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| 工程控制測量 |
出處： 作者：楊銓曾 杭州繪天網(wǎng) 2006年05月15日
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為工業(yè)建設測量而建立的平面控制測量和高程控制測量的總稱。它是工程建設中各項測量工作的基礎。在工程規(guī)劃設計階段，要建立地形測圖控制網(wǎng)，用來控制整個測區(qū),保證最大比例尺測圖的需要；在施工階段,要建立施工控制網(wǎng)，以控制工程的總體布置和各建筑物軸線之間的相對位置，滿足施工放樣的需要；在經(jīng)營管理階段，根據(jù)需要建立變形觀測控制網(wǎng)，用來控制建筑物的變形觀測，以鑒定工程質(zhì)量，保證安全運營，分析變形規(guī)律和進行相應的科學研究。各階段所要建立的控制網(wǎng)，共同的特點是精度要求高，點位密度大。由于網(wǎng)的作用不同，使得測圖網(wǎng)、施工網(wǎng)和變形網(wǎng)又都有各自的布網(wǎng)方式和精度要求，因此多是分別依次建立或者在原有網(wǎng)的基礎上改建。
平面控制測量的目的是精確測定控制點的平面位置。根據(jù)測量工作需要，在測區(qū)內(nèi)選擇一系列控制點，在各控制點上建立地面標志和測量覘標，使各控制點構成三角形、大地四邊形、矩形、中點多邊形、折線形和多邊形等，從而形成平面控制網(wǎng)。其中以三角形為主要圖形，用經(jīng)緯儀觀測全部角度(至少要有一條起算邊長)的網(wǎng)稱三角測量網(wǎng)（或稱測角網(wǎng)）;以三邊形為主要圖形,用電磁波測距儀觀測全部邊長的網(wǎng)稱三邊測量網(wǎng)（或稱測邊網(wǎng)）;邊、角均測的稱邊角網(wǎng)；以折線形為基本圖形,既測角又測邊的網(wǎng)稱為導線網(wǎng)；單一折線形則稱導線。工程控制網(wǎng)的布設，一般應遵循從整體到局部、分級布網(wǎng)、逐級控制的原則。亦可根據(jù)工程需要與現(xiàn)場條件布設全面網(wǎng)或越級布網(wǎng)。它們可以采用三角測量網(wǎng)，三邊測量網(wǎng)或導線網(wǎng)的形式來布設，亦可布設為邊角網(wǎng)。
高程控制測量的目的是精確測定控制點高程。根據(jù)需要在測區(qū)內(nèi)每隔一定距離設高程控制點(稱為水準點)，兩相鄰水準點間組成水準路線，由各水準路線構成的控制全測區(qū)的網(wǎng)形稱為高程控制網(wǎng)。用水準儀觀測各水準點間高差的稱為水準網(wǎng)；用電磁波測距儀測邊和經(jīng)緯儀測垂直角的稱為電磁波測距三角高程控制網(wǎng)。高程控制網(wǎng)的首級網(wǎng)應布設成閉合環(huán)線，加密網(wǎng)可布設成附合路線、結點網(wǎng)或閉合環(huán)。
地形測圖控制測量 為測繪地形圖而建立平面和高程控制網(wǎng)的測量工作，內(nèi)容分為基本控制（又稱等級控制）和圖根控制。基本控制是整個測區(qū)控制測量的基礎。圖根控制是直接為地形測圖服務的控制網(wǎng)。基本控制網(wǎng)的建立要根據(jù)測區(qū)面積的大小,以滿足當前需要為主,兼顧遠景發(fā)展。一般先建立控制全局的首級網(wǎng)，然后再根據(jù)需要加密，也可一次建立足夠密度的全面網(wǎng)。平面控制網(wǎng)可采用測角網(wǎng)、測邊網(wǎng)或邊角網(wǎng)，建成區(qū)多采用導線網(wǎng)。在已建有國家或當?shù)仄矫婵刂凭W(wǎng)點的測區(qū)內(nèi)進行測量時，應與之進行聯(lián)結。當已建網(wǎng)精度能滿足需要時，直接利用加密或進行必要改算后加密；當精度不能滿足需要時，可選用一點的坐標及一條邊的方位角作為起算數(shù)據(jù)建立獨立網(wǎng)。同樣要在整個測區(qū)內(nèi)建立高程控制網(wǎng)，應用水準測量方法施測并與附近國家或當?shù)厮疁庶c進行聯(lián)測，以取得統(tǒng)一的高程系統(tǒng)。
工程施工控制測量 為工程的定線放樣而建立各種控制網(wǎng)的測量工作。為便于對主體工程的控制和施工放樣，施工平面控制網(wǎng)多以主體建筑物的主軸線為依據(jù)擴展網(wǎng)形。如橋梁施工控制網(wǎng)是以橋中線為準，向兩側布設對稱網(wǎng)形；而建筑工程施工控制網(wǎng)則多是布設成為與主要建筑物相互平行的方格網(wǎng)。在點位布設方面、重要建筑物的主軸線上，如大壩的兩端和隧道的出入口處均應布有控制點。在精度方面，應能保證各種工程放樣的不同要求。施測方法視工程的性質(zhì)而定，對于建筑方格網(wǎng)而言，是先根據(jù)測圖控制網(wǎng)點,放樣出它的主軸線,然后從主軸線初步放樣出全網(wǎng)的各點，再精密測出各點的實際坐標，然后以各點的設計坐標為準進行點位改正并埋設牢固的點位標志。施工控制網(wǎng)多用假定的施工坐標系統(tǒng)。它是整個施工期間定線放樣，竣工驗收的依據(jù)。
變形觀測控制測量 在工程經(jīng)營管理階段，為了精確測定建筑物的變形建立控制網(wǎng)的測量工作，其精度取決于變形量的大小和觀測目的。
控制網(wǎng)的精度估算和最優(yōu)化設計 由于各種控制網(wǎng)的布網(wǎng)條件和精度要求不同，因此在它們的技術設計階段，應對預期所能達到的精度進行估算，以便對設計方案是否合理進行評價。估算元素（點位中誤差、邊長或方位角的中誤差、高程中誤差）是觀測元素平差值的函數(shù)，因而可用最小二乘法中求平差值函數(shù)中誤差的方法進行精度估算。但技術設計階段，觀測尚未進行，精度估算所需觀測元素的近似值可以在控制網(wǎng)的設計圖上量取。隨著測量成果數(shù)學處理理論的發(fā)展，以及電算技術的應用,控制網(wǎng)的技術設計已發(fā)展到一個嶄新的高度,即將最優(yōu)化的理論與方法應用于控制網(wǎng)的技術設計。控制網(wǎng)優(yōu)化設計時，首先建立一個能體現(xiàn)所考慮的決策問題的數(shù)學模型，即具有確定變量的、有待于實現(xiàn)最優(yōu)化的目標函數(shù)，以及附加的一個或幾個約束條件，其次對這個數(shù)學模型進行分析，選擇一個適當?shù)那笞顑?yōu)解的計算方法，以求得最優(yōu)的布網(wǎng)方案。
控制網(wǎng)的平差計算 控制網(wǎng)中的觀測數(shù)據(jù)，一般應有多余觀測，如在一個三角形中觀測了三個角度。觀測數(shù)據(jù)不可避免的存在誤差，使得由多余觀測而形成的約束條件得不到滿足，如三角形中三個角度觀測值之和不等于180°。當起算數(shù)據(jù)多于必要的個數(shù)時，也產(chǎn)生矛盾，如三角形中有兩條起算邊時，應用水平角觀測值由其中的一條邊推算到另一條邊其值不符。對于這些問題應采用最小二乘法原理進行測量平差。平差的目的在于消除各觀測值間的矛盾，求得最佳的結果和評定測量的精度。
嚴密平差可分為條件平差和間接平差兩大類。在間接平差中，某些未知量之間可能存有條件，將這種條件方程式連同誤差方程式一起按最小二乘法求解，這種平差方法稱為“附有條件間接平差”。當控制網(wǎng)按坐標平差時，對基線和方位角條件的處理，就采用這種平差方法。近年來，數(shù)理統(tǒng)計、矩陣代數(shù)和可編程序袖珍計算機以及微型計算機的迅速發(fā)展，豐富了最小二乘法的理論，加速了微機在工程控制測量平差計算中的應用。例如，可以對平面控制網(wǎng)計算和繪畫出每個控制點的點位誤差橢圓與任意兩個控制點間的相對誤差橢圓，較為全面、精確的提供計算和分析，又可以進行三維控制網(wǎng)的平差計算，一次得出控制點的平面坐標和高程成果。
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