【考试总结贴】控制测量学

叨叨在前：这是我自己的考试复习记录，依据的教材是《工程控制测量》，田林亚老师的版本。同时结合期末复习的重点范围进行的总结，所以大概率只对自己有参考意义。目的有两个，第一个是期末考的好一点，第二个是能熟悉控制测量的东西，掌握不敢提，菜鸡。而且这种东西，只有理论没有实践，谈不上掌握。

任务和作用

项目设计阶段——测图控制网——为了地形图测绘
施工建设阶段——施工控制网——为了施工放样
运营管理阶段——变形监测网——为了变形监测

【简单来说，第一个是为了画地形图方便图上设计，第二个是为了将地形图上的设计对应到现实中去，比如规划的楼啊工厂啊道路啊实地具体应该在什么位置，要不要调整，这里要考虑高程放样和平面位置放样，第三个好懂，不解释。】

流程/技术设计

资料收集分析→控制网图上设计（平面+高程）→优化设计（零一二三）+质量标准（精度、可靠性、灵敏度、费用）

老师课上讲过，实际的工程过程中，操作规范有两个依据，技术设计书和相关规范。

技术设计书
测区自然条件和地理情况
测量目的、任务、精度要求和完成期限
测区已有资料（控制点、地形图等）
坐标系统和高程系统的选择
布设方案的分析论证
观测方案论证（仪器、观测纲要）
现场勘探报告
主管部门的审批意见etc

布点构网：整本书在讲的就是怎么布设和运用控制网，具体说来就是两类型，一个是平面控制网，一个是高程控制网。而点注意一个东西，点之记，这玩意是埋在土里的，上面立着觇标。

布网原则：
分级布网，逐级控制：测图控制网先是首级控制网，然后酌情加密，施工控制网两级布设，变形监测网一次性布网。当然所有都是基础方式，具体问题具体分析
具有足够的精度。不同等级精度不同，不追求最高精度，合适就行。一般是最弱边边长相对中误差，最弱点点位中误差表示。三类网具体要求不一样。
具有一定密度。 即测区内的控制点数量有要求，太多太少都不行，平面控制网一般以边长来衡量密度，高程控制网以相邻高程控制点间的水准线路长度。
遵守相应规范。 工程上，规范是相当重要的一件事。

布网分类

网这么重要，所有的章节安排都是围绕两种网来的，包括什么仪器啊、方法啊、精度要求啊、平差啊等等

平面控制网：
三角网、导线网、GPS网
三角形网：测边、测角、边角网
观测元素：边长（全部边长、部分边长）、角度（全部角度、部分角度）
起算元素：已知点坐标（x，y），点1到2的平面边上S12，坐标方位角α12
用途：大范围工程测量
导线网
观测元素：水平方向和边长
起算元素：已知点的平面坐标（x，y），点1到2的平面边上S12，坐标方位角α12
要求：通视
等级：三等、四等、一、二、三级
对比：图形灵活、观测方向少、结构简单可靠性低、控制面积相对小
GPS网
观测元素：卫星载波信号
起算元素：一个或两个已知控制点坐标（二维平差）||| 一个已知点坐标、一个已知方位、一或多条实测边长（独立网，只有一套起算数据）
要求：天空开阔、具体需要参考以前学的GNSS
对比：精度高、作业快、全天候、人工少
等级：A、B（前两个国家级）、C、D、E
高程控制网
水准网
观测元素：高程控制点间的高差、距离或测站数
起算数据：已知一个高程控制点的高程
注意：已知点个数一般不超少于2-3个，多了相容性检查
测距三角高程网
用途：高差较大、水域较多等
布设：多在平面三角网或导线网基础上布设
GPS高程拟合网
布设：一般平面控制网基础上

前面说了这么多，其实网就分两大类六小种，而具体到网的具体测量，也就三类，角度、边长、高程。卫星以及其他的这里不考虑。

水平角测量

仪器

光学经纬仪
测角精度：一测回方向值测量中误差
仪器：Wild T3、DJ2
全站仪
观测不需要两次读数

【有个很有意思的点是，很多仪器，虽然我们要学要考，但其实已经不用了，测绘是个极其实用的学科，仪器的更新换代就是技术的发展进步，也是测绘人需要不断调整的速度。经纬仪乃至一些型号的全站仪，更多的是一种学历史的态度去看它，还有学校实习的时候看看那些老玩意儿，还有当年外汇换来的老古董们，也是看一段历史而已。】

测量方法

全圆方向观测法
顺序：盘左顺盘右逆
误差：多个测回——偶然误差；重配置度盘和测微器——刻画不均影响
限差：
两次重合度数差：一个盘位两次度数相减，最后取均值（全站仪不用）
半测回归零差：初始方向两个度数差
一测回2c互差：盘左-盘右。其中C表示视准轴误差
不同测回同一方向值之差：先要（左+右）/2，然后初始方向的观测值取均值，最后各方向观测值-初始均值，得归零后各方向观测值。不同测回的该值要计算符合限差

超限的取舍和重测

偏心观测和归心改正（老师说也早已经过时了）

误差来源：

仪器误差
视准轴C（竖的那条）——取盘左盘右实际度数的中数
水平轴倾斜误差i：同上
两者可用高低点法求I and C
观测误差
照准误差+读数误差
外界条件
大气折光、大气透明度、照准目标的相位差

流程：
设计网→布网→测量→整理外业成果（记录手簿等）→平差→精度评定→水平方向值归算（就是变换到椭球上，限定条件才需要）

距离测量

方法：

电磁波测距
D=1/2*vt，v为电磁波在大气的传播速度，t为待测距离往返一次的时间
分为脉冲式和相位式
数值结果：仪器中心和反射镜中心的光波波道弧长。含有仪器系统误差和大气折射误差
测距精度：
md=a+bD，
a为固定误差，单位mm，比如仪器加常数测定误差、对中误差等
bD为比例误差，单位ppm，比如大气折射率等，固定值

相位法测距

公式
精度、测尺长度和波长的关系

测量误差

大气折射率
加常数（系统误差）
仪器电子中心和其机械中心不重合形成的
六段解析法求加常数P67
乘常数（系统误差）
测距频率偏移产生
周期误差（系统误差）

距离测量和归算：

测距准备
仪器检校→选择测距边→符合测距作业要求和技术要求（规范）
距离归算
测量数据（误差改正后）→仪器中心和反射镜中心的斜距→两个控制点平均高程面上的水平距离→平距到椭球面的弧长（使用国家坐标系统时，大地线）→投影到高斯平面上的水平距离

高程书上有两章在讲，精密水准测量和三角高程测量，至于通用的GPS，因为有专门的GNSS课，这里就不在考察范围了

精密水准测量

仪器：

光学水准仪：DS1、Wild N3、Zeiss Ni007等
基辅差：基本分划-辅助分划，我们实习看的老玩意，是后两种。
数字水准仪：后悔实习的时候没有好好研究实物了
操作：见书

精密水准仪和水准标尺的检验

精密水准仪：
水准仪检视：外观进行检查和评价，即不拆开外壳眼睛看得见手摸得着的地方
圆水准器检校：
I角误差检校：视准轴和水平轴在垂直面的投影交角
交叉误差检校：投影在水平面的交角
水准尺
水准标尺检视
标尺的圆水准器的检校
分划面弯曲差的测定
每米真长误差的测定
一对水准标尺零点差的测定：底面到第一分划线的中线的距离应为1dm
基辅差的测定：不同尺不一样，但不应该超过0.05mm

【这里我又想叨叨几句，中文真是精辟啊，检视、检校、测定，直接可以想到后面的操作了。还有，我至今仍觉得测绘是非常成熟的一门学科，至少国内来讲，就非常多的细节，非常多的分支能被分门别类的归纳整理成书，可以窥见其背后的基础支撑是多厚实，再向前看它的学科交叉和学科发展，网铺的很大，也正是底子厚才敢这么铺。我其实不觉得有唱衰测绘的必要，持这种观点的我觉得是没有往深看也没有往前看，嗯菜鸡的好处是，真的敢瞎叨叨。我也见识到一级学科的强悍了hhh】

水准线路的测量

测站观测顺序
光学（小声叨叨，现在都不用光学了还考）
奇数测站：后基本-前基本-前辅助-后辅助
偶数测站：前基本-后基本分划-后辅助-前辅助
返测是相反的顺序，奇前后后前
操作顺序
整平仪器→后前前后→限差合格→迁站→记录计算
作业规定
单线路往返观测：同一测段、同仪器同线路
观测时间有利，提前30min仪器放露天
安置，两角螺旋和线路平行，第三在左/右，前后视距尽量相等
同一测站观测，不得两次调焦
要往返测
工作间歇在固定水准点上
测站限差
前后视距差、前后视距累积差、视线长度、视线高度、检测间歇点高差之差
光学：基辅分划差、辅助分划差、上下丝读数平均值和中丝之差、
数字：重复测量次数

外业成果整理和分析

误差分析

水准仪和水准标尺
i角误差
交叉误差
水准标尺每米真长误差
一对水准标尺零点差的影响
观测误差
外界环境
温度对i角——提前拿仪器，手少碰，用会歇一下
大气垂直折光——前后视距相等、视线离地面有高度
仪器和标尺垂直位移（系统）

跨河水准测量和三角高程测量

跨河特点：

前后视距差大、大气折光影响、照准难度大

场地布设要求

两岸环境接近、视线离水面差不多高、较窄河段、测线附近
双线型
两台仪器对向观测
单线型（<500m)
一台水准仪（有限制条件）

测量方法（见书）

测距三角高程测量

原理
我觉得，书上的图，好难懂啊喵了喵
两点间的距离和垂直角，求两点高差
计算
高差计算（要考的）

下面的是外业完成后的内业工作了，不过大多数前面讲平面和高程的时候也提到过了

测量数据粗差检验

工程控制网平差

概算

目的：
系统检查外业成果质量、成果转换到高斯平面上、为平差做准备、计算控制点资用坐标（其他急着用平面坐标但还没有平差的控制点概略坐标）
概算流程
准备工作→观测值化算到标石中心→观测值化算到参考椭球面→椭球面观测值化算到高斯平面→资用坐标

坐标系统选择（公式，要考）

List item

参心坐标系及坐标转换