控制测量学 绪论

1、第章 绪论第章 绪论一、控制测量的任务及其基本内容一、控制测量的任务及其基本内容GPS空间大地测量大地测量理论物理几何大地测量现代大地测量第章 绪论几何大地测量几何大地测量 几何大地测量学亦即天文大地测量学。它的基本任务是确定地球的形状和大小及确定地基本任务是确定地球的形状和大小及确定地面点的几何位置面点的几何位置。主要内容是关于国家大地测量控制网(包括平面控制网和高程控制网)建立的基本原理和方法，精密角度测量，距离测量，水准测量；地球椭球数学性质，椭球面上测量计算，椭球数学投影变换以及地球椭球几何参数的数学模型等。 第章 绪论物理大地测量物理大地测量 物理大地测量学也有称为理论大地测量学。它

2、的基本任务是用物理方法(重力测量)确定地球形状及其外部重力场。主要内容包括位理论，地球重力场，重力测量及其归算，推求地球形状及外部重力场的理论与方法等。第章 绪论空间大地测量空间大地测量GPS 空间大地测量学主要研究以人造地球卫星及其他空间探测器为代表的空间大地测量的理论、技术与方法。GPS卫星定位技术是空间大地测量的主要技术。第章 绪论 1991年国际大地测量协会（LAG）决定在全球范围内建立一个IGS（国际GPS地球动力学服务）观测网，并于1992年69月间实施了第一期联测，在这一年，我国由10多个单位合作，使用30多台GPS双频接收机 ，在全国范围内组织了一次盛况空前的“中国92 GPS

3、会战”，在我国建成了平均边长约定100km的GPS A级网，确定精确的地心坐标，建立起我国新一代的地心参考框架及其与国家坐标系的转换参数。我国GPS A级网第章 绪论在A级网的基础上，我国又布设了B级网（平均边长在我国东部地区为50km，中部地区为 100km，西部地区为150km，经整体平差后，点位地心坐标精度达0.1m，GPS基线边长 相对中误差可达 2.010-8 ，高程分量相对中误差为3.010-8） 。全国约2500个点。A、B级GPS网点都联测了几何水准。为我国各部门的测绘工作，建立各级测量控制网，提供了高精度的平面和高程基准。我国已完成西沙、南沙群岛各岛屿与大陆的GPS联测，使海

4、岛与全国大地网联成一整体。我国GPS B级网第章 绪论GPS的应用在工程测量工程测量方面，应用GPS静态相对定位技术，布设精密工程控制网，用于城市和矿区油田地面沉降监测、大坝变形监测、高层建筑变形监测、隧道贯通测量等精密工程。加密测图控制点，应用GPS实时动态定位技术（简称RTK）测绘各种比例尺地形图和用于施工放样。 在航空摄影测量航空摄影测量方面，我国测绘工作者也应用GPS技术进行航测外业控制测量、航摄飞行导航、机载GPS航测等航测成图的各个阶段。第章 绪论GPS的应用在地球动力学地球动力学方面，GPS技术用于全球板块运动监测和区域板块运动监测。我国已开始用GPS技术监测南极洲板块运动、青藏

5、高原地壳运动、四川鲜水河地壳断裂运动，建立了中国地壳形变观测网、三峡库区形变观测网、首都圈GPS形变监测网等。GPS技术已经用于海洋测量、水下地形测绘。我国的全球定位系统（GPS）测量规范己于1992年10月1日起实施。第章 绪论地心参考框架和国家坐标的转换地心参考框架和国家坐标的转换新布成的国家A、B级网已成为我国现代大地测量和基础测绘的基本框架，它以其特有的高精度把我国传统天文大地网进行了全面改善和加强，从而克服了传统天文大地网的精度不均匀 ，系统误差较大等传统测量手段不可避免的缺点。通过求定A、B级GPS网与天文大地网之间的转换参数，建立起了地心参考框架和我国国家坐标的数学转换关系，从而

6、使国家大地点的服务应用领域更宽广，克服我国西部大地水准面存在较大系统误差的缺陷。 第章 绪论1、控制测量的任务和作用、控制测量的任务和作用 控制测量的任务控制测量的任务 在设计阶段，建立用于测绘各种大比例尺地形图的测图控制网。 在施工阶段，为工程建设建立施工控制网，作为放样工程建筑物的基础，以满足设计和施工的要求。 在运营阶段，建立以监视建筑物变形为目的的变形观测专用控制网。第章 绪论1、控制测量的任务和作用、控制测量的任务和作用 控制测量的作用控制测量的作用 建立统一的坐标系，控制误差的积累，便于开展各种测量工作。 控制测量的分类控制测量的分类 按性质分为平面控制测量和高程控制测量； 按精度

7、分为一、二、三、四等； 按测量方法分为天文测量、三角测量、导线测量、卫星定位测量等。第章 绪论2、控制测量学的主要内容、控制测量学的主要内容 研究建立控制网的理论和方法。研究建立控制网的理论和方法。 与大地测量的主要区别：控制测量学研究的对象是工程控制网，而大地测量学研究的对象是国家控制网。大地测量学着重点研究一、二等控制问题，控制测量学着重研究专用控制网专用控制网和工程控制网工程控制网的建立问题。 工程控制网与国家控制网有相同和不可分割的地方，如国家控制网中的三、四等控制点，它本身就是为工程建设和测绘地形服务的；控制测量中的二、三、四等控制测量又基本上是按大地测量的理论、方法和精度施测的。第

8、章 绪论二、建立控制网的基本方法二、建立控制网的基本方法 控制测量是由平面控制测量平面控制测量和高程控制测量高程控制测量组成。平面控制测量平面控制测量是通过建立平面控制网，以确定地面点在参考椭球面上或某一投影平面上的位置；高程控制高程控制测量测量是通过建立高程控制网，以确定地面点的高程-地面点至某一基准面（大地水准面）的距离。 控制测量方法控制测量方法分为常规地面测量常规地面测量和GPS卫星定位卫星定位测量测量。 第章 绪论1、水平控制网的布设形式、水平控制网的布设形式 三角网三角网 在地面上，按一定的要求选定一系列的点（三角点），以三角形在地面上，按一定的要求选定一系列的点（三角点），以三角

9、形的图形把它们连接起来，构成地面上的三角网或锁。的图形把它们连接起来，构成地面上的三角网或锁。第章 绪论以图1-4为例，待定点3的坐标可按下式计算： (1-1) (1-2) (1-3) (1-4) 观测量：方向或角度。 起算数据：独立网4个： 或两点坐标。 推算元素：坐标，边长，坐标方位角。CBsssin/sin2 . 13 . 1A2 . 13 . 13 . 13 . 13 . 1cossx3 . 13 . 13 . 1sinsy3 . 113xxx3 . 113yyy，syx在三角网中，只有一套必要的起算数据的三角网，称为独立网。在三角网中，只有一套必要的起算数据的三角网，称为独立网。 第

10、章 绪论三角网的优缺点 优点优点：控制面积大，测角精度高，检核角度观测质量的几何条件多（易于发现观测中的粗差），相邻三角点间的相对点位误差小。 缺点缺点：易受障碍物影响；布网困困难大；各边的边长和方位角的精度不均匀（除起始边和起始方位角外，其余各边的边长和方位角都是用水平角推算出来的，由于测角误差的传播，距离起始边和起始方位角越远，它们的精度就越低）第章 绪论 导线网导线网 在地面上，按一定的要求选定一系列的点（导线点），以折线的形式把它们连接起来，构成导线。 观测量：方向（或角度）和边长。 起算数据：独立导线网3个：x，y，。 推算元素：坐标，边长（平差值），坐标方位角。第章 绪论导线网的优

11、缺点 优点优点：呈单线布设，坐标传递迅速坐标传递迅速；布设灵活布设灵活（只需前后两个相邻导线点通视，易于越过地形、地物障碍）；各导线边精度均匀各导线边精度均匀（均直接测定）；导线导线纵向误差小纵向误差小（导线的纵向误差完全由测距误差产生的）。 缺点缺点：控制面积小；检核观测成果质量的几何条控制面积小；检核观测成果质量的几何条件少（件少（不易发现观测中的粗差）；横向误差较大）；横向误差较大（导线的横向误差完全由测角误差产生的）。第章 绪论导线网的适用范围 适用范围适用范围：障碍较多的平坦地区或隐蔽地区。 我国的国家平面控制网是以三角测量为主，导线测量为辅的方法建立的。 随着测距仪向高精度、多功能

12、、轻小型、自随着测距仪向高精度、多功能、轻小型、自动化方向发展（全站仪），导线测量将会被更广动化方向发展（全站仪），导线测量将会被更广泛地采用泛地采用。第章 绪论 边角网和三边网边角网和三边网 以往主要是通过三角测量（即观测全部水平角）的方法来建立三角网。随着电磁波测距仪测距精度及自动化程度的日益提高，不断改进着测量的传统方法。三边网测量（观测全部边长）和边角网测量得到了广泛应用，三角网也随之扩展为三边网和边角网。尤其是边角网，既测角又测边，能有效地提高整个网形的结构强度和点位精度，已成为目前最常用的布网形式（常用于变形观测）。 第章 绪论边角网有以下几种情况a.观测全部边长和全部角度；b.在

13、测边网中加测部分角度；c.在测角网中加测部分边长；d.观测部分边长和部分角度。第章 绪论2、高程控制网的布设形式、高程控制网的布设形式。 水准测量（精度高）。 三角高程测量（精度较低）。 详细内容设将在后续章节介绍 第章 绪论3、GPS卫星定位测量卫星定位测量 GPS是全球定位系统的英文缩写是全球定位系统的英文缩写。它的含义是利用卫星的测时和测距进行导航，以构成全球定位系统。现在国际上公认，将这一全球定位系统简称为GPS，它是美国国防部主要为满足军事部门对海上、陆地和空中设施进行高精度导航和定位的要求而建立的 ，该系统自1973年开始设计、研制，历时20年，于1993年全部建成。 第章 绪论

14、GPS是目前世界上最先进、最完善的卫星导航系统与定位系统，它不仅具有全球性、全天候、实时高精度，三维导航与定位能力，而且具有良好的抗干扰和保密性。 近年来，GPS精密定位技术已在我国得到广泛的应用，在大地测量中、工程测量与变形监测、资源勘察及地壳动力监测等方面取得了良好的效果和成功经验，充分地证明了GPS精密定位技术的优越性和巨大潜力。 第章 绪论GPS卫星定位技术的优点： 选点灵活选点灵活。GPS点之间不要求相互通视，对GPS网的几何图形也没有严格的要求，因而使GPS点位的选择更为灵活，可以自由布设。 定位精度高定位精度高。目前采用载波相位进行相对一位，精度 可达1ppm。 观测速度快观测速度快。目前，利用静态定位方法，完成一条基线的相对定位所需要的，根据要观测的精度不同，一般约为13小时。如果采用快速静态相对定位技术，观测时间可缩短到数分钟。 功能齐全功能齐全。GPS测量可同时测定测点的平面位置和高程，采用实时动态测量可进行施工放样。第章 绪论