控制測量——是指在測區(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)。
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)。
控制測量及其任務(wù)
在工程建設(shè)區(qū)域內(nèi),以必要的精度測定一系列控制點(diǎn)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(xiàng)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(diǎn)的平面直角坐標(biāo),后者是測定控制點(diǎn)的高程。
控制測量在工程建設(shè)三個(gè)階段中的具體任務(wù)是:
1、在勘測設(shè)計(jì)階段建立測圖控制網(wǎng),作為各種大比例尺測圖的依據(jù);
2、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);
3、在營運(yùn)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(gè)整體,并具有相同的精度。如果在工程建設(shè)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(diǎn)的高斯平面直角坐標(biāo),就可以在實(shí)地上準(zhǔn)確找到各個(gè)圖幅的位置,因而分幅獨(dú)立測圖時(shí),各相鄰圖幅之間就不會(huì)出現(xiàn)漏洞、重疊和歪曲。因?yàn)闇y定的控制點(diǎn)點(diǎn)位精度高,分幅測圖時(shí),各幅地形圖平面位置的測量誤差,將受到控制點(diǎn)的限制,不會(huì)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(shè)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(diǎn)的高程,則分幅獨(dú)立測圖時(shí),各相鄰圖幅的等高線,可以在測圖精度之內(nèi)互相接合。
控制測量特點(diǎn):——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(jìn)行的測量。
控制測量包括:
1、平面控制測量,是為測定控制點(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。
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)。
控制測量的基準(zhǔn)面是大地水準(zhǔn)面,與其垂直的鉛錘線是外業(yè)的基準(zhǔn)線。
常用三角測量、導(dǎo)線測量、三邊測量和邊角測量等方法建立。
三角測量——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)。
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。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。
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。
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。
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(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。
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(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、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)。
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(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。
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)。
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(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。
高程控制網(wǎng)——主要用水準(zhǔn)測量和三角高程測量方法建立。
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。
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,起訖于用水準(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。
平差計(jì)算——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(見測量平差)。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。