什么是工程控制测量?

[拼音]：gongcheng kongzhi celiang

[外文]：engineering control survey

为工业建设测量而建立的平面控制测量和高程控制测量的总称。它是工程建设中各项测量工作的基础。在工程规划设计阶段，要建立地形测图控制网，用来控制整个测区，保证最大比例尺测图的需要；在施工阶段，要建立施工控制网，以控制工程的总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；在经营管理阶段，根据需要建立变形观测控制网，用来控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或者在原有网的基础上改建。

平面控制测量的目的是精确测定控制点的平面位置。根据测量工作需要，在测区内选择一系列控制点，在各控制点上建立地面标志和测量觇标，使各控制点构成三角形、大地四边形、矩形、中点多边形、折线形和多边形等，从而形成平面控制网。其中以三角形为主要图形，用经纬仪观测全部角度(至少要有一条起算边长)的网称三角测量网（或称测角网）;以三边形为主要图形，用电磁波测距仪观测全部边长的网称三边测量网（或称测边网）;边、角均测的称边角网；以折线形为基本图形，既测角又测边的网称为导线网；单一折线形则称导线。工程控制网的布设，一般应遵循从整体到局部、分级布网、逐级控制的原则。亦可根据工程需要与现场条件布设全面网或越级布网。它们可以采用三角测量网，三边测量网或导线网的形式来布设，亦可布设为边角网。

高程控制测量的目的是精确测定控制点高程。根据需要在测区内每隔一定距离设高程控制点(称为水准点)，两相邻水准点间组成水准路线，由各水准路线构成的控制全测区的网形称为高程控制网。用水准仪观测各水准点间高差的称为水准网；用电磁波测距仪测边和经纬仪测垂直角的称为电磁波测距三角高程控制网。高程控制网的首级网应布设成闭合环线，加密网可布设成附合路线、结点网或闭合环。

为测绘地形图而建立平面和高程控制网的测量工作，内容分为基本控制（又称等级控制）和图根控制。基本控制是整个测区控制测量的基础。图根控制是直接为地形测图服务的控制网。基本控制网的建立要根据测区面积的大小，以满足当前需要为主，兼顾远景发展。一般先建立控制全局的首级网，然后再根据需要加密，也可一次建立足够密度的全面网。平面控制网可采用测角网、测边网或边角网，建成区多采用导线网。在已建有国家或当地平面控制网点的测区内进行测量时，应与之进行联结。当已建网精度能满足需要时，直接利用加密或进行必要改算后加密；当精度不能满足需要时，可选用一点的坐标及一条边的方位角作为起算数据建立独立网。同样要在整个测区内建立高程控制网，应用水准测量方法施测并与附近国家或当地水准点进行联测，以取得统一的高程系统。

为工程的定线放样而建立各种控制网的测量工作。为便于对主体工程的控制和施工放样，施工平面控制网多以主体建筑物的主轴线为依据扩展网形。如桥梁施工控制网是以桥中线为准，向两侧布设对称网形；而建筑工程施工控制网则多是布设成为与主要建筑物相互平行的方格网。在点位布设方面、重要建筑物的主轴线上，如大坝的两端和隧道的出入口处均应布有控制点。在精度方面，应能保证各种工程放样的不同要求。施测方法视工程的性质而定，对于建筑方格网而言，是先根据测图控制网点，放样出它的主轴线，然后从主轴线初步放样出全网的各点，再精密测出各点的实际坐标，然后以各点的设计坐标为准进行点位改正并埋设牢固的点位标志。施工控制网多用假定的施工坐标系统。它是整个施工期间定线放样，竣工验收的依据。

在工程经营管理阶段，为了精确测定建筑物的变形建立控制网的测量工作，其精度取决于变形量的大小和观测目的。

由于各种控制网的布网条件和精度要求不同，因此在它们的技术设计阶段，应对预期所能达到的精度进行估算，以便对设计方案是否合理进行评价。估算元素（点位中误差、边长或方位角的中误差、高程中误差）是观测元素平差值的函数，因而可用最小二乘法中求平差值函数中误差的方法进行精度估算。但技术设计阶段，观测尚未进行，精度估算所需观测元素的近似值可以在控制网的设计图上量取。随着测量成果数学处理理论的发展，以及电算技术的应用，控制网的技术设计已发展到一个崭新的高度，即将最优化的理论与方法应用于控制网的技术设计。控制网优化设计时，首先建立一个能体现所考虑的决策问题的数学模型，即具有确定变量的、有待于实现最优化的目标函数，以及附加的一个或几个约束条件，其次对这个数学模型进行分析，选择一个适当的求最优解的计算方法，以求得最优的布网方案。

控制网中的观测数据，一般应有多余观测，如在一个三角形中观测了三个角度。观测数据不可避免的存在误差，使得由多余观测而形成的约束条件得不到满足，如三角形中三个角度观测值之和不等于180°。当起算数据多于必要的个数时，也产生矛盾，如三角形中有两条起算边时，应用水平角观测值由其中的一条边推算到另一条边其值不符。对于这些问题应采用最小二乘法原理进行测量平差。平差的目的在于消除各观测值间的矛盾，求得最佳的结果和评定测量的精度。

严密平差可分为条件平差和间接平差两大类。在间接平差中，某些未知量之间可能存有条件，将这种条件方程式连同误差方程式一起按最小二乘法求解，这种平差方法称为“附有条件间接平差”。当控制网按坐标平差时，对基线和方位角条件的处理，就采用这种平差方法。近年来，数理统计、矩阵代数和可编程序袖珍计算机以及微型计算机的迅速发展，丰富了最小二乘法的理论，加速了微机在工程控制测量平差计算中的应用。例如，可以对平面控制网计算和绘画出每个控制点的点位误差椭圆与任意两个控制点间的相对误差椭圆，较为全面、精确的提供计算和分析，又可以进行三维控制网的平差计算，一次得出控制点的平面坐标和高程成果。