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1、第二章控制测量学第二章控制测量学本讲稿第一页，共七十三页第二章第二章 水平控制网的技术设计水平控制网的技术设计2.1 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(掌握）掌握）2.2 2.2 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建立的基本原理(掌握）掌握）2.3 2.3 导线网的精度估算导线网的精度估算（略）（略）2.4 2.4 工程测量控制网的优化设计工程测量控制网的优化设计（了解）了解）2.5 2.5 工程测量水平控制网技术设计书的编制工程测量水平控制网技术设计书的编制2.6 2.6 选点、建标和埋石选点、建标和埋石（掌握）掌握）本讲稿第二页，共七十三页2

2、.1.1 建立建立国家水平大地控制网的方法国家水平大地控制网的方法国家水平大地控制网的方法国家水平大地控制网的方法常规大地测量法（三角测量常规大地测量法（三角测量、导线测量导线测量、边角网和三边、边角网和三边、边角网和三边、边角网和三边网）网）网）网）天文测量法天文测量法现代定位新技术（现代定位新技术（GPS、VLBI VLBI、INSINS）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本讲稿第三页，共七十三页1 1 三角测量三角测量1 1）网形）网形如果测区较小，可以把如果测区较小，可以把测区所在的一部分椭球测区所在的一部分椭球面近似看做平面，三角面近似看做平面，三角网中

3、的观测量是网中的网中的观测量是网中的全部（或大部分）方向全部（或大部分）方向值。值。常规大地测量法常规大地测量法本讲稿第四页，共七十三页2）起算数据和推算元素）起算数据和推算元素 为了得到所有三角点的坐标为了得到所有三角点的坐标,必须已知三角网中某必须已知三角网中某边长边长 和某一边的坐标方位角和某一边的坐标方位角 及某点的起算坐及某点的起算坐标，统称为标，统称为起算数据起算数据。三角点上观测的水平角（或。三角点上观测的水平角（或方向）称为方向）称为观测元素观测元素。由起算元素和观测元素的平差值推算出来的三角由起算元素和观测元素的平差值推算出来的三角形边长、坐标方位角和三角点的坐标统称为三角测

4、形边长、坐标方位角和三角点的坐标统称为三角测量的量的推算元素推算元素。常规大地测量法常规大地测量法本讲稿第五页，共七十三页 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 起算边长起算边长 当测区内有国家三角网（或其他单位施测的三角网）时，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，则可利用若其精度满足工程测量的要求，则可利用国家三角网边长国家三角网边长作为起算边长作为起算边长。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，则可采用长可利用）时，则可采用电磁波测距仪直接

5、测量三角网某一边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或某些边的边长作为起算边长。常规大地测量法常规大地测量法本讲稿第六页，共七十三页 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 起算坐标起算坐标 当测区内有国家三角网（或其他单位施测的三角网）当测区内有国家三角网（或其他单位施测的三角网）时，则由时，则由已有的三角网传递坐标已有的三角网传递坐标。若测区附近无三角网成果。若测区附近无三角网成果可利用，则可利用，则可在一个三角点上用天文测量方法测定其经纬度，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再换算成高斯平面直角坐标，

6、作为起算坐标。保密工程或小，作为起算坐标。保密工程或小测区也可采用测区也可采用假设坐标系统假设坐标系统。常规大地测量法常规大地测量法本讲稿第七页，共七十三页 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 起算方位角起算方位角 当测区附近有控制网时，则可由当测区附近有控制网时，则可由已有网传递方位角已有网传递方位角。若无。若无已有成果可利用时，可用已有成果可利用时，可用天文测量方法测定三角网某一边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的天文方位角再把它换算为起算方位角。在特殊情况下也。在特殊情况下也可用可用陀螺经纬仪测定起算方位角陀螺经纬仪测定起

7、算方位角。常规大地测量法常规大地测量法本讲稿第八页，共七十三页 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独立网与非独立网独立网与非独立网 当三角网中当三角网中只有必要的一套起算数据只有必要的一套起算数据（例如一（例如一条起算边，一个起算方位角和一个起算点的坐标）条起算边，一个起算方位角和一个起算点的坐标）时，这种网称为时，这种网称为独立网独立网。具有多于必要起算数据时，则这种网称为具有多于必要起算数据时，则这种网称为非独立网非独立网。又。又称为称为附合网附合网。常规大地测量法常规大地测量法本讲稿第九页，共七十三页常规大地测量法常规大地测量法本讲稿第十页，共七十三页 导

8、线网包括单一导线和导线网。网中的观测值是导线网包括单一导线和导线网。网中的观测值是角角度（或方向）和边长度（或方向）和边长。独立导线网的起算数据需要几个独立导线网的起算数据需要几个？一个起算点坐标及一方向方位角一个起算点坐标及一方向方位角或或两个点坐标两个点坐标2 2导线测量导线测量常规大地测量法常规大地测量法本讲稿第十一页，共七十三页 导线网与三角网相比，主要导线网与三角网相比，主要优点优点在于：在于：1 网中各点受通视要求的限制较小，易于选点和降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。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导线网的

9、图形非常灵活，选点时可根据具体情况随时改变。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网中的边长都是直接测定的，因此边长的精度较均匀匀。常规大地测量法常规大地测量法本讲稿第十二页，共七十三页导线网的导线网的缺点缺点主要是：主要是：导线网中的多余观测数较同样规模的三角网要导线网中的多余观测数较同样规模的三角网要少少，有时不易发现观测值中的粗差，因而，有时不易发现观测值中的粗差，因而可靠性不可靠性不高高;控制面积不如三角网大控制面积不如三角网大。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。常规大地测量法常规大地测量法本讲稿第十三

10、页，共七十三页 边角网边角网：指既测角又测边的以三角形为基：指既测角又测边的以三角形为基本图形的网。本图形的网。如果只测边而不测角即为如果只测边而不测角即为三边网三边网。3 3 边角网和三边网边角网和三边网常规大地测量法常规大地测量法本讲稿第十四页，共七十三页天文测量法天文测量法 天文测量法天文测量法是在地面点架设仪器，通过观测天体（恒星）是在地面点架设仪器，通过观测天体（恒星）并记录观测瞬间的时刻，来确定地面点的地理位置，即天文并记录观测瞬间的时刻，来确定地面点的地理位置，即天文经纬度和天文方位角。经纬度和天文方位角。这种方法这种方法各点独立观测，无需通视，组织工作简单，误差不各点独立观测，

11、无需通视，组织工作简单，误差不累计，但定位精度不高。累计，但定位精度不高。为了控制水平角观测误差积累对推算方位角的影响，需要为了控制水平角观测误差积累对推算方位角的影响，需要在每隔一定距离进行天文观测，以推求大地方位角。在每隔一定距离进行天文观测，以推求大地方位角。本讲稿第十五页，共七十三页 1.GPS 1.GPS测量测量现代定位新技术现代定位新技术本讲稿第十六页，共七十三页现代定位新技术现代定位新技术 2.2.甚长基线干涉测量（甚长基线干涉测量（VLBIVLBI）是在甚长基线的两端，用射电望远镜，接受银河是在甚长基线的两端，用射电望远镜，接受银河系或银河系外的类星体发出的无线电辐射信号，通过

12、系或银河系外的类星体发出的无线电辐射信号，通过信号对比，根据干涉原理，直接测定基线长度和方向信号对比，根据干涉原理，直接测定基线长度和方向的一种空间技术。的一种空间技术。定位精度高，可在研究地球的极移、地球自转速定位精度高，可在研究地球的极移、地球自转速率的短周期变化等中得到广泛应用。率的短周期变化等中得到广泛应用。本讲稿第十七页，共七十三页现代定位新技术现代定位新技术 3.3.惯性测量系统（惯性测量系统（INSINS）是利用惯性力学基本原理，在相距较远的两点之间，是利用惯性力学基本原理，在相距较远的两点之间，对装有惯性测量系统的运动载体从一个已知点到另一个待对装有惯性测量系统的运动载体从一个

13、已知点到另一个待定点的加速度，分别沿三个正交的坐标轴方向进行两次积定点的加速度，分别沿三个正交的坐标轴方向进行两次积分，从而求定其运动载体在三个坐标轴方向的坐标增量，分，从而求定其运动载体在三个坐标轴方向的坐标增量，进而求出待定点的位置和其他大地测量数据。进而求出待定点的位置和其他大地测量数据。优点：完全自主式，不需要外界信号，点间不需要通视，全优点：完全自主式，不需要外界信号，点间不需要通视，全天候，全能快速，机动灵活。天候，全能快速，机动灵活。缺点：价格昂贵，不便于检修。缺点：价格昂贵，不便于检修。本讲稿第十八页，共七十三页2.1.2 2.1.2 布设原则布设原则 1.1.1.1.分级布网

14、、逐级控制分级布网、逐级控制分级布网、逐级控制分级布网、逐级控制 2.2.应有足够的精度应有足够的精度应有足够的精度应有足够的精度 3.3.应有足够的密度应有足够的密度 4.4.应有统一的规格应有统一的规格 本讲稿第十九页，共七十三页 1.1.分级布网、逐级控制分级布网、逐级控制分级布网、逐级控制分级布网、逐级控制 我国领土辽阔，地形复杂，不可能用最高精我国领土辽阔，地形复杂，不可能用最高精我国领土辽阔，地形复杂，不可能用最高精我国领土辽阔，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度和较大密度的控制网一次布满全国度和较大密度的控制网一次布满全国度和较大密度的控制网一次布满全国。

15、2.1.2 2.1.2 布设原则布设原则本讲稿第二十页，共七十三页 2.2.2.2.应有足够的精度应有足够的精度 控制网的精度应控制网的精度应根据需要根据需要和和可能可能来确定。来确定。为了保证国家控制网的精度，必须对为了保证国家控制网的精度，必须对起算数起算数据和观测元素的精度据和观测元素的精度、网中图形角度网中图形角度的大小等，提的大小等，提出适当的要求和规定。这些要求和规定均列于国家出适当的要求和规定。这些要求和规定均列于国家规范中。规范中。2.1.2 2.1.2 布设原则布设原则本讲稿第二十一页，共七十三页 3.3.3.3.应有足够的密度应有足够的密度应有足够的密度应有足够的密度 控制

16、点的密度，主要根据测图方法及测图比例尺控制点的密度，主要根据测图方法及测图比例尺的大小而定。的大小而定。由于控制网的由于控制网的边长与点的密度有关边长与点的密度有关边长与点的密度有关边长与点的密度有关，所以在布，所以在布设控制网时，对点的密度要求是通过规定设控制网时，对点的密度要求是通过规定控制网控制网控制网控制网的边长的边长的边长的边长或或或或一个控制点所控制的面积一个控制点所控制的面积一个控制点所控制的面积一个控制点所控制的面积而体现出来的。而体现出来的。而体现出来的。而体现出来的。2.1.2 2.1.2 布设原则布设原则本讲稿第二十二页，共七十三页4.4.4.4.应有统一的规格应有统一的

17、规格应有统一的规格应有统一的规格 由于我国三角锁网的规模巨大，必须由国家由于我国三角锁网的规模巨大，必须由国家由于我国三角锁网的规模巨大，必须由国家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，作为建立制定统一的大地测量法式和作业规范，作为建立制定统一的大地测量法式和作业规范，作为建立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。全国统一技术规格的控制网的依据。全国统一技术规格的控制网的依据。全国统一技术规格的控制网的依据。2.1.2 2.1.2 布设原则布设原则本讲稿第二十三页，共七十三页2.1.3 2.1.3 布设方案布设方案1.1.常

18、规大地测量方法常规大地测量方法 我国采取传统的三角网作为水平控制网的基本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电磁波测距导线。国家三角网的布设方案分为一、一、二、三、四二、三、四等等4 4个等级。个等级。本讲稿第二十四页，共七十三页 一等三角锁是国家大地控制网的骨一等三角锁是国家大地控制网的骨干，沿干，沿经纬线经纬线方向纵横交叉布满全国。方向纵横交叉布满全国。主要主要作用作用是控制二等以下各级三角测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。量，并为地球科

19、学研究提供资料。1）一等三角锁布设方案）一等三角锁布设方案2.1.3 2.1.3 布设方案布设方案 一等锁在起算边两端点上精密一等锁在起算边两端点上精密测定了测定了天文经纬度和天文方位角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。作为起算方位角，用来控制锁、网中方位角误差的积累。本讲稿第二十五页，共七十三页2）二等三角锁、网布设方案）二等三角锁、网布设方案2.1.3 2.1.3 布设方案布设方案 既是加密三、四等网的基础，又是地形测图的基本控制。既是加密三、四等网的基础，又是地形测图的基本控制。布设方案有两种形式：布设方案有两种形式：1958年前年前：在一等锁环内

20、，先沿经纬线纵横交叉布设：在一等锁环内，先沿经纬线纵横交叉布设二等基本锁二等基本锁（平均边长约（平均边长约1520km，测角中误差小于，测角中误差小于1.2），将一等锁），将一等锁环分为大致相等的四个区域，然后在这四个区域中处再补充布设环分为大致相等的四个区域，然后在这四个区域中处再补充布设二等补充网二等补充网（平均边长约为（平均边长约为13km，测角中误差小于，测角中误差小于2.5）。）。本讲稿第二十六页，共七十三页2.1.3 2.1.3 布设方案布设方案本讲稿第二十七页，共七十三页2.1.3 2.1.3 布设方案布设方案 1958年后年后：二等网以全面三角：二等网以全面三角网的形式布设在一

21、等锁环内，四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。本讲稿第二十八页，共七十三页 三、四等三角网是在一、二等网控制下布设的，三、四等三角网是在一、二等网控制下布设的，是是为了加密控制点为了加密控制点，以，以满足测图和工程建设的需要满足测图和工程建设的需要。3 3）三、四等三角网布设方案）三、四等三角网布设方案2.1.3 2.1.3 布设方案布设方案布设方案布设方案：插网法和插点法。：插网法和插点法。本讲稿第二十九页，共七十三页2.1.3 2.1.3 布设方案布设方案插网法插网法 是在高级三角网内，以

22、高级点为基础，布设次一等是在高级三角网内，以高级点为基础，布设次一等级的连续三角网。级的连续三角网。本讲稿第三十页，共七十三页2.1.3 2.1.3 布设方案布设方案插点法插点法 是在高等级三角网的三角形内，插入一个或两个低是在高等级三角网的三角形内，插入一个或两个低等级的新点。等级的新点。本讲稿第三十一页，共七十三页国家三角锁、网的布设规格及其精度国家三角锁、网的布设规格及其精度本讲稿第三十二页，共七十三页4）我国国家大地控制网基本情况简介）我国国家大地控制网基本情况简介 我国统一的国家大地控制网的布设我国统一的国家大地控制网的布设开始于开始于20世纪世纪50年代年代初初，60年代末年代末基

23、本完成，先后共布设一等三角锁基本完成，先后共布设一等三角锁401条，一等三条，一等三角点角点6 182个，构成个，构成121个一等锁环，锁系长达个一等锁环，锁系长达7.3万万km。一等导。一等导线点线点312个，构成个，构成10个导线环，总长约个导线环，总长约1万万km。1982年年完成天文大地网的整体平差工作。网中包括一等三角完成天文大地网的整体平差工作。网中包括一等三角锁系，二等三角网，部分三等网，总共约有锁系，二等三角网，部分三等网，总共约有5万个大地控制点，万个大地控制点，30万个观测量的天文大地网。万个观测量的天文大地网。2.1.3 2.1.3 布设方案布设方案本讲稿第三十三页，共七

24、十三页2、现代技术建立国家大地测量控制网、现代技术建立国家大地测量控制网 GPS技术具有精度高、速度快、费用省、全天候、操作简便技术具有精度高、速度快、费用省、全天候、操作简便等优点，它在大地测量领域应用越来越广泛。等优点，它在大地测量领域应用越来越广泛。用用GPSGPS技术建立的控制网称为技术建立的控制网称为GPSGPS网网。一般可把一般可把GPS网分为网分为两大类两大类：一类一类：全球或全国性的高精度的：全球或全国性的高精度的GPS网网(A(A、B B级网）级网）一类一类：区域性的：区域性的GPS网（网（C C、D D、E E级网）级网）2.1.3 2.1.3 布设方案布设方案本讲稿第三十

25、四页，共七十三页 工测控制网可分为两种：一种是在各项工程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，叫做和房地产管理测量而建立的控制网，叫做测图控测图控制网制网；另一种是为工程建筑物的施工放样或变形观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，我们称其为测等专门用途而建立的控制网，我们称其为专专用控制网用控制网。2.2 2.2 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建立的基本原理2.2.1 2.2.1 工程测量水平控制网的分类工程测量水平控制网的分类本讲稿

26、第三十五页，共七十三页2.2.2 2.2.2 工程测量水平控制网布设原则工程测量水平控制网布设原则1.1.分级布网、逐级控制分级布网、逐级控制 2.2.要有足够的精度要有足够的精度 3.3.要有足够的密度要有足够的密度 4.4.要有统一的规格要有统一的规格本讲稿第三十六页，共七十三页 对于对于测图控制网测图控制网，通常先布设精度要求较高的，通常先布设精度要求较高的首级控制网首级控制网，随后根据测图需要，测区面积的，随后根据测图需要，测区面积的大小大小再加密再加密若干级较低精度的控制网。若干级较低精度的控制网。用于工程建筑物用于工程建筑物放样的专用控制网放样的专用控制网，往往，往往分二级布设分二

27、级布设。第一级作总体控制，第二级直接。第一级作总体控制，第二级直接为建筑物放样而布设；用于为建筑物放样而布设；用于变形观测变形观测或其他专门或其他专门用途的控制网，通常用途的控制网，通常无须分级无须分级。1.分级布网、逐级控制分级布网、逐级控制本讲稿第三十七页，共七十三页 以工测控制网为例，一般要求最低一级控以工测控制网为例，一般要求最低一级控制网（四等网）的制网（四等网）的点位中误差能满足大比例尺点位中误差能满足大比例尺1:5001:500的测图要求的测图要求。按图上。按图上0.lmm0.lmm的绘制精度计算，的绘制精度计算，这相当于地面上的点位精度为这相当于地面上的点位精度为0.1500=

28、50.1500=5（cmcm）。）。对于国家控制网而言，对于国家控制网而言，尽管观测精度很高，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相距较远，因而点位中误差远大于工测控制网。2.要有足够的精度要有足够的精度本讲稿第三十八页，共七十三页等级平均边长（km）测角中误差（）起算边相对中误差最弱边相对中误差二等91.01/300 0001/120 000三等51.81/200 000(首级）1/120 000(加密）1/80 000四等22.51/120 000（首级）1/80 000(加密）1

29、/45 000一级小三角二级小三角10.55101/40 0001/20 0001/20 0001/10 0003.要有足够的密度要有足够的密度本讲稿第三十九页，共七十三页 为了使不同的工测部门施测的控制网能够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，互相利用、互相协调，也应制定统一的规范，如现行的如现行的城市测量规范城市测量规范和和工程测量规范工程测量规范。4.要有统一的规格要有统一的规格本讲稿第四十页，共七十三页各等级三角网平均边长较相应等级的国家网各等级三角网平均边长较相应等级的国家网边边长显著地缩短长显著地缩短；三角网的三角网的等级较多等级较多；各等级

30、控制网均可作为测区的各等级控制网均可作为测区的首级控制首级控制。三、四等三角网起算边相对中误差，按首级三、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。网和加密网分别对待。2.2.3 工测三角网具有如下的特点：工测三角网具有如下的特点：本讲稿第四十一页，共七十三页桥梁三角网桥梁三角网对于桥轴线方向的精度要求应高于其他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；方向的精度，以利于提高桥墩放样的精度；隧道三角网隧道三角网则对垂直于直线隧道轴线方向的横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，以利于提向精度的要求高于其他方向的精度，以利于提高隧

31、道贯通的精度；高隧道贯通的精度；2.2.4 2.2.4 专用控制网的布设特点专用控制网的布设特点本讲稿第四十二页，共七十三页小结小结1.起算数据起算数据：控制网的已知数据。：控制网的已知数据。已知数据的形式：坐标、边长、方位角、高程等已知数据的形式：坐标、边长、方位角、高程等2.观测数据观测数据：控制网中通过观测得到的数据。：控制网中通过观测得到的数据。3.推算数据推算数据：由已知数据和观测数据经推算得到的数据：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）。（通常为结果数据）。任何一个控制网均包含以上三类数据任何一个控制网均包含以上三类数据4.独立网独立网：网内无多余起算数据。：网内

32、无多余起算数据。5.非独立网非独立网：网内有多余起算数据：网内有多余起算数据。本讲稿第四十三页，共七十三页测量控制网的分类测量控制网的分类 按按范围范围全球控制网全球控制网国家控制网国家控制网工程控制网工程控制网2.4 2.4 工程测量控制网的优化设计工程测量控制网的优化设计本讲稿第四十四页，共七十三页测量控制网的分类测量控制网的分类 按按用途用途测图控制网测图控制网施工（测量）控制网施工（测量）控制网变形监测网变形监测网安装（测量）控制网安装（测量）控制网2.4 2.4 工程测量控制网的优化设计工程测量控制网的优化设计本讲稿第四十五页，共七十三页测量控制网的分类测量控制网的分类 按按网点性质

33、网点性质 一维网（或称水准网、高程网）一维网（或称水准网、高程网）二维网（或称平面网）二维网（或称平面网）三维网三维网2.4 2.4 工程测量控制网的优化设计工程测量控制网的优化设计本讲稿第四十六页，共七十三页测量控制网的分类测量控制网的分类 按按网形网形三角网三角网导线网导线网混合网混合网方格网方格网2.4 2.4 工程测量控制网的优化设计工程测量控制网的优化设计本讲稿第四十七页，共七十三页测量控制网的分类测量控制网的分类 按按施测方法施测方法测角网测角网测边网测边网边角网边角网GPS网网2.4 2.4 工程测量控制网的优化设计工程测量控制网的优化设计本讲稿第四十八页，共七十三页测量控制网的

34、分类测量控制网的分类 按按其他标准其他标准首级网首级网加密网加密网特殊网特殊网专用网（如隧道控制网、建筑方格网、专用网（如隧道控制网、建筑方格网、桥梁控制网等）桥梁控制网等）2.4 2.4 工程测量控制网的优化设计工程测量控制网的优化设计本讲稿第四十九页，共七十三页工程控制网的工程控制网的作用作用 为工程建设提供工程范围内统一的参考框架，为工程建设提供工程范围内统一的参考框架，为各项测量工作提供位置基准，满足工程建设不同为各项测量工作提供位置基准，满足工程建设不同阶段测绘在质量、进度和费用等方面的要求。阶段测绘在质量、进度和费用等方面的要求。即工程控制网具有即工程控制网具有控制全局、提供基准和

35、控制测量控制全局、提供基准和控制测量误差积累误差积累的作用的作用2.4 2.4 工程测量控制网的优化设计工程测量控制网的优化设计本讲稿第五十页，共七十三页2.4.1 2.4.1 工程控制网优化设计的一般概念工程控制网优化设计的一般概念 优化设计优化设计就是在复杂的科研和工程问题中，从所就是在复杂的科研和工程问题中，从所存在的许多可能决策内选择最好决策的一门科学。存在的许多可能决策内选择最好决策的一门科学。工程控制网的优化设计工程控制网的优化设计是在限定精度、可靠性和费是在限定精度、可靠性和费用等质量指标下，获得最合理、满意的设计。用等质量指标下，获得最合理、满意的设计。本讲稿第五十一页，共七十

36、三页2.4.1 2.4.1 工程控制网优化设计的一般概念工程控制网优化设计的一般概念 1.1.优化设计的分类优化设计的分类 网的优化设计可分为网的优化设计可分为零、一、二、三零、一、二、三类类（1 1）零类设计（基准设计），即为控制网寻求一个最）零类设计（基准设计），即为控制网寻求一个最优的基准。优的基准。（2）一类设计（图形设计）。就是在观测值先验精度）一类设计（图形设计）。就是在观测值先验精度和未知参数的准则矩阵已定的情况下，选择最佳的点位和未知参数的准则矩阵已定的情况下，选择最佳的点位布设和最合理的观测值数目。布设和最合理的观测值数目。本讲稿第五十二页，共七十三页 （3）二类设计（权设计

37、）。即在控制网的网形和网）二类设计（权设计）。即在控制网的网形和网的精度要求已定的情况下，进行观测工作量的最佳分的精度要求已定的情况下，进行观测工作量的最佳分配（权分配），决定各观测值的精度（权），使各种配（权分配），决定各观测值的精度（权），使各种观测手段得到合理组合。观测手段得到合理组合。2.4.1 2.4.1 工程控制网优化设计的一般概念工程控制网优化设计的一般概念（4）三类设计（加密设计）。是对现有网和现有设计）三类设计（加密设计）。是对现有网和现有设计进行改进，引入附加点或附加观测值，导致点位增删或进行改进，引入附加点或附加观测值，导致点位增删或移动，观测值的增删或精度改变。移动，观

38、测值的增删或精度改变。本讲稿第五十三页，共七十三页2.4.1 2.4.1 工程控制网优化设计的一般概念工程控制网优化设计的一般概念2.优化设计的方法优化设计的方法解析法：解析法：通过数学方程用最优化方法求解。通过数学方程用最优化方法求解。模拟法：模拟法：根据经验和准则，通过计算比较、修改，得根据经验和准则，通过计算比较、修改，得到最优方案。到最优方案。本讲稿第五十四页，共七十三页2.4.2 工程控制网的质量标准工程控制网的质量标准精度标准精度标准可靠性标准可靠性标准灵敏度标准灵敏度标准 费用标准费用标准本讲稿第五十五页，共七十三页2.4.2 工程控制网的质量标准工程控制网的质量标准l精度标准精

39、度标准包括包括整体精度标准整体精度标准和和局部精度标准局部精度标准。整体精度标准整体精度标准是选用某种指标从整体上描述网的是选用某种指标从整体上描述网的综合精度。综合精度。局部精度标准局部精度标准主要是指相对精度。比如隧道施工控制网主要是指相对精度。比如隧道施工控制网要求隧道两端点相对精度达到某一标准。要求隧道两端点相对精度达到某一标准。本讲稿第五十六页，共七十三页2.4.2 工程控制网的质量标准工程控制网的质量标准l可靠性标准可靠性标准 定义定义：能够成功地发现粗差的一种概率，或者说用以判：能够成功地发现粗差的一种概率，或者说用以判断某一观测不含粗差的概率。断某一观测不含粗差的概率。对于很大

40、的粗差，一般比较容易发现，对于不大的粗差的对于很大的粗差，一般比较容易发现，对于不大的粗差的探测，相对比较困难。探测，相对比较困难。通常用通常用统计检验方法统计检验方法去研究探测粗差的概率。去研究探测粗差的概率。本讲稿第五十七页，共七十三页2.4.2 工程控制网的质量标准工程控制网的质量标准l灵敏度标准灵敏度标准 定义定义：指在一定概率下，通过统计检验可能发现某一方向变：指在一定概率下，通过统计检验可能发现某一方向变形向量的下界值。形向量的下界值。主要用在主要用在变形监测网的优化设计变形监测网的优化设计。本讲稿第五十八页，共七十三页2.4.2 工程控制网的质量标准工程控制网的质量标准l费用标准

41、费用标准 费用标准有费用标准有两种标准形式的优化两种标准形式的优化1.在观测费用总额不变的情况下，使网的精度最高。在观测费用总额不变的情况下，使网的精度最高。2.在满足网的精度下，使费用最小。在满足网的精度下，使费用最小。控制网最终的优化结果控制网最终的优化结果,是各个阶段优化设计的总和。因此是各个阶段优化设计的总和。因此,在各在各个阶段的优化设计上不必强求同时满足精度、可靠性和费用指标个阶段的优化设计上不必强求同时满足精度、可靠性和费用指标,而最后的优化设计结果中达到这三指标便可。而最后的优化设计结果中达到这三指标便可。本讲稿第五十九页，共七十三页一、技术设计的意义一、技术设计的意义 控制测

42、量的控制测量的控制测量的控制测量的技术设计是技术设计是技术设计是技术设计是关系全局的关系全局的关系全局的关系全局的重要环节重要环节重要环节重要环节，技术设计书技术设计书技术设计书技术设计书是是是是使控制网的布设既满足质量要求又做到经济合理的重要保使控制网的布设既满足质量要求又做到经济合理的重要保使控制网的布设既满足质量要求又做到经济合理的重要保使控制网的布设既满足质量要求又做到经济合理的重要保障，是障，是障，是障，是指导生产的重要技术文件指导生产的重要技术文件指导生产的重要技术文件指导生产的重要技术文件。技术设计是根据工程建设对控制网的精度要求，结合测区的具技术设计是根据工程建设对控制网的精度

43、要求，结合测区的具技术设计是根据工程建设对控制网的精度要求，结合测区的具技术设计是根据工程建设对控制网的精度要求，结合测区的具体情况，选择最佳布网方案（体情况，选择最佳布网方案（体情况，选择最佳布网方案（体情况，选择最佳布网方案（控制点的位置和网的基本形式控制点的位置和网的基本形式控制点的位置和网的基本形式控制点的位置和网的基本形式）、）、）、）、选择适当的选择适当的选择适当的选择适当的作业方法和仪器作业方法和仪器作业方法和仪器作业方法和仪器、编制作业计划编制作业计划编制作业计划编制作业计划，解决，解决，解决，解决作业生产作业生产作业生产作业生产的组织和测量成果验收的组织和测量成果验收的组织和

44、测量成果验收的组织和测量成果验收等一系列生产管理和技术管理问题。等一系列生产管理和技术管理问题。等一系列生产管理和技术管理问题。等一系列生产管理和技术管理问题。2.5 2.5 平面控制网的技术设计平面控制网的技术设计本讲稿第六十页，共七十三页二、技术设计的内容和方法二、技术设计的内容和方法1.1.搜集和分析资料搜集和分析资料 （1 1）测区内各种比例尺的）测区内各种比例尺的地形图地形图。（2 2）已有的）已有的控制测量成果控制测量成果（包括全部有关技术文件、图表、手簿（包括全部有关技术文件、图表、手簿等等）。等等）。（3 3）有关测区有关测区的气象、地质等的气象、地质等情况情况，以供建标、埋石

45、、安排作，以供建标、埋石、安排作业时间等方面的参考。业时间等方面的参考。（4 4）现场踏勘了解已有控制标志的保存完好情况。）现场踏勘了解已有控制标志的保存完好情况。（5 5）调查测区的行政区划、交通便利情况和物资供应情况。若在少）调查测区的行政区划、交通便利情况和物资供应情况。若在少数民族地区，则应了解民族风俗、习惯。数民族地区，则应了解民族风俗、习惯。2.5 2.5 平面控制网的技术设计平面控制网的技术设计本讲稿第六十一页，共七十三页 对搜集到的上述资料进行分析，以确定对搜集到的上述资料进行分析，以确定网的布设网的布设形式形式，起始数据如何获得，网的未来扩展起始数据如何获得，网的未来扩展等。

46、等。其次还应考虑网的其次还应考虑网的坐标系投影带和投影面的选坐标系投影带和投影面的选择择。此外还应考虑网的此外还应考虑网的图形结构图形结构，旧有标志可否旧有标志可否利用利用等问题。等问题。2.5 2.5 平面控制网的技术设计平面控制网的技术设计本讲稿第六十二页，共七十三页2.2.网的图上设计网的图上设计 图上设计对点位的图上设计对点位的基本要求基本要求是：是：（1 1）从技术指标方面考虑）从技术指标方面考虑 图形结构良好，边长适中，求距角不小于图形结构良好，边长适中，求距角不小于3030；便于；便于扩展和加密，点位视野开阔展望良好；视线超越（或扩展和加密，点位视野开阔展望良好；视线超越（或旁离

47、）障碍物一定距离；点位宜选在土质坚硬，易于旁离）障碍物一定距离；点位宜选在土质坚硬，易于排水的高地上。排水的高地上。2.5 2.5 平面控制网的技术设计平面控制网的技术设计本讲稿第六十三页，共七十三页 （2 2）从经济指标方面考虑）从经济指标方面考虑 充分利用有利地形、地物，尽量降低觇标高度；充分充分利用有利地形、地物，尽量降低觇标高度；充分利用旧点，以便节省造标埋石费用。利用旧点，以便节省造标埋石费用。（3 3）从安全生产方面考虑）从安全生产方面考虑 点位离公路、铁路和其他建筑物以及高压电线等点位离公路、铁路和其他建筑物以及高压电线等应有一定的距离。应有一定的距离。2.5 2.5 平面控制网

48、的技术设计平面控制网的技术设计本讲稿第六十四页，共七十三页 图上设计宜在中比例尺地形图上进行，其方法和步骤如下：图上设计宜在中比例尺地形图上进行，其方法和步骤如下：1 1）展绘已知点；）展绘已知点；2 2）按上述对点位的基本要求，从已知点开始扩展；）按上述对点位的基本要求，从已知点开始扩展；3 3）判断和检查点间的通视；）判断和检查点间的通视；4 4）估算控制网中各推算元素的精度；）估算控制网中各推算元素的精度；5 5）拟定水准联测路线。）拟定水准联测路线。6 6）据测区的情况调查和图上设计结果，写出文字说明，）据测区的情况调查和图上设计结果，写出文字说明，并拟定作业计划。并拟定作业计划。图上

49、设计的方法及主要步骤图上设计的方法及主要步骤2.5 2.5 平面控制网的技术设计平面控制网的技术设计本讲稿第六十五页，共七十三页 技术设计书应包括以下几方面的技术设计书应包括以下几方面的内容内容：（1 1）作业的目的及任务范围；）作业的目的及任务范围；（2 2）测区的自然、地理条件；）测区的自然、地理条件；（3 3）测区已有测量成果情况，标志保存情况，对已有成果的）测区已有测量成果情况，标志保存情况，对已有成果的精度分析；精度分析；（4 4）布网依据的规范，最佳方案的论证；）布网依据的规范，最佳方案的论证；（5 5）现场踏勘报告；）现场踏勘报告；（6 6）各种设计图表（包括人员组织、作业安排等

50、）；）各种设计图表（包括人员组织、作业安排等）；（7 7）主管部门的审批意见。）主管部门的审批意见。编写技术设计书编写技术设计书2.5 2.5 平面控制网的技术设计平面控制网的技术设计本讲稿第六十六页，共七十三页2.6.1 2.6.1 选点选点 实地选点是把控制网的实地选点是把控制网的图上设计放到地面上去图上设计放到地面上去。图上设计是否正确以及选点工作是否顺利，在很大图上设计是否正确以及选点工作是否顺利，在很大程度上取决于所用的地形图是否准确。如果差异较程度上取决于所用的地形图是否准确。如果差异较大，则应根据实际情况确定点位，对原来的图上设大，则应根据实际情况确定点位，对原来的图上设计作出修