淺析北京市控制測量的發展歷史與現狀

　[論文關鍵詞]控制測量 歷史 現狀 數據庫 
　　［論文摘要]介紹了北京市自解放以 來的控制測量的發展歷史及現狀，并提出建立控制測量數據庫和管 理系統，對北京市的控制測量成果進行有效的整合與管理，展現北京市控制測量的歷史沿革及發展變化，實現對北京市各類控制點的綜合管理、查詢、統計與分析。
 
　　控制測量是城市建設的基礎，維持北京市的測繪基準是北京市基礎測繪的重要內容之一，提供現勢的、滿足現代技術發展需要的測繪基準服務是基準建設的主要目標。
解 放前，北京市沒有專門為城市建設的測繪工作。北京市的控制測量，是解放后隨著北京市城市建設和發展的需要而發展起來的。發展的歷史是從無到有，從小到大， 從低級到高級逐步建立和健全的。
　　1三角測量的發展歷史
　　用三角測量的方法建立平面控制網，是控制測量初期的生產中應用最廣泛的 一種方法。北京市的三角測量大致經歷了四個階段。
　　1．1 1950年的建網
　　解放初期，當時的北京市人民政府地政局由于技術力 量、儀器設備及可能的投資有限，無力完成較大范圍完整的三角網，因此委托軍委測繪局建立市區主干三角網。在北京市區布設了一個27點(包括基線端點)的全 面網，其范圍北至清河，東至定福莊，南至南苑，西至山邊，控制面積約1100平方公里。整個三角網用T3型經緯儀觀測六測回，在網中選用“復興門”三角點 為大地原點，投影方式采用蘭勃切圓錐投影，地球原子采用海福特原子。
　　1．2 1957年的初次改建
　　隨著北京市區的逐步擴大， 原來的三角網只能控制1100平方公里，雖然自建網以后，隨著需要向外有所擴展，但是在擴展過程中發現了一些問題。因此，1956年8月北京市開始著手進 行控制網的改建工作。
　　改建的原因主要有三：一是1950年主干網的測回數過少，精度低；二是由于解放初期國內缺少長度檢定設備，1950年 建網時采用的基線尺存在誤差；三是規劃用圖的范圍和品種不斷地提出了新的要求，這樣原來的網鎖已顯得不適應日益發展的要求。
　　改建的要點主要 有：一是廢除了部分基線和方位角，轉而施測并啟用新的基線和方位角，將起始邊移在網的外圍，便于向外擴展；二是外業觀測值仍用六測回的觀測值，平差采用條 件平差，中心網共45個條件，獨立平差；三是為了與國家三角網關聯，將大地原點由復興門改到崔村，崔村三角點是國家網與北京市網的重合點，該點大地經緯度 用國家的平差結果，其余點的大地經緯度用史賴伯公式進行計算；四是投影 方法仍用蘭勃切圓錐投影，但地球原子改為克拉索夫斯基原子，五是為了使擴大后的地區坐標不出現負值，增加了x、Y軸的附加值。
　　1957年改 建后，北京已形成控制面積四萬平方公里的主干控制網及加密了一些地區的三等三角點。
　　1．3 1963年的第二次改建
　　1958 年由于要修建地下鐵道，國家在北京地區布設了46個點的高精度控制網，多數為高鋼標，而1950年中心區主干網大部分覘標腐朽，標石也有損壞，更由于高樓 聳立，彼此多不通視，失去控制意義，因此決定再次改建北京控制網。改建的要點：

　　(1)將西局三角點設為起算點，其值用國家1954 年北京坐標系的高斯坐標值反算經緯度。起算方位選用崔村～老山的大地方位角為起始方位。
　　(2)投影由蘭勃切圓錐投影改為高斯任意帶投影，地 球原子采用克拉索夫斯基原子。同時為了避免坐標值出現負數，再次對x、Y軸增加了附加值。
　　(3)對地鐵網未平差，而直接采用了該網的平差 值，然后反投影到球面變成球面方向值，求出球面邊長后，依史賴伯公式計算各點的大地坐標。
　　1．4 1973年的第三次調整
　　 1966年3月8日及22日，河北邢臺發生強烈地震后，為了監視北京地殼活動，研究地殼的水平運動，以達到地震預報的目的，國家測繪局在北京地區布設了大 面積的地震三角網，施測精度高，達到國家一等三角的精度。
　　而北京市1963年改建后的控制網，中心網利用地鐵網精度很高，而外圍網鎖之間仍 存在著矛盾，有的點由網鎖之間推算坐標出現較大的誤差，因此對北京控制網進一步調整又一次提上日程。此次改算的方法是以改建的地鐵網為首級控制，對于網的 西部、東南部兩網有重疊的點，則保持地鐵網點改選聯測有關的地震網點，用T3型經緯儀測15個測回。
　　至此，北京市具有合于國家規范的三角 網，可控制約28000平方公里。
　　2水準測量的發展歷史和現狀
　　水準測量是城市各項建設事業——地上的和地下的——的基礎，是 提供研究地殼形變的可靠資料，是中長期地震預報的主要手段之一。
　　北京市水準網的建立同樣是經歷了由小到大，由低級到高級的發展過程。
　 　2．1 1950年建立近郊區水準網
　　1950年與建立三角網的同時，北京建立了近郊區水準網，以滿足都市建設及地形測量的需要。共布設了 甲種水準點96點，組成8個環線，并在甲種點環線以內及西部環線以外布設乙種點73點。甲種點依最小二乘法嚴密平差，乙種點附合于甲種點，誤差按距離為比 例予以配賦�？刂品秶�北至清河，東至定福莊，南至南苑以南瀛海莊，西至三家店，控制面積約1100平方公里，基本上與三角網相適應。
　　 2．2 1955年第一次調整
　　1950年至1954年之間，北京市區的水準網逐步擴大到昌平、良鄉、京西礦區也延伸進山溝，近郊區也進行了 加密，并檢測了1950年水準網。但由于舊網點不能滿足城市建設的長期使用，補充布設了新網，1955年我院對水準網進行了第一次調整。
　　首 先對近郊檢測的水準網仍按原8個環進行平差；其次把城內的220個點分為南、北兩部分分別平差，未組織到環線內的點，附合在已出成果的點上。
　 　2．3從1956年到1959年的第二次調整
　　北京市到1956年所轄區域已是第三次擴大，由原來的豐、海、朝三區擴大到昌平、良鄉及通縣 的一部分，面積增加到4820平方公里。同時，1956年市區建設任務增多，原來水準點甲種點的間距為2至3公里，乙種點間距為3至5公里，使用非常不 便，因此在西、北、東郊加密了丙種點，使各等水準點間距縮短到1公里左右。
　　1959年，我院對北京市水準網進行了第二次調整，把之前先后平 差的市區、良鄉、昌平、通密各區和新測定的香涿地區的456個水準點組成了21個環，一并作一次整體平差，水準路線全長1311公里，并且在計算各結點問 高差時，加入了正高改正。
　　至此，水準點已基本上與1958年10月第五次擴大的北京市市區16800平方公里相適應，個別地區還超過了市界。
　　2．4 1970年 第三次調整
　　1966年邢臺發生地震后，國家測繪局在北京進行了地形變測量，組成水準網四大環，按國家一等水準細則施測。同時我院施測其余的 二等水準路線，測完由國家測繪局平差計算，一等獨立平差，二等作附合環 平差。此外，為了研究不同的平差方法對結果的影響，對一、二等做了聯合平差。
　　1970年，鑒于我院原施測的水準網無論在點的密度上、精度上 以及控制面積上，都不如地形變水準網，因此，決定采用1966年一、二等聯合平差的結果為基礎進行整理。
　　整理的過程中，高程起算同是北京原 點，對一部分沒有包括在地形變水準網內的二、三等點，依附合加密的方法計算。此次調整，對北京市解放后十幾年的水準點進行了較全面的整理，基本上核清了水 準點的數量。
　　2．5 1975—1979年的全網調整
　　從1949年北京解放，北京市的水準測量進行了大量的工作，雖然進行過 幾次調整，但仍然趕不上客觀情況的迅速變化，因此，自1975年至1979年底，我院對北京市高程控制網進行了一次全面的整頓。施測了水準網，將水準網分 一、二、三級控制，首級采用一等水準精度，在一等環內分塊加密二、三等水準網。其中一等網共形成22個環。
另外，由于過去水準點的編號命名比較 紊亂，因此，在此次整頓過程中改革了點號，新編的點名依照國家水準測量規范的要求命名，并編制了新舊點名對照表，把新舊點名的關系緊密地聯系起來了。
　 　2．6 1979年以后的復測和調整
　　自1979年水準網全面調整之后，我院對北京市的高程控制網實施了周期性的定期復測，分別于1988 年、1998、2005年對水準網進行了補埋和復測。
其中
　　(1)1984—1988年，對原網的平原十一環進行補埋和復測，山區 利用原觀測值進行了平差，未對全網進行調整。
　　(2)1995-1998年，水準網原點從北大移至玉淵潭，一等線路重新構網，南部的一等線路 也大都縮至市界內。
　　(3)2002—2005年，全面復測，平原地區依前期復測線路，山區線路大部分移至市界，并重新構成了一等環線。
同 時隨著計算機技術的不斷發展，測量和平差手段已逐步實現外業記 錄電子化和內業平差自動化。
　　3導線測 量的發展歷程
　　為了滿足北京市城市地圖測繪、工程定線撥地及市政建設等控制的需要，從五十年代初開始城市導線控制測量。隨著北京市城市控制網 建設發展，導線控制范圍由點到面，不斷擴大，測繪儀器性能提高和計算機軟件技術的開發應用，導線觀測及內業計算的水平不斷提高，目前已形成外業電子記錄、 內業計算機平差計算的模式。
　　20世紀50年代，導線外業觀測采用威特T2型經緯儀和30米鋼卷尺，導線控制主要分布在城區，導線布設單一， 沒有形成導線網，精度不高。
　　60年代，隨著1963年三角網的改建和加強，控制范圍擴大到城墻外，對1957年的一、二級導線邊角資料進行 了檢核計算；采用人工計算的方法，對簡單結點網進行了平差。
　　70年代，我院整理維護原一、二級導線，對資料中精度較低的部分，進行了整測， 提高部分舊導線的精度。另外，結合郊區建設發展的需要，開展了郊區導線測量。此時，激光測距儀量測距技術的應用，改變了鋼尺量距的歷史，通過開發導線平差計算軟件，實現了計算機平差計算，提高了內業計 算的效率。
　　80年代，我院對城區導線進行補埋觀測，結合郊區城市建設項目的需要，郊區一、二級導線控制范圍不斷擴大。隨著激光測距儀技術的 發展，距離量測精度不斷提高，導線平差軟件得到推廣應用，能夠對校大的導線網進行整體平差計算，成果資料已比較規范。

　　90年代，隨 著全站儀在導線測量中的應用，已經實現了外業觀測的數字化；實現了外業觀測計算機記錄；同時導線平差軟件的不斷完善，提高了內業計算的效率；北京市城區 一、二級導線網復測也基本進入良性循環。
至今，北京市的導線測量將市區分為四個固定的區域范圍，每年定期復測一個區域，4年為一周期，實現對北 京市市區范圍的周期性復測。
　　4 GNSS測量的發展
　　相對與三角測量，GNSS測量屬于新興的控制測量手段，其使用方便、定位 精度高、應用前景廣泛。北京市的GNSS測量共實施了兩期，分別是1999年城區主控網和方向網數據和2005年似大地水準面精化項目的GNSS框架網和 基本網。
　　5北京市控制測量數據庫建設
　　北京市測繪設計研究院保存了自解放以來北京市所有的控制測量成果，這些寶貴的成果。資料 主要采用傳統的紙介質保存，計算機輔助查詢結合人工服務的模式，這既不利于資料的長期保存，也不利于科學高效的查詢、統計，給操作帶來了不便。為此，我院正在建立一個 功能齊全、性能良好、使用方便、界面友好的控制測量數據庫，以實現對各類、各等級控制測量成果的科學、有效的管理，并為控制測量成果的數據分析提供輔助手 段。
北京市控制測量數據庫將存儲管理三角測量、水準測量、導線測量和GNSS測量四類控制測量成果。從測量工程信息、到網信息、環信息、路線信 息、測段信息、成果信息和點之記信息的所有信息，實現對控制測量數據的可追溯性。同時，利用地理信息系統技術，實現控制點的空間分布的展示，并實現空間位 置與測量信息的關聯。通過數據庫中的路線和測段信息，能夠在系統中動態生成各期測量工程的控制網和路線。通過建立數據模型，實現諸如水準點沉降分析、基準 站漂移分析等數據分析功能。

上一篇：關于南三地面污水站改造效益分析

下一篇：淺談長豐縣江淮分水嶺易旱地區綜..