工程測量——控制測量

控制測量是指在測區(qū)內(nèi)，按測量任務所要求的精度，測定一系列控制點的平面位置和高程，建立起測量控制網(wǎng)，作為各種測量的基礎。控制網(wǎng)具有控制全局，限制測量誤差累積的作用，是各項測量工作的依據(jù)。對于地形測圖，等級控制是擴展圖根控制的基礎，以保證所測地形圖能互相拼接成為一個整體。對于工程測量，常需布設專用控制網(wǎng)，作為施工放樣和變形觀測的依據(jù)。

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控制測量概述

工程測量

控制測量及其任務

在工程建設區(qū)域內(nèi)，以必要的精度測定一系列控制點的水平位置和高程，建立起工程控制網(wǎng)，作為地形測量和工程測量的依據(jù)，這項測量工作稱為控制測量。工程控制網(wǎng)分為平面控制網(wǎng)和高程控制網(wǎng)兩部分，前者是測定控制點的平面直角坐標，后者是測定控制點的高程。控制測量在工程建設三個階段中的具體任務是：在勘測設計階段建立測圖控制網(wǎng)，作為各種大比例尺測圖的依據(jù)；在施工階段建立施工控制網(wǎng)，作為施工放樣測量的依據(jù)；在營運階段建立變形觀測控制網(wǎng)，作為工程建筑物變形觀測的依據(jù)。控制測量對測繪地形圖的控制作用如下：地形圖是分幅測繪的，它要求測制的各幅地形圖，必須無漏洞、無重疊和無歪曲地互相拼接成一個整體，并具有相同的精度。如果在工程建設區(qū)建立了統(tǒng)一的平面控制網(wǎng)，精密地測定網(wǎng)中各控制點的高斯平面直角坐標，就可以在實地上準確找到各個圖幅的位置，因而分幅獨立測圖時，各相鄰圖幅之間就不會出現(xiàn)漏洞、重疊和歪曲。因為測定的控制點點位精度高，分幅測圖時，各幅地形圖平面位置的測量誤差，將受到控制點的限制，不會積累得很大，從而保證各幅圖的平面位置具有相同的測圖精度。因此，各相鄰兩幅地形圖的平面位置，可以在測圖精度之內(nèi)互相接合。同樣的道理，如果在工程建設區(qū)建立了統(tǒng)一的高程控制網(wǎng)，精密地測定網(wǎng)中各控制點的高程，則分幅獨立測圖時，各相鄰圖幅的等高線，可以在測圖精度之內(nèi)互相接合。

特點

在一定區(qū)域內(nèi)，為大地測量、攝影測量、地形測量和工程測量建立控制網(wǎng)所進行的測量。
包括：
①平面控制測量，是為測定控制點平面坐標而進行的；
②高程控制測量，為測定控制點高程而進行的；③三維控制測量，為同時測定控制點平面坐標和高程或空間三維坐標而進行的。
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)）所進行的測量工作。分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)一般分別單獨布設，也可以布設成三維控制網(wǎng)。
控制測量的基準面是大地水準面，與其垂直的鉛錘線是外業(yè)的基準線。
大地水準面：由于海洋占全球面積的71%，故設想與平均海水面相重合，不受潮汐、風浪及大氣壓變化影響，并延伸到大陸下面處處與鉛垂線相垂直的水準面稱為大地水準面，它是一個沒有褶皺、無棱角的連續(xù)封閉面。

建立方法

常用三角測量、導線測量、三邊測量和邊角測量等方法建立。

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）要求每點與較多的鄰點相互通視，在隱蔽地區(qū)常需建造較高的覘標。

導線測量

導線測量布設簡單，每點僅需與前后兩點通視，選點方便，特別是在隱蔽地區(qū)和建筑物多而通視困難的城市，應用起來方便靈活。隨著電磁波測距儀的發(fā)展，導線測量的應用日益廣泛。

三邊測量

三邊測量要求丈量網(wǎng)中所有的邊長。應用電磁波測距儀測定邊長后即可進行解算。此法檢核條件少，推算方位角的精度較低。

邊角測量法

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，提高點位精度。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)的基礎上加測部分邊長，或在測邊網(wǎng)的基礎上加測部分角度，以達到所需要的精度。

小三角測量

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，作為擴展直接用于地形測圖的圖根控制網(wǎng)(點)的基礎。此外，交會定點法也是加密平面控制點的一種方法。在2個以上已知點上對待定點觀測水平角,而求出待定點平面位置的，稱為前方交會法;在待定點對3個以上已知點觀測水平角，而求出待定點平面位置的，稱為后方交會法。

區(qū)域控制網(wǎng)

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，控制點的密度大，點位絕對誤差較小，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)展遠景、因地制宜、經(jīng)濟合理的原則，在保證控制點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)通常先布設大范圍的首級網(wǎng)，再分階段進行低級控制點的加密。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。設計時，應進行精度估算，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)。
區(qū)域控制網(wǎng)一般在國家控制網(wǎng)下加密，或以國家控制網(wǎng)為起算數(shù)據(jù)，以便統(tǒng)一坐標系統(tǒng)。若測區(qū)內(nèi)無已知控制點可以利用時，可在網(wǎng)中任選一點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,作為起算坐標。又觀測該點至另一點的天文方位角，將其換算成坐標方位角，作為起算方位角。在個別情況下，小測區(qū)也可采用假定坐標和磁北定向。三角網(wǎng)所需的起始邊長可用測距儀器直接測出。
當測區(qū)面積較小時，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影響。為了合理的處理長度投影變形，應適當選擇投影帶和投影面。觀測成果一般應歸化到參考橢球面（或大地水準面）上，并按高斯正形投影計算3°帶內(nèi)的平面直角坐標,以便盡量與國家坐標系統(tǒng)一致，有利于成果、成圖的相互利用。當測區(qū)平均高程較大時，為了使成果與實地相符，應采用測區(qū)平均高程面作為投影面。當測區(qū)中部遠離 3°帶中央子午線時，應以測區(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系）。
工程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，可以有若干個不同的布網(wǎng)方案提供選擇。隨著計算工具的發(fā)展，可以應用最優(yōu)化方法的理論確定最佳的設計方案。

高程控制網(wǎng)

主要用水準測量和三角高程測量方法建立。

水準測量

用水準測量方法建立的高程控制網(wǎng)稱為水準網(wǎng)。區(qū)域性水準網(wǎng)的等級和精度與國家水準網(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。各等級水準測量都可作為測區(qū)的首級高程控制。首級網(wǎng)一般布設成環(huán)形網(wǎng)，加密時可布設成附合線路或結點網(wǎng)。測區(qū)高程應采用國家統(tǒng)一高程系統(tǒng)。小測區(qū)聯(lián)測有困難時，也可用假定高程。

三角高程測量

三角高程測量是根據(jù)兩點間的豎直角和水平距離計算高差而求出高程的，其精度低于水準測量。常在地形起伏較大、直接水準測量有困難的地區(qū)測定三角點的高程，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)、結點網(wǎng)或高程網(wǎng)的形式布設。三角高程路線一般由邊長較短和高差較小的邊組成，起訖于用水準聯(lián)測的高程點。為保證三角高程網(wǎng)的精度，網(wǎng)中應有一定數(shù)量的已知高程點，這些點由直接水準測量或水準聯(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，每邊均應相向觀測。