控制测量概述附坐标计算

第十讲控制测量概述及坐标计算

一控制测量概述

根据测量工作的基本原则，测绘地形图或工程放样，都必须先在整体范围内进行控制测量，然后在控制测量的基础上进行碎部测量或施工放样。因此控制测量的目的就是为地形图测绘和各种工程测量提供控制基础和起算基准，其实质是测定具有较高精度的平面坐标和高程的点位，这些点称为控制点。控制测量提供了控制点的精确位置，并以控制点的位置来确定碎部点的位置。测定地物地貌特征点位置的工作称为碎部测量。

控制测量分为平面控制测量和高程控制测量。平面控制测量的任务是在某地区或全国范围内布设平面控制网，精密测定控制点的平面位置。高程控制测量的任务是在某地区或全国范围内布设高程控制网，精密测定控制点的高程

一、国家控制测量

国家测绘部门按照逐级控制逐级加密的原则，在全国范围内布设了一系列控制点，由这些控制点组成全国统一的控制网，用最精密的仪器和最严密的方法测定其坐标和高程构成骨架，而后，先急后缓，分期分区逐级布设低一级控制网。

国家平面控制网建立的主要方法有三角测量、精密导线测量及GPS定位测量。

三角测量是将相邻控制点连接成三角形，组成网状，称

平面三角控制网，三角形的顶点称为三角点，如图形5—1（a）所示。在平面三角控制网中，量出一条边的长度，测出各三角形的内角，然后用三角学中的正弦定理逐一推算出各三角形的边长，再根据起始点的坐标和起始边方位角以及各边的边长，推算出各控制点的平面坐标，这种测量方法称为三角测量。

精密导线测量是将一系列相邻控制点连成折线，如图形5—1（b）所示。采用精密仪器测角并用测距仪测距，然后根据已知坐标和坐标方位角精确地计算出各点的平面位置，这种测量称为精密导线测量。精密导线已成为国家高级网的布设形式之一，因为它比三角测量方便、迅速、灵活。

GPS定位是卫星全球定位系统的简称。GPS定位测量具有高精度、全天候、高效率、多功能、操作简便的特点，可同时精确测定点的三维坐标（X，Y，H），与常规控制测量（三角测量、三边测量、导线测量）相比，有许多优点。目前，经典的平面控制测量正逐渐被GPS定位测量所取代。

（a） (b)

图5—1 三角网与导线

国家控制网根据它的精度不同，分为一、二、三、四等。一等三角网为条带形的锁状，

称一等三角锁，沿着经纬线方向纵横交叉地布满全国，形成统一的骨干控制网。在一等锁环内逐级布测二、三、四等三角网。一等三角网的精度最高，除作低等级的平面控制外，还为研究地球形状和大小以及人造卫星的发射等科研问题提供资料；二等三角网作为三、四等三角测量的基础；三、四等三角网是测图时加密控制点和其他工程测量之基础。各点均埋设有标石，竖立觇标。这些控制点将长期保存，作为全国一切测量工作的基本依据。

新中国成立后，我国的测绘工作者通过艰苦奋斗，按照中华人民共和国大地测量法式和规范，在全国布测了一、二等三角点和导线点约五万个；根据地形测图和工程测量的需要，在一、二等网内加密了数以万计的三、四等三角点。在我国幅员辽阔的土地上，已经形成了一个以三角网和精密导线网混合组成的高精度的平面控制体系。1982年我国测绘工作者采用了大型电子计算机计算全国大地控制网，将一百多万个原始数据输入计算机，解算了三十一万个矛盾方程组，解出了十六万个未知数，从而完成了五万个三角点和导线点的大地平面坐标计算任务。其计算规模之大不仅在我国前所未有，在国际上也实属罕见。这些控制测量成果在我国四个现代化的建设中，起着十分重要的作用。

国家高程控制网是用水准测量方法建立的，所以又称为国家水准网。国家水准网按控制次序和施测精度分为一、二、三、四等，其中一、二等构成全国高程控制的骨干，三、四等直接为测图和工程提供高程控制点。

一等水准网：沿地质构造稳定、交通不太繁忙、地势平缓的交通路线布设构成网状，环线周长1000～2000㎞，视地形条件而定。

二等水准网：是国家高程控制的全面基础，在一等水准环内沿主要公路、铁路及河流布设，环线周长500～750㎞。

三、四等水准网：在高等水准环内进一步加密。三等水准网布设成附合路线，并尽量交叉，环线长不超过300㎞，单独的附合路线不超过200㎞。四等水准一般以附合路线形式

布设在高等水准点之间，附合路线长不超过80㎞。

二、矿区控制测量概述

在一个矿区内，当国家控制点较少时，为了满足地质勘探、矿井建设和生产的需要，应根据矿区范围的大小，顾及发展远景，在国家控制点的基础上，加密矿区首级控制网，网中的控制点也要埋石造标，永久保存。控制点的测算成果是矿区一切测量工作的基本依据。

矿区控制网的主要作用，在于保证矿区开发的各个阶段中所进行的地形测图和工程测量的需要。例如在地质勘探阶段，需要测绘比例尺为1：5000或者1：10000的地形图；在矿井设计、施工和生产阶段，需要测绘1：500～1：5000的地形图。而且各个阶段有许多工程需要进行施工测量，例如钻孔位置的标定，矿区内的公路、铁路、输电线测量，井口定位、工业广场的布置以及两井间的巷道贯通等等，都要以矿区控制网为依据。

我国矿区进行的大量的平面控制测量工作，都是严格按照国家有关规范测设的，例如《1：1000 1：2000 1：5000比例尺地形测量规范》、《工程测量规范》、《城市测量规范》等等。这些都是建立矿区测量控制网的重要技术文件。表5-1是矿区平面控制测量的主要技术规格与精度要求。

表5-1 平面控制测量的主要技术规格与精度要求

目前，各地小煤矿发展较快。那些面积小于10平方公里的小矿区，由于附近缺少国家控制点，又缺少原始测量资料，联测比较困难。遇到这种情况时，参照表5-1测设独立的5″或10″小三角作为矿区首级平面控制网（参见第一章第一节）。采用独立平面直角坐标系统，合理选择坐标原点，将测区置于第一象限内，避免X，Y值出现负数。可假定网中某点的起算坐标精确测量出网中三角形某边的磁方位角作为起算方位角，该边的磁北方向即为坐标纵轴方向。这样布测的小矿区首级控制网是小矿区一切测量工作的基本依据。

矿区基本高程控制应在国家等级水准点的基础上建立。一般来说，大矿区应测设三等水准作为基本高程控制，中等矿区应测设四等水准，小矿区可用等外水准作为基本高程控制。由于矿区需要测绘大比例尺的地形图，以及要进行井上、下各种工程建筑物的定位和施工放样工作，因此，作为矿区基本高程控制的水准路线长度应予适当缩短，以加大水准点的密度，保证各种高程测量的精度。矿区各级水准路线的布设长度，一般不应超过表5-2的规定。

三、图根控制测量概述

直接用于测绘地形图的控制点称为图根控制点，简称图根点。对图根点进行的平面测

矿区各级水准路线的布设要求

表5-2