控制测量学课件第二讲

第二讲控制测量学 第二讲水平控制网的技术设计2.1国家水平控制网建立的基本原理(掌握）2.2工程测量水平控制网建立的基本原理(掌握） 本章讲述平面控制网的布设，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。第二讲水平控制网的技术设计 2.1.1建立国家水平大地控制网的方法常规大地测量法（三角测量、导线测量、边角网和三边网）天文测量法现代定位新技术（GPS、VLBI、INS） 控制网的布设形式1三角网1）网形如果测区较小，可以把测区所在的一部分椭球面近似看做平面，三角网中的观测量是网中的全部（或大部分）方向值。 2）起算数据和推算元素为了得到所有三角点的坐标,必须已知三角网中某边长和某一边的坐标方位角，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、坐标方位角和三角点的坐标统称为三角测量的推算元素。控制网的布设形式 3）工程测量中三角网起算数据的获得起算边长起算坐标控制网的布设形式起算方位角 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。具有多于必要起算数据时，则这种网称为非独立网。又称为附合网。控制网的布设形式 控制网的布设形式 导线网包括单一导线和导线网。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需要几个？导线网特别适合于障碍物较多的平坦地区或隐蔽地区。2导线网控制网的布设形式 导线网与三角网相比，主要优点在于：1网中各点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。控制网的布设形式 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。控制网的布设形式 边角网：指既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。边角网和三边网控制网的布设形式 GPS网控制网的布设形式 中国已经建成国家A、B级GPS网和一、二级网。GPS网控制网的布设形式 必要的起算数据数说明水准网：1，水准点高程测角网：4，两点坐标或一点坐标、一条边长、一个方位角测边网/边角网：3一点坐标、一个方位角 2.1.2布设原则1.分级布网、逐级控制2.应有足够的精度3.应有足够的密度4.应有统一的规格 1.分级布网、逐级控制我国领土辽阔，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。2.1.2布设原则 2.应有足够的精度控制网的精度应根据需要和可能来确定。为了保证国家控制网的精度，必须对起算数据和观测元素的精度、网中图形角度的大小等，提出适当的要求和规定。这些要求和规定均列于国家规范中。2.1.2布设原则 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。由于控制网的边长与点的密度有关，所以在布设控制网时，对点的密度要求是通过规定控制网的边长而体现出来的。2.1.2布设原则 2.1.2布设原则将上表中的数据代入此式得出因此国家规范中规定，国家二、三等三角网的平均边长分别为13km和8km。3.应有足够的密度 4.应有统一的规格由于我国三角锁网的规模巨大，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网的依据。2.1.2布设原则 2.1.3布设方案我国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。国家三角网的布设方案分为一、二、三、四等4个等级。 一等三角锁是国家大地控制网的骨干，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。一等三角锁布设方案 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。一等三角锁布设方案 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。二等三角锁、网布设方案 二等三角锁、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，也采用了插点方法布设，或越级布网。即在二等网内直接插入四等全面网，而不经过三等网的加密。三、四等三角网布设方案 (b)三、四等三角网布设方案 内插、外插图形。三、四等三角网布设方案 国家三角锁、网的布设规格及其精度 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。工程测量水平控制网建立的基本原理 工程测量水平控制网布设原则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 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。用于工程建筑物放样的专用控制网，往往分二级布设。第一级作总体控制，第二级直接为建筑物放样而布设；用于变形观测或其他专门用途的控制网，通常无须分级。布设原则说明 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。按图上0.lmm的绘制精度计算，这相当于地面上的点位精度为0.1×500=5（cm）。对于国家控制网而言，尽管观测精度很高，但由于边长比工测控制网长得多，待定点与起始点相距较远，因而点位中误差远大于工测控制网。布设原则说明 等级平均边长（km）测角中误差（″）起算边相对中误差最弱边相对中误差二等9±1.01/3000001/120000三等5±1.81/200000(首级）1/120000(加密）1/80000四等2±2.51/120000（首级）1/80000(加密）1/45000一级小三角二级小三角10.5±5±101/400001/200001/200001/10000布设原则说明 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》。布设原则说明 ①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。工测三角网具有如下的特点： 桥梁三角网对于桥轴线方向的精度要求应高于其他方向的精度，以利于提高桥墩放样的精度；隧道三角网则对垂直于直线隧道轴线方向的横向精度的要求高于其他方向的精度，以利于提高隧道贯通的精度；用于建设环形粒子加速器的专用控制网，其径向精度应高于其他方向的精度，以利于精确安装位于环形轨道上的磁块。特定要求的控制网 小结1.起算数据：控制网的已知数据。已知数据的形式：坐标、边长、方位角、高程等2.观测数据：控制网中通过观测得到的数据。3.推算数据：由已知数据和观测数据经推算得到的数据（通常为结果数据）。任何一个控制网均包含以上三类数据4.独立网：网内无多余起算数据。5.非独立网：网内有多余起算数据。