第1章绪论(控制测量)

控制测量学NSMP格林尼治天文台LBHG归算投影第一章绪论一.控制测量学的基本任务和主要内容二.控制测量的基准面和基准线三.控制网的布设形式四.控制测量新技术的发展概况

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。[难点]：进行控制测量的基准面与基准线的定义与应用本章提要

[知识点及学习要求]1．控制测量学的基本任务和作用；2．铅垂线与大地水准面的概念；3．参考椭球与总椭球的概念；4．建立控制网的基本方法与布网形式。

1.1控制测量学的基本任务和主要内容控制测量的概念：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）的平面坐标和高程，建立控制网，这种测量工作称为控制测量。控制测量的分类按工作内容分平面控制测量高程控制测量测定控制点平面位置测定控制点高程按用途分大地控制测量工程控制测量全国范围内,按国家统一颁布的方式、规范进行的控制测量为工程建设或地形图测绘，在小区域内，在大地测量控制网的基础上独立建立控制网的控制测量1.控制测量的任务与作用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。控制测量的作用

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控制测量学的研究内容

1.2控制测量的基准面和基准线

1.铅垂线与大地水准面

地球的自然表面有高山、丘陵、平原、海洋等起伏形态，海洋面积约占地表面的71%，陆地面积约占29%，是一个不规则曲面。水准面：假设一个静止不动的海水面延伸并穿过陆地，包围整个地球，形成的一个闭合曲面。水平面：与水准面相切的平面。铅垂线：重力方向线，地球上的任意一点，都同时受到两个力的作用：地球自转的离心力和地心引力，它们的合力称为重力，重力的方向即为铅垂线方向（见下图）。是外业测量工作的基准面铅垂线是外业测量工作的基准线假定海洋的水体，只受重力作用，无潮汐、风浪影响，处于完全静止和平衡状态，将海洋的表面延伸到大陆的下面并处处保持着与垂线方向正交这一特点，也是一个水准面，称这一特定的水准面为大地水准面。所包围的形体称大地体大地水准面的特点大地水准面是个特殊的水准面，具有水准面的特点。由于地球内部质量分布不均匀及地壳有高低起伏，所以重力方向有局部变化，致使处处与重力方向垂直的大地水准面也就不规则，即无法用数学公式准确地表达出来，所以它不能作为大地测量计算的基准面。所以必须寻找一个与大地体相近的，且能用简单的数学模型表示的规则形体代替——椭球。2、参考椭球与总地球椭球参考椭球：形状和大小与大地体相近且两者之间的相对位置确定的旋转椭球。►参考椭球是各个国家或地区为了各自的大地测量工作的需要，而采用的只与该国家或该地区的大地水准面符合较好的地球椭球体，并用参考椭球面作为测量计算（即内业工作）的基准面。与之相应的法线为基准线。总地球椭球：一个与整个大地体外形符合最好的地球椭球。也叫平均地球椭球。

总地球椭球应满足的三个条件：1）总质量等于地球的总质量，中心与地球的质心重合，赤道平面与地球赤道面一致。2）旋转角速度与地球的旋转角速度相等。3）体积与大地体的体积相等。它的表面与大地水难面之间的差距的平方和为最小。*总地球椭球面是—个理想的、各国或地区统一的测量计算的基准面。

我国目前采用的旋转椭球体的参数值为：长半径a=6378140m短半径b=6356755m扁率a=(a–b)/a=1/298.257由于旋转椭球的扁率很小，在测区面积不大，测量精度要求不高时，其近似值为6371Km。3、垂线偏差和大地水准面差距大地水准面的铅垂线与椭球面的法线之间的夹角称为垂线偏差。在某一点上，大地水准面超出椭球面的高差称为大地水准面差距。它们是标志大地水准面和椭球面之间的差异的量。测量计算时要进行归化。高程系统1.4控制测量新技术的发展概况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——读数的数字化与自动化（电子经纬仪）；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

测量机器人13、精密水准仪的发展平板玻璃测微器自动安平水准仪数字(电子)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

工作原理：

三维激光扫描仪向目标发射激光脉冲，依次扫描被测区域，快速获得地面景观的三维坐标和反射光强，利用软件进行三维建模，生成地面景观的三维图象和可量测点阵数据，并可方便地转化为多种输出格式的图形产品。1、体积小、重量轻，操作简单、装拆便利，具备良好的野外操作性能。

2、扫描范围大、速度快、精度高。

3、快速建立三维景观模型、图形图象数据一次获取。

6、GPS（GlobalPositioningSystem)系统N=?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）

惯性测量系统是根据惯性原理设计的测定地面点大地元素的装置。主要由陀螺稳定平台、加速度计和微型数字处理计算机等组成。安装在汽车或飞机上，能同时测定测站的经纬度（λ，ψ）、高程、垂线偏差分量（ξ，η）和重力异常等六个大地元素。惯性测量是在惯性导航基础上发展起来的，出现于20世纪70年代初期。特点是不受天气限制，不需要其他地面设施，不发射和接收任何信号，因而机动灵活，不怕干扰，作业隐蔽，能够适时、迅速、准确地提供测量数据。缺点是价格昂贵、使用复杂、维修困难，必须在已知点间施测和已知点时间距离不能太长等。惯性测量系统通常用于大地测量、矿山测量、隧道测量和军事测量等部门。

习题1．控制测量学的任务和主要研究内容是什么?简