控制测量基础知识Word文件下载.docx

1、5：控制网按照用途分：测图控制网、施工测量控制网、变形监测网、安装测量控制网；按网点性质分：一维网、二维网、三维网；按网形分：三角网、导线网、混合网、方格网；按施测方法分：测角网、测边网、边角网、GPS网；按基准分：约束网、自由网；控制网布设原则为：由高级到低级；从整体到局部；逐级控制，逐级加密6：独立网：三角网中若只有必要的一套起算数据时，这种网即为独立网。非独立网（附和网）:三角网中具有多于必要的一套起算数据时，这种网即为非独立网。三角网：观测量：全部或部分方向值，并由此确定任意两方向之间的夹角；起算数据：某一点的起算坐标;某一起算边边长;某一边的坐标方位角。三角网的优点：图形简单、精度高

2、、多余观测量多、便于计算。缺点：布网困难大；点位精度不均匀，离已知点愈远，误差椭圆愈大；角度观测值对网的横向控制较好，对纵向控制较差导线网：观测量是角度和边长，起算数据是一个点的平面坐标和一 个方向的方位角。导线网的优点：方向数较少，受通视要求的限制较小；导线网图形灵活，选点可以根据具体情况随时变化；网中边长直接观测，边长精度比较均匀，缺点：多余观测量较少，可靠性不高7：水平控制网布设步骤：收集和分析资料：（测区内的合适的比例尺图；已有的测量成果的收集和现场踏勘；测区的气象、地质、交通等情况；测区所属单位的协调和沟通）控制网的图纸设计：从技术指标方面考虑；从安全生产方面考虑；从经济指标方面考虑

3、编写技术设计书：作业的目的及任务范围；测区的自然、地理条件；测区已有测量成果、标志的保存情况；布网依据的规范、最佳方案论证；现场踏勘报告；各种设计图表主管部门的审批意见选点，造标，埋石野外测量平差8：选点完成后提交的资料：选点图；点之记；三角点一览表测量觇标的类型：寻常标，双锥标，屋顶观测台，微相位差照准圆筒（由上、下两块圆板（木板或薄钢板）及一些辐射形木片组成，圆筒全部涂上无光黑漆 ）9：精密测角误差的影响因素： （1）外界条件：大气层密度和透明度对目标成像的稳定性和清晰性影响；水平折光（观测时视准轴的方向和仪器中心与目标连线之间的夹角称为折光差。不同性质的地物分界附近，往往有大气水平密度梯

4、度；视线方向与大气密度梯度方向愈接近垂直，折光影响愈大；视线方向距离折光场的地形地物愈近，折光影响也愈大；视线与形成水平折光地物的平行距离愈长,影响愈大；测站愈接近形成折光场的地形地物，折光影响愈大；气象条件显著变化时，容易形成较大的折光；白天和黑夜水平折光的符号可能相反）；温度变化仪器误差：度盘误差，视准轴误差，水平轴、垂直轴倾斜误差，微动螺旋隙动差，基座位移误差照准和读数误差：照准目标相位差（相位差定义：望远镜照准线偏离圆筒中心轴线的角距。相位差产生原因：当背景是明朗的天空时,容易偏向暗的一侧；背景较暗时,容易偏向亮的一侧、测量员误差目标的颜色、形状和背景也有一定影响）；10：测角误差的减

5、弱措施：大气层密度和透明度影响减弱措施：选点时要保证视线距地面有足够的高度。选择有利的时间进行观测。增大目标对背景的反差。：水平折光的减弱措施：视线离开障碍物一定范围。水平折光严重地区，适当缩短边长，或改变点间连接方向气象条件变化显著时，应停止观测。每个角度的全部测回尽可能在不同时段下完成在有利的观测时间内进行观测。：温度变化对视准轴的影响减弱影响的措施 缩短一测回的观测时间。 上、下半测回观测目标次序相反 观测过程中必须打伞，使仪器不受阳光曝晒 。温度变化觇标和脚架扭转的影响减弱措施：上下半测回照准目标次序相反仪器安装偏扭观察镜,进行读数改正选择扭转不剧烈的有利时间观测仪器脚架应存放在干燥阴

6、凉的地方改进觇标结构,提高造标质量 ：照准目标的相位差减弱影响的措施: 采用反射光线较少的微相位差圆筒 上午、下午各测半数测回 要尽可能地分辨出圆筒的整个轮廓进行照准。测量员照准和读数误差减弱措施： 加强测量人员技术培训 采用重复观测平差处理消除11：方向法和全圆方向法观测水平角的步骤：一、观测准备工作：（1）寻找目标（2）选定零方向（3）准备手簿，填写相关项目（4）量取仪器高和觇标高，并记录；二、水平角方向观测法1、目标的照准：单丝照准；双丝照准。2、安置度盘：消除或减弱度盘分划误差对角度观测的影响。3、观测步骤：一测回（1）上半测回（2）下半测回；记录与计算。5对观测结果进行检验是否超出规

7、定的限差。（方向法优点： 程序简单有规律,一测回中便可计算所有角 测站平差简单,取中数即可 是一组完全方向组,使三角网整体平差简捷。方向法缺点： 一测回观测时间长,与时间相关误差影响大 要求所有方向都看清,边长过长时较困难 但如果放弃某方向再补测,便成为不完全方向组）。水平角观测的基本规则： 在通视良好、成像清晰稳定时进行观测。一、二等观测应遵守规范中时间段的规定。观测前调好焦距，消除视差。观测中不得在一测回内调焦。 各测回起始方向应均匀分配在度盘和测微器的不同位置上。在上下半测回之间纵转望远镜，计算盘左、盘右读数之差以获得二倍视准轴误差。（视准轴误差，水平轴倾斜误差等） 上、下半测回照准目标

8、的次序相反。（觇标内架和脚架扭转的影响，视准轴单面受热的影响） 每半测回观测前,照准部应按将要观测的方向旋转12周。 测微螺旋和微动螺旋最后操作一律按压紧弹簧的方向转动 观测中应保持视准部水准气泡居中，如超出规定的最大偏移量，应停止观测，整置仪器后再从头进行该测回。12：分组方向观测法 方向分组原则：组内目标成像情况大致相同；每组的方向数大体相等；组间应联测两个共同的方向。全组合测角方法：每次取两个方向构成的单角进行测量；测完所有可组合成的单角。采用全组合测角的原因：一测回观测时间大大缩短；所有测量角度等权DJ1型仪器一测回流程：将仪器照准左方目标，安置好度盘和测微器；顺（逆）时针旋转照准部一

9、周照准左方目标，调整测微器，重合两次读数两次；顺（逆）时针旋转照准部照准右方目标，读数（同b）；纵转望远镜；照准右方目标，操作同c；顺（逆）时针旋转照准部照准左方目标，读数（同b）（每一观测时段顺、逆转照准部的测回数应大致相同）18：因仪器中心与测站标石中心不一致对所观测的方向加的改正称为测站归心改正；因照准标志中心与照准点标石中心不一致而导致的改正称为照准点归心改正；归心元素的测定-图解法；直接法；归心改正：由于实际观测时仪器中心、照准标志中心和标石中心不一致，必须将仪器中心和照准标志中心归算到标石中心上去，所加的改正；归心元素：仪器中心和照准点中心偏离标石中心的水平距离和方位。13：经纬仪

10、的主要系统误差：度盘分划误差；测微器误差；视准轴误差；水平轴倾斜误差；垂直轴倾斜误差；照准部偏心差；基座位移。三轴误差：视准轴误差定义：视准轴与水平轴不正交而产生的微小夹角，该夹角对测角产生的影响。产生原因：望远镜的十字丝中心安装和调整不正确；望远镜调焦镜运行时晃动；气温变化引起仪器部件变形。DC的规律 ；观测一个角度，若两方向的垂直角相等或相差不大，则视准轴误差的影响可在半测回角度值中得到消除；水平轴倾斜误差产生原因：支撑水平轴的两支架不等高；水平轴两端的直径不等；垂直轴倾斜误差：仪器垂直轴与测站铅垂线之间的微小夹角。原因：仪器未严格整平。减弱其影响的措施：观测前要精密整置仪器水平；各测回之

11、间经常调整仪器使气泡居中；当目标的垂直角过大时,可对观测值加入垂直轴倾斜改正。14：电子测角的分类：光栅度盘测角；编码度盘测角；动态度盘测角。将两张参数相同的光栅沿线条方向小角度相重叠所形成的明暗相间的条纹，即莫尔条纹。（光栅的两个基本参数：线条密度：单位毫米长度范围内的线条数；光栅距：相邻线条之间的距离）。15：传统测距方法：直接法测距：铟瓦基线尺、钢尺等；间接法测距：视距法 、解析法 。电磁波测距的基本方法：根据测定电磁波信号在被测距离上往返传播时间的不同方法，把红外电磁波测距区分：脉冲法测距；相位法测距；干涉法测距。脉冲法测距的基本原理：脉冲法测距是直接测定间断发射的脉冲信号在被测距离上

12、往返传播的时间来求出两点间的距离。相位法测距的基本原理：测定仪器发出的连续正弦信号在被测距离上往返传播所产生的相位差，并根据相位差求得距离。16：仪器加常数改正：加常数是因测距相位起算面与仪器在距离测量时的几何对中位置不一致而引起的。仪器乘常数改正：指与距离成正比关系的固定改正系数。它的成因比较复杂，气象改正和测距频率改正也是与距离成正比的改正，两种常数检定方法的特点：六段比较法可同时得到加常数、乘常数的检定结果，但结果之间有相关性；六段解析法只能检定加常数，但结果不受乘常数影响，具有独立性。加、乘常数的分离检定原理：按照六段比较法进行数据采集，完成仪器野外已知基线上的比测工作。按六段解析法求

13、加常数，得到加常数C及其测定标准偏差 。根据解析法算得的加常数C，对距离观测值施加改正，在由比较法计算乘常数。17：引起测距误差的误差来源有：折射率误差、测距频率误差、相位差测量误差、仪器加常数检定误差。测距成果改正：斜距系统差改正（气象改正；测距频率改正；仪器常数改正；棱镜常数改正；波道弯曲改正）；斜平改正；归算改正气象改正的成因及改正公式。 ， ， ， ，上式简化为： ，气象改正后的距离值：气象改正的原因：为了唯一确定测尺频率，厂家在设计制造测距仪时，需选定某一气象条件为基准气象条件，由此导出的大气折射率为基准折射率。当实际大气折射率和基准折射率有差异时，就产生了气象改正。气象代表性误差：

14、计算大气折射率采用的气象元素理论上应该是测距光波信号在测线沿线上无数个气象元素的积分平均值。显然该积分平均值在实际测量中难以得到。野外距离测量时，通常采用测线两端的气象元素平均值代替积分平均值，由此产生的大气折射率求定误差称之为气象代表误差。叙述大气折射率误差包含的项目及减弱措施。气象代表性误差是影响大气折射率求定误差、测距精度的最主要的因素。减弱折射率求定误差的措施：选择相应精度的气象仪器合理选择测线：测线两端高差不宜过大，测线沿线的地形地貌、植被覆盖条件应趋于一致。合理地选择观测时间：距离观测分配在上午、下午，或白天、晚上多时段进行，最后取中数的结果可在很大的程度上抵偿气象代表性误差的影响

15、。阴天中的全天都是是最佳的野外观测时间。在逆转点时刻不同高度上不存在温差，因此温度代表性误差最小，是一天中的最佳观测时刻,在每天日出后2小时和日落前2小时的时间段内。周日观测：在一天的白天、黑夜中均匀分布若干时刻进行周日观测，并在地形相似的基准边上实时差分求得气象改正参数，通过取其中数的方法可非常有效地减弱气象代表性误差对距离测量的影响。测距频率改正公式： ，实际频率 ，设计频率 。简述测距频率误差及其减弱措施。测距频率误差来源：频率校准误差：即频率的准确度。因此经过测距频率校准后，此项误差可忽略不计。频率漂移误差：频率的稳定度，是频率误差的主要因素。减弱频率误差的措施：采用温度补偿晶体振荡器

16、；采用频率综合和锁相技术；晶振器件老化；动态频率校正技术。19：相位测量误差：仪器相位计测相误差幅相误差：因测距信号幅度变化引起的测距误差称为幅相误差。发光管相位不均匀性误差：发光管实质上是一个面光源，当测距调制信号加到发光管上时，其发光面上多个发光点并不是同步响应，存在“时滞效应”，使得不同点发出的调制光信号相位不一致。周期误差：由于仪器内部光信号、电信号之间的窜扰所引起的随着被测距离的“尾数”成周期性变化的误差，称为周期误差。 “尾数”是指小于一个精测尺长的那部分距离。加强电路间的屏蔽，实现光路间的合理的隔离，是减弱周期误差影响的基本途径。20：光电测距仪的测程是指在一定大气能见度的条件下

17、，测距仪在一定数量的棱镜配合下所能测出符合精度要求的最远距离。21：水准仪基本分类（按工作原理）：气泡式水准仪；自动安平水准仪；电子水准仪。电子水准仪读数原理：二维相关法 作用：解决“条纹宽度随距离变化”问题。测量信号与参考信号相关比较：与标尺底部对齐；比较是否相同,是转4,否转3；往上移动一个基本码宽转2；根据移动次数获得粗读数；减少步距，进行精相关。 二维相关步骤：1一维相关寻找最佳位置，有转3，无转2； 2改变参考信号“宽窄”，转1 ；3解算视距长度和视线高。视准轴与水准轴既不在同一平面内，也不互相平行，而是二条空间直线，在垂直平面上投影的交角，称为i角误差，在水平平面上投影的交角，称为

18、角误差，也叫交叉误差.22：精密水准测量误差分类：仪器误差：水平轴与视准轴不平行的误差；水准标尺每米长度误差的影响；两水准标尺零点差。外界因素：温度变化对I角的影响，大气垂直折光的影响，仪器和水准标尺垂直位移的影响，电磁场对水准测量的影响。观测误差：温度变化对i角的影响23：观测程序减弱i角影响：奇数站：后前前后；偶数站：前后后前。两水准标尺零点差的影响：将测站设置为偶数站，可消除两水准标尺零点误差影响。仪器下沉：采用“后前前后”的观测顺序，可消除该项误差。水准标尺下沉：在搬站过程中，由前视标尺转为后视标尺而沉降，使后视读数偏大，测站高差也随着偏大。水准标尺下沉消除：采用往返测高差取平均值可以

19、消除该项误差；标尺放置在坚硬的表面,且等待半分钟然后测量。大气垂直折光减弱措施：在平坦地区,前后视距相等,可消除大气垂直折光差影响；视线距地面有足够的高度,并适当缩短视距.；水准测量的往返测应分别在上午或下午。电磁场对水准测量的影响减弱措施：水准路线离高压输电线50米外；水准路线与高压输电线的交角应该接近90度,并且水准仪应严格安置在高压电线的下方。24：精密水准测量观测测站观测程序：往测：奇数站照准水准标尺分划顺序：后（基）前（基）前（辅）后（辅），偶数站：前（基）后（基）后（辅）前（辅）；返测：奇偶数测站照准标尺的顺序与往测偶奇测站相同。一测站的操作程序：置平仪器：望远镜绕垂直轴旋转时，水

20、准气泡两端不超过1cm;将望远镜照准后视标尺黑面，使气泡居中，按视距丝和中丝精确读取标尺读数照准前视标尺黑面按操作；照准前视标尺红面按操作，此时只读中丝，照准后视标尺红面，按操作。25：跨河水准测量：水准路线跨越江河、湖泊、峡谷、洼地等障碍物的水准测量工作。35：GPS控制网的基准设计原因：GPS测量得到WGS84坐标系下的基线向量，而通常采用的是国家坐标系或独立坐标系，应该首先确定GPS成果所采用的坐标系统合起算数据，即GPS网基准设计。GPS网基准分类：位置基准：根据给定的起算点坐标确定；方位基准：常根据给定的起算方位或GPS基线向量确定；长度基准：根据起算点反算边长、EDM测距边长或GP

21、S边长。GPS高程问题：GPS网平差后，可的GPS点在地面参考坐标系中的大地高，为求出GPS点的正常高，可联测一些高程点，联测的点应均匀分布于网中，且用不低于四等水准测量，通过一定的方法可计算出GPS的正常高。同步观测环：三台或三台以上接收机同步观测所获得的基线向量所构成的闭合环。同步环各边的坐标差分量分量之和即为同步环闭合差。独立基线：GPS控制网中相互之间不能构成检核条件的边，称为独立基线。独立观测环（异步环）：由非同步观测获得的独立基线向量构成的闭合环。重复基线：同一条GPS边观测多个时段，可得到多个基线结果。GPS网形设计特点：由于点间不需要通视，且点位精度主要取决于卫星与测站间的几何

22、网形、观测数据质量和数据处理方法，因此GPS网的设计主要取决于用户的要求和用途。GPS布网形式跟踪站式会站式同步图形扩展式分为点连式、边连式、网连式和混连式。多基准站式星形布网方式GPS控制网布设：GPS控制测量技术设计；GPS控制测量网形设计；GPS控制网测量作业；GPS平差解算；GPS测量成果坐标转换；GPS测量技术总结选点要求：点位周围+15o以上天空无障碍物；避免周围有强烈反射无线电信号的物体，远离电台、发射塔等大功率无线电发射源，距离应大于200米，离高压线、变电所等的距离应大于50米；交通方便，有利于其他测量和联测；地面基础条件稳定，便于点的保存；选点埋石完成后应提交:点之记,GP

23、S网选点图,选点工作总结。提高GPS网可靠性的方法：增加观测期数；保证一定的重复设站次数；保证每个测站至少与三个以上的独立基线相连；在布网时应使用的最小异步环的边数不大于6条。26：相位式测距原理公式：调制波的调制频率f，角频率 ，周期T，波长 设调制波在距离D往返一次产生的相位变化为 ，调制信号一个周期相位变化为2，则调制波的传播时间t为： ， ，设调制信号为正弦信号， 包含2的整倍数N2，和不足2的尾数部分，即： ，式中 ， ；令 -单位长，“测尺”，“电子尺”， 就是相位式测距原理公式27：高斯投影：地图投影带的中央子午线投影为直线且长度不变赤道投影为直线且两线为正交的等角横切椭圆柱投影

24、。高斯投影的3个条件： 中央子午线投影后为直线； 中央子午线投影后长度不变； 满足正形投影条件。高斯投影的特点：中央子午线的投影是一条直线，其长度无变形。其它子午线的投影为凹向中央子午线的曲线；赤道的投影为一条与中央子午线垂直的直线。其它纬线的投影为凸向赤道的曲线；除中央子午线外，其它线段的投影均有变形，且离中央子午线愈远，长度变形愈大；投影前后的角度保持不变，且小范围内的图形保持相似；具有对称性；面积有变形。子午线收敛角：真北与坐北方向之间的夹角。东偏为正，西偏为负。平面子午线收敛角规律1）l=0或B=0时，=0；2）B=常数，的绝对值对称于中央子午线，且离中央子午线越远，绝对值越大；3）l

25、 =常数，的绝对值随纬度的增大而增大，到达北极时，达到最大值。长度比m是指椭球面上某一点的微分元素 ，与其投影面上的相应的微分元素 之比，长度变形及规律：只与位置有关，与方向无关；中央子午线投影后长度不变；非中央子午线的大地线投影后变长；同一条子午线的长度变形与纬度成反比，赤道处变形最大。高斯投影的分带：分带的原因：控制投影变形。分带的原则：长度变形满足测图精度要求；控制临带换算的计算量及计算误差。高斯投影的临带为什么要换算：为限制高斯投影的长度变形，必须依中央子午线进行分带，把投影范围限制在中央子午线两侧的狭长带内分别进行，这样就造成统一坐标分割成各带的独立坐标系，为生产建设需要需把一带的坐

26、标换算到相邻带的坐标高斯投影正反算公式间接进行换带计算步骤：带（x，y），通过坐标反算（B，l）， ， ，通过坐标正算（x，y）投影带为什么要重叠：采用分带投影，虽限制了长度变形，但相邻带坐标系相互独立，带边沿地形图无法拼接使用，控制点不能相互利用。为此，需用投影带重叠的方法解决。28：平面控制网平差计算包括：概算平差成果表编制等三项内容。概算的目的、内容，指出各项内容施加了哪些改正。概算的目的：1、按三角网中的几何条件对外业测量成果的质量进行综合检核。2、算出各点的资用坐标、相邻点间的边长和方位角，为后续计算作准备。控制测量概算内容：概算的准备工作观测成果化至到标志中心观测成果化至到参考椭球

27、面椭球面观测值化至高斯平面观测成果的质量检验资用坐标计算。观测值化至椭球面上的计算：观测方向值归化改正数的计算： 垂线偏差改正，标高差改正，由法截弧方向化为大地线方向的改正；基线长度和观测边长的归化改正；起始方位角的化算将椭球面上的观测值化至高斯平面上，包括方向改化、距离改化和大地方位角化算为坐标方位角。距离改正：椭球体上有两点 及其大地线S，在高斯投影面上的投影为 ，s是一条曲线，而连接 两点的直线为D。由S化至D所加的改正称为距离改正 。椭球面上两点间的大地线方向，归算到高斯投影平面上相应两点间直线方向所加的改正。又称曲率改正。利用三角网的几何条件对整个测区进行全面的质量检核。常用的几何条

28、件：图形条件；极条件；基线条件；方位角条件。圆周角条件，坐标条件。42：为什么电磁波测距三角高程可达到三四等水准测量精度：由于电磁波测距仪的发展使其精度高，而且可同时测边测垂直角，当垂直角观测精度小于2秒，边长在2公里内，电磁波测距三角高程测量完全可取代四等水准测量，如果缩短边长或提高垂直角的精度，如当垂直角精度小于1.5秒，边长为1.2公里可达三等水准测量精度。43：自动脉冲数字测相的原理及公式推导：参考信号和测距信号在测相之前先经过选放整形电流，把正弦信号变为方波信号，再送入检相计中的R-S触发器，测定相位差，将参考信号接到S端，测距信号接到R端，当参考信号负跳变时，触发器Q端“置位”，输出高电平，直到测距信号负跳变时，触发器翻转“复位”，Q端输出低电平，这样在Q端输出一方波信号为检相方波，该方波信号的高电平宽度对应参考信号和测距信号的相位差，将检相方波接到与门的一个输入端，另一端接入时标脉冲信号，当检相方波为高电平时，与门打开，时标脉