控制测量概述

测量工作必须遵循“从整体到局部”“先控制后碎部”的原则。其含义就是在测区内先建立若干有控制意义的控制点，把这些点按照一定的规律和要求组成网状几何图形即测量控制网，用来控制全局，然后根据控制网中的控制点测量周围的地物和地貌或者进行工程施工放样工作。这样既保证整个测区有统一的测量精度，又能增加作业面，加快测量速度。控制测量的实质就是测量控制点的平面位置和高程。

一、控制测量

任何测量过程均不可避免地存在着测量误差，随着测量范围（测区）的扩大，误差在测量数据的传递过程中累积，越来越影响测量成果的准确性。要控制测量误差的累积，保证图纸上所测绘的内容精度均匀，使相邻图幅之间正确衔接，以及施工放样点位的精度满足施工的要求，需要先进行控制测量。

控制测量就是在测区内，按测量任务要求的精度，测定一系列控制点的平面位置和高程，建立起测量控制网，作为各种测量的基础。

控制测量分为平面控制测量和高程控制测量两种。测定控制点平面位置（x，y）的工作，称为平面控制测量。测定控制点高程（H）的工作，称为高程控制测量。在传统的测量工作中，平面控制网和高程控制网通常分别布设，传统平面控制通常采用三角测量和导线测量等常规方法建立，目前平面控制网多采用全球导航卫星系统（GNSS）。高程控制主要通过水准测量和三角高程测量的方法建立。

二、平面控制测量

1.国家基本平面控制网

在全国范围内建立的平面控制网和高程控制网统称为国家基本控制网，它提供全国统一的空间定位基准。国家平面控制网是全国各种比例尺测图和工程建设的基本平面控制，为空间科学技术的研究和应用提供重要依据；按照精度不同，分为一、二、三、四等，由高级到低级逐步建立。

国家一等平面控制网主要采用纵横三角锁的形式布设，如图6-1所示。三角形边长为20～25km。在锁系交叉处精密测定起始边长，在起始边两端，用天文测量的方法测定天文方位角，用来控制误差传播、提供起算数据。一等三角锁的主要作用是统一全国坐标系统，控制以下各级控制测量，为研究地球形状及大小提供精确资料。

国家二等平面控制网主要采用三角网布设，一般称为二等全面网；以连续三角网的形式布设在一等锁环内的地区，如图6-2所示，我国二等网平均边长为13km。由于一、二等锁网中要进行天文测量，所以常称为国家天文大地网。

图6-1　国家一等三角锁

图6-2　国家二等三角网

国家三、四等平面控制网在二等三角网基础上，根据需要，采用插网方法布设。当受地形限制时，也可采用插点法进行施测。三等三角网平均边长为8km，四等网边长一般为2～6km。三、四等控制测量主要为地区测图提供首级控制。国家基本网布设规格及技术要求见表6-1。

表6-1　国家基本网规格及技术要求

2000国家GPS控制网由原国家测绘局布设的高精度GPS A、B级网，原总参测绘局布设的GPS一、二级网以及中国地壳监测网络工程中的GPS基准网、基本网和区域网组成。通过联合处理将其归于一个坐标参考框架，是我国新一代的地心坐标系统的基础框架。

2.城市平面控制网

国家等级控制网控制的范围大，密度小，不能满足相对较小范围的城市规划和建设的需要，因此需要建立城市控制网。一般根据城市的规模，可在不同等级的国家基本控制网的基础上分级布设城市控制网。建立城市控制网的规定和要求见《城市测量规范》（CJJ/T8—2011）。

城市平面控制网的等级分为二、三、四等和一、二、三级。城市平面控制测量可采用卫星定位测量、导线测量和边角组合测量等方法。对于中小城市，一般以国家三、四等网作为首级控制网，面积较小的城市（小于10km2）可用四等及四等以下的三角网或一级导线网作为首级控制。

3.工程平面控制网

工程控制网是为满足各类工程建设、施工放样、安全监测等需求而布设的控制网。按用途分为测图控制网和专用控制网两大类。测图控制网是在各项工程建设的规划设计阶段，为测绘大比例尺地形图而建立的控制网；专用控制网是为工程建筑物的施工放样或变形观测等专门用途而建立的控制网。工程控制网一般根据工程的规模大小、工程建设所处位置的地形、工程建筑的类别等布设成不同的形式，精度要求也不一样。例如，为满足道路建设的需要，一般布设成GPS网、导线网，精度要求相对较低，而为满足大型工业厂房的设备安装、水利水电工程等需要，一般布设成GPS网、三角网，而且精度相对较高。国家制定了相应的测量规范《工程测量规范》（GB50026—2007）。

4.小区域平面控制网

在测区小于10km2范围内布设的控制网，称为小区域控制网。小区域控制网应尽可能与附近的国家控制网或城市控制网进行联测，将国家或城市高级控制点坐标作为小区域控制网的起算和校核数据。如测区内没有可利用的高级控制点，或者联测较为困难，也可建立测区独立平面控制网，采用假定坐标系统。

5.图根平面控制网

直接为测图而建立的控制网称为图根控制网，一般应在城市各级控制网下布设图根控制网。对于独立测区，也可建立测区独立平面控制网，形成各等级的控制。目前图根控制网主要采用导线测量和GPS测量等形式。

在测区范围内建立统一的精度最高的控制网，称为首级控制网。在首级控制网基础上进行加密的控制网叫作图根控制网，控制点称为图根控制点，简称图根点。图根点有两个作用，一是直接作为测站点，进行碎部测量；二是作为临时增设测站点的依据。图根点的密度是由测图比例尺和地形条件的复杂程度决定的。平坦开阔地区的密度不应低于表6-2的规定。对于地形复杂以及城市建筑区，可适当加大图根点的密度。

表6-2　图根点的密度指标

三、高程控制测量

1.国家高程控制网

国家高程控制网用于各种比例尺测图和工程建设的基本高程控制，也为地球形状和大小、平均海水面变化、地壳垂直运动等科学研究工作提供精确的高程资料。

国家高程控制网主要采用精密水准测量的方法建立，又称为国家水准网。国家水准网分为一、二、三、四等网，精度依次逐级降低。图6-3为国家水准网布设示意图，一等水准网是国家高程控制网的骨干。二等水准网布设于一等水准环内，是国家高程控制网的全面基础。三、四等水准网为国家高程控制网的进一步加密，直接为地形图测绘和工程建设提供高程依据。各等级水准测量的技术指标见表6-3。

图6-3　国家水准网布设示意图

2.城市高程控制网

城市高程控制网主要是水准网，等级依次分为二、三、四等。各等级水准测量的技术指标见表6-4。城市首级高程控制网不应低于三等水准，光电测距三角高程测量可代替四等水准测量。城市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、结点网和闭合环，一般不允许布设水准支线。

表6-3　水准测量技术指标

表6-4　城市水准测量主要技术要求

注　R为测段长度，L为附合或环线长度，均以km为单位。

3.工程高程控制网

工程高程控制测量精度等级的划分依次为二、三、四、五等，各等级高程控制宜采用水准测量，四等及以下等级可采用电磁波测距三角高程测量，五等也可采用GPS拟合高程测量。首级高程控制网的等级，应根据工程规模、控制网的用途和精度要求合理选择。首级网应布设成环形网，加密网宜布设成附合路线或结点网。测区的高程系统，宜采用1985国家高程基准。在已有高程控制网的地区测量时，可沿用原有的高程系统；当小测区联测有困难时，也可采用假定高程系统。

4.小区域高程控制网

建立小区域高程控制网时，可根据测区范围的大小和工程项目的要求，采取分级布设的方法。通常是以国家或城市高等级水准点为基础，在测区内建立三、四等水准网或水准路线。小区域高程控制测量通常采用水准测量和三角高程测量。

5.图根高程控制网

图根高程控制可以在国家四等水准网下直接布设，可采用图根水准、三角高程测量等方法。

四、控制测量的一般作业步骤

控制测量的一般作业步骤包括技术设计、实地选点、标石埋设、观测和平差计算等。

控制测量的技术设计主要包括确定精度指标和控制网网形的设计。控制网的等级和精度标准需根据测区范围大小和控制网的用途来确定。当范围较大时，为使控制网既能形成一个整体，又能相互独立地进行工作，必须采用“从整体到局部，分级布网，逐级控制”的布网原则；若范围不大，则可布设成同级全面网。设计控制网网形时，首先应收集测区的地形图、已有控制点成果及测区的人文、地理、气象、交通、电力等技术资料，然后进行控制网的图上设计，选定控制点的位置；然后到实地踏勘，以判明图上标定的已有的控制点是否与实地相符，并查明标石是否完好；查看预选的路线和控制点点位是否合适，通视是否良好；若有必要，可作适当调整并在图上标明。实地选点的点位一般应满足的条件为：点位稳定，等级控制点能长期保存；便于扩展、加密和观测。经选点确定的控制点点位，要进行标石埋设，并在地面上固定下来，绘制点之记图。

在常规的高等级平面控制测量中，在某方向上因受地形条件限制，相邻控制点间不能直接通视时，必须在选定的控制点上建造测量标。当采用GNSS定位技术建立平面控制网时，不要求相邻控制点间一定要通视，所以选定控制点后一般不需要建立测量标。按照测量规范要求，根据控制网的等级，选用相应精度的仪器进行外业观测。

外业观测工作结束后，应对观测数据进行检核，保证观测成果满足要求。根据控制网中的起算数据和观测数据进行平差计算。

本项目主要讲述以图根导线测量为主要对象的平面控制测量，同时简单介绍GNSS相关内容。高程控制测量仅介绍三、四等水准测量和三角高程测量。