精密工程测量控制网布设原则及设计的思考
摘要 本文以精密工程测量控制网布设为研究视角，针对精密工程测量控制网布设原则及设计展开分析讨论，期待为进一步提高精密工程测量控制网布设水平贡献绵薄之力。
关键词 精密工程；测量控制网；布设
前言
20世纪五十年代开始，測量学科得到进一步的发展，在测量学科中共一个非常重要的分支就是工程测量学，经过多年的发展，工程测量已经进入到精密工程测量的发展阶段，现阶段精密工程测量的发展非常的活跃，是测绘科学技术发展过程中集中关注的焦点。
1 布设应遵循的基本原则
第一，必须保证控制网的精度。在实践中控制网的精度应该根据工程所提出来的实际要求确定。例如，高能粒子环形加速器的精度就是由电池铁的位置来决定的，其理论依据是共振理论，为了使得粒子不会在磁场内的真空壁上出现碰撞从而产生共振，我们要求总误差对于粒子运行轨道的影响要不高于0.025mm。为了全面达到这一要求，应该保证粒子运行的轨道始终是一条平滑的曲线，应该采取行之有效的措施使得两个相邻的磁铁径向位置的误差不能高于0.1-0.2mm。而对于直线加速器来讲也是非常关键的，我们也应该对它的横向误差进行精准的控制，要求误差不能高于0.05-0.3mm[1]。总而言之，在精度控制的过程中，允许一定的误差存在，而这些误差主要是由于测量、构建制造、基础变形所导致的，所以对于误差的控制一定要细之又细、精之又精。
第二，控制网的形状一定是基于精密工程建筑的形状、规模、安装测量的方式决定出来的。在实践中，控制网一般都是不会受到施工环境以及图形强度等因素影响的一个理论化的网络，也就是说控制网主要由规则的三角形或者四边形组成，同时也要求控制网的图形是统一的、密度上是均匀的、安装过程是方便与快捷的。
第三，对于控制点的密度要进行严格的控制，应该全面满足安装技术以及构件基本性能的要求，应该实现对于控制网的一次性布网以及统一化平差，从而减少工作中相关误差的积累。对于那些规模比较大的工程来讲如果需要分阶段的安装控制网，在安装过程中应该进行分段式的平差活动，在平差的过程中一定要采取相关措施确保分断布网过程中的精度不受到损失，控制点的点位选择也是非常重要的，应该与安装设备构件呈现对称分布的态势，同时应该与设备构件靠近，从而使得测量工作可以有效划分为相同的工序，并可以采用统一化的测量仪器进行测量，这样就可以有效减少测量工作中存在的误差。
1 工程水平控制网的布设原则和方案
布设原则
如§1.1所述，工测控制网可分为两种：一种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和房地产管理测量而建立的控制网，叫做测图控制网；另一种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，我们称其为专用控制网。建立这两种控制网时亦应遵守下列布网原则。
1.分级布网、逐级控制
对于工测控制网，通常先布设精度要求最高的首级控制网，随后根据测图需要，测区面积的大小再加密若干级较低精度的控制网。用于工程建筑物放样的专用控制网，往往分二级布设。第一级作总体控制，第二级直接为建筑物放样而布设；用于变形观测或其他专门用途的控制网，通常无须分级。
2.要有足够的精度
以工测控制网为例，一般要求最低一级控制网（四等网）的点位中误差能满足大比例尺1:500的测图要求。按图上0.lmm的绘制精度计算，这相当于地面上的点位精度为0.1×500=5（cm）。对于国家控制网而言，尽管观测精度很高，但由于边长比工测控制网长得多，待定点与起始点相距较远，因而点位中误差远大于工测控制网。
3.要有足够的密度
不论是工测控制网或专用控制网，都要求在测区内有足够多的控制点。如前所述，控制点的密度通常是用边长来表示的。《城市测量规范》中对于城市三角网平均边长的规定列于表2-3中。
4.要有统一的规格
为了使不同的工测部门施测的控制网能够互相利用、互相协调，也应制定统一的规范，如现行的《城市测量规范》和《工程测量规范》。
表2-3 三角网的主要技术要求
等级 平均边长（km） 测角中误差（″） 起算边相对中误差 最弱边相对中误差
二等 9 ±1.0 1/300 000 1/120 000
三等 5 ±1.8 1/200 000(首级）
1/120 000(加密） 1/80 000
四等 2 ±2.5 1/120 000（首级）
1/80 000(加密） 1/45 000
1 §2.1 国家水平控制网的布设原则和方案
2.1.1 布设原则
我国幅员辽阔，在大部分领域（约9 600 OOOkm2)上布设国家天文大地网，是一项规模巨大的工程。为完成这一基本工程建设，在建国初期国民经济相当困难的情况下，国家专门抽调了一批人力、物力、财力，从1951年即开始野外工作，一直延续到1971年才基本结束。面对如此艰巨的任务，显然事先必须全面规划、统筹安排，制定一些基本原则，用以指导建网工作。这些原则是：分级布网，逐级控制；应有足够的精度；应有足够的密度；应有统一的规格。现进一步论述如下。
1.分级布网、逐级控制
由于我国领土辽阔，地形复杂，不可能用最高精度和较大密度的控制网一次布满全国。为了适时地保障国家经济建设和国防建设用图的需要，根据主次缓急而采用分级布网、逐级控制的原则是十分必要的。即先以精度高而稀疏的一等三角锁尽可能沿经纬线方向纵横交叉地迅速布满全国，形成统一的骨干大地控制网，然后在一等锁环内逐级（或同时）布设二、三、四等控制网。
2.应有足够的精度
控制网的精度应根据需要和可能来确定。作为国家大地控制网骨干的一等控制网，应力求精度更高些才有利于为科学研究提供可靠的资料。
为了保证国家控制网的精度，必须对起算数据和观测元素的精度、网中图形角度的大小等，提出适当的要求和规定。这些要求和规定均列于《国家三角测量和精密导线测量规范》（以下简称国家规范）中。
3.应有足够的密度
控制点的密度，主要根据测图方法及测图比例尺的大小而定。比如，用航测方法成图时，密度要求的经验数值见表2-1，表中的数据主要是根据经验得出的。
表2-1 各种比例尺航测成图时对平面控制点的密度要求
测图比例尺 每幅图要求点数 每个三角点控制面积 三角网平均边长 等级
1：50 000
1：25 000
1：10 000 3
2～3
1 约150km2
一、国家平面控制网的布设原则
分级布网、逐级控制
应有足够的精度
应有足够的密度
应有统一的规格
㈠ 传统国家平面控制网布设方案
根据当时国家平面控制网施测的测绘技术水平，我国决定采取传统的三角网作为水平控制网的基本形式，只是在青藏高原特殊困难的地区布设了一等电磁波测距导线。国家三角网
的布设方案分为一、二、三、四等4个等级。
一等三角锁是国家大地控制网的骨干，其主要作用是控制二等以下各级三角测量，并为
地球科学研究提供资料。一等三角锁尽可能沿经纬线方向布设成纵横交叉的网状图形。
二等三角网是在一等锁控制下布设的，它是国家三角网的全面基础，同时又是地形测图的基本控制。
三、四等三角网是在一、二等网控制下布设的，是为了加密控制点，以满足测图和工程建设的需要。
三、工程平面控制网布设原则
工测控制网可分为两种：一种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，叫做测图控制网；另一种是为工程建筑物的施工放样或变形监测等
专门用途而建立的控制网，我们称其为专用控制网，建立这两种控制网时亦应遵守下列布网
原则。
工测控制网可分为两种：一种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，叫做测图控制网；另一种是为工程建筑物的施工放样或变形监测等
专门用途而建立的控制网，我们称其为专用控制网，建立这两种控制网时亦应遵守下列布网
原则。
1.分级布网、逐级控制
2.要有足够的精度
3.要有足够的密度
4.要有统一的规格 四、工程平面控制网布设方案
工程平面控制网的布设方案可以采用三角网、导线网、GPS网等形式。
一、国家基本控制网
国家平面控制网分为一、二、三、四等四个等级，布设形式有三角锁、精密导线、插点等形式。
二、城市及工程控制网
工程控制网：为城市规划、建筑设计及施工放样等目的而建立的控制网称为城市或工程控制网。
三、小地区控制网
