,单击此处编辑母版标题样式,单击此处输入文本,*,版 权 所 有：,山 东 科 技 大 学 测 绘 科 学 与 工 程 学 院 刘 尚 国 于 胜 文,5.0,测量控制网概述,测量控制网由位于地面的一系列控制点构成，控制点的空间位置是通过,已知点的坐标,以及控制点之间的,边长,(,或空间基线,),、,方向,(,角度,),或,(,和,),高差,等观测量确定的。,按其范围和用途，测量控制网分为三大类：,全球控制网,国家控制网,工程控制网,按网点性质分：,一维网,(,或称水准网、高程网,),二维网,(,或称平面网,),三维网,5.0 测量控制网概述 测量控制网由位于地面的一系列控,1,5.0,测量控制网概述,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,按坐标系和基准分：,附合网(约束网),独立网,经典自由网,自由网,按其他标准划分：,首级网,加密网,特殊网,专用网,5.0 测量控制网概述 按网形分：按坐标系和基准分：,2,5.0,测量控制网概述,三、工程控制网,依据工程控制网的,用途,，可将其分为：,测图控制网,在工程施工前勘测设计阶段建立，主要是为测绘地形图服务。,施工,(,测量,),控制网,为工程建筑物的施工放样提供控制，其点位、密度以及精度取决于建设的性质。,变形监测网,在施工及运营期间，为监测建筑工程对象的变形状况而建立的控制网。,安装,(,测量,),控制网,通常是大型设备构件安装定位的依据，也是工程竣工后建筑物和设备变形观测及设备调整的依据。,5.0 测量控制网概述 三、工程控制网,3,5.0,测量控制网概述,四、工程控制网施工控制网,施工控制网的特点：,控制的范围较小，控制点的密度较大，精度要求较高；,使用频繁；,受施工干扰大；,控制网的坐标系与施工坐标系一致；,投影面与工程的平均高程面一致；,有时分两级布网，次级网可能比首级网的精度高。,5.0 测量控制网概述 四、工程控制网施工控制网,4,5.2,国家高精度控制点的利用,一、投影带与投影面的选择,（一）投影变形分析,控制测量中的投影带和投影面的选择，主要是,解决长度变形问题,，这种变形主要由两种因素引起：,实测边长归算到参考椭球面上的变形影响,将参考椭球面上的边长归算到高斯投影面上的变形影响,5.2 国家高精度控制点的利用 一、投影带与投影面的选,5,5.2,国家高精度控制点的利用,一、投影带与投影面的选择,（一）投影变形分析,1、实测边长归算到参考椭球面上的变形影响,归算边高出参考椭球面的平均值,归算边,的长度,归算边,方向参考椭球法截弧的曲率半径,归算边,长的相对变形为：,负值表明将地面实量长度归算到参考椭球面上，总是缩短的,。,5.2 国家高精度控制点的利用 一、投影带与投影面的选,6,5.2,国家高精度控制点的利用,一、投影带与投影面的选择,（一）投影变形分析,2、将参考椭球面上的边长归算到高斯投影面上的变形影响,归算边两端点横坐标平均值,投影归算边长，,参考椭球面平均曲率半径,投影边的相对投影变形为,：,正值表明在椭球面上长度投影到高斯面上，总是增大的；随着,y,m,平方正比而增大，离中央子午线愈远，其变形愈大。,5.2 国家高精度控制点的利用 一、投影带与投影面的选,7,5.2,国家高精度控制点的利用,一、投影带与投影面的选择,（二）工程测量投影面和投影带选择的出发点,一般情况下，为了满足测量结果的一测多用，在满足工程精度的前提下，,工程中应采用国家统一3带高斯平面直角坐标系,。,5.2 国家高精度控制点的利用 一、投影带与投影面的选,8,5.2,国家高精度控制点的利用,一、投影带与投影面的选择,（二）工程测量投影面和投影带选择的出发点,当边长的,两次归算投影改正,不能满足工程所需要求时，为保证工程测量结果的直接利用的计算方便，可采用,任意带的独立高斯投影平面直角坐标系,，归算测量结果的参考面可以自己选定。,可采用以下三种方法来实现：,通过改变,H,m,从而选择合适的高程参考面，将抵偿由高程面的边长归算到参考椭球面上的投影改正，这种方法通常称为抵偿投影面的高斯正形投影。,通过改变,y,m,，从而对中央子午线作适当移动，来抵偿分带投影变形。,通过既改变,H,m,，又改变,y,m,，来共同抵偿两项归算改正变形。,5.2 国家高精度控制点的利用 一、投影带与投影面的选,9,5.2,国家高精度控制点的利用,二、工程平面坐标系统的选择,在工程控制测量时，根据施工所在的,位置,、,施工范围,及,施工各阶段对投影误差的要求,，可采用以下几种平面直角坐标系：,国家3带高斯正形投影平面直角坐标系,抵偿投影面的3带高斯正形投影平面直角坐标系,任意带高斯正形投影平面直角坐标系,具有高程抵偿面的任意带高斯正形投影平面直角坐标系,假定平面直角坐标,5.2 国家高精度控制点的利用 二、工程平面坐标系统的,10,5.2,国家高精度控制点的利用,三、不同平面坐标系统间的坐标转换,“,本,坐标系”,“,他,坐标系”,他坐标系的,原点,在本坐标系下的,坐标,他坐标系的,主轴,在本坐标系下的,方位角,5.2 国家高精度控制点的利用 三、不同平面坐标系统间,11,5.3,施工控制网的设计,三、工程控制网的基准和建立方法,1、工程控制网的基准及其类型,工程控制网的,基准,就是,通过网平差求解未知点坐标时所给出的,已知数据,，以对网的位置、长度和方向进行约束，使网平差时有唯一解。,根据基准的情况，工程控制网的基准可分为：,约束网：,具有多余的已知数据,最小约束网(经典自由网)：,只有必要的已知数据,无约束网(自由网)：,无必要的已知数据。,秩亏网：,少于最小约束条件(没有足够的必要已知数据),5.3 施工控制网的设计 三、工程控制网的基准和建立方,12,5.3,施工控制网的设计,三、工程控制网的基准和建立方法,1、工程控制网的基准及其类型,工程控制网的基准与,网的用途分类,有关。,一般情况下：,测图控制网为约束网；,施工控制网为最小约束网；,变形监测网为无约束网或最小约束网；,安装控制网为最小约束网或约束网。,5.3 施工控制网的设计 三、工程控制网的基准和建立方,13,5.3,施工控制网的设计,三、工程控制网的基准和建立方法,2、一、二、三维网的基准情况,对于,一维网(水准网或高程网),：,网中只有一个点的高程已知，为,最小约束网,；,网中有两个以上点(含两个)的高程已知，则为,约束网,；,网中没有一个点的高程是已知的，称,自由网,(,无约束网,),。,5.3 施工控制网的设计 三、工程控制网的基准和建立方,14,5.3,施工控制网的设计,三、工程控制网的基准和建立方法,2、一、二、三维网的基准情况,对于,二维网(平面网)，若为测角网,，则：,网中只有两个点的坐标已知，为,最小约束网,；,网中有两个以上点(含两个)的坐标已知，则为,约束网,；,网中没有一个点的坐标是已知的，则为自由网(,无约束网,),。,5.3 施工控制网的设计 三、工程控制网的基准和建立方,15,5.3,施工控制网的设计,三、工程控制网的基准和建立方法,2、一、二、三维网的基准情况,对于,二维网(平面网)，若为测边网或边角网,。,网中只有一个点的坐标和一条边的方位角已知，则为,最小约束网,；,若多于最小约束条件(如两个以上点(含两个)的坐标已知)，则为,约束网,；,若少于最小约束条件为,秩亏网,；,如果网中没有一个点的坐标是已知的，称,自由网,(,无约束网,),。,5.3 施工控制网的设计 三、工程控制网的基准和建立方,16,5.3,施工控制网的设计,三、工程控制网的基准和建立方法,2、一、二、三维网的基准情况,对于,三维网,，,最小约束条件,为：网中有两个点的三维坐标已知，另一条边的方位角已知(为了控制整个网绕两个已知点的连线旋转)；,也可以是：网中有一个点的三维坐标已知，已知一条边长(对于边角网，该条件不需要)，已知一条边的方位角，已知两条边的高度角。,凡多于最小约束条件，如有三个以上点(含三个)的坐标已知，则称为,约束网,；,少于最小约束条件则为,秩亏网,；,无已知坐标、方位角和高度角则为,自由网,(,无约束网,),。,5.3 施工控制网的设计 三、工程控制网的基准和建立方,17,5.3,施工控制网的设计,三、工程控制网的基准和建立方法,3、基准秩亏和基准参数,若将全部网点的坐标作为未知数，则表现为观测值和坐标值之间的联系不固定，这将产生平差线性模型的图形矩阵,A,的列亏，法方程矩阵,N,将出现秩亏。由于是没有固定基准所引起，故又称为,基准秩亏,。,基准秩亏数与网的,维数,和,观测值类型,有关。,基准参数,表示一个网在保持内部几何形状不变的条件下所作的变换，这些变换是消除基准秩亏的方法。,5.3 施工控制网的设计 三、工程控制网的基准和建立方,18,5.3,施工控制网的设计,三、工程控制网的基准和建立方法,3、基准秩亏和基准参数,5.3 施工控制网的设计 三、工程控制网的基准和建立方,19,5.3,施工控制网的设计,四、控制网优化设计的质量标准,工程控制网优化设计的目的，就是在一定的观测条件下要控制网有较高的质量。为衡量网的质量，现代测量中提出了若干条标准：,精度,：,描述误差分布离散程度的一种度量,；,可靠性,：,发现和抵抗模型误差的能力大小的一种度量,；,灵敏度,：,监测网发现某一变形的能力大小的一种度量,；,经济性,：,建网费用,。,5.3 施工控制网的设计 四、控制网优化设计的质量标准,20,5.3,施工控制网的设计,四.1、精度标准,准则矩阵,所谓,准则矩阵,是指人工事先构造的、用上述各种标准来衡量都有“较好”效果的、理想化的协因数矩阵,Q,x,。,准则矩阵不是控制网质量度量的数字标准，而是衡量控制网设计方案好坏的一个准则。,5.3 施工控制网的设计 四.1、精度标准准则矩阵,21,5.3,施工控制网的设计,四.2、可靠性标准,概念,可靠性的概念是荷兰,Barrda,教授(,1968,)针对观测值数据中的粗差提出来的。,测量控制网的可靠性,是指,控制网探测观测值粗差和抵抗残存粗差对平差成果影响的能力,，它分为,内部可靠性,和,外部可靠性,。,内部可靠性,是指控制网通过平差和统计检验发现粗差的能力,外部可靠性,是指抵抗残存粗差对平差结果影响的能力,5.3 施工控制网的设计 四.2、可靠性标准概念,22,5.3,施工控制网的设计,四.2、可靠性标准,多余观测分量,由于内、外部可靠性均与,r,i,有关，当显著水平,和检验功效,0,一定时，它们完全随,r,i,的变化而变化。因此，,r,i,可以作为评价内、外部可靠性的公共指标,，即：,式中，,r,i,为矩阵（,Q,VV,P,）主对角线上的元素，称为,控制网的多余观测分量,。多余观测分量与多余观测数有下列关系：,5.3 施工控制网的设计 四.2、可靠性标准多余观,23,5.3,施工控制网的设计,四.2、可靠性标准,多余观测分量,性质,1,：,r,i,越小，该观测值在网中的地位越高；该观测值的粗差也越难被发现。,r,i,=0,时，该观测值不可缺少，否则产生形亏；即使有大的粗差或错误也无法发现；,r,i,越大，该观测值在网中的地位越低；且该观测值存在较小的粗差也能发现。,r,i,=1,时，该观测值完全成为多余，即使删除了，其网平差结果也不变；且观测值的粗差能完全确定。,5.3 施工控制网的设计 四.2、可靠性标准多余观,24,5.3,施工控制网的设计,四.2、可靠性标准,多余观测分量,性质,2,：,观测值的内部可靠性与观测值的精度成反比。观测值的精度越高，则相应的,r,i,越小；观测值的精度越低，其,r,i,越大。,性质,3,：,对于确定观测精度情况下，多余观测数,r,越大，则观测值的,r,i,也越大，而且建网费用将随,r,的增大而增加。,5.3 施工控制网的设计 四.2、可靠性标准多余观,25,5.3,施工控制网的设计,五、控制网优化设计的分类,控制网优化设计一般分为四类（四方面内容）：,零类设计（,基准设计