第三章 工程控制网布设的理论与方法

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测图控制网中的大比例尺高程控制网： 测图控制网中的大比例尺高程控制网： 高程控制网 方法： 方法：通常是水准测量； 等级： 等级：二\三\四级； 精度： 精度：规范对不同等级有不同要求； 三角高程代替水准时注意： 三角高程代替水准时注意：
@ 斜距<=1km； @ 有利时间观察，需往返测且往返时间短， 可两台仪器对测； @ 各控制点的高程观测应组成闭合环以增加 平差条件； @ 角度、仪器及标靶按规范观测。
测量控制网由位于地面的一系列控制点构 成，控制点的空间位置是通过已知点的坐标及 控制点之间的边长（或空间基线）、方向（角 度）或（和）高差等观测量确定的。
全球控制网： 全球控制网：
由国际组织在全球范围建立的大地测量参考框架， 主要用于确定、研究地球的形状、大小及其运动 变化。及确定和研究地球板块运动等。
工程控制网的分类、 3.1.2 工程控制网的分类、作用和建网步骤 一、分类 用途分 按用途分： 测图控制网(地形) 测图控制网(地形) 施工（测量） 施工（测量）控制网 变形监测网 安装（测量） 安装（测量）控制网
说 明： 工程规划设计阶段：要建立地形测图控制网 工程规划设计阶段 测图控制网，用 测图控制网 来控制整个测区,保证最大比例尺测图的需要； 施工阶段：要建立施工控制网 施工控制网，以控制工程的总 施工阶段 施工控制网 体布置和各建筑物轴线之间的相对位置，满足施工 放样的需要； 经营管理阶段：要建立变形观测控制网 经营管理阶段 变形观测控制网，用来控 变形观测控制网 制建筑物的变形观测，以鉴定工程质量，保证安全 运营，分析变形规律和进行相应的科学研究。 各阶段所要建立的控制网，共同的特点是精度 要求高，点位密度大。由于网的作用不同，使得测 图网、施工网和变形网又都有各自的布网方式和精 度要求，因此多是分别依次建立 分别依次建立或者在原有网的基 分别依次建立 础上改建 改建。 改建
每个周期观测方案不变，消除周期观测中的系统误差； 如中途改变方案（仪器、网形、精度等），则需在观 测周期同时采用两种方案进行观测，以确定两种方案间的 差别，进行周期观测数据的处理。
3.1.6 安装测量控制网 作用： 作用： 大型设备构件安装定位的依据； 工程竣工后建筑物和设备变形观测及设 备调整的依据。 条件： 条件： 控制点的密度要能满足设备构件的安装 定位要求； 点位的选择要考虑设备的位置、数量、 建筑物的形状、特定方向的精度要求等。
3.1.5 变形监测网 三.对变形监测网应作同时顾及精度、可靠 性、灵敏度以及费用进行监测网的优化设 计；
根据网点的布置、坐标系、基准及目标点的精度要求， 则网的精度得以确定。 人机交互模拟优化设计方法或解析法确定优化方案： 增减观测值 修改测量方案 改变观测值精度等
3.1.5 变形监测网 四.对变形监测网都要进行重复观测
测图控制网的等级： 测图控制网的等级： 二\三\四等三角网； 四等三角网； 二级小三角网； 一\二级小三角网； 三级导线网； 一\二\三级导线网； 二级导线。 一\二级导线。 GPS首级网 GPS首级网 注意：@ 加密网尽量减少布网的层次，且一次性加
密，便于控制起始数据误差的影响，也使加密 点精度趋于均匀； GPS技术的优势，首级、加密GPS或者首级 GPS，加密传统方法；
三、建网步骤 A.确定控制网的等级； A.确定控制网的等级； 确定控制网的等级 B.确定布网的形式 确定布网的形式； B.确定布网的形式； C.确定测量仪器及操作的规程 确定测量仪器及操作的规程； C.确定测量仪器及操作的规程； D.在图上选点构网 到实地踏勘； 在图上选点构网， D.在图上选点构网，到实地踏勘； E.埋设标石 标志； 埋设标石、 E.埋设标石、标志； F.外业观测 外业观测； F.外业观测； G.内业数据处理 内业数据处理； G.内业数据处理； H.提交成果 提交成果。 H.提交成果。
按其他标准划分： 其他标准划分： 划分 首级网 加密网 特殊网 专用网（如隧道控制网、 专用网（如隧道控制网、 建筑方格网、桥梁控制网等） 建筑方格网、桥梁控制网等）
二、作用 工程控制网也具有控制全局、 工程控制网也具有控制全局、提供 基准和控制测量误差积累的作用。 基准和控制测量误差积累的作用。 三、建网步骤 遵循大地测量学的原理， 遵循大地测量学的原理，如： 要有坐标系和基准 要构成网 要逐级布设等。 要逐级布设等。
第三章 工程控制网布设的理论与方法
主要内容 工程控制网的作用和分类； 工程控制网的基准和建立方法； 工程控制网的质量准则； 工程控制网的优化设计； 典型工程控制网； 控制点的埋石与标志； 控制测量内外业一体化。 重点 ฀ 工程控制网的质量准则
3.1 工程控制网的分类和作用 3.1.1 测量控制网的分类
工程：各种建筑物、构筑物、铁路、公路、隧道等 的综合体。 首先建立第一级控制网，放样各建筑物的主轴线； 其次根据各个工程项目放样的具体要求建立第二级 控制网。
施工高程控制网特点： 施工高程控制网特点：
首先布满整个场地的基本高程控制网（三等）； 其次根据各个施工阶段的需要布置加密网（四等）。 加密点一般为临时水准点。
思考题
1．与国家大地测量控制网相比较，工程控制网哪些作 与国家大地测量控制网相比较， 用和特点？ 用和特点？ 工程控制网的精度、可靠性、 2．工程控制网的精度、可靠性、灵敏度和建网费用之 间有何关系？ 间有何关系？ 为什么要进行工程控制网的优化设计？ 3．为什么要进行工程控制网的优化设计？基于观测值 可靠性的模拟法优化设计的基本思想是什么？ 可靠性的模拟法优化设计的基本思想是什么？ 工程控制网布设的发展方向是什么？ 4．工程控制网布设的发展方向是什么？ 工程控制网边角精度匹配的含义是什么？ 5．工程控制网边角精度匹配的含义是什么？ 参考文献 ① ② ③ 李青岳.（1995），工程测量学，测绘出版社
平坦地区：施工平面、高程控制点可以共享； 平坦地区：施工平面、高程控制点可以共享； 起伏较大：施工平面、高程控制点单独布设。 起伏较大：施工平面、高程控制点单独布设。
3.1.5 变形监测网 一．变形监测网由参考点和目标点组成
必要条件：
可以由任意点构成网，但至少有一个参考点、一 个目标点或两个目标点； 参考点在变形体外，是网的基准，目标点在变形 体上，变形由目标点的运动来描述。
范围：点尽量控制整个区域，满足放样需要。大型 水利枢纽工程<20km2,中小型<10km2,工业场地<1km2。 精度高：点分布不均会导致边长相差大；放样建筑 物的轴线，偏差限制严格。
使用频繁； 2) 使用频繁；
稳定性、使用方便性及点位在施工期间的保存
受施工干扰大； 3) 受施工干扰大；
施工控制网的布设是工程的一部分，考虑布置情况及 施工程序、方法；点位分布及密度恰当，施工总平面 图做点位标记。
按网点性质分： 网点性质分 一维网（或称水准网、高程网） 一维网（或称水准网、高程网） 二维网（或称平面网） 二维网（或称平面网） 三维网
按网形分： 网形分 三角网 导线网 混合网 方格网
按施测方法划分： 施测方法划分： 划分 测角网 测边网 边角网 GPS网 GPS网
按坐标系和基准划分： 坐标系和基准划分： 划分 附合网（约束网） 附合网（约束网）-多余观测 独立网独立网-独立坐标系统 经典自由网经典自由网-必要观测-秩满 自由网自由网-无必要已知数据或观测值
3.1.5 变形监测网 二．变形监测网的坐标系和基准的选取原 则；
• 明显结构特征的变形体，采用基于监测体的坐标系； 坐标轴可与监测体的主轴线重合、平行或垂直。 优点：以使目标点在某一个方向上变动，坐标变化反 应变形情况，选什么样的坐标系和固定基准不重要， 但确定了固定基准就保证不变。 • 仅对目标点相对运动研究，可不用参考点，采用自 由基准，变形体的变形通过可估计的基准不变量确定。 优点：不设参考点，不通过目标点坐标变化来确定变 形。
*满足1:500比例尺测图精度的需要，四等及以下平 面控制网的最弱边的中误差<=图上0.1mm，即实地 的<=5cm。
点位选择取决于地形条件； 点位选择取决于地形条件； 控制范围较大，点位布设尽量均匀， 控制范围较大，点位布设尽量均匀， 便于实测和图根加密。 便于实测和图根加密。
* ① 测区内有高精度的国家控制点可直接利用； ② 测区内无高级控制点或精度不够，则与外部国家控 制点联测； ③ 小区域或局部工程，可布设首级控制网为独立网。
3.2 工程控制网的基准和建立方法 3.2.1 工程控制网的基准
定义：是通过控制网平差求解未知点坐标 时所给出的已知数据，以便对网的位置、长度 和方向进行约束，使网的平差有唯一解。 该基准不满足及秩亏时要一特解，基准的 不同有： ⑴ 约束网：具有多余的已知数据。 ⑵ 最小约束网（经典自由网）：只有必要 的已知数据。 ⑶ 无约束网（自由网）：无必要的已知数 据。
布设网形：
根据监测的目的、变形体的形状、环境及地形: 一维网、二维网、三维网。
监测方法：
三角网或边角网、导线或导线。
3.1.5 变形监测网 二．变形监测网的坐标系和基准的选取原 则；
• 变形体的范围大且形状不规则时，选择已有的大地 坐标系统。 优点：得到已知的归化和投影改正；监测网便于检查。 • 与已有的大地网联测或将已有的控制点作为参考点， 便于坐标系及基准的确定。 优点：一维一个已知点，二、三维两个已知点；精度 要求高，联测时采用无强制连接方法，即固定一个点， 二三维再固定一个定向方向。）
投影面与工程的平均高程面一致； 5) 投影面与工程的平均高程面一致；
不是投影到平均海水平面或参考椭球所对应的高斯 平面上，而是投影到厂区平均的高程面上。 投影到定线放样精度最高的平面，保证设备、构件 的安装精度； 桥梁控制网要求化算到桥墩顶部的高程面上； 隧道控制网应投影至隧道平均高程上。
施工平面控制网特点： 施工平面控制网特点： 有时分两级布网， 6) 有时分两级布网，次级网可能比首级 网的精度高。 网的精度高。