控制测量技术
主讲教师：梁建昌
石家庄铁道大学
第一部分 控制网技术设计
1.水平控制网的布设形式
1.1水平控制网建立的基本原理
3
1.2 三角测量
1.2.1起算数据
①起算边长： •利用国家三角网边长作为 起算边长 •采用电磁波测距仪直接测 量基线边长 ②起算坐标 •由已有的三角网传递坐标： •天文测量方法测定 •假定坐标： ③ 起算方位角 •由已有网传递： •天文测量方法测定：用陀 螺经纬仪测定
9
≤10
≤2
1/120000
三等
5
≤10
≤5
1/80000
四等
2
≤10
≤10
1/45000
一级
1
≤10
≤10
1/20000
二级
＜1
≤15
≤20
1/10000
注：当边长小于200m时，边长中误差小于20mm。
各等级GPS网相邻点间弦长精度 a2 bd 2
式中 σ——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（1×10-6） d ——相邻点间的距离（km）
1.2.2独立网与非独立网
1.2.3网形
1.3边角网和三边网
某大坝施工边角控制网
虎门大桥 测边网
1.4导线网
1.4.1起算数据
①起算坐标 •由已有的控制网传递坐标： •天文测量方法测定 •假定坐标： ②起算方位角 •由已有网传递： •天文测量方法测定：用陀 螺经纬仪测定
1.4.2网形
二类设计：控制网在图形固定的前提下,寻求最佳的 精度配置。
控制网选择不同的数据处理方法。 一类设计：控制网的网形设计问题, 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。
隧道洞外GPS测量网图
歌乐山GPS隧道控制网
某 大 桥 G P S 控 制 网
某 大 型 水 利 枢 纽 控 制 网
2.工程测量水平控制网布设原则和布设方案
2.1工程测量水平控制网的特点
1）长度变形的要求 根据成图或工程要求确定变形要求。如城市测量规范 要求2.5cm/km；
2）根据变形要求选择合适的区域坐标系 投影面高程、中央子午线经度；
敏感，网形强度低。
2.3工程控制网的布设原则
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。
• 用于变形观测或其他专门用途的控制网，通常无须 分级。
总之，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精度、可靠性、可测定性、灵敏 度及费用等方面最优。
工程控制网的质量准则
• 精度准则 • 可靠性准则 • 灵敏度准则 • 费用准则
• 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。
当前主要采用GPS网结合电磁波测距导线网的布设方 案。
பைடு நூலகம்
2.4.4专用控制网的布设特点
1)专用控制网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。 2)专用控制网的用途非常明确，建网时应根据特定的要 求进行控制网的技术设计。例如:
桥梁三角网：对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；
5）工程控制网对相对点位误差 有特定要求。
如桥梁，大坝须限制轴线的纵向位差，而地铁、隧 道须保证轴线的横向位差。
2.2工程控制网的分类
1）测图控制网 特点：精度低，精度要求均匀
2）施工控制网 特点：精度高，精度具有方向性，网形强度高。
3）变形观测专用控制网 特点：精度最高，强调点位稳定，系统误差不
• 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。
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。
3.2控制网优化的四个阶段
根据作业过程施工控制网的优化设计分四个阶段： 零类设计：控制网参考系或基准的设计问题 包括数据处理的方法和坐标系的选择,不同用途的
3）分级布网 首级网的测设以往用常规技术只能采用独立网,现在己有
可能将多个国家三维控制点作为己知点； 加密网采用附合网，附合在首级网上。 ✓ 起算数据精度较高时，采用附合网有利。 ✓ 起算数据精度较低时，采用独立网有利，否则会扭曲变
形。
4）传统网将边长、方向和方位角等观测值先投影到 某一高程面上，再投影到高斯平面上并按其上的 起始数据进行平差计算。GPS基线向量不一定投影 到高斯平面上进行平差。
隧道三角网：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.
3.工程控制网优化设计
3.1控制网优化的概念及任务
控制网优化，一般要体现控制网的下列质量标准: (1)满足控制网的必要精度标准; (2)满足控制网有多的多余观测，以控制观测值中粗差 影响的可靠性标准; (3)满足控制网有充分控制观测值中系统误差影响的可 测定性标准; (4)变形监测网应满足监测出微小位移的灵敏度标准; (5)造标及观测等应满足一定的费用标准。
2.4工程控制网的布设方案
2.4.1三角网的布设方案
工程控制网在高斯平面上。 大型三角网已完全被GPS所代替。
2.4.2导线网的布设方案
电磁波测距导线的主要技术要求
2.4.3 导线网的布设方案
GPS网的主要技术要求
等级 平均距离（km） a (mm)
b (1×10-6)
最弱边相对中误差
二等
隧道洞内导线网
秦岭2线洞内导线网 东秦岭特长隧道出口段洞内控制
某环形隧道导线网
1.5 GPS控制网
1.5.1起算数据
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。
1.5.2网形
GPS控制网的形状由多边形组成，测定网中所有的GPS 基线向量。
对网形没有要求，但短边优先联测。