标系组合表示
地理坐标和高程 平面直角坐标和高程
2.三维的空间直角坐标
天文地理坐标系
大地水准面和铅垂线是天文地理坐 标系的基准面和基准线
地面点的坐标是它沿铅垂线在大地 水准面上投影点的经度和纬度（
） ,
正高是地面点沿铅垂线到大地水准 面的距离
N
P
首
子 午
O
线
赤道
大地水准面 S
图5-1 天文地理坐标系
大地地理坐标系
– 基准面：参考椭球面 – 基准线：法线
表示地面点在地球椭球面上 的位置，用地面点沿投影到 椭球面上的投影点的大地经 度L和大地纬度B，表示。
我国目前采用的国家大地坐标系是1954年北京坐标 系和1980年国家大地坐标系 。
– 定位
• 大地水准面与椭球体最接近 • 单点定位：大地原点参考椭球面和大地水准面相切，
法线和垂线重合。
北纬34°32′27.00″东经108°55′25.00″。
地球
大地体
大地水准面
大地水准面和铅垂线 是测量工作的基准面 和基准线
参考椭球
参考椭球面
参考椭球面和法线测量 内业计算的基准面和基 准线
• 施工阶段：把线路和各种建筑物正确的测设到 地面上。
• 竣工测量：对建筑物进行竣工测量。（是否符 合设计的要求）
• 运营阶段：为改建、扩建而进行的各种测量。 • 变形观测：为安全运营，防止灾害进行变形测
量。
§1.2 测量学的发展概况
世界最早的地图
公元前3200年古埃及绘在苇草上的金矿图
陶片上的古巴比伦
§1.3.2 空间位置表示方法
地面点的空间位置表示方法
1.二维坐标系和一维坐标系组合表示
地理坐标和高程 平面直角坐标和高程
2.三维的空间直角坐标
天文地理坐标系
大地水准面和铅垂线是天文地理坐 标系的基准面和基准线
地面点的坐标是它沿铅垂线在大地 水准面上投影点的经度和纬度（
） ,
正高是地面点沿铅垂线到大地水准 面的距离
N
P
首
子 午
O
线
赤道
大地水准面 S
图5-1 天文地理坐标系
大地地理坐标系
– 基准面：参考椭球面 – 基准线：法线
表示地面点在地球椭球面上 的位置，用地面点沿投影到 椭球面上的投影点的大地经 度L和大地纬度B，表示。
我国目前采用的国家大地坐标系是1954年北京坐标 系和1980年国家大地坐标系 。
控制测量概述
（4）Gps 高程测量方法 三、控制测量新技 术的发展应用
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——读娄的数字化与自动化（电经）；
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
3、精密水准仪的发 展
平板玻璃测微器——自动安平水准仪——“摩托化”水准测量 ——数字水准仪
7、惯性导航系统（INS 系统） 导航是引导载体到达预定目的地的过程。
六、大地测量学的 发展简史与展望
1、大地测量学发展 简史
1) 段
3) 第三阶段——大地水准面阶段
4) 第四阶段——现代大地测量新时期 三 总结
本 节课主 要让学生 对控制 测量有 一个整体 的概念 。了解 控制测量 的
采用电磁波测距仪直接测量三角网某一边或某些边的边长作为起算边长。
起算坐标 当测区内有国家三角网（或其他单位施测的三角网）时，则由
已有的三角网传递坐标。若测区附近无三角网成果可利用，则可在一个三
角点上用天文测量方法测定其经纬度，再换算成高斯平面直角坐标，作为
起算坐标。保密工程或小测区也可采用假设坐标系统。
起算方位角 当测区附近有控制网时，则可由已有网传递方位角。若无 已
有成果可利用时，可用天文测量方法测定三角网某一边的天文方位角再把
它换算为起算方位角。在特殊情况下也可用陀螺经纬仪测定起算方位角。
独立网与非独立网 当三角网中只有必要的一套起算数据（例如一条起算
边，一个起算方位角和一个起算点的坐标）时，这种网称为独立网。下图
第二节 建立控制网的基本方法
和学生共
一、建立国家水平 控制网的基本方法 （一）常规大地测 量方法
测量学基础第一章绪论
总结
1、测量学的概念、任务、学科分支； 2、测量学的发展概况。
习题
1.测绘学的基本概念及测量学的研究对象 2.测量学的分类 3.测量学在社会生产、工程实践中的作用及 其在国民经济建设中的重要地位
▪ GPS功能必须具备GPS终端、传输网络网络和控制 平台三个要素；通过这三个要素，可以提供车辆防 盗、反劫、行驶路线监控及呼叫指挥等功能。
▪ 应用：主要是为船舶，汽车，飞机，行人等运动物 体进行定位导航，例如：1.船舶远洋导航和进港引 水 2.飞机航路引导和进场降落 3.汽车自主导航 4. 个人旅游（导航，导游，导览一体机）等等。
吴启文 邮箱： 电话：
学习好本课程的要求
◆认真听课； ◆做好笔记； ◆独立完成作业； ◆实验课认真对待。
▪ 本课程为考试课： 成绩=平时成绩（30%）+考试成绩（70%）
本教程学习内容
▪ 第一章 绪论 ▪ 第二章 测量学的基本知识 ▪ 第三章 水准测量 ▪ 第四章 角度测量 ▪ 第五章 距离测量 ▪ 第六章 测量误差的基本知识 ▪ 第七章 直线方位测量 ▪ 第八章 平面控制测量 ▪ 第九章 高程控制测量 ▪ 第十章 地形图的基本知识 ▪ 第十一章 大比例尺地形图的测绘 ▪ 第十二章 地形图的应用
掌握测量的基本知识和基本理论 差的基本知识，懂得精度的概念并能进行简单的精度评定，掌 握基本测量数据处理的理论和方法，并能够在工程实践活动中 正确使用地形图和测绘资料。为后期的测量专业课程打下基础。
四、学习本课程的目的和要求
➢地图学（cartography）
研究模拟和数字地图的基础理论、设计、编绘、复制的技 术方法及其应用的学科。
第一章 绪 论
测量学（surveying）
研究地球的形状和大小，以及确定地球表面点 位关系的一门学科。
整理控制测量知识点总结
控制测量知识点总结20 年月日A4打印/ 可编辑高等教育自学考试课程考试大纲课程名称：控制测量课程代码：01550（理论）第一部分课程性质与目标一、课程性质与特点控制测量是工程测量专业的一门主要专业课，是全国高等教学自学考试工程测量专业必考的专业课，是为培养和检验自学考试者的控制测量的基本理论知识和应用能力而设置的一门专业课。
二、课程目标与基本要求控制测量的任务是在一个特定的地区内，建立水平控制网和高程控制网，以确定地面点的精确位置，作为各种比例尺地形测图和各项工程测量的基础。
本课程以三角测量，水准测量，三角高程测量，电磁波测距，精密导线测量为主要内容讲解外业观测的方法和理论、操作技能，以参考椭球和高斯投影计算为主内容讲解内业的数据处理技术。
本课程是科学性，系统性，和实践性较强的一门课，基本知识和基本理论涉及面广，有些概念较抽象，外业工作繁琐，实际操作和计算要求严格细致，因此在自学考试命题中，应体现本课程的性质和特点。
设置本课程的具体目的是，使自学应考者比较全面系统地掌握控制测量的基本知识和基本理论，掌握小面积测区建立三、四等水平控制网，高程控制网的外业工作方法和基本操作技能，基本掌握高斯投影计算方法及基本技能，以便毕业后较好地适应工程测量工作的要求。
三、与本专业其他课程的关系它在《测量学》课程自学结束后基础上进行自学，为后面的《数字地籍测量》、《GPS定位技术应用》、《工程测量》等专业课的自学打下一定的基础。
第二部分考核内容与考核目标第一章绪论一、学习目的和要求通过本章学习，了解控制测量的任务和建设国家大地控制网的基本方法；初步建立大地控制网测量数据归算的基本概念。
本章重点：控制测量任务，建立国家水平、高程控制网的常规方法及其基本原理，大地控制测量数据归算的基本概念。
难点：大地控制测量数据归算的基本概念。
二、考核知识点与考核目标（一）控制测量及任务识记：控制测量的概念理解：控制测量的任务1.建立国家水平控制网的方法和优缺点，适用范围识记：三角测量，导线测量，GPS测量的方法和优缺点理解：适用范围2.建立国家高程控制网的方法和优缺点，适用范围识记：水准测量，三角高程测量，光电测距高程导线测量建立方法理解：适用范围第二章平面控制网的布设一、学习目的和要求通过本章学习，了解国家平面控制网和工程平面控制网的布设原则和布设方案；掌握平面控制网的技术设计作业程序；基本掌握平面控制网的精度估算方法。