控制测量基础知识

大一测控技术与仪器知识点测控技术与仪器是现代科学技术的核心支撑，其在各个领域如工业制造、科学研究、环境监测等方面起到了至关重要的作用。

本文将介绍大一测控技术与仪器的一些基本知识点。

1.测控技术的基本概念：测控技术是指通过测量系统对被测量对象或其运动、变化等进行观测、测量与分析，并通过信息处理、数据处理和控制手段对被测对象进行控制的一门技术。

它是工程技术和计算机技术的综合应用。

2.传感器与信号调理：传感器是用于将被测量对象的物理量转换为电信号的装置。

信号调理是指对传感器输出的电信号进行放大、滤波、线性化等处理，以提取和改善信号质量，从而更好地进行数据处理和分析。

3.传感器的分类：按被测量的物理量不同，传感器可以分为温度传感器、压力传感器、湿度传感器、光学传感器、声学传感器等。

按转化原理不同，传感器可以分为电阻传感器、电容传感器、电感传感器、半导体传感器等。

4.数据采集与处理：数据采集是指通过传感器采集被测量对象的信息，并将其转化为数字信号。

数据处理是指对采集到的数字信号进行滤波、去噪、放大、编码等处理，使其可用于后续分析和控制。

5.自动控制系统：自动控制系统是通过测量、判断和校正等方式对被控制对象进行自动调节的系统。

它由传感器、执行器、控制器和执行器等组成。

控制器接收传感器采集到的信号，并生成控制信号，通过执行器对被控对象进行调节，实现系统的稳定工作。

6.实验仪器与设备：实验仪器与设备是测控技术的重要组成部分。

常见的实验仪器包括示波器、多用表、信号发生器、控制台等。

这些仪器可以帮助科学家和工程师对实验数据进行测量、分析和处理。

7.仪器校准与维护：仪器的准确性对于测量结果的可靠性至关重要。

为了保证仪器的准确性，需要进行定期的校准和维护。

校准是指通过与已知标准进行比对，确定仪器的误差并进行修正。

维护是指对仪器进行保养和检修，以保证其正常运行和延长使用寿命。

8. 虚拟仪器与LabVIEW：虚拟仪器是指通过计算机软件实现的一种测控技术，它将传统的硬件仪器与计算机软件相结合，实现了更高的灵活性和可扩展性。

测量的基础知识一、建筑工程测量的任务1.测量学的概念研究地球形状、大小和地表（包括地面上各种物体）的几何形状及其空间位置的科学。

测量工作的基本任务：求得点的规定坐标系中的坐标值。

2.建筑工程测量的主要任务(1) 勘察设计阶段：地形图，提供设计依据；(2) 施工阶段：施工前放线；施工中轴线（斜）控制、高程（层高）控制；竣工测量的竣工图；(3) 施工及运营阶段的监测；3.建筑工程测量工作的分类二、测量工作的基准面和基准线1.地球的形状和大小（1）地球表面起伏最大值/地球半径≈20/6371很小；如图1-1所示。

（2）地球表面71%的都是水。

图 1-1 地球的形状2.测量工作的基准面和基准线铅垂线：某点的重力方向线，可用悬挂垂球的细线方同来表示；水平线：与铅垂线正交的直线；水平面：与铅垂线正交的平面称为水平面；水准面：处处与重力方向垂直的连续曲面，任何自由静止的水面都是水准面；大地水准面：与不受风浪和潮汐影响的静止海水面相吻合的水准面。

铅垂线、大地水准面是测量工作的基准线和基准面。

三、地面点位的确定1.确定地面点位的方法测量工作的实质：确定地面点的空间位置。

点的空间位置（三维）=该点在水准面或水平面（球面或平面）的位置（二维）+该点到大地水准面的铅垂距离（一维）。

如图1-2所示。

图 1-2 三维空间2.地面点的高程绝对高程——地面点到大地水准面的铅垂距离，简称高程：用H表示，如。

如图1-3所示。

图1-3 地面点高程3.地面点的坐标（1）地理坐标（2）平面直角坐标以西南角为坐标原点，纵轴为X轴，横轴为Y轴， X轴正向为正北方向，负向为正南方向，Y轴正向为正东方向，负向为正西方向（上北下南左西右东），象限以顺时针方向编号。

如图1-4所示。

4.空间直角坐标空间直角坐标主要用于卫星定位。

图1-4 平面直角坐标象限四、以水平面代替水准面的限度1.在10km为半径的圆面积之内进行距离测量时，可以用水平面代替水准面，而不需考虑地球曲率对距离的影响。

测量的基本知识目录一、测量的基本概述 (2)1.1 测量的定义与重要性 (2)1.2 测量的基本目标 (4)1.3 不同领域下的测量应用 (4)二、测量的历史发展 (6)2.1 古代测量技术 (7)2.2 中世纪至近现代测量领域的突破 (8)2.3 现代测量技术的发展态势 (10)三、测量的基本工具与仪器 (11)3.1 精密测量仪器的种类与选择 (13)3.2 常规计量工具的介绍与应用 (14)3.3 现代科技在测量工具中的应用 (15)四、测量的基本理论与方法 (16)4.1 测量的基本数学与统计理论 (18)4.2 校准与校验的基本方法 (20)4.3 误差分析与控制技术 (21)五、测量的实施与过程 (23)5.1 测量计划与准备 (24)5.2 测量实施过程中的质量控制 (25)5.3 测量结果的评估与报告 (26)六、测量的先进技术 (27)6.1 激光干涉测量 (29)6.2 动态测量技术 (30)6.3 纳米级测量技术 (32)七、测量的质量保证与管理体系 (34)7.1 测量系统评定与认证 (35)7.2 质量管理标准介绍与运用 (37)7.3 实验室管理的最佳实践 (38)八、案例分析与实际应用 (39)8.1 测量在工程项目中的应用 (41)8.2 测量在医学诊断中的应用 (43)8.3 测量在环境监测中的应用 (44)九、未来展望 (45)9.1 测量技术的新趋势与挑战 (47)9.2 人工智能与测量的结合 (49)9.3 可持续性与测量技术的发展方向 (50)一、测量的基本概述测量是一个系统地确定某一具体量的大小，并通过数量关系来表达其属性的过程。

它是几乎所有科学技术和工程领域中的一项基础活动，用于获取和比较信息以支持决策和实践。

测量具有两个基本要素：“标准”和“量度”。

标准是用于定义和表示量值的特定参考，它可以是实物样本、数学模型或标准结果。

量度则是将某个量与标准进行比较，确定其量值的过程。

测控技术与仪器知识和技能一、测控技术概述1.1 仪器测量的基本原理1.2 测控技术的发展历程1.3 测量误差及其处理方法二、传感器与信号处理2.1 传感器分类与原理2.2 传感器的特性及选型2.3 信号处理技术2.3.1 模拟信号处理2.3.2 数字信号处理三、自动控制与调节3.1 控制系统基础知识3.1.1 开环控制系统3.1.2 闭环控制系统3.2 控制系统设计与调节3.2.1 PID控制器3.2.2 其他控制方法3.3 控制系统的性能评估与优化四、测控系统设计与开发4.1 系统需求分析与功能设计4.2 硬件设计与选型4.3 软件开发与编程4.4 系统测试与调试五、仪器仪表与仪器系统5.1 常用仪器仪表分类与原理5.2 仪器系统的组成与工作原理5.3 仪器的校准与维护六、自动化测试技术与应用6.1 自动化测试系统概述6.2 测试方法与策略6.3 测试平台与工具6.4 测试数据分析与优化七、虚拟仪器与LabVIEW应用7.1 虚拟仪器的概念与发展7.2 LabVIEW软件介绍与基本操作7.3 LabVIEW在测控技术中的应用八、现代测控技术与趋势8.1 物联网技术与测控8.2 大数据与人工智能在测控中的应用8.3 新兴测控技术与发展趋势以上是关于测控技术与仪器知识和技能的一些主要内容，从测控技术的概述和发展历程，到传感器与信号处理、自动控制与调节、测控系统设计与开发、仪器仪表与仪器系统、自动化测试技术与应用以及虚拟仪器与LabVIEW应用，再到现代测控技术与趋势等多个方面进行了详细探讨。

在文章中，详细介绍了仪器测量的基本原理和测量误差的处理方法，以及传感器的分类、特性和选型，信号处理技术的模拟信号处理和数字信号处理。

同时，对于控制系统的基础知识、控制系统设计与调节、控制系统的性能评估与优化进行了深入讨论。

另外，对于测控系统的设计与开发、仪器仪表与仪器系统的组成与工作原理、仪器的校准与维护也进行了详细介绍。

《控制测量》课程标准一、课程说明注：1.课程类型（单一选项）：A类（纯理论课）/B类（理论＋实践）/C类（纯实践课）2.课程性质（单一选项）：必修课/专业选修课/公共选修课3.课程类别（单一选项）：公共基础课/专业基础课/专业核心课4.合作者：须是行业企业人员，如果没有，则填无二、课程定位该课程是工程测量技术专业核心课程和专业必修课，同时也是工程测量技术专业其他课程相互联系的纽带。

它是测绘工作者必须要掌握的一门实用技术，是进行所有测绘工作的基础和依据。

通过理论和实践的教学，学生可以掌握在一定区域范围内，按测量任务所要求的精度，建立控制网，测定一系列地面控制点的位臵，并监测这些控制点随时间的变化量的能力。

它以《测量学》和《测量平差》课程的学习为基础，也是进一步学习《工程测量》、《数字化测图》、《地籍测量》等课程的基础。

该课程对工程测量技术专业人才培养目标的实现至关重要。

三、设计思路本课程是工程测量技术专业的一门专业课。

根据测量的原则“先控制、后碎部……”，无论是测绘工作，还是测设工作，都要先进行控制测量。

该课程打破以知识传授为主要特征的传统学科课程模式，转变为以工作任务为中心组织课程内容，将知识的提高与能力和素质的发展相联系，将知识转化为控制测量岗位能力和素质；学生在完成具体控制测量项目的过程中学会完成相应的控制测量工作任务，并构建相关理论知识，发展职业能力和素质。

课程内容突出对学生职业能力的训练，理论知识的选取在引进新技术的同时，兼顾传统布网技术，紧紧围绕工作任务完成的需要来进行，同时又充分考虑了高等职业教育对理论知识学习的需要，并融合了测绘行业职业资格证书对知识、技能和态度的要求。

项目设计以不同控制测量方法的具体工作过程为线索来进行。

教学过程中，坚持以实际项目为导向，单项目教学采用模拟社会生产的基于工作过程的教学模式，并在整个教学过程中贯穿于实例，实现“教—学—做”一体化；同时加强与校外生产单位的紧密合作，实现产、学一体化的内源型人才培养途径，采取工学结合形式，充分开发学习资源，给学生提供丰富的实践机会。

测 量 员 手 簿一、测量工作的基本原则布局上：由整体到局部精度上：由高级到低级次序上：先控制后细部所有测量工作都必须遵循以上原则，也是测量的工作次序。

二、控制测量的程序由整体到局部由高级到低级先控制后细部三、确定地面点位的三个基本要素水平距离：S水平夹角：β高 差：h称为三个基本观测量在测量过程中应遵循“随时检查、杜绝错误”的原则。

测量的三项基本工作：距离测量、角度测量、高差测量。

坐标系统：国家三角测量采用1980年西安坐标系统。

平面坐标系统：国家三角测量平面坐标系统采用高斯--克吕格平面坐标系统.三 角 函 数邻边与斜边的比叫做余弦，记作cos cos=邻边/斜边对边与邻边的比叫做正切，记作tan tan=对边/邻边对边与斜边的比叫做正弦，记作sin sin=对边/斜边弧 度（rad)已知弧度计算弧长的公式： 已知弧度÷（180°÷π）×半径已知弧长计算弧度的公式： 已知弧长÷半径×（180°÷π）象限角（R）及方位角（α）象限角：直线与X轴的夹角（R=0～90°）象限角R AB=arctan(ΔX AB2+ΔY AB2)方位角：从标准方向起，顺时针量到直线所成的夹角。

从0°～360°方位角αAB=该角所在的象限加上相应的数值（如下）当增量x正；y正，那就是在第一象限控 制 测 量小地区控制测量1.相关的概念：控制网：就是在测区内选择一些有控制意义的点（称为控制点）构成的几何图形。

按功能分为：平面控制网、高程控制网。

按规模分为: 国家控制网、城市控制网、小区域控制网和图根控制网。

国家控制网分为：一、二、三、四等4个级别。

小地区控制网：是指在面积小于15m2 范围内建立的控制网。

2.平面控制导线测量就是测量导线各边长和各转折角，然后根据已知数据和观测值计算各导线点的平面坐标。

（1）附合导线：起始于一个高级控制点，最后附和到另一个高级控制点的导线，称为附和导线。

测量基本知识测量的基本工作有些测量基本知识测量工作基本概述 1、控制测量概述测量的基本工作是确定地物和地貌特征点的位置，即确定空间点的三维坐标。

这样的工作若从一个起点开始，逐步依据前一个点来测定后一点的位置，会将前一个点的误差带到后一个点上。

这种测量方法会导致误差逐步积累，并将达到惊人的程度。

为了保证所测点的位置精度，减少误差积累，测量工作必须遵循“从整体到局部”、“先整体后碎步”的组织原则，即先在测区内测定少数控制点，建立统一的平面和高程系统。

由这些控制点互相联系形成的网络，称为控制网。

根据控制网的精度不同，可以分为基本控制网和图根控制网；后者在前者的基础上补充加密而来，精度比前者低。

基本控制网按其作用又分为平面控制网和高程控制网，二者所用测量仪器和测量方法完全不同，布点方案也有不同要求。

专门测设平面控制网的工作称为平面控制测量，专门测设高程控制网的工作称为高程控制测量。

因此，控制测量分为平面控制测量和高程控制测量两种。

控制测量的主要工作内容是： ?依据控制点的用途和作用在测区内布设控制网； ?进行外业测量； ?内业计算出待定点的平面坐标和高程，并对测量成果进行精度评定。

2、施工测量的目的与任务施工测量是以地面控制点为基础，根据图纸上的建筑物的设计数据，计算出建（构）筑物各特征点与控制点之间的距离、角度、高差等数据，将建（构）筑物的特征点在实地标定出来，以便施工，这项工作称为测设，又称施工放样。

施工测量贯穿于整个施工过程中。

主要的目的与一般测图工作相反, 它是按照设计和施工的要求将设计的建（构）筑物的平面位置和高程测设在地面上，作为施工的依据，并在施工过程中进行一系列的测量工作，以衔接和指导各工序之间的施工。

3、测量监理的工作内容 1）负责导线测量复核工作，审批承包人导线复测结果，对工程重点部位的测量工作进行复核。

2）负责对承包人的竣工测量成果进行审查。

3）负责测量控制资料归档工作。

4）按时向监理工程师汇报工作，提交阶段工作计划及工作报告。