外文翻譯----控制測量的意義與方法

1、<p><b>　　附錄A 譯文</b></p><p>　　控制測量的意義與方法</p><p><b>　　控制測量</b></p><p>　　在一定區(qū)域內(nèi)，為大地測量、攝影測量、地形測量或工程測量建立控制網(wǎng)所進(jìn)行的測量。 </p><p>　　控制測量包括：①平面控制測量，是為測

2、定控制點(diǎn)平面坐標(biāo)而進(jìn)行的；②高程控制測量，為測定控制點(diǎn)高程而進(jìn)行的；③三維控制測量，為同時(shí)測定控制點(diǎn)平面坐標(biāo)和高程或空間三維坐標(biāo)而進(jìn)行的。</p><p>　　在測區(qū)內(nèi)，按測量任務(wù)所要求的精度，測定一系列控制點(diǎn)的平面位置和高程，建立起測量控制網(wǎng)，作為各種測量的基礎(chǔ)，這種測量工作稱為控制測量。</p><p>　　在一定的區(qū)域內(nèi)為地形測圖或工程測量建立控制網(wǎng)（區(qū)域控制網(wǎng)）所進(jìn)行的測量工作。分

3、為平面控制測量和高程控制測量。平面控制網(wǎng)與高程控制網(wǎng)一般分別單獨(dú)布設(shè)，也可以布設(shè)成三維控制網(wǎng)。</p><p>　　控制網(wǎng)具有控制全局，限制測量誤差累積的作用，是各項(xiàng)測量工作的依據(jù)。對于地形測圖，等級控制是擴(kuò)展圖根控制的基礎(chǔ)，以保證所測地形圖能互相拼接成為一個(gè)整體。對于工程測量，常需布設(shè)專用控制網(wǎng)，作為施工放樣和變形觀測的依據(jù)。</p><p><b>　　平面控制網(wǎng)</b

4、></p><p><b>　　包括：</b></p><p>　　三角測量：三角測量是建立平面控制網(wǎng)的基本方法之一。但三角網(wǎng)（鎖）要求每點(diǎn)與較多的鄰點(diǎn)相互通視，在隱蔽地區(qū)常需建造較高的覘標(biāo)。 </p><p>　　導(dǎo)線測量：導(dǎo)線測量布設(shè)簡單，每點(diǎn)僅需與前后兩點(diǎn)通視，選點(diǎn)方便，特別是在隱蔽地區(qū)和建筑物多而通視困難的城市，應(yīng)用起來方便靈活。

5、隨著電磁波測距儀的發(fā)展，導(dǎo)線測量的應(yīng)用日益廣泛。 </p><p>　　三邊測量：三邊測量要求丈量網(wǎng)中所有的邊長。應(yīng)用電磁波測距儀測定邊長后即可進(jìn)行解算。此法檢核條件少，推算方位角的精度較低。 </p><p><b>　　高程控制網(wǎng)</b></p><p><b>　　包括：</b></p><p&g

6、t;　　水準(zhǔn)測量：用水準(zhǔn)測量方法建立的高程控制網(wǎng)稱為水準(zhǔn)網(wǎng)。區(qū)域性水準(zhǔn)網(wǎng)的等級和精度與國家水準(zhǔn)網(wǎng)一致。高程控制網(wǎng)可以一次全面布網(wǎng)，也可以分級布設(shè)。各等級水準(zhǔn)測量都可作為測區(qū)的首級高程控制。首級網(wǎng)一般布設(shè)成環(huán)形網(wǎng)，加密時(shí)可布設(shè)成附合線路或結(jié)點(diǎn)網(wǎng)。測區(qū)高程應(yīng)采用國家統(tǒng)一高程系統(tǒng)。小測區(qū)聯(lián)測有困難時(shí)，也可用假定高程。 </p><p>　　三角高程測量：三角高程測量是根據(jù)兩點(diǎn)間的豎直角和水平距離計(jì)算高差而求出高程的，其

7、精度低于水準(zhǔn)測量。常在地形起伏較大、直接水準(zhǔn)測量有困難的地區(qū)測定三角點(diǎn)的高程，為地形測圖提供高程控制。三角高程測量可采用單一路線、閉合環(huán)、結(jié)點(diǎn)網(wǎng)或高程網(wǎng)的形式布設(shè)。三角高程路線一般由邊長較短和高差較小的邊組成，起迄于用水準(zhǔn)聯(lián)測的高程點(diǎn)。為保證三角高程網(wǎng)的精度，網(wǎng)中應(yīng)有一定數(shù)量的已知高程點(diǎn)，這些點(diǎn)由直接水準(zhǔn)測量或水準(zhǔn)聯(lián)測求得。為了盡可能消除地球曲率和大氣垂直折光的影響，每邊均應(yīng)相向觀測。</p><p><b

8、>　　國家水準(zhǔn)網(wǎng)</b></p><p>　　在全國領(lǐng)土范圍內(nèi),由一系列按國家統(tǒng)一規(guī)范布設(shè)和測定高程的水準(zhǔn)點(diǎn)所構(gòu)成的網(wǎng)。又稱國家高程控制網(wǎng)。為國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)、國防建設(shè)和科學(xué)研究提供地面點(diǎn)高程,也為天文大地網(wǎng)、地形圖測制提供高程控制?！　?lt;/p><p>　　國家水準(zhǔn)網(wǎng)采用由高級到低級,分幾個(gè)等級布設(shè),逐級控制、加密。各等級的水準(zhǔn)路線構(gòu)成閉合環(huán)線。一、二等水準(zhǔn)路線是高程控制網(wǎng)

9、的基礎(chǔ),沿地質(zhì)構(gòu)造穩(wěn)定、坡度平緩的交通路線布設(shè),用精密水準(zhǔn)測量施測。一、二等水準(zhǔn)路線定期重復(fù)測量,用以研究地殼垂直運(yùn)動(dòng)。為了計(jì)算觀測高差的有關(guān)改正,沿一、二等水準(zhǔn)路線還要實(shí)施重力測量。三、四等水準(zhǔn)路線加密一、二等水準(zhǔn)網(wǎng),直接為地形圖測制提供高程控制。　　</p><p>　　為了建立全國統(tǒng)一的高程控制網(wǎng),必須確定一個(gè)水準(zhǔn)基面,作為網(wǎng)中所有水準(zhǔn)點(diǎn)高程的起算基準(zhǔn)面,通常采用大地水準(zhǔn)面作為水準(zhǔn)基面,它是以沿海驗(yàn)潮站長期

10、的海水面升降觀測結(jié)果取平均值而確定的。嚴(yán)格說來,以不同驗(yàn)潮站所得的平均海面為基準(zhǔn)來求同一水準(zhǔn)點(diǎn)的高程,其結(jié)果各不相同。國家水準(zhǔn)網(wǎng)一般采用一個(gè)驗(yàn)潮站所確定的平均海面作為水準(zhǔn)基面。并在驗(yàn)潮站附近設(shè)置永久性水準(zhǔn)原點(diǎn),將水準(zhǔn)基面可靠地標(biāo)定在地面上,由精密水準(zhǔn)測量測定這一原點(diǎn)對于驗(yàn)潮站平均海面的高程,作為國家水準(zhǔn)網(wǎng)推算高程的基準(zhǔn)。 </p><p><b>　　邊角測量法</b></p>

11、<p>　　邊角測量法既觀測控制網(wǎng)的角度，又測量邊長。測角有利于控制方向誤差，測邊有利于控制長度誤差。邊角共測可充分發(fā)揮兩者的優(yōu)點(diǎn)，提高點(diǎn)位精度。在工程測量中，不一定觀測網(wǎng)中所有的角度和邊長，可以在測角網(wǎng)的基礎(chǔ)上加測部分邊長，或在測邊網(wǎng)的基礎(chǔ)上加測部分角度，以達(dá)到所需要的精度。　　</p><p>　　小三角測量是在小測區(qū)建立平面控制網(wǎng)的一種方法，它多用于小測區(qū)的首級平面控制或三、四等三角網(wǎng)以下的加密

12、，作為擴(kuò)展直接用于地形測圖的圖根控制網(wǎng)(點(diǎn))的基礎(chǔ)。此外，交會(huì)定點(diǎn)法也是加密平面控制點(diǎn)的一種方法。在2個(gè)以上已知點(diǎn)上對待定點(diǎn)觀測水平角,而求出待定點(diǎn)平面位置的，稱為前方交會(huì)法;在待定點(diǎn)對3個(gè)以上已知點(diǎn)觀測水平角，而求出待定點(diǎn)平面位置的，稱為后方交會(huì)法?！　?lt;/p><p>　　區(qū)域控制網(wǎng)同國家控制網(wǎng)相比較，前者控制面積較小，控制點(diǎn)的密度大，點(diǎn)位絕對誤差較小，精度較高。對于區(qū)域性平面控制網(wǎng)，根據(jù)測區(qū)面積、發(fā)展遠(yuǎn)景、

13、因地制宜、經(jīng)濟(jì)合理的原則，在保證控制點(diǎn)的必要精度和密度的情況下，可以一次全面布網(wǎng)，也可以分級布網(wǎng)。分級布網(wǎng)通常先布設(shè)大范圍的首級網(wǎng)，再分階段進(jìn)行低級控制點(diǎn)的加密。分級布網(wǎng)可以采用同一種測量方法，也可以采用不同的測量方法。設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)進(jìn)行精度估算，測圖控制網(wǎng)要求全網(wǎng)的精度相對比較均勻。工程測量專用控制網(wǎng)，有時(shí)需在大范圍控制網(wǎng)內(nèi)部建立較高精度的局部控制網(wǎng)?！　?lt;/p><p>　　區(qū)域控制網(wǎng)一般在國家控制網(wǎng)下加密，或以

14、國家控制網(wǎng)為起算數(shù)據(jù)，以便統(tǒng)一坐標(biāo)系統(tǒng)。若測區(qū)內(nèi)無已知控制點(diǎn)可以利用時(shí)，可在網(wǎng)中任選一點(diǎn)用天文測量方法觀測其經(jīng)緯度，換算成高斯-克呂格爾直角坐標(biāo),作為起算坐標(biāo)。又觀測該點(diǎn)至另一點(diǎn)的天文方位角，將其換算成坐標(biāo)方位角，作為起算方位角。在個(gè)別情況下，小測區(qū)也可采用假定坐標(biāo)和磁北定向。三角網(wǎng)所需的起始邊長可用測距儀器直接測出?！　?lt;/p><p>　　當(dāng)測區(qū)面積較小時(shí)，可將其視為平面。但在較大的區(qū)域內(nèi)，則需考慮地球曲率的

15、影響。為了合理的處理長度投影變形，應(yīng)適當(dāng)選擇投影帶和投影面。觀測成果一般應(yīng)歸化到參考橢球面（或大地水準(zhǔn)面）上，并按高斯正形投影計(jì)算3°帶內(nèi)的平面直角坐標(biāo),以便盡量與國家坐標(biāo)系統(tǒng)一致，有利于成果、成圖的相互利用。當(dāng)測區(qū)平均高程較大時(shí)，為了使成果與實(shí)地相符，應(yīng)采用測區(qū)平均高程面作為投影面。當(dāng)測區(qū)中部遠(yuǎn)離 3°帶中央子午線時(shí)，應(yīng)以測區(qū)中部子午線為中央子午線，采用任意帶高斯正形投影（見高斯－克呂格爾平面直角坐標(biāo)系）?！　」こ?/p>

16、測量中的專用控制網(wǎng)，往往在某些方面有其特殊要求。在滿足這一要求的前提下，可以有若干個(gè)不同的布網(wǎng)方案提供選擇。隨著計(jì)算工具的發(fā)展，可以應(yīng)用最優(yōu)化方法的理論確定最佳的設(shè)計(jì)方案。 </p><p><b>　　平差計(jì)算</b></p><p>　　建立平面控制網(wǎng)和高程控制網(wǎng)時(shí)，為了進(jìn)行檢核和提高精度，常有一定數(shù)量的多余觀測。對觀測值按最小二乘法原理進(jìn)行平差計(jì)算，消除各觀測值

17、之間的矛盾，求得最可靠的結(jié)果和評定測量結(jié)果的精度。對于觀測精度較低的控制測量，可采用近似法進(jìn)行平差計(jì)算。 </p><p><b>　　平差原理</b></p><p>　　測量平差是用最小二乘法原理處理各種觀測結(jié)果的理論和計(jì)算方法。測量平差的目的在于消除各觀測值間的矛盾，以求得最可靠的結(jié)果和評定測量結(jié)果的精度。任何測量，只要有多余觀測，就有平差的問題。 </p

18、><p><b>　　平差目的</b></p><p>　　為了提高成果的質(zhì)量，處理好測量中存在的誤差問題，要進(jìn)行多余觀測，有了多余觀測，勢必在觀測結(jié)果之間產(chǎn)生矛盾，測量平差目的就在于消除這些矛盾而求得觀測量的最可靠的結(jié)果，并評定測量成果的精度。</p><p><b>　　平差應(yīng)用 </b></p><p

19、>　　測量平差是德國數(shù)學(xué)家高斯于1821～1823年在漢諾威弧度測量的三角網(wǎng)平差中首次應(yīng)用，以后經(jīng)過許多科學(xué)家的不斷完善，得到發(fā)展，測量平差已成為測繪學(xué)中很重要的、內(nèi)容豐富的基礎(chǔ)理論與數(shù)據(jù)處理技術(shù)之一。計(jì)量科學(xué)與測繪科學(xué)都是以物理學(xué)、數(shù)學(xué)及近代計(jì)算機(jī)科學(xué)為基礎(chǔ)的學(xué)科，本質(zhì)上兩者是相容、一致的。在計(jì)量學(xué)中，對測量不確定度給出的綜合的不確定性評價(jià)，此評價(jià)不但考慮了觀測時(shí)各種誤差因素的聯(lián)合影響，包括觀測時(shí)隨機(jī)效應(yīng)的影響，一些系統(tǒng)效應(yīng)的影

20、響，也考慮了測量時(shí)其他因素的影響，文章主要針對這一問題進(jìn)行探討，旨在通過對“測量平差理論在計(jì)量中的應(yīng)用”的本質(zhì)內(nèi)涵的深入探討，期望這一問題得到緩解或解決，最終的目的是便于測繪儀器校準(zhǔn)工作的開展?！　?lt;/p><p>　　由于測量儀器的精度不完善和人為因素及外界條件的影響，測量誤差總是不可避免的。為了提高成果的質(zhì)量，處理好這些測量中存在的誤差問題，觀測值的個(gè)數(shù)往往要多于確定未知量所必須觀測的個(gè)數(shù)，也就是要進(jìn)行多余觀

21、測。有了多余觀測，勢必在觀測結(jié)果之間產(chǎn)生矛盾，測量平差的目的就在于消除這些矛盾而求得觀測量的最可靠結(jié)果并評定測量成果的精度。測量平差采用的原理就是“最小二乘法”?！　?lt;/p><p>　　考慮函數(shù)是待定常數(shù)，如果在一直線上，可以認(rèn)為變量之間的關(guān)系，但一般說來，這些點(diǎn)不可能在同一直線上。記，它反映了用直線來描述時(shí)，計(jì)算值與實(shí)際值產(chǎn)生的偏差。當(dāng)然要求偏差越小越好，但由于可正可負(fù)，因此不能認(rèn)為總偏差時(shí)，函數(shù)就很好地反映

22、了變量之間的關(guān)系，因?yàn)榇藭r(shí)每個(gè)偏差的絕對值可能很大。為了改進(jìn)這一缺陷，就考慮用來代替，但是由于絕對值不易作解析運(yùn)算，因此，進(jìn)一步用來度量總偏差。因偏差的平方和最小可以保證每個(gè)偏差都不會(huì)很大。于是問題歸結(jié)為確定中的常數(shù)和使為最小，用這種確定系數(shù)的方法稱為最小二乘法。　　</p><p>　　其精確定義可以從一組測定的數(shù)據(jù)中尋求變量之間的依賴關(guān)系,這種函數(shù)關(guān)系稱為經(jīng)驗(yàn)公式。最小二乘法如何尋之間近似成線性關(guān)系時(shí)的經(jīng)驗(yàn)公

23、式，假定實(shí)驗(yàn)測得變量之間個(gè)數(shù) , ,…, ,則平面上,可以得個(gè) ,這種圖形稱為“散點(diǎn)圖”,從圖中可以粗略看出這些點(diǎn)大致散落在某直線近旁,我們認(rèn)之間近似為一線性函數(shù),下面介紹求解步驟，考慮函 ,其是待定常數(shù).如在一直線上,可以認(rèn)為變量之間的關(guān)系 。但一般說來,這些點(diǎn)不可能在同一直線上. ,它反映了用直來描 ,時(shí),計(jì)算與實(shí)際產(chǎn)生的偏差。當(dāng)然要求偏差越小越好,但由可正可負(fù),因此不能認(rèn)為總偏時(shí),函就很好地反映了變量之間的關(guān)系,因?yàn)榇藭r(shí)每個(gè)偏差的

24、絕對值可能很大。為了改進(jìn)這一缺陷,就考慮來代替。但是由于絕對值不易作解析運(yùn)算,因此,進(jìn)一步來度量總偏差。因偏差的平方和最小可以保證每個(gè)偏差都不會(huì)很大，于是問題歸結(jié)為確中的常 ,為最小，用這種方法確定系 ,的方法稱為最小二乘法。最小二乘法是一種數(shù)學(xué)優(yōu)化技術(shù)，它通過最小化誤差的平方和找到一組數(shù)據(jù)的最佳函數(shù)匹配，是用最簡的方法求得一些絕對不可知的真值?！　?lt;/p><p>　　測繪中廣泛使用的測量平差法，是基于最小二乘

25、原理的測量數(shù)據(jù)處理方法，它是利用直接測量采集觀測數(shù)據(jù)（觀測向量），再利用此觀測數(shù)據(jù)（ 觀測向量）結(jié)合平差數(shù)學(xué)模型，對被測量結(jié)果進(jìn)行估計(jì)的過程，估計(jì)方法采用“ 數(shù)理統(tǒng)計(jì)學(xué)” 中著名的“ 最小二乘法”。平差處理結(jié)果包括被測量的測量結(jié)果和表征此測量結(jié)果不確定性的標(biāo)準(zhǔn)差（中誤差）。測量平差法本質(zhì)上相當(dāng)于對測量中的隨機(jī)誤差進(jìn)行了有效的減弱（ 采集數(shù)據(jù)量越大， 減弱效果越好， 直到幾乎消除）， 對測量中不等權(quán)的非確定性系統(tǒng)誤差（ 即大小水平不一致的

26、非確定性系統(tǒng)誤差）進(jìn)行了合理的分配，但對于測量中等權(quán)的非確定性系統(tǒng)誤差（即大小水平一致的非確定性系統(tǒng)誤差）沒有起到消除或減弱作用。所以，平差后所得的測量結(jié)果標(biāo)準(zhǔn)差（ 中誤差），只是表征了隨機(jī)效應(yīng)導(dǎo)致的測量不確定性（ 度），是測量不確定度的隨機(jī)分量，為了完全表征測量結(jié)果不確定性（ 度）， 還需要考慮系統(tǒng)效應(yīng)導(dǎo)致的不確定性（ 度） 并加以合成?！　?lt;/p><p>　　測量平差法雖然包括了一定的現(xiàn)場測量條件，但其測量

27、結(jié)果（平差結(jié)果）只是測得值所處范圍的一個(gè)參數(shù)（隨機(jī)誤差）。在計(jì)量學(xué)中，測量的目的是為了確定被測量的量值。測量不確定度就是對測量結(jié)果質(zhì)量的定量表征，測量結(jié)果表述必須同時(shí)包含賦予被測量的值及與該值相關(guān)的測量不確定度，才是完整并有意義的。用測量不確定度表征測量結(jié)果不確定性，既要考慮測量結(jié)果的系統(tǒng)誤差效應(yīng)，又考慮了測量結(jié)果的隨機(jī)誤差效應(yīng)，嚴(yán)格說還考慮了測量結(jié)果的模糊效應(yīng)，所以測量不確定度具有嚴(yán)密的科學(xué)性與嚴(yán)謹(jǐn)性，是測量結(jié)果不確定性的精確描述。隨

28、機(jī)誤差（平差結(jié)果）是由于測量時(shí)的隨機(jī)因素或效應(yīng)所引起的相對于被測量真值的偏差，這種隨機(jī)因素或效應(yīng)，將導(dǎo)致重復(fù)測量時(shí)測量結(jié)果值的分散性。這說明，隨機(jī)誤差具有隨機(jī)不確定性，這種不確定性的具體特征就是值的分散性，隨機(jī)誤差應(yīng)屬于隨機(jī)不確定性量，其數(shù)學(xué)期望（均值）為零?！　?lt;/p><p>　　以上討論了測量平差結(jié)果在計(jì)量學(xué)測量結(jié)果不確定度評定中，只是不確定度分量之一。因?yàn)?，測量結(jié)果是被測量真值、系統(tǒng)誤差、隨機(jī)誤差（中誤差

29、）這三個(gè)量的合成，故其不確定性應(yīng)由這三個(gè)量的不確定性決定，研究測量結(jié)果不確定度應(yīng)由這三個(gè)量的不確定度著手。僅考慮隨機(jī)不確定性，是不全面不客觀的。 </p><p><b>　　附錄B 外文譯文</b></p><p>　　Significance and Methods of Control Survey</p><p>　　Control S

30、urvey In a certain area, for the geodesy, photogrammetry, topographic survey or engineering survey control network established by the measurements. Control measures included: ① Horizontal Control Survey is a control po

31、int for the determination of plane coordinates carried out; ② Leveling, elevation control points for the determination carried out; ③ dimensional control surveying, for the simultaneous determination of control point coo