1、控制測量學要點2013/5/301控制測量學考試要點一、名詞解釋：1 1、 19851985 國家高程基準：19851985 年，國家測繪部門以青島驗潮站19531953 年至 19791979 年的觀測資料為依據，重新確定修正后的水準零點高程（72.260472.2604 米），稱為“ 19851985 國家高程基準”2 2、正高高程系：正高系統以大地水準面作為高程基準面，點的正高為：點沿鉛垂方向 到大地水準面的距離3 3、控制測量學：研究精確測定和描繪地面控制點空間位置及其變化的學科4 4、水準面：靜止的水面稱為水準面，水準面是受地球表面重力場影響而形成的，是一個 處處與重力方向垂直的連續

2、曲面，因此是一個重力場的等位面5 5、大地水準面的差距：從大地水準面沿法線到地球橢球體面的距離6 6、水準標尺分劃面彎曲差：通過分劃面的兩端點的直線中點至分劃面的距離7 7、方向觀測法： 在一測回內把測站上所有觀測方向，先盤左位置依次觀測，后盤右位 置依次觀測，取盤左、盤右平均值作為各方向的觀測值& &電子經緯儀：利用光電技術測角，帶有角度數字顯示和進行數據自動歸算及存儲裝 置的經緯儀9 9、測站偏心：有時為了觀測的需要，如覘標的櫓柱擋住了某個照準方向。儀器也必須 偏離通過標石中心的垂線進行觀測。1010、水準面的不平行性：重力加速度隨緯度的不同而變化的，在赤道g g 較小，而

3、在兩極 g g值較大，因此水準面相互不平行，且為向兩極收斂的、接近橢圓的曲線。重力異常，不規則 的變化。二、簡答：1、控制測量學的基本任務和主要內容（1 1 ）控制測量學的基本任務：1在設計階段建立用于測繪大比例尺地形圖的測圖控制網2在施工階段建立施工控制網3在工程竣工后的運營階段，建立以監視建筑物變形為目的的變形觀測專用控制網。（2 2）控制測量學的重要作用：1控制測量學在國民經濟建設和社會發展中發揮著決定性的基礎保證作用。2控制測量學在防災、減災、救災及環境監測、評價與保護中發揮著特殊的作用。3控制測量在發展空間技術和國防建設中，在豐富和發展當代地球科學的有關研究中，以 及在發展測繪工程事

4、業中，它的地位和作用將顯得越來越重要。（3 3）控制測量學的主要研究內容：1研究建立和維持高科技水平的工程和國家水平控制網和精密水準網的原理和方法，以滿足國民經濟和國防建設以及地學科學研究的需要。2研究獲得高精度測量成果的精密儀器和科學的使用方法。3研究地球表面測量成果向橢球及平面的數學投影變換及有關問題的測量計算。4研究高精度和多類別的地面網、 空間網及其聯合網的數學處理的理論和方法、控制測量數據庫的建立及應用等。2、導線網的精度估算（1 1）精度估算的目的和方法:目的：推求控制網中邊長、方位角或點位坐標等的中誤差。方法：公式估算法程序估算法（2 2）等邊直伸導線的精度分析控制測量學要點20

5、13/5/3021附合導線經角度閉合差分配后的端點中誤差。2附合導線平差后的各邊方位角中誤差。3附合導線平差后中點的縱向中誤差。4附合導線平差后中點的橫向中誤差。5起始數據誤差對附合導線平差后中點點位的影響。6附合導線端點縱橫向中誤差與中點縱橫向中誤差的比例關系。（3 3）直伸導線的特點導線測量布設靈活，推進迅速，受地形限制小，邊長精度分布均勻。優點：導線的縱向誤差完全是由測距誤差產生的；而橫向誤差完全是由測角誤差產生的。在直伸導線平差時縱向閉合差只分配在導線的邊長改正數中，而橫向閉合差只分配在角度改正數中。2直伸導線形狀簡單，便于理論研究。（4 4）單一附合導線的點位誤差橢圓用這種方法不僅可

6、以準確、方便地求得點位誤差在各方向上的分量，而且具有形象化的優 點，可以從直觀上迅速判斷不同點的點位誤差以及同一點上不同方向上誤差的大小。單一附合導線的點位誤差橢圓的特點：1各種形狀的導線，相應的誤差橢圓大小相差不多。2誤差橢圓近似于圓，說明測角和測邊的精度比例基本適當。3最弱點在導線中間。（5 5）導線網的精度估算 等權代替法（p4953p4953）3、精密測角儀器和水平角觀測（1 1）精密電子經緯儀及其特點裝有電子掃描度盤，在微處理機控制下實現自動化數字測角的經緯儀。特點：1角度標準設備一一度盤及其讀數系統與光學經緯儀有本質區。2微處理機是電子速測儀的中心部件。3具有豎軸傾斜自動測量和改正

7、系統。4望遠鏡既是瞄準裝置，也是測距裝置。5高自動化和多功能化的方向發展。（2 2）光學經緯儀特點1角度照準設備2目標照準設備3強制歸心，光學對點，快速安平機構等4由可靠的有機材料和合金制造（3 3）精密電子全站儀是一種集光、機、電為一體的高技術測量儀器，是集水平角、垂直角、距離（斜距、平距卜高差測量功能于一體的測繪儀器系統。特點：1儀器操作簡單，高效。全站儀具有現代測量工作所需的所有功能。2快速安置：簡單地整平和對中后， 儀器一開機后便可工作。 儀器具有專門的動態角掃描系統，因此無需初始化。關機后，仍會保留水平和垂直度盤的方向值。電子氣泡”有圖示顯示控制測量學要點2013/5/303并能使儀

8、器始終保持精密置平。3適應性強：全站儀是為適應惡劣環境操作所制造的儀器。它們經受過全面的測試以便適應各種作業條件，例如，雨天、潮濕、沖撞、塵土和高溫等，因此，它們能在最苛刻的環境下完成作業任務。4全站儀設有雙向傾斜補償器，可以自動對水平和豎直方向進行修正，以消除豎軸傾斜誤差 的影響。還可進行地球曲率改正、折光誤差以及溫度、氣壓改正。5控制面板具有人機對話功能。控制面板由鍵盤和主，副顯示窗組成。除照準以外的各種測量功能和參數均可通過鍵盤來實現 ，儀器的兩側均有控制面板，操作十分方便。6具有雙向通訊功能，可將測量數據傳輸給電子手簿或外部計算機，也可接受電子手簿和外部計算機的指令和數據。4、經緯儀的

9、視準軸誤差、水平軸傾斜誤差及垂直軸傾斜誤差（1 1）經緯儀的視準軸誤差儀器的視準軸不與水平軸正交所產生的誤差（2 2）經緯儀水平軸傾斜誤差儀器水平軸不與垂直軸正交所產生的誤差（3 3）經緯儀垂直軸傾斜誤差對水平方向觀測值的影響 消減誤差影響：1盡量減小垂直軸的傾斜角 v v 值。2測回間重新整平儀器。3對水平方向觀測值施加垂直軸傾斜改正數。（4 4）經緯儀垂直軸傾斜改正數的計算（P9394P9394）5、方向觀測法（1 1 ）觀測方法重測和取舍觀測成果應遵循的原則是：1在規定全部測回完成后，對全部結果進行綜合分析取舍2若 2C2C 互差或下半測回的歸零差超限，應重測整個測回3超限方向數大于測站

10、上方向總數1/31/3,要全部重測（2 2 ）測站限差1半測回歸零差（p104106p104106）2一測回內 2C2C 互差的限差（3 3）測站平差觀測方向測站平差值的計算和測站觀測精度的評定（p106109p106109）6、城市和工程建設高程控制測量（1 1）水準測量建立城市及工程高程控制網國家高程控制網的布設原則：1從高到低、逐級控制水準點分布應滿足一定的密度 水準測量達到足夠的精度4一等水準網應定期復測。水準測量實施的工作程序是：水準網的圖上設計、水準點的選定、水準標石的埋設、 水準測量觀控制測量學要點2013/5/304測、平差計算和成果表的編制。技術規范規定：水準測量依次分為二，

11、三，四等3 3 個等級，首級高程控制網，一般要求布設閉合環形，加密是可布設成附合導線和結點圖形， 各等級水準測量的精度和國家水 準測量相應等級精度一致。圖上設計應遵循：1水準路線應盡量沿坡度小的道路布設，以減弱前后視折光誤差影響。2水準路線應遠離高壓線或電纜，以避免電磁場對水準測量的影響。3布設首級高程控制網時，考慮便于進一步加密。4水準網應盡可能布設成環形網或結點網：水準測量的距離：山區2-4km2-4km，城市建筑區和工業區為 1-2km1-2km。5應與國家水準點進行聯測，以求得高程系統的統一。6注意測區已有水準測量成果的利用。（2 2）三角高程測量建立城市及工程高程控制網 計算高差經地

12、球曲率和大氣折光改正后，應滿足以下規定（p212p212）7、精密水準測量的實施（1 1） 精密水準測量的一般規定1觀測之前應將儀器置于露天陰影處，使儀器與外界氣溫趨于一致；觀測時，應用測傘遮避陽光；遷站時應罩以儀器罩；2每一測站上，儀器距前、后水準標尺的距離應盡可能相等，其差應小于規定的限值；3對于氣泡式水準儀，觀測前應測出傾斜螺旋的置平零點，并作標記；隨著氣溫變化，應隨時調整值平零點的位置。對于自動安平水準儀的圓水準器，觀測時應嚴格置平。4同一測站上觀測時，不得兩次調焦；轉動儀器的傾斜螺旋和和測微螺旋，其最后旋轉方向均為旋進。5在相鄰兩測站上要變換觀測程序， 即一站的觀測順序為后前前后，另

13、一站的程序為前后后前；每一測段應進行往、返測，往返測沿同一路線，采用相同的尺承，返測時，奇數測站與偶數測站的觀測程序與往測時相反。6觀測時，儀器三腳架（腳螺旋）的兩腿應放置在平行與水準路線的方向。另一腿交替地在前進方向的左側或右側。7每一測段的往測與返測， 其測站數均應為偶數， 否則應加入標尺零點差改正，由往測轉為返測時，兩根標尺應互換位置，并應重新整置儀器。8測段的往、返測要分別在上午和下午進行。觀測必須在日出后至少半小時開始，日落前至少半小時結束。中午前后約 2.52.5 小時內不得進行觀測。9觀測工作的間歇時，最好能結束在固定的水準點上，否則應選擇兩個堅穩可靠的固定點， 作為間歇點。間歇

14、后，應對 2 2 個間歇點的高差進行檢測。檢測結果符合要求后從間歇點起算。（2 2） 精密水準測量觀測精密水準測量測站觀測程序往測時，奇數測站照準水準標尺分劃的順序為后視標尺的基本分劃；前視標尺的基本分劃；前視標尺的輔助分劃；后視標尺的輔助分劃；往測時，偶數測站照準水準標尺分劃的順序為前視標尺的基本分劃；后視標尺的基本分劃；控制測量學要點2013/5/305后視標尺的輔助分劃；前視標尺的輔助分劃。返測時，奇、偶數測站照準標尺的順序分別與往測偶、奇數測站相同。三、問答：1、 城市和工程建設高程控制測量2、 精密水準測量的主要誤差來源及影響1視準軸與水平軸不平行的誤差（i i 角的誤差影響，0角誤

15、差的影響，溫度變化對i i 角的影響）2水準標尺長度誤差影響（水準標尺每米長度誤差的影響，兩水準標尺零點差的影響）3儀器和水準標尺垂直位移的影響 （儀器和水準標尺在垂直方向位移所產生的誤差是精密水 準測量系統誤差的重要來源）4大氣垂直折光的影響5電磁場對水準測量的影響6磁場對補償式自動安平水準儀的影響7觀測誤差的影響（主要有水準器氣泡居中的誤差， 照準水準標尺上分劃的誤差和讀數誤差，屬于偶然誤差）3 3、精密水準測量的實施4 4、正常水準面不平行性及其改正數計算（1 1）水準面的不平行性1 1、 水準面的不平行性：重力加速度隨緯度的不同而變化的，在赤道g g 較小， 而在兩極 g g 值較大，

16、因此水準面相互不平行，且為向兩極收斂的、接近橢圓的曲線。重力異常，不規 則的變化。2 2、影響：因為水準面不平行性，如果沿水準面觀測高差不等于零（應該等于零），要加改正數。用水準測量測得兩點間的高差隨路線不同而有差異，水準測量的多值性。環形路線閉合差不等于零，理論閉合差。（2 2）正高高程系：以大地水準面為高程基準面，地面一點的正高高程（簡稱正高），即該點沿垂線至大地水準面的距離。（3 3）正常高高程系：利用天文重力水準測量方法可以測定似大地水準面與參考橢球面之間的距離，因此應用正常高高程系，可以有足夠的精度求出地面一點到參考橢球面的距離，這樣地面上的觀測量就可精確地歸化到參考橢球面上。 似大

17、地水準面：正常高的基準面稱為似大地水準面，它是由地面點沿鉛垂線向下量取正常高所得各點連接形成的曲面。（4 4）力高系統：在工程測量中，應根據測量范圍大小，測量任務的性質和目的等因素，合理地選擇正常高，力高或區域力高作為工程的高程系統。（p263p263）水準測量概算的主要內容：水準尺每米長度誤差的改正數計算正常水準面不平行的改正數計算水準路線閉合差計算高差改正數的計算。第一章（1 1）水準面：受地球表面重力場影響而形成的，是一個處處與重力方向垂直的連續曲面，因此是控制測量學要點2013/5/306一個重力場的等位面。（2 2）大地水準面：與平均海水面相重合，不受潮汐、風浪及大氣壓變化影響，并延

18、伸到大 陸下面處處與鉛垂線相垂直的水準面。（3 3 ）似大地水準面：從地面點沿正常重力線量取正常高所得端點構成的封閉曲面。（4 4）基準面與基準線：大地水準面是測量外業的基準面，與其相垂直的鉛垂線是外業測量 的基準線；參考橢球面是內業測量的基準面，與其相垂直的法線是內業測量的基準線。（5 5 ）大地高：是地面點沿法線到橢球面的距離。正高：是地面點沿實際重力線到大地水準面的距離。正常高：是地面點沿正常重力線到似大地水準面的距離。（6 6） 垂線偏差：地面一點上的重力向量g g 和相應橢球面上的法線向量 n n 之間的夾角定義為 該點的垂線偏差。（7 7）測定垂線偏差一般有四種方法：天文大地測量方

19、法；重力測量方法；天文重力測量方 法以及GPSGPS 方法。第二章、水平控制網的技術設計1 1、建立國家水平大地控制網的方法：1常規大地測量法：1 1）三角測量法，2 2）導線測量法，3 3）邊角網和三邊網。2天文測量法【推求大地方位角A=A= a + + （ L-L-入）sinsin a稱為拉普拉斯方程式】3現代定位新技術：1 1） GPSGPS 測量，2 2）甚長基線干涉測量系統（VLBIVLBI ）, 3 3）慣性測量系統（INSINS）2 2、 導線網比三角網優缺點：優點：網中各點上的方向數較少，除節點外只有兩個方向，因而受通視要求的限制較小，易于選點和降低覘標的高度，甚至無須造標。導

20、線網的圖形非常靈活，選點時可根據具體情況隨時改變。網中的邊長都是直接測定的，因此邊長的精度較均勻。缺點：導線網的缺 點主要是，導線網中的多余觀測數較同樣規模的三角網要少，有時不易發現觀測值中的粗差，因而可靠性不高。因此，導線網特別適合于障礙物較多的平坦地區或隱蔽地區。3 3、建立國家水平大地控制網的基本原則：大地控制網應分級布設、逐級控制；大地控制網應有足夠的精度； 大地控制網應有一定的密度；大地控制網應有統一的技術規格和要求。4 4、工程測量水平控制網的布設原則：大地控制網應分級布設、逐級控制；大地控制網要有足夠的精度；大地控制網要有足夠的密度；大地控制網要有統一的技術規格和要求。5 5、

21、精度估算的目的和方法：精度估算的目的是推求控制網中邊長，方位角或點位坐標等的中 誤差，它們都是觀測量平差值的函數，統稱為推算元素。估算的方法有：公式估算法程序估算法。6 6、 精密工程測量控制網的質量標準：精度標準可靠性標準靈敏度標準費用標準7 7、覘標的建造方法：實地標定櫓樁挖基坑及澆灌坑底水平層檢查照準圓筒是否豎直 及各方向是否通視覘標的整飾和編號。第三章、精密測角儀器和水平角觀測2 2、三軸誤差：經緯儀的視準軸誤差（c c 值）即儀器的視準軸不與水平軸正交所產生的誤差。產生原因： 望遠鏡的十字絲分劃板安裝不正確、 望遠鏡調焦鏡運行時晃動、氣溫變化引起儀器部件的脹 縮，特別是儀器受熱不均勻

22、使視準軸位置變化等。 消除方法：取盤左、盤右實際讀數的中數。控制測量學要點2013/5/3072經緯儀的水平軸傾斜誤差（i i 角）即儀器的水平軸不與垂直軸正交所產生的誤差。產生原 因：儀器左、右兩端的支架不等高、水平軸兩端軸徑不相等等。消除方法：取盤左、盤右實 際讀數的平均值。3經緯儀的垂直軸傾斜誤差（v v 角）即由于儀器未嚴格整平，而使垂直軸偏離測站鉛垂線一微小角度。產生原因：儀器未嚴格整平。消除方法：1 1）盡量減小垂直軸的傾斜角 v v 值 2 2）測回間重新整平儀器 3 3）對水平方向觀測值施加垂直軸傾斜改正數。3 3、精密測角的誤差影響因素：1外界條件的影響：1 1）大氣層密度的

23、變化和大氣透明度對目標成像質量的影響2 2）水平折光的影響 3 3）照準目標的相位差 4 4）溫度變化對視準軸的影響5 5）外界條件對覘標內架穩定性的影響2儀器誤差的影響：1 1）水平度盤位移的影響 2 2）照準部旋轉不正確的影響 3 3）照準部水平微 動螺旋作用不正確的影響 4 4）垂直微動螺旋作用不正確的影響3照準和讀數誤差的影響4 4、 精密測角的一般原則：觀測應在目標或成像清晰、穩定的有利于觀測的時間進行。以提高照準精度和減小旁折光的影響。觀測前應認真調好焦距，消除視差。在一測回的觀測過程中不得重新調焦。 以免引起視準軸的變動。 各測回的起始方向應均勻地分配在水平度 盤和測微分劃尺的不

24、同位置上。以消除或減弱度盤分劃線和測微分劃尺的分劃誤差的影響。4在上，下半測回之間倒轉望遠鏡。以消除和減弱視準軸誤差、水平軸傾斜誤差等影響，同時可以由盤左、盤右讀數之差求得兩倍視準軸誤差2c2c，借以檢核觀測質量。上，下半測回照準目標的次序應相反，并使觀測每一目標的操作時間大致相同。目的在于消除或減弱與時間成比例均與變化的誤差影響。要求每半測回開始觀測前，照準部按規定的轉動方向先 預轉 1 1-2 2周。為了克服或減弱在操作儀器的過程中帶動水平度盤位移的誤差。使用照準 部微動螺旋和測微螺旋時，其最后旋轉方向均應為旋進。為了減弱垂直軸傾斜誤差的影響， 觀測過程中應保持照準部水準器氣泡居中。5 5

25、、重測和取舍觀測成果應遵循的原則是：（1 1）重測一般應在基本測回（即規定的全部測回）完成以后進行因對錯度盤、測錯方向、碰動儀器、氣泡偏離過大、上半測回歸零差超限以及其他原因未測完的測回可以立即重測， 不計重測方向數。（3 3） 測回中 2c2c 互差超限或化歸同一起始方向后，同一方向值各測回互差 超限時，應重測超限方向并聯測零方向（起始方向的度盤位置與原測回相同）。因測回互差超限重測時，除明顯值外，原則上應重測觀測結果中最大值和最小值的測回。一測回中超限的方向數大于測站上方向總數的1/31/3 時（包括觀測 3 3 個方向時，有一個方向重測），應重測整個測回。重測的測回數為超限的方向數。（5 5）若零方向的 2c2c 互差超限或下半測回的歸零差超限，應重測整個測回。重測的測回數為n-1n-1。（6 6）在一個測站上重測的方向測回數超過測站上方向測回總數的 1/31/3 時，需要重測全部測回。測站上方向測回總數=（n-1n-1） m m,m m 為基本測回數，n n 為測站上的觀測方向總數。重測方向測回數的計算方法是：在基本測回觀測結果中，重測一個方向，算作一個重測方向測回；一個測回中有2 2 個方向重測，算作 2 2個重測方向測回；因零方向超限而全測回重測，算作（n-1n-