控制测量概述

1．知识与能力

掌握控制测量的概念；理解控制测量的任务。

2．过程与方法

讲授

3．情感、态度、价值观

培养同学们对控制测量学科的爱好和兴趣。

控制测量学是研究精确测定和描绘地面控制点空间位置及其变化的学科。本章主要介绍控制测量的任务和作用，进行平面控制测量和高程控制测量时的基准面和基准线。并简要讲述了建立控制网的基方法和程序。

二 讲授新课

一、控制测量的任务与作用

 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，测定一系列地面标志点（控制点）的水平和高程，建立控制网，这种测量工作称为控制测量。

2、控制测量分类

二、控制测量的基本任务 

在设计阶段建立用于测绘大比例尺地形图的测图控制网

在施工阶段建立施工控制网

在工程竣工后的运营阶段，建立以监视建筑物变形为目的的变形观测专用控制网

三、控制测量的作用 

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。

       为测制地形图，首先要布设全国范围内及局域性的大地测量控制网，为取得大地点的精确坐标，必须要建立合理的大地测量坐标系以及确定地球的形状、大小及重力场参数。

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。

四、控制测量学的研究内容 

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

第二节   建立控制网的基本方法

一、建立国家水平控制网的基本方法

（一）常规大地测量方法

1、三角测量方法

1）网形

      如右图,在地面上选定一系列点位1，2，…，使互相观测的两点通视，把它们按三角形的形式组合起来即构成三角网。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，则该三角网即为平面上的三角网（右图）。三角网中的观测量是网中的全部（或大部分）方向值（有关方向值的观测方法见第三章），右图中每条实线表示对向观测的两个方向。根据方向值即可算出任意两个方向之间的夹角。

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。

3）工程测量中三角网起算数据的获得

    在工程测量中，三角网起算数据可由下列方法求得：

起算边长  当测区内有国家三角网（或其他单位施测的三角网）时，若其精度满足工程测量的要求，则可利用国家三角网边长作为起算边长。若已有网边长精度不能满足工程测量的要求（或无已知边长可利用）时，则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。

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。

网与非网  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，这种网称为网。下图中各网都是网，其中（a）称为中点多边形，是三角网中常用的一种典型图形。

如果三角网中具有多于必要的一套起算数据时，则这种网称为非网。例如下图为相邻两三角形中插入两点的典型图形。ABC和D都是高级三角点，其坐标、两点间的边长和坐标方位角都是已知的。因此，这种三角网的起算数据多于一套，属于非网，又称为附合网。图中的P、Q为待定点。

4）三角测量的优缺点

优点：图形简单、  精度高、多余观测量多、便于计算。

缺点：布网困难大

2、导线测量法

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。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。

◆观测值：角度（或方向）和边长；

◆起算数据：一个起算点（X、Y）、一个方向的方位角；

◆优点：

    各点上方向少、通视小、易于选点、无须造标；图形灵活；边长精度均匀。

◆缺点：可靠性低。

导线网与三角网相比，主要优点在于：

导线别适合于障碍物较多的平坦地区或隐蔽地区。

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。

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。

3、边角网和测边网（以三角形为基本图形）

边角网是指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。  

4、GPS网

我国的许多大、中城市勘测院及工程测量单位开始用GPS布设控制网。

（二）天文定位测量方法

（三）现代大地测量方法

二、建立国家高程控制网的基本方法（第六章节介绍）

1、高程控制网的等级：

(1)一等水准路线是高程控制的骨干；

(2)在一等网基础上布设的二等水准路线是高程控制的全面基础；

(3)在一、二等水准网的基础上加密三、四等水准路线，直接为地形测量和工程建设提供必要的高程控制；

按国家水准测量规范规定，各等级水准路线一般都应构成闭合环线或附合于高级水准路线上。

工测高程控制网的布设也应遵守前述控制网布设的原则。

2、高程控制的基本方法

（1）几何水准测量方法

（2）三角高程测量方法

三角高程测量主要用于山区的高程控制和平面控制点的高程测定。

（3）光电测距高程导线测量方法

（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

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 

6、GPS（Global Positioning System)系统

10个点控制整个北京1.68万平方公里

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) 第一阶段——地球圆球阶段 

◆2) 第二阶段——地球椭球阶段 

◆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。了解控制测量的主要工作内容，学会布设控制网的基本方法

引导学生了解控制测量这门学科

和学生共同复习在地形测绘中学习的小区域控制测量

回忆在地形测绘中学习的导线测量

介绍控制测量新技术的发展应用培养学生对控制测量学习的兴趣

提问：回忆地形测绘我们的主要任务是什么？

让学生自己总结三角测量的优缺点

总结导线网的优缺点

  从控制测量的定义掌握控制测量的任务，让同学们了解这学期要学习的内容。课上介绍了新技术和新仪器的发展，是学生对控制测量产生兴趣。为以后的学习有了很大的帮助。