第三章 工程控制网布设的

第三章

工程控制网布设的理论与方法测量控制网的分类：全球控制网：研究地球大小、板块运动等。国家控制网：统一坐标系；基本图测绘；大比例尺测图；确定精密点。工程控制网：满足工程上对平面及高程的需要。工程控制网的分类

1、按用途：测图控制网、施工控制网、变形监测网、安装控制网。2、按网点性质：一维网（水准）、二维网、三维网。3、按网形：三角网、导线网、混合网、方格网。4、按施测方法：测角网、测边网、边角网、GPS网。5、按坐标系：附合网、独立网、经典自由网、自由网。

6、按其它标准：首级网、加密网、特殊网、专用网。

工程控制网的作用及建网步骤作用：为工程建设提供统一的参考坐标系；位置（平面、高程）基准；控制误差累积。建网步骤：

1、

确定控制网等级。2、

确定网形。3、

确定仪器和操作规程。4、

图上选点，实地调研。5、

造标埋石。6、

外业观测。7、

内业处理。8、

提交成果。测图控制网1、平面控制网：(目前首选GPS网）分类：二、三、四等三角网，一、二、三级导线网等。作用：控制测量误差累积；使图纸上点位精度均匀；图幅之间正确拼接。精度：四等及以下最弱边长m<图上0.1mm。实地m<5cm。2、高程控制网：分类：二、三、四等测绘方法(水准测量)；(三角高程测量。)电磁波三角高程测量注意事项：视线长度以不大于1公里为宜；掌握有利的观测时间，必须往返观测；（？）（可消除地球曲率差和大气折光差对高差的影响）各控制点之间应该组成闭合环增加平差条件。竖直角观测、仪器整平、觇标高量取应准确。施工控制网1、布网方法：传统方法：在起伏较大、跨江河大桥采用三角网；在平坦地区采用导线网；在建筑物密集且规则地区采用方格网。目前常采用方法：GPS与三角或导线网结合。2、特点：①控制网范围小，密度大，精度高。②使用频繁。③受施工干扰大。④采用施工坐标系。⑤投影面与工程平均高程面一致。⑥可分级布网。

变形监测网1、组成：(参考点)和(目标点)（？）2、布网方法：可布设三角网、三边网、导线网、GPS网。3、坐标系选取原则：①变形体较大且不规则时可采用大地坐标系。②变形体有明显结构特征时可采用基于监测体本身的坐标系统。③对相对运动感兴趣时可采用自由基准。

安装测量控制网1、作用：大型设备构件安装定位的依据；工程后期变形观测和设备调整的依据。2、布网方法：一般采用边角网形式。3、设计要求：控制点密度、位置，满足安装定位要求；点位选取不受地形、地物、图形强度的影响；考虑设备位置、形状、特定方向精度要求。工程控制网的基准1、基准——通过控制网平差求解未知点坐标时所给出的已知数据。

2、分类：约束网：具有多余已知数据。最小约束网（经典自由网）：只有必要的已知数据。无约束网（自由网）：无必要的已知数据。3、应用：⑴一维网（水准和高程网）：一个已知高程（最小约束），两个高程（约束），无（无约束）⑵二维网（平面控制网）：①测角网：已知两个坐标（最小），两个以上（约束），少于两个（无约束）。②边角网：已知一条边和一个方位角（？），两条边和一个角或以上（？），一条边或一个方位角（？）⑶三维网：已知两点坐标和一边方位角（最小），三个点以上（约束），少于三个（无约束）消除基准秩亏的方法（见书上）工程控制网基准建立方法1、两改：(归化改正）和（投影改正）归化改正：将地面的方向和边长化至参考椭球面的改正。投影改正：将参考椭球面上的方向和边长投影到高斯平面上的改正。2、基准建立方法：工程控制网常采用经联测得到的一个点的坐标和一个方位角作为固定的起算数据，其长度基准则由投影到工程基准面的边确定。工程控制网的质量准则一、精度准则1、总体精度准则：①E准则：置信超椭球最大半轴尽可能小。②体积准则：置信超椭球体积尽可能小。③方差准则：置信超椭球半轴平方和尽可能小。④平均精度准则：由协方差的迹计算的坐标平均精度可与局部精度比较。⑤均匀性和各向同性准则：网中所有点具有相同大小的误差椭圆且精度相同。

2、点位精度和相对点位精度：点位精度可用误差椭圆和置信椭圆描述；相对点位精度可用相对误差椭圆描述。3、

未知数函数的精度：任意未知数ψ=Fx;σ=F∑xxF。4、

主分量：主分量能在总体上描述网的精度关系，是一个通用精度准则。5、

准则矩阵：构造原则：所有控制点点位误差椭圆半径相同；其相对误差椭圆等于圆；它是对角阵；点的x坐标与y坐标随机无关。

二、可靠性准则

1、概念：内部可靠性——发现观测值粗差的能力。外部可靠性——抵抗观测值粗差对平差结果的影响能力。2、作用：提供衡量控制网内部观测值相互控制检核的量化数值；提供未被发现的最大模型误差值。三、灵敏度准则1、定义：在给定的显著水平α和检核功效β下，通过对周期观测的平差结果进行统计检查，所能发现的某一位移向量的下界值。四、费用准则其费用包含：造标；埋石；交通运输；仪器设备；观测；计算和检查等。

工程控制网的优化设计一、优化设计分类：1、

零类设计：坐标系和基准选取。2、

一类设计：调整网点位置。3、

二类设计：改变观测精度。4、

三类设计：对设计的网进行改进。二、优化设计任务：1、

提出设计任务。2、

制定设计方案。3、

进行方案评价。4、

进行方案优化。三、设计方法：1、解析法：通过数学方程表达式，用最优化方法解算。（适用于各类设计）2、模拟法：根据经验和准则，通过计算、比较和修改得到最优化方案。（适用于一、二、三类设计）典型工程控制网一、隧道工程控制网1、洞外GPS网布设原则：①在进出口线路中线上布设进出口点，再在进出口点周围布设三个定向点。②坐标系采用以进出口点连线为X轴，垂直它为Y轴。③贯通面位于隧道中央且与Y轴平行。④洞口处基线一般为300到500米以便于通视。如图14-5图14-6二、桥梁施工控制网1、布设原则：应在其桥轴线两端布点，其控制网兼作变形监测网，所以其精度和稳定性要求较高。三、大型施工控制网应尽可能利用施工控制网点。四、变形监测网布设原则：工作基点除应构成坚强图形外还要便于采用交会方法观测。五、安装测量控制网控制点的标石与标志

一、概念：1、标石——采用挖坑埋设的预制截头锥体混凝土标。2、标志——在标石或其它稳固载体上精确表示控制点位置的设施。二、标石类型：平面点标石1、

普通标石：截头锥体混凝土标。2、

深埋式标石：就地浇注的钢筋混凝土桩。3、

带强制对中装置的观测墩：低部为钢筋混凝土桩，顶部安放强制对中装置。水准点标石分为：平面点标石；混凝土水准标石；地表岩石标；平硐岩石标；深埋式钢管标。三、标志要求：反差大；亮度强；无相位差；有利于精确照准。四、标志分类：杆式、塔形杆式、觇牌（塔形、条状、楔形）、嵌心标、垫板式、弯钩式、燕尾式、U形式等。工程控制测量的内外业一体化内外业一体化——