第六章 小地区控制测量
6.1 平面测量控制
测量工作必须遵循“从整体到局部，先控制后碎部”的原则，先建立控制网，然后根据控制网进行碎部测量和测设。
控制网分为平面控制网和高程控制网两种。
测定控制点平面位置的工作，称为 平面控制测量。测定控制点高程的工作，称为 高程控制测量。
国家平面控制测量城市平面控制测量小区域平面控制测量国家平面控制测量
在全国范围内建立的控制网，称为国家控制网。它是全国各种比例尺测图的基本控制，并为确定地球的形状和大小提供研究资料。
国家控制网是用精密测量仪器和方法依照施测精度按一、二、三、四等四个等级建立的，它的低级点受高级点逐级控制。
一等三角锁是国家平面控制网的骨干。
二等三角网布设于一等三角锁环内，
是国家平面控制网的全面基础。
三、四等三角网为二等三角网的进一步加密。建立国家平面控制网，主要采用三角测量的方法。
城市平面控制测量
在城市或厂矿等地区，一般应在上述国家控制点的基础上，根据测区的大小、城市规划和施工测量的要求，布设 不同等级的城市平面控制网，以供地形测图和施工放样使用。
直接供地形测图使用的控制点，称为 图根控制点,简称 图根点 。
测定图根点位置的工作，称为 图根控制测量 。图根点的密度 (包括高级点 )，取决于测图比例尺和地物、地貌的复杂程度。
根据城市或厂矿的规模确定哪一级控制作为首级控制。中小城市一般以四等网作为首级控制网。面积在 15km以内的小城镇，可用小三角网或一级导线网作为首级控制。面积在 0.5km以下的测区，图根控制网可作为首级控制。厂区可布设建筑方格网。
6.2 导线测量
6.2.1 概述
将测区内相邻控制点连成直线而构成的折线，称为 导线。这些控制点，称为导线点。导线测量就是依次测定各导线边的长度和各转折角值；根据起算数据，推算各边的坐标方位角，从而求出各导线点的坐标。
用经纬仪测量转折角，用钢尺测定边长的导线，称为经纬仪导线；
若用光电测距仪测定导线边长，则称为电磁波测距导线。
导线测量是建立小地区平面控制网常用的一种方法，特别是地物分布较复杂的建筑区、视线障碍较多的隐蔽区和带状地区，多采用导线测量的方法。根据测区的不同情况和要求,导线可布设成下列三种形式：
闭合导线附合导线支导线
1,闭合导线
起讫于同一已知点的导线，
称为闭合导线。
2,附合导线 支导线
布设在两已知点间的导线，称为附合导线。
由一己知点和一已知边的方向出发，既不附合到另一已知点，又不回到原起始点的导线，称为支导线。
用导线测量方法建立小地区平面控制网，通常分为一级导线、二级导线、三级导线和图根导线等几个等级。
6.2.2 导线测量的外业工作
导线测量的外业工作导线测量的外业工作包括：踏勘选点及建立标志、测边、测角和连测。
踏勘选点及建立标志测边测角连测
1．踏勘选点及建立标志
选点前，应调查搜集测区已有地形图和高一级的控制点的成果资料，把控制点展绘在地形图上，然后在地形图上拟定导线的布设方案，最后到野外去踏勘，实地核对、修改、落实点位和建立标志。如果测区没有地形图资料，则需详细踏勘现场，根据已知控制点的分布、测区地形条件及测图和施工需要等具体情况，合理地选定导线点的位置。
实地选点时应注意下列几点：
(1)相邻点间通视良好，地势较平坦，便于测角和量距。
(2)点位应选在土质坚实处，便于保存标志和安置仪器。
(3)视野开阔，便于施测碎部。
(4)导线各边的长度应大致相等，除特殊情形外，应不大于 350m，也不宜小于 50m，
(5)导线点应有足够的密度，分布较均匀，便于控制整个测区。
导线点选定后，要在每一点位上打一大木桩，其周围浇灌一圈混凝土，
桩顶钉一小钉，作为临时性标志，若导线点需要保存的时间较长，就要埋没混凝土桩或石桩，桩顶刻“十”字，作为永久性标志。导线点应统一编号。为了便于寻找，应量出导线点与附近固定而明显的地物点的距离，绘一草图，注明尺寸，称为点之记，
测边
导线边长可用光电测距仪测定，测量时要同时观测竖直角，供倾斜改正之用。
若用钢尺丈量，钢尺必须经过检定。
对于一、二、三级导线，应按钢尺量距的精密方法进行丈量。
对于图根导线，用一般方法往返丈量或同一方向丈量两次；当尺长改正数大于 1／ 10000时，应加尺长改正；量距时平均尺温与检定时温度相差 10℃ 时，应进行温度改正；尺面倾斜大于 1.5％时，
应进行倾斜改正；取其往返丈量的平均值作为成果，并要求其相对误差不大于 1／ 3000。
测角
用测回法施测导线左角 (位于导线前进方向左侧的角 )或右角 (位于导线前进方向右侧的角 )。一般在附合导线中，测量导线左角，在闭合导线中均测内角。若闭合导线按反时针方向编号，则其左角就是内角。图根导线，一般用 DJ6级光学经纬仪测一个测回。若盘左、盘右测得角值的较差不超过 40″，则取其平均值。
测角时，为了便于瞄准，可在已埋没的标志上用三根竹杆吊一个大垂球，或用测钎、觇牌作为照准标志。
连测
导线与高级控制点连接，必须观测连接角、连接边，作为传递坐标方位角和坐标之用。如果附近无高级控制点，则应用罗盘仪施测导线起始边的磁方位角，并假定起始点的坐标作为起算数据。
参照第三、四章角度和距离测量的记录格式，做好导线测量的外业记录，并要妥善保存。
6.2.2 导测量的内业计算闭合导线坐标计算
导线测量内业计算的目的就是计算各导线点的坐标。
(1)准备工作将校核过的外业观测数据及起算数据填入 " 闭合导线坐标计算表 "，起算数据用双线标明。
(2)角度闭合差的计算与调整由于观测角不可避免地含有误差，致使实测的内角之和不等于理论值，
而产生角度闭合差
各级导线角度闭合差的容许值超过，则说明所测角度不符合要求，应重新检测角度。若不超过，可将闭合差反符号平均分配到各观测角中。改正后之内角和应为 (n一 2)·180。以作计算校核。
闭合导线坐标计算表
(3)用改正后的导线左角或右角推算各边的坐标方位角根据起始边的已知坐标方位角及改正角按下列公式推算其它各导线边的坐标方位角。
闭合导线各边坐标方位角的推算，最后推算出起始边坐标方位角，
它应与原有的已知坐标方位角值相等，否则应重新检查计算。
4) 坐标增量的计算及其闭合差的调整
a) 坐标增量的计算
b) 坐标增量闭合差的计算与调整闭合导线纵、横坐标增量代数和的理论值应为零,实际上由于量边的误差和角度闭合差调整后的残余误差，往往不等于零，而产生纵坐标增量闭合差与横坐标增量闭合差，即附合导线的坐标计算
附合导线的坐标计算步骤与闭合导线相同。仅由于两者形式不同，
致使角度闭合差与 坐标增量闭合差和计算稍有区别。 " 附合导线坐标计算表 "
附合导线坐标计算表
6.2.4 查找导线测量错误的方法
在外业结束时，发现角度闭合差超限，如果仅仅测错一个角度，
则可用下法查找测错的角度。
若为闭合导线，可按边长和角度，用一定的比例尺绘出导线图，
并在闭合差的中点作垂线。如果垂线通过或接近通过某导线点，
则该点发生错误的可能性最大。
若为附合导线，先将两个端点展绘在图上，则分别自导线的两个端点 B,C按边长和角度绘出两条导线，在两条导线的交点处发生测角错误的可能性最大。如果误差较小，用图解法难以显示角度测错的点位，则可从导线的两端开始，分别计算各点的坐标，
若某点两个坐标值相近，则该点就是测错角度的导线点。
6.3 小三角测量
在视野开阔而不便量距的山区或丘陵，宜采用小三角测量建立平面控制。
所谓小三角测量，就是在小范围内布设边长较短的的小三角，观测所有三角形内角，丈量 1~2条边（称为基线边）的 长度，应用近似平方差和 正弦定理算出各边边长，根据基线边的坐标方位角和已知点的坐标，
按类似导线计算的方法，求出各三角点的坐标。
主要特点是：测角任务重、而减少了测边的工作。
6.3.1 小三角网的形式根据测区的范围和地形条件,以及已有控制点的情况,小三角网可布置成如下形式 。
三角锁 中点多边形 大地四边形 线形锁
6.3.2 小三角测量的外业
（ 1）探勘选点
（ 2）基线测量
（ 3）角度观测
6.4 角度交会定点
当导线点和小三角点的密度不能满足工程施工或大比例尺测图要求，而需加密的点不多时，可用角度前方交会加密控制点。
前方交会计算表
6.5 高程控制测量
(1)每一站的观测顺序
后视水准尺黑面，使圆水准器气泡居中，读取下、上丝读数，转动微倾螺旋，使符合水准气泡居中，读取中丝读数。
前视水准尺黑面，读取下、上丝读数，转动微倾螺旋，使符合水准气泡居中，读取中丝读数。
前视水准尺红面，转动微倾螺旋，使符合水准气泡居中，读取中丝读数；
后视水准尺红面，转动微顿螺旋，使符合水准气泡居中，读取中丝读数。
这样的观测顺序简称为“后一前一前一后’。其优点是可以大大减弱仪器下沉误差的影响。四等水准测量每站观测顺序可为：
“后一后一前一前”。
(2) 测站计算与检核
1)视距计算前、后视距差，三等水准测量，不得超过 3m，四等水准测量，
不得超过 5m。 前、后视距累积差，三等水准测量，不得超过 6m，
四等水准测量，不得超过 10m。
2) 同一水准尺红、黑面中丝读数的检核同一水准尺红、黑面中丝读数之差，应等于该尺红、黑面的常数差 K(4.687或 4.787),三等水准测量，不得超过 2mdR，四等水准溯量，不得超过 3a3m。
3)计算黑面、红面的高差三等水准测量，不得超过 3mm，四等水准测量，不得超过 5mm。
式内 0.100为单、双号两根水准尺红面零点注记之差，以米 (m)为单位。
4)计算平均高差四等水准测量观测手簿
6.6 三角高程测量
山地测定控制点的高程，若用水准测量，则速度慢，困难大，故可采用三角高程测量的方法。但必须用水准测量的方法在测区内引测一定数量的水准点，作为高程起算的依据。
一,三角高程测量的原理
三角高程测量是根据两点的水平距离和竖直角计算两点的高差。
当两点距离大于 300m时，应考虑 地球曲率和大气折光对高差的影响。 三角高程测量，一般应进行往返观测（双向观测），它可消除地球曲率和大气折光的影响。
6.1 平面测量控制
测量工作必须遵循“从整体到局部，先控制后碎部”的原则，先建立控制网，然后根据控制网进行碎部测量和测设。
控制网分为平面控制网和高程控制网两种。
测定控制点平面位置的工作，称为 平面控制测量。测定控制点高程的工作，称为 高程控制测量。
国家平面控制测量城市平面控制测量小区域平面控制测量国家平面控制测量
在全国范围内建立的控制网，称为国家控制网。它是全国各种比例尺测图的基本控制，并为确定地球的形状和大小提供研究资料。
国家控制网是用精密测量仪器和方法依照施测精度按一、二、三、四等四个等级建立的，它的低级点受高级点逐级控制。
一等三角锁是国家平面控制网的骨干。
二等三角网布设于一等三角锁环内，
是国家平面控制网的全面基础。
三、四等三角网为二等三角网的进一步加密。建立国家平面控制网，主要采用三角测量的方法。
城市平面控制测量
在城市或厂矿等地区，一般应在上述国家控制点的基础上，根据测区的大小、城市规划和施工测量的要求，布设 不同等级的城市平面控制网，以供地形测图和施工放样使用。
直接供地形测图使用的控制点，称为 图根控制点,简称 图根点 。
测定图根点位置的工作，称为 图根控制测量 。图根点的密度 (包括高级点 )，取决于测图比例尺和地物、地貌的复杂程度。
根据城市或厂矿的规模确定哪一级控制作为首级控制。中小城市一般以四等网作为首级控制网。面积在 15km以内的小城镇，可用小三角网或一级导线网作为首级控制。面积在 0.5km以下的测区，图根控制网可作为首级控制。厂区可布设建筑方格网。
6.2 导线测量
6.2.1 概述
将测区内相邻控制点连成直线而构成的折线，称为 导线。这些控制点，称为导线点。导线测量就是依次测定各导线边的长度和各转折角值；根据起算数据，推算各边的坐标方位角，从而求出各导线点的坐标。
用经纬仪测量转折角，用钢尺测定边长的导线，称为经纬仪导线；
若用光电测距仪测定导线边长，则称为电磁波测距导线。
导线测量是建立小地区平面控制网常用的一种方法，特别是地物分布较复杂的建筑区、视线障碍较多的隐蔽区和带状地区，多采用导线测量的方法。根据测区的不同情况和要求,导线可布设成下列三种形式：
闭合导线附合导线支导线
1,闭合导线
起讫于同一已知点的导线，
称为闭合导线。
2,附合导线 支导线
布设在两已知点间的导线，称为附合导线。
由一己知点和一已知边的方向出发，既不附合到另一已知点，又不回到原起始点的导线，称为支导线。
用导线测量方法建立小地区平面控制网，通常分为一级导线、二级导线、三级导线和图根导线等几个等级。
6.2.2 导线测量的外业工作
导线测量的外业工作导线测量的外业工作包括：踏勘选点及建立标志、测边、测角和连测。
踏勘选点及建立标志测边测角连测
1．踏勘选点及建立标志
选点前，应调查搜集测区已有地形图和高一级的控制点的成果资料，把控制点展绘在地形图上，然后在地形图上拟定导线的布设方案，最后到野外去踏勘，实地核对、修改、落实点位和建立标志。如果测区没有地形图资料，则需详细踏勘现场，根据已知控制点的分布、测区地形条件及测图和施工需要等具体情况，合理地选定导线点的位置。
实地选点时应注意下列几点：
(1)相邻点间通视良好，地势较平坦，便于测角和量距。
(2)点位应选在土质坚实处，便于保存标志和安置仪器。
(3)视野开阔，便于施测碎部。
(4)导线各边的长度应大致相等，除特殊情形外，应不大于 350m，也不宜小于 50m，
(5)导线点应有足够的密度，分布较均匀，便于控制整个测区。
导线点选定后，要在每一点位上打一大木桩，其周围浇灌一圈混凝土，
桩顶钉一小钉，作为临时性标志，若导线点需要保存的时间较长，就要埋没混凝土桩或石桩，桩顶刻“十”字，作为永久性标志。导线点应统一编号。为了便于寻找，应量出导线点与附近固定而明显的地物点的距离，绘一草图，注明尺寸，称为点之记，
测边
导线边长可用光电测距仪测定，测量时要同时观测竖直角，供倾斜改正之用。
若用钢尺丈量，钢尺必须经过检定。
对于一、二、三级导线，应按钢尺量距的精密方法进行丈量。
对于图根导线，用一般方法往返丈量或同一方向丈量两次；当尺长改正数大于 1／ 10000时，应加尺长改正；量距时平均尺温与检定时温度相差 10℃ 时，应进行温度改正；尺面倾斜大于 1.5％时，
应进行倾斜改正；取其往返丈量的平均值作为成果，并要求其相对误差不大于 1／ 3000。
测角
用测回法施测导线左角 (位于导线前进方向左侧的角 )或右角 (位于导线前进方向右侧的角 )。一般在附合导线中，测量导线左角，在闭合导线中均测内角。若闭合导线按反时针方向编号，则其左角就是内角。图根导线，一般用 DJ6级光学经纬仪测一个测回。若盘左、盘右测得角值的较差不超过 40″，则取其平均值。
测角时，为了便于瞄准，可在已埋没的标志上用三根竹杆吊一个大垂球，或用测钎、觇牌作为照准标志。
连测
导线与高级控制点连接，必须观测连接角、连接边，作为传递坐标方位角和坐标之用。如果附近无高级控制点，则应用罗盘仪施测导线起始边的磁方位角，并假定起始点的坐标作为起算数据。
参照第三、四章角度和距离测量的记录格式，做好导线测量的外业记录，并要妥善保存。
6.2.2 导测量的内业计算闭合导线坐标计算
导线测量内业计算的目的就是计算各导线点的坐标。
(1)准备工作将校核过的外业观测数据及起算数据填入 " 闭合导线坐标计算表 "，起算数据用双线标明。
(2)角度闭合差的计算与调整由于观测角不可避免地含有误差，致使实测的内角之和不等于理论值，
而产生角度闭合差
各级导线角度闭合差的容许值超过，则说明所测角度不符合要求，应重新检测角度。若不超过，可将闭合差反符号平均分配到各观测角中。改正后之内角和应为 (n一 2)·180。以作计算校核。
闭合导线坐标计算表
(3)用改正后的导线左角或右角推算各边的坐标方位角根据起始边的已知坐标方位角及改正角按下列公式推算其它各导线边的坐标方位角。
闭合导线各边坐标方位角的推算，最后推算出起始边坐标方位角，
它应与原有的已知坐标方位角值相等，否则应重新检查计算。
4) 坐标增量的计算及其闭合差的调整
a) 坐标增量的计算
b) 坐标增量闭合差的计算与调整闭合导线纵、横坐标增量代数和的理论值应为零,实际上由于量边的误差和角度闭合差调整后的残余误差，往往不等于零，而产生纵坐标增量闭合差与横坐标增量闭合差，即附合导线的坐标计算
附合导线的坐标计算步骤与闭合导线相同。仅由于两者形式不同，
致使角度闭合差与 坐标增量闭合差和计算稍有区别。 " 附合导线坐标计算表 "
附合导线坐标计算表
6.2.4 查找导线测量错误的方法
在外业结束时，发现角度闭合差超限，如果仅仅测错一个角度，
则可用下法查找测错的角度。
若为闭合导线，可按边长和角度，用一定的比例尺绘出导线图，
并在闭合差的中点作垂线。如果垂线通过或接近通过某导线点，
则该点发生错误的可能性最大。
若为附合导线，先将两个端点展绘在图上，则分别自导线的两个端点 B,C按边长和角度绘出两条导线，在两条导线的交点处发生测角错误的可能性最大。如果误差较小，用图解法难以显示角度测错的点位，则可从导线的两端开始，分别计算各点的坐标，
若某点两个坐标值相近，则该点就是测错角度的导线点。
6.3 小三角测量
在视野开阔而不便量距的山区或丘陵，宜采用小三角测量建立平面控制。
所谓小三角测量，就是在小范围内布设边长较短的的小三角，观测所有三角形内角，丈量 1~2条边（称为基线边）的 长度，应用近似平方差和 正弦定理算出各边边长，根据基线边的坐标方位角和已知点的坐标，
按类似导线计算的方法，求出各三角点的坐标。
主要特点是：测角任务重、而减少了测边的工作。
6.3.1 小三角网的形式根据测区的范围和地形条件,以及已有控制点的情况,小三角网可布置成如下形式 。
三角锁 中点多边形 大地四边形 线形锁
6.3.2 小三角测量的外业
（ 1）探勘选点
（ 2）基线测量
（ 3）角度观测
6.4 角度交会定点
当导线点和小三角点的密度不能满足工程施工或大比例尺测图要求，而需加密的点不多时，可用角度前方交会加密控制点。
前方交会计算表
6.5 高程控制测量
(1)每一站的观测顺序
后视水准尺黑面，使圆水准器气泡居中，读取下、上丝读数，转动微倾螺旋，使符合水准气泡居中，读取中丝读数。
前视水准尺黑面，读取下、上丝读数，转动微倾螺旋，使符合水准气泡居中，读取中丝读数。
前视水准尺红面，转动微倾螺旋，使符合水准气泡居中，读取中丝读数；
后视水准尺红面，转动微顿螺旋，使符合水准气泡居中，读取中丝读数。
这样的观测顺序简称为“后一前一前一后’。其优点是可以大大减弱仪器下沉误差的影响。四等水准测量每站观测顺序可为：
“后一后一前一前”。
(2) 测站计算与检核
1)视距计算前、后视距差，三等水准测量，不得超过 3m，四等水准测量，
不得超过 5m。 前、后视距累积差，三等水准测量，不得超过 6m，
四等水准测量，不得超过 10m。
2) 同一水准尺红、黑面中丝读数的检核同一水准尺红、黑面中丝读数之差，应等于该尺红、黑面的常数差 K(4.687或 4.787),三等水准测量，不得超过 2mdR，四等水准溯量，不得超过 3a3m。
3)计算黑面、红面的高差三等水准测量，不得超过 3mm，四等水准测量，不得超过 5mm。
式内 0.100为单、双号两根水准尺红面零点注记之差，以米 (m)为单位。
4)计算平均高差四等水准测量观测手簿
6.6 三角高程测量
山地测定控制点的高程，若用水准测量，则速度慢，困难大，故可采用三角高程测量的方法。但必须用水准测量的方法在测区内引测一定数量的水准点，作为高程起算的依据。
一,三角高程测量的原理
三角高程测量是根据两点的水平距离和竖直角计算两点的高差。
当两点距离大于 300m时，应考虑 地球曲率和大气折光对高差的影响。 三角高程测量，一般应进行往返观测（双向观测），它可消除地球曲率和大气折光的影响。
