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 制 测 量 学,第二章 水平控制网的技术设计,一、国家水平控制网建立的基本原理二、工程测量水平控制网建立的基本原理三、导线网的精度估算四、工程水平控制网优化设计概述五、工程水平控制网技术设计书的编制六、选点、造标和埋石,本章提要,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。,重点：平面控制网的技术设计、精度估算,1 三角测量法1）网形,2.1.1 水平控制网的布设形式,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,2.1 国家水平控制网建立的基本原理,2

2、）起算数据和推算元素 已知边长，坐标方位角 和坐标（x，y），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。,2.1.1 水平控制网的布设形式,3）工程测量中三角网起算数据的获得起算边长 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长作为起算边长。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 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 起算

3、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 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。如果三角网中具有多于必要的一套起算数据时，则这种网称为非独立网。（a）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。,2.1.1 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。,导线网与三角网相比，主要优点在于：,网中各点上的方向数较少，

4、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。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。,导线网特别适合于障碍物较多的平坦地区或隐蔽地区。,2.导线网,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。,2.1.1 水平控制网的布设形式,3.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,5.1.2 平面控制网的布设形式,4.GPS控制网,GPS控

5、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。,1.分级布网、逐级控制 布设二、三、四等控制网A、B、C、D、E五级，B、C、D、E相当于常规大地测量一、二、三、四等 2.应有足够的精度 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。3.应有足够的密度 4.应有统一的规格 大地测量法

6、式和作业规范国家三角测量和精密导线测量规范,2.1.2 建立国家水平大地控制网的原则,2.1.3 国家水平大地控制网布设方案,1）一等三角锁国家控制网的基础和骨干 沿经纬线方向布设成纵横交叉的网状图形；在交叉处设置起算边；用拉普拉斯方位角；两起算边之间锁长约200km，约由1617个三角形组成，平均边长山区约25km，平原约20km；测角中误差小于0.7。,2）二等三角锁（网）国家三角网的全面基础地形测图的基本控制 布设方案：20世纪60年代前：在一等锁环内，先沿经纬线纵横交叉布设二等基本锁（平均边长约1520km，测角中误差小于1.2），二等补充网（平均边长约为13km，测角中误差小于2.5

7、）。20世纪60年代后：二等网以全面三角网的形式布设在一等锁环内，四周与一等锁衔接。其平均边长约为13km，测角中误差小于1.0。,2.1.3 国家水平大地控制网布设方案,3）三、四等三角网 三等网的平均边长约为8 km，测角中误差为1.8。四等网的平均边长为约为26km，测角中误差为2.5。,插网法,插点,2.1.3 国家水平大地控制网布设方案,4）国家三角锁（网）的布设规格及其精度,2.1.3 国家水平大地控制网布设方案,5、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：我国统一的国家大地控制网的布设工作开始于20世纪50年代初，60年代末基本完成，历时20多年

8、。共布设一等三角锁401条，锁长7.3万km。一等导线点312个，导线环总长约1万km。1982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，部分三等网，共48433个大地控制点，500条起始边和近1000个正反起始方位角，311198个方向观测值，1404条导线测距观测值。平差结果表明：网中离大地原点最远点的点位中误差为0.9m，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4.8cm。这充分说明我国天文大地网的精度较高，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：（1）全国

9、GPS A、B级网：1992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的“中国92 GPS会战”，目的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；从1991年开始，经过5年在国家A级网的基础上建立了国家 B级网（又称国家高精度GPS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2200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 2.010e-8，高程分量相对中误差为3.010e-8。（2）全国GPS一、二级网：由军测部门建立，主要为军事服务。（3）中国地壳运动观测网络：“中

10、国地壳运动观测网络 是以全球卫星定位系统(GPS)观测技术为主，辅之已有的甚长基线射电干涉测量(VLBI)和人卫测距(SLR)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。网络的科学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,（4）2000国家GPS大地控制网,“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

11、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 工程测量水平控制网建立的基本原理,2.2.1 工程控制网的分类：1.测图控制网 2.施工控制网 3.变形观测专用控制网2.2.2 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 应有有统一的规格,1.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制网，往往分二级布设。用于变形观测或其他专门用途的

12、控制网，通常无须分级。,2.要有足够的精度 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。相当于地面上的点位精度为0.1500=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。,2.2.2 工程测量水平控制网布设原则,3.要有足够的密度 城市测量规范中对于城市三角网平均边长的规定列于下表中。,2.2.2 工程测量水平控制网布设原则,4.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

13、规范。,1.三角网的布设方案 工测三角网具有如下的特点：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；三角网的等级较多；各等级控制网均可作为测区的首级控制。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。,2.2.3 工程测量水平控制网布设方案,2.导线网的布设方案 如下表。,电磁波测距导线的主要技术要求,电磁波测距导线共分5个等级，其中的三、四等导线与三、四等三角网属于同一个等级。这5个等级的导线均可作为某个测区的首级控制。,2.2.3 工程测量水平控制网布设方案,3.GPS网的布设方案,GPS网的主要技术要求,注：当边长小于200m时，边长中误差小于20mm。各等级GPS

14、网相邻点间弦长精度式中 标准差（基线向量的弦长中误差mm）a 固定误差（mm）b 比例误差系数（110-6）d 相邻点间的距离（km）,2.2.3 工程测量水平控制网布设方案,4.边角网的布设方案5.测边网的布设方案,现阶段主要采用GPS网结合电磁波测距导线网的布设方案。,2.2.3 工程测量水平控制网布设方案,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。,

15、专用控制网的布设特点,2.3 导线网的精度估算,2.3.1 精度估算的目的和方法目的：推求控制网中边长、方位角或点位坐标等的中误差。它们都是观测量平差值的函数，统称为推算元素。方法：1）公式估算法：此法是针对某一类网形导出计算某种推算元素（通常是最弱边边长中误差）的普遍公式。其理论基础是最小二乘法中的条件分组平差法（乌尔玛耶夫分组平差法）。2）程序估算法：根据控制网略图，利用已有程序在计算机上进行计算。其理论基础为间接平差法。,1）、公式估算法：设有一组互为独立的观测值 其相应的中误差为 其相应的权为 控制网中某待定元素可表达为观测值的函数，当没有多余观测时，直接用独立观测值计算函数值，即 按

16、偶然误差传播定律,函数的中误差可按下式计算:,一般按规范取值,当有多余观测时（一般都有），此时总是先作平差计算，再计算网中元素的值。如果用条件平差时，推算元素的平差值是观测元素平差值 的函数，即此时，,如果用分组条件平差法，则设某控制网满足下列两组条件方程式：,（1）,（2）,首先按第一组条件式进行平差，用第一次平差后的观测值改化第二组条件方程式，设改化后的第二组条件方程式为：,则其权倒数为：F的中误差为：,2）、程序估算法,起算数据（坐标）量取观测数据或程序估算法,误差方程式A，单位权中误差，定权阵P,组法方程式N,求协因数Q,列权函数式，并估算其精度,法方程式,协因数阵,间接平差,误差方程

17、,平差后,协因数阵,其中,平差值函数的协因数,线性化,一组符号：u-点位的横向中误差 t-点位的纵向中误差 M-点位中误差 D-端点下标 Z-中点下标 Q-起算数据误差影响的下标 C-测量误差影响的下标(1)附合导线经角度闭合差分配后的端点中误差,2.3.2 等边直伸导线的精度分析,对于附合导线，导线端点D由于测量误差C引起的纵向中误差,1。当导线长度增加时，横向中误差比纵向中误差增加得快，所以要提高导线的精度就应该减少导线转折点的数量，或提高测角精度。,2.当L为一定值时，边数n越大（即每条边越短），则对M的影响越大，所以布设导线时必须避免用短的导线边。,式中：n边数，L导线全长，S平均边长

18、，测边中误差，测边系统误差，测角中误差，AB边长的中误差，起始方位角的中误差。,(2)附合导线平差后的各边方位角中误差 任意一条附合导线应满足三个条件,即坐标方位角条件、纵横坐标条件。采用两组平差，坐标方位角条件为第一组，将方位角闭合差分配至各转折角上，即完成第一组平差，然后改化第二组纵横坐标条件。,分析上式,当 时,可计算出不同的n和i对应的,结果见表2-7.,（3）附合导线平差后中点的纵、横向中误差,（4）起算数据误差对附合导线平差后中点点位的影响,AB边长的误差对导线中点纵向误差产生的影响：,起始方位角误差对导线中点引起的横向误差：,附合导线平差后中点的点位中误差：,（6）附合导线端点纵

19、横向中误差与中点纵横向中误差比例关系,例6：有一设计的等边直伸附合导线，其中S=2000m，n=4，。试求该条导线端点的位置误差及相对误差。,优点：1、导线的纵向误差完全是由测距误差产生的，而横向误差完全是由测角产生的。2、直伸导线形状简单，便于理论研究。缺点：模拟计算表明，直伸导线的点位精度不是很高。,2.3.3 关于直伸导线的特点,2.3.4 单一附合导线的点位误差椭圆,1.各种形状的导线相应点的误差椭圆大小差不多.2.误差椭圆近似于圆,说明测角和测边的精度比例基本适当.3.最弱点在导线的中间.,基于两点：在一定的测量精度与平均边长的情况下，导线终点点位误差大致与导线长度成正式比。等权代替

20、法。要估算任意导线网的精度，如今只能（最好）用电算试算。,导线全长相等时，平均边长越短，导线点越多，转折角越多，误差就越大。,2.3.5 导线网的精度估算,支导线中点点位中误差计算公式,设以长度为 的导线终点点位误差 作为单位权中误差,则长度为 的导线终点点位的权 及其中误差 可按下列近似公式计算:,例:试估算下图中节点N和最弱点的点位中误差(不顾及起算数据误差的影响),解题思路：,设以1km长的一级导线的端点点位中误差为单位权中误差,则图中各段路线的等权线路 即为已知的线路长,所以有:,取从线路BN和CN推求的N点的坐标的加权平均值作为N点的坐标,则此坐标的权为:,其虚拟等权路线长为:,则现

21、在原导线网已成为一条单一导线A-BC,其等权路线长为:,此时N点的坐标可看成是从AN路线和BCN路线推算结果的加权平均,则N点的权为:,节点N的点位中误差为：,对于单一路线ABC,其最弱点W应在导线的中间,即距离两端点(A和BC)的距离为:,且其权应为线路AW的权的两倍:,单位权中误差即长为1km的一级导线端点的点位中误差 的计算：,练习:有一设计的导线网如图所示,其平均边长S=1000m,若,试用等权代替法估算最弱点的精度(假设每条单导线经过角度调整可计算得单位权中误差M0)。,解：由题意得，应先求出导线节平均长度L0和平均边数n0，再根据公式求M0：,现在求等权路线长Li，先分别对E点和F

22、点求等权路线：,同理可求得：,此时导线网简化为一条单导线，如图所示：,其路线长为：,最弱点X距两端点的距离和最弱点的权分别为：,补充：任意边角网的点位误差的概念,1三角网离已知点愈远，误差椭圆愈大；若以AB边的中点与各待定点连线方向为纵向，与其相垂直的方向为横向，则各待定误差椭圆的长轴大致在纵向上(因为没有观测边)。,2三边网离已知点愈远，误差椭圆愈大；各待定误差椭圆的长轴大致在横向上(因为没有观测角)。,3边角网边角全测网的点位精度明显高于测角网或测边网。若满足边方向观测权的合理匹配，则可使边角网的点位误差椭圆接近于圆。,4任意边角网:加测部分边的三角网或加测部分方向的三边网,加测直接连接最

23、弱点和已知点的导线线路即可,测角网加测部分边长:,加测前,2）测边网加测部分角度:,加测的角度宜位于连接最弱点和已知点的最近的导线线路上,加测前,结论：独立网在网形一定的情况下：点位误差同观测量的种类和它们在网中的分布有关，此外还同边、方向观测权的匹配有关；网的纵向误差主要由测边的误差引起，而横向误差主要由测角的误差引起。,2.4工程水平控制网优化设计概述,工程控制网优化设计的作用,是使所求解的控制网的图形和观测纲要在高精度、高可靠性及低成本意义上为最优。,2.4.1 控制网优化的概念及任务,根据作业的过程,通常将施工控制网的优化设计划分为四个阶段,即:零类设计、一类设计、二类设计和三类设计。

24、零类设计是控制网参考系或基准的设计问题,它包括数据处理的方法和坐标系的选择,不同用途的控制网选择不同的数据处理方法。一类设计是控制网的网形设计问题,是在预定测量精度的前提下,确定最佳的点位概略坐标和联系方式。控制点的设计位置,主要受工程的需要及地形和设备条件的制约,有些因素目前还很难用数学的方式表示。而控制网的图形(即控制点之间的联系方式)对网的图形强度影响较大,它是一类设计的主要研究内容。二类设计是控制网在图形固定的前提下,寻求最佳的精度配置,它是控制网优化设计的热点问题。三类设计则是对已有控制网的改善,它一般要包含零类、一类和二类设计。,工程控制网的优化设计一般分为四类，各类设计的含义列于

25、下表：上述分类只是从概念上去理解，网的设计不一定完全按此思路，常常是几类设计同步进行。,精度准则 可靠性准则 灵敏度准则费用准则,2.4.2工程控制网的质量准则,总体精度准则,1 精度准则,方差准则（A准则）D准则E准则,定义：控制网发现（或探测）观测值粗差的能力（称内部可靠性）和抵抗观测值粗差对平差结果影响的能力（称外部可靠性）。提高实现质量的办法 对网进行第二次独立观测（复测）布网时事先考虑用独立的附加观测值来控制网的结构（较常用）,2 可靠性准则,内部可靠性的特点：1）0 ri12）观测值的内部可靠性与其精度成反比。对于一个确定的网和设计方案，观测值的精度愈高，则其可靠性愈低，愈不可靠；

26、观测值的精度愈低，愈可靠。3）多余观测数愈大，网的可靠性愈高，建网费用也愈高。4）对于独立网来说，观测值的内部可靠性是与基准的位置无关的不变量。5）一个好的控制网，观测值的多余观测分量应大于0.3。,2 可靠性准则,对变形监测网，定义为在给显著水平和检验功效下，周期平差结果统计检验时，能发现位移向量的下界值。灵敏度是一个相对概念，即对于不同的变形向量具有不同的下界值。,3 灵敏度准则,控制网的费用一般包括用于设计、造标埋石、交通运输、仪器设备购置、观测、计算、检查等各项费用。网的设计有两个原则：最大原则（费用一定，网的质量最好）最小原则（质量满足要求，费用最小）控制网的费用标准一般可用下式表示

27、 S=CP式中C称为费用系数,它是目前优化设计中最难确定的参数,。P为观测值的权，较难确定。据统计，网的测量费用对于网的计算费用相比，后者不到8。通过优化设计，增加微不足道的设计计算费用，可显著降低测量费用。不难理解，精度愈高，观测值的权愈大，则建网费用愈高；同样，多余观测数愈多，网的可靠性提高，也要以增加费用为代价。,4费用准则,控制网最终的优化结果,是各个阶段优化设计的总和。因此,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,而最后的优化设计结果中达到这三指标便可。因此,首先利用控制网的完全观测图形,在一定的平均可靠率和精度约束下,解算最佳的观测图形,然后在此图形设计的基础

28、上求解满足精度约束条件、费用最省的观测方案,这样,分两步将控制网图形与观测纲要优化设计用解析法直接求解。,网的优化设计是一个迭代求解过程,它包括以下内容：提出设计任务；制定设计方案；进行方案评价；进行方案优化。,2.4.3优化设计的方法,网的优化设计方法有两种：解析法：通过数学方程用最优化方法求解。模拟法：根据经验和准则，通过计算比较、修改，得到最优方案。,2.4.3优化设计的方法,模拟法优化设计过程：设计网形、实地踏勘；定初始方案，模拟观测值，网平差；观测修改；再作模拟计算，重复进行，直到满意。人机交互方式进行。,2.4.3优化设计的方法,基于可靠性的模拟优化设计法 要点和步骤：1）网的初始

29、方案应对所有可能观测的边和方 向进行全测，是一个“肥网”或“密网”。2）观测值之间的精度相差不要太大，边角间的精度应基本匹配。3）观测精度应选取仪器所能达到的最高精度，使优化时有降低的余地。4）模拟初始观测方案，进行平差计算，对精度、可靠性乃至灵敏度计算结果进行分析：观测精度是否合理，是否需作调整，基于观测值内部可靠性指标按从“肥”到“瘦”，从“密”到“疏”的策略进行网的优化设计。GPS网也可看作是全边角网，故模拟法优化设计方法同样可以用于GPS网。,2.4.3优化设计的方法,2.5 工程测量水平控制网的技术设计书的编写,1 技术设计的意义2 技术设计的内容和方法,国家大地控制网已经完成，只讨

30、论工程平面控制网的技术设计。,控制测量的技术设计是关系全局的重要环节，技术设计书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障，是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，结合测区的具体情况，选择最佳布网方案（控制点的位置和网的基本形式）、选择适当的作业方法和仪器、编制作业计划，解决作业生产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。,1 技术设计的意义,1).搜集和分析资料（1）测区内各种比例尺的地形图。（2）已有的控制测量成果（包括全部有关技术文件、图表、手簿等等）。（3）有关测区的气象、地质等情况，以供建标、埋石、安排作业时间等方面的参考。（4）现

31、场踏勘了解已有控制标志的保存完好情况。（5）调查测区的行政区划、交通便利情况和物资供应情况。若在少数民族地区，则应了解民族风俗、习惯。,对搜集到的上述资料进行分析，以确定网的布设形式，起始数据如何获得，网的未来扩展等。其次还应考虑网的坐标系投影带和投影面的选择。此外还应考虑网的图形结构，旧有标志可否利用等问题。,2 技术设计的内容和方法,2).网的图上设计 根据对上述资料进行分析的结果，按照有关规范的技术规定，在中等比例尺图上以“下棋”的方法确定控制点的位置和网的基本形式。图上设计对点位的基本要求是：（1）从技术指标方面考虑 图形结构良好，边长适中，对于三角网求距角不小于30；便于扩展和加密低

32、级网，点位要选在视野辽阔，展望良好的地方；为减弱旁折光的影响，要求视线超越（或旁离）障碍物一定的距离；点位要长期保存，宜选在土质坚硬，易于排水的高地上。（2）从经济指标方面考虑 充分利用制高点和高建筑物等有利地形、地物，以便在不影响观测精度的前提下，尽量降低觇标高度；充分利用旧点，以便节省造标埋石费用，同时可避免在同一地方不同单位建造数座觇标，出现既浪费国家资财，又容易造成混乱的现象。（3）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应有一定的距离。,图上设计宜在中比例尺地形图（根据测区大小，选用1：25 0001：100 000地形图）上进行，其方法和步骤如下：展绘已知点；按

33、上述对点位的基本要求，从已知点开始扩展；判断和检查点间的通视；估算控制网中各推算元素的精度；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。,图上设计的方法及主要步骤,点的通视的判断,3)编写技术设计书 技术设计书应包括以下几方面的内容：（1）作业的目的及任务范围；（2）测区的自然、地理条件；（3）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；（4）布网依据的规范，最佳方案的论证；（5）现场踏勘报告；（6）各种设计图表（包括人员组织、作业安排等）；（7）主管部门的审批意见。,2.6 平面控制网的选点、造标埋石,2.6.1 实地选点2.6.2 觇标高度的确定2.6.3

34、 觇标的建造2.6.4 标石的埋设,2.6.1 实地选点,实地选点就是把控制网的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，对原来的图上设计作出修改。选点时使用的工具主要有：望远镜、小平板、测图器具、花杆、通讯工具和清除障碍的工具、设计好的网图和有用的地形图等。根据图上设计的控制点位置，在实地找到大概位置，再按控制点选点要求，确定控制点的具体位置。点位确定后，打下木桩并绘点之记，如下图，便于日后寻找。选点任务完成后，应提供下列资料：（1）选点图；（2）点之记；（3）三角点一览表，表中应填写点名、等级

35、、至邻点的概略方向和边长、建议建造的觇标类型及高度、对造埋和观测工作的意见等。,2.6.2 觇标高度的确定,式中，、分别代表地球曲率和大气折光影响，s 为测站与目标间的距离，为地球半径。,1.影响通视的因素,两控制点间有挡住视线的障碍物地球表面弯曲大气折光,地球表面弯曲及大气折光改正数为,2.确定觇标高度的方法,2.6.2 觇标高度的确定,2.6.3 觇标的建造,经过选点确定了的三角点的点位，要埋设带有中心标志的标石，将它们固定下来，以便长期保存。当相邻点不能在地面上直接通视时，应建造觇标作为相邻各点观测的目标及本点观测的仪器台。由于现时很多平面控制网已采用导线网的形式，此外GPS已用于控制网

36、的布设，所以如今已很少有造标的需要，特别是双锥标，更少使用。故以下对造标和埋石工作仅作概略介绍。,1.测量觇标的类型,测量觇标有多种类型，比较常见的有以下几种：（1）寻常标。常用木料、废钻杆、角钢、钢筋混凝土等材料做成，凡是地面上能直接通视的三角点上均可采用这种觇标。观测时，仪器安置在脚架上，脚架直接架在地面上。,2.6.3 觇标的建造,1.测量觇标的类型,（2）双锥标。当三角网边长较长、地形隐蔽、必须升高仪器才能与邻点通视时则采用如下图中（a）和（b）所示的双锥标，可用木材或钢材制成。这种觇标分内、外架。内架升高仪器，外架用以支承照准目标和升高观测站台，内、外架完全分离，以免观测人员在观测站

37、台上走动时影响仪器的稳定。,（a）（b）,1.测量觇标的类型,（3）屋顶观测台。在利用高建筑物设置三角点时，宜在稳定的建筑物顶面上建造1.2m高的固定观测台。如下图（3）（a）和（b）所示。,目前广泛采用的是微相位差照准圆筒（下图）。它由上、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。采用这种微相位差照准圆筒作照准标志时，无论阳光从哪个方向射来，整个圆筒均呈黑色，若用实体目标，在阳光照射下会出现阴阳面，使远处经纬仪瞄准它时产生偏差。当背景明亮时，十字丝会偏向目标的阴暗部分；背景暗淡，十字丝会偏向目标的光亮部分。这种目标的阴阳面引起的测角误差叫相位差。该图所示的照准圆筒

38、可以基本上消除相位差，所以称为微相位差照准圆筒。,2.微相位差照准圆筒,2.微相位差照准圆筒,照准圆筒通过标心柱固定在觇标上。标心柱漆成红白相间的颜色，像花杆一样，以便于从远处寻找，也可供观测低等控制网时（边很短）作为照准目标使用。准照圆筒的大小，要与三角网的边长相适应。经验表明，目标成像约占望远镜十字丝双丝宽度的1/22/3左右较利于照准。由于一般光学经纬仪十字丝的双丝宽度约为0 40，所以目标宽度宜为2030 左右。设三角网的平均边长为 s，若目标成像占十字丝宽度的1/2，双丝宽度为40，则照准圆筒的直径d 应为 当s=4km时，d=0.4m。圆筒的高度宜为其直径的23倍。,2.微相位差照

39、准圆筒,普通照准设备,1）实地标定橹柱,3.觇标的建造,2）挖基坑及浇灌坑底水平层3）检查照准圆筒是否竖直及各方向是否通视4）觇标的整饰和编号 上述工作全部完成后，最后整饰一下觇标的外观，并在橹柱的适当位置整齐的写上三角点点名、等级、编号及建造年月等。,国家规范按三角网的等级及其地质条件将中心标石分成8种规格。三、四等三角点的标石由两块组成（见右图）。下面一块叫盘石，上面一块叫柱石，盘石和柱石一般用钢筋混凝土预制，然后运到实地埋设。预制时，应在柱石顶面印字注明埋设单位及时间。标石也可用石料加工或用混凝土在现场浇制。,2.6.4 标石的埋设,为了长期保存三角测量的成果，就必须埋设稳定、坚固和耐久

40、的中心标石，同时要广泛宣传保护测量标志的重要意义。,盘石和柱石中央埋有中心标志（见右图）。埋石时必须使盘石和柱石上的标志位于同一铅垂线上。埋设标石一般在造标工作完成后随即进行。埋设时，应使标石中心与觇标中心位于同一铅垂线上。埋石工作全部完成后，要到三角点所在地的乡人民政府办理三角点的托管手续。,进行造标埋石时，为什么要求先造标、后埋石?,作业,1控制网的布网原则是什么？2简述程序估算法的实现过程？工程控制网与国家控制网相比有那些特点？设有一坐标附合导线网如右图所示，A、B、C 为已知点，N 为结点，各导线长L在图中标出（以公里为单位）。若每公里点位中误差30mm，试问导线网最弱点在何处？其点位中误差如何计算（不考虑起始数据误差）？,5何谓相位差?它属于何种误差性质?作业中应采取什么措施来减弱其影响？,