控制测量学PPT电子教案第二章水平测量控制网的技术设计.ppt

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1、控控 制制 测测 量量 学学 本章讲述水平控制网的布设，目的是解决平面本章讲述水平控制网的布设，目的是解决平面控制点位置的选择问题。内容涉及平面控制网的布控制点位置的选择问题。内容涉及平面控制网的布设原则、布设方案；平面控制网的技术设计、精度设原则、布设方案；平面控制网的技术设计、精度估算；平面控制网的选点、造标埋石。估算；平面控制网的选点、造标埋石。重点重点 ：平面控制网的技术设计、精度估平面控制网的技术设计、精度估算算 1 1 三角测量法三角测量法1）网形）网形 2.1.1 水平控制网的布设形式水平控制网的布设形式优点：图形简单、精度高、多余优点：图形简单、精度高、多余观测量多、便于计算。

2、观测量多、便于计算。缺点：布网困难大缺点：布网困难大2.1 国家水平控制网建立的基本原理国家水平控制网建立的基本原理2）起算数据和推算元素）起算数据和推算元素 已知边长已知边长 ，坐标方位角，坐标方位角 和坐标（和坐标（x，y），统称为起），统称为起算数据。三角点上观测的水平角（或方向）、三角形边长、坐算数据。三角点上观测的水平角（或方向）、三角形边长、坐标方位角和三角点的坐标统称为三角测量的推算元素。标方位角和三角点的坐标统称为三角测量的推算元素。2,1s2,12.1.1 水平控制网的布设形式水平控制网的布设形式 3 3）工程测量中三角网起算数据的获得）工程测量中三角网起算数据的获得 起算边

3、长起算边长 利用国家三角网边长作为起算边长。利用国家三角网边长作为起算边长。可采用电磁波测距仪直接测量三角网某一边或某些边的边可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。长作为起算边长。起算坐标起算坐标 利用国家三角网传递坐标。否则可在一个三角点上用利用国家三角网传递坐标。否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。起算方位角起算方位角 由已有网传递方位角。否则，可用天文测量方法测定某天文

4、方位由已有网传递方位角。否则，可用天文测量方法测定某天文方位角再把它换算为角再把它换算为 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。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，这种网称为独立网独立网。如果。如果三角网中具有多于必要的一套起算数据时，则这种网称为三角网中具有多于必要的一套起算数据时，则这种网称为非独立网非独立网。（a）称为中点多边形，是三

5、角网中常用的一种典型图形。）称为中点多边形，是三角网中常用的一种典型图形。（b）这种三角网的起算数据多于一套，属于非独立网，又称为附合网。）这种三角网的起算数据多于一套，属于非独立网，又称为附合网。2.1.1 水平控制网的布设形式水平控制网的布设形式 导线网包括单一导线和具有一个或多个结点的导线网。网中导线网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：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。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，导线网与三角网相比，主要优点主要优点在于

6、：在于：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。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。导线网的图形非常灵活，选点时可根据具体情况随时改变。导线网的图形非常灵活，选点时可根据具体情况随时改变。网中的边长都是直接测定的，因此边长的精度较均匀。网中的边长都是直接测定的，因此边长的精度较均匀。导线网特别适合于障碍物较多的平坦地区或隐蔽地区。导线网特别适合于障碍物较多的平坦地区或隐蔽地区。2.2.导线网导线网导线网的缺点主要是导线网的缺点主要是：导线网中的多余观测

7、数较同样规模的三角网要少，有时不易发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。现观测值中的粗差，因而可靠性不高。2.1.1 水平控制网的布设形式水平控制网的布设形式 3.3.边角网和三边网边角网和三边网 边角网是指测角又测边（或部分边长）的以三角形为基本边角网是指测角又测边（或部分边长）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。图形的网。如果只测边而不测角即为三边网。2.1.1 水平控制网的布设形式水平控制网的布设形式4.GPS控制控制网网 GPS控制网的形状由多边形组成，测定网中所有的GPS基线向量。至少需要一个起始点的三维空间坐标

8、和起始方位角或已知两点以上的坐标（其中1点为三维空间坐标）。对网形没有要求，但短边优先联测。国家三角网的精度应满足大比例尺测图的要求，即要求首级图根点相对于起算三角点的点位中误差，在图上不大于0.1mm，相对于地面点的点位中误差则不超过 0.1Nmm（N为比例尺分母）。相邻国家三角点的点位中误差小于1/3*0.1Nmm。4.应有统一的规格 2.1.2 建立国家水平大地控制网的原则建立国家水平大地控制网的原则 1）一等三角锁）一等三角锁国家控制国家控制网的基础和骨干网的基础和骨干 沿经纬线方向布设成纵横沿经纬线方向布设成纵横交叉的网状图形；在交叉处交叉的网状图形；在交叉处设置起算边；用拉普拉斯方

9、设置起算边；用拉普拉斯方位角；两起算边之间锁长约位角；两起算边之间锁长约200km，约由，约由1617个三角形个三角形组成，平均边长山区约组成，平均边长山区约25km，平原约平原约20km；测角中误差小；测角中误差小于于0.7。()sinAL 2）二等三角锁（网）二等三角锁（网）国家三角网的全面基础国家三角网的全面基础地形测图的基本控制地形测图的基本控制 布设方案：布设方案：20世纪世纪60年代前年代前：在一等锁环：在一等锁环内，先沿经纬线纵横交叉布设二等内，先沿经纬线纵横交叉布设二等基本锁（平均边长约基本锁（平均边长约1520km，测，测角中误差小于角中误差小于1.2），二等补充，二等补充网

10、（平均边长约为网（平均边长约为13km，测角中误，测角中误差小于差小于2.5）。）。20世纪世纪60年代后年代后：二等网以全：二等网以全面三角网的形式布设在一等锁环内，面三角网的形式布设在一等锁环内，四周与一等锁衔接。其平均边长约四周与一等锁衔接。其平均边长约为为13km，测角中误差小于，测角中误差小于1.0。3）三、四等三角网）三、四等三角网 三等网的平均边长约为三等网的平均边长约为8 km，测角中误差为，测角中误差为1.8。四等网的平均边长为约为四等网的平均边长为约为26km，测角中误差为，测角中误差为2.5。插网法插网法插点插点4）国家三角锁（网）的布设规格及其精度）国家三角锁（网）的布

11、设规格及其精度5、我国天文大地网基本情况简介：、我国天文大地网基本情况简介：1）利用常规测量技术建立的国家大地测量控制网：）利用常规测量技术建立的国家大地测量控制网：我国统一的国家大地控制网的布设工作开始于我国统一的国家大地控制网的布设工作开始于20世纪世纪50年代初，年代初，60年代末基本完成，历时年代末基本完成，历时20多年。共布设多年。共布设一等三角一等三角锁锁401条，锁长条，锁长7.3万万km。一等导线点。一等导线点312个，导线环总长约个，导线环总长约1万万km。1982年完成了天文大地网整体平差，网中包括一等三年完成了天文大地网整体平差，网中包括一等三角锁系，二等三角网，部分三等

12、网，角锁系，二等三角网，部分三等网，共共48433个大地控制点，个大地控制点，500条起始边和近条起始边和近1000个正反起始方位角，个正反起始方位角，311198个方向观个方向观测值，测值，1404条导线测距观测值。条导线测距观测值。平差结果表明平差结果表明：网中离大地：网中离大地原点最远点的点位中误差为原点最远点的点位中误差为0.9m，一等方向中误差为，一等方向中误差为0.46。采用条件联系数法和附有条件的间接观测平差法两采用条件联系数法和附有条件的间接观测平差法两种方案独立进行平差，两种方案平差后所得结果基本一致，种方案独立进行平差，两种方案平差后所得结果基本一致，坐标最大差为坐标最大差

13、为4.8cm。这充分说明我国天文大地网的精度较。这充分说明我国天文大地网的精度较高，结果可靠。高，结果可靠。2）利用现代测量技术建立的国家大地测量控制网：）利用现代测量技术建立的国家大地测量控制网：（1）全国）全国GPS A、B级网：级网：1992年年6-9月我国由多家单位合作，在全国范围内组织了一次盛况空前月我国由多家单位合作，在全国范围内组织了一次盛况空前的的“中国中国92 GPS会战会战”，目的目的是在全国范围内确定精确的地心坐标，建是在全国范围内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；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；从从19

14、91年开始，经过年开始，经过5年在国家年在国家A级网的基础上建立了国家级网的基础上建立了国家 B级网级网（又称国家高精度（又称国家高精度GPS网）。全网基本均匀布点，覆盖全国，共布测网）。全网基本均匀布点，覆盖全国，共布测730个点左右，总独立基线数个点左右，总独立基线数2200多条，经整体平差后，点位地心坐标精度达多条，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基线边长相对中误差可达 2.010e-8，高程分量相对中误，高程分量相对中误差为差为3.010e-8。（2）全国）全国GPS一、二级网：一、二级网：由军测部门建立，主要为军事服务。由军测部门建立，主要为军事

15、服务。（3）中国地壳运动观测网络：）中国地壳运动观测网络：“中国地壳运动观测网络中国地壳运动观测网络 是以全球卫星定位系统是以全球卫星定位系统(GPS)观测技术为主，辅之已有观测技术为主，辅之已有的甚长基线射电干涉测量的甚长基线射电干涉测量(VLBI)和人卫测距和人卫测距(SLR)等空间技术，结合精密重力和精等空间技术，结合精密重力和精密水准测量构成的大范围、高精度、高时空分辨率的地壳运动观测网络。密水准测量构成的大范围、高精度、高时空分辨率的地壳运动观测网络。网络的科学网络的科学目标以地震预测预报为主目标以地震预测预报为主，本科学工程由中国地震局牵头，总参，本科学工程由中国地震局牵头，总参测

16、绘局、中国科学院、国家测绘局共同承担。国家静态投资总额人民币测绘局、中国科学院、国家测绘局共同承担。国家静态投资总额人民币13500万元万元 “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。通过联合处理将其归于一个坐标参考框架，形成了紧密的联系体系，可满足现代测量技术对地心坐标的需求，同时为建立我国新一代的地心坐标系统打下了坚实的基础。2.2.1 工程控制网的分类：工程控制网的分类：1.测图控制网测图控制网 2.施工控制网施工控制网 3.变形观测专用控制网变形观测专用控制网2.2.2 布设原则：布设原则：1 分级布网，逐级控制分级布网，逐级控制 2 应有足够的精度应有足够的精度 3 应有足够的密度应有足够的密度 4 应有有统一的规格应有有统一的规格 1.1.分级布网、逐级控制分级布网、逐级控制 通常布设首级控制网，随后再加密若干级较低精度的控制网。用于工程建筑物放样的专用控