工程施工控制网的建立

工程施工控制网的建立测绘地理信息行业职业培训包第三章工程施工控制网的建立3.1施工测量概述

3.2施工控制网的布设3.3平面施工控制测量3.4高程控制测量3.5GPS控制测量3.6施工控制网的坐标系统及坐标换算3.7施工控制网中央子午线及投影基准面的选择3.8施工控制网精度的确定方法3.9施工控制网优化设计3.1施工测量概述工程建设分为三个阶段：勘测设计阶段、施工建设阶段和运营管理阶段。在勘测设计阶段，设计人员可利用实测地形图在其上进行工程建筑物（或构筑物）的规划设计、初步设计和施工设计，作为工程施工的依据。在工程施工阶段，则要把设计图纸上的建筑物和构筑物等在实地上付诸实施。此时，测量人员的主要任务，就是按照设计和施工要求，对工程建筑进行施工测量。施工测量的目的，就是要将工程设计图纸中各项设计元素准确无误地标定到实地上，按照规定要求指导施工。为了保证施工测量的精度，减小放样误差的积累，也必须和地形测图一样，遵循“由整体到局部，先控制再细部”的测量原则。工程测量主要包括施工控制网的建立和施工放样。施工控制网是为工程建设的施工而布设的测量控制网，主要作用在于限制施工放样时测量误差的积累，使整个建筑区的建（构）筑物能够在平面及竖向方面正确衔接，以便对工程的总体布置和施工定位起到宏观控制作用，同时便于不同作业区同时施工。施工控制网是施工放样的基本点，是保证施工放样精度的根本依据。既要照顾重点，又要兼顾全面，其点位的分布稀疏有别，具有较强的针对性精度要高于测图控制网测图控制点破坏严重

布设施工网的必要性点位分布网的精度点的保存3.2.1布设施工控制网的必要性

1.从控制点点位分布来看，测图控制网主要目的是为测图服务的，其点位的选择主要是根据网型要求和地形情况来定，尽量选择在视野开阔、控制范围大的位置，点位之间应满足测图最大视距要求，尽量分布均匀。由于当时工程建（构）筑物尚未设计，选择点位时也无法考虑满足施工测量的要求。而施工控制网，则是以满足施工放样为目的，根据设计工程建（构）筑物的结构特点来选择控制点位，既要照顾重点，又要兼顾全面，其点位的分布稀疏有别，具有较强的针对性。所以从点位分布和密度来看，测图控制网不能代替施工控制网。3.2施工控制网的布设

2.从控制网的精度来看，测图控制网也不能代替施工控制网。测图控制网的作用在于使测量误差的累积得到控制，以保证图纸上所测绘的内容（如地形、地物等）精度均匀，使相邻图幅之间正确拼接。由于一般工程建设所采用的最大比例尺为1：500，所以测图控制网精度设计的依据是“使平面控制网能满足1：500比例尺测图精度要求，四等以下（包括四等）的各级平面控制网的最弱边的边长中误差（或导线的最弱点的点位中误差）不大于图上0.1mm，即实地中误差应不大于5cm。”简单而言，测图控制网精度要求是按测图比例尺的大小确定的，精度较低。施工控制网的精度要求是根据工程建设的性质决定的，一般应根据设计对建筑限差的要求推算施工控制网的精度。由于现代工程涉及地面、地下、空间及微观世界，如铁路、水利枢纽、摩天大厦、核电站、海底隧道、跨海大桥、电子对撞机等大型工程，施工精度要求较高，故施工控制网的精度要求也大大提高。一般说来施工控制网的精度要高于测图控制网。3.2施工控制网的布设

3.从控制点的保存情况来看，即使测图控制网点的点位分布和精度可以满足施工放样的要求，但施工现场土地平整时大量土方的填挖，也会使原来布置的控制点破坏严重。据统计，当工程修筑时，因场地平整改造使测图控制网点的损失率会达到40%~80%。由上可知，当工程施工时，原有测图控制网点或因点位分布不当、或因密度不够、或因精度偏低、或因施工而毁掉而不能满足施工放样的要求。因此，除了小型工程或放样精度要求不高的建筑物可以利用测图控制网作为施工依据外，一般较复杂的大中型工程，勘测设计阶段应先建立测图控制网，施工阶段再建立专用施工控制网。3.2施工控制网的布设3.2.2施工控制网的特点如桥梁和隧道施工控制网在其轴线的两端点必须要设置有控制点。同时由于施工现场的复杂条件，施工控制网的点位分布应尽可能供放样时有较多的选择，且应具有足够的点位密度，否则无法满足施工期间的放样工作。一、控制网点位设置应考虑到施工放样的方便。放样建（构）筑物时，有时该建（构）筑物的绝对位置精度要求并不高，但建筑物间相对关系却必须保证，相对精度要求很高。故施工控制网具有针对性的非均匀精度，其二级网的精度不一定比首级网精度低。这里说的精度主要是指相对精度。施工控制网不像测图控制网要求精度均匀，而是常常要求保证某一方向或某几个点相对位置的高精度。如为保证桥梁轴线长度和桥墩定位的准确性，要求沿桥轴线方向的精度较高。隧道施工则要求保证隧道横向贯通的正确。这均说明施工控制网的精度具有一定的方向性。二、控制网精度较高，且具有较强的方向性和非均匀性。3.2施工控制网的布设如图3.1所示，P1、P2、P3是某工程施工控制网一部分，由于它主要用于放样厂房主轴线AB和厂区内道路、管线放样，精度要求较低，故其测角中误差采用±5″，边长相对中误差采用1/40000。但利用该控制网放样出厂房主轴线AB后，为了放样厂房内柱子的位置及相应设备，又在主轴线AB基础上加密了一个矩形控制网，由于厂房内各部件之间相对关系要求精确，故该矩形网内部必须具有相当高的相对精度，测角中误差采用±2.5″，边长相对中误差采用1/80000。图3.1控制网相对精度示例-ThemeGalleryisaDesignDigitalContent&ContentsmalldevelopedbyGuildDesignInc.3.2施工控制网的布设三、常采用施工坐标系统

主轴线通常由工艺流程方向、运输干线（铁路或其它运输线）或主要建筑物的轴线所决定。施工场地上的各个建筑物轴线常平行或垂直于这个主轴线。例如水利枢纽工程中通常以大坝轴线或其平行线为主轴线，桥梁工程中通常以桥轴线或其平行线作为主轴线等等。布设施工控制网时应尽可能将主轴线包括在控制网内使其成为控制网的一条边。施工坐标系统的坐标原点应设在施工场地以外的西南角，使所有建筑物的设计坐标均为正值。

施工坐标系统，是根据工程总平面图所确定的独立坐标系统，其坐标轴平行或垂直于建筑物的主轴线。采用施工坐标系统时，由于坐标轴平行或垂直于主轴线，因此同一矩形建筑物相邻两点间的长度可以方便地由坐标差求得，用西南角和东北角两个点的坐标可以确定矩形建筑物的位置和大小。同样相邻建筑物间距也可由坐标差求得。由于我们通常所用的坐标系统为国家坐标系统、城市坐标系统等，均属测量坐标系统，其与施工坐标系统的轴系、原点规定不一致。施工坐标系统和测量坐标系统之间，往往会涉及到相互转换问题，其转换原理可参见“3.6施工控制网的坐标系统及坐标换算”。3.2施工控制网的布设

至于施工场地的高程系统除统一的国家高程系统或城市高程系统外，设计人员习惯于为每一个独立建筑物规定一个独立的高程系统。该系统的零点位于建筑物主要入口处室内地坪上，设计名称为“±0.000”。在“±0.000”以上标高为正，在这以下标高为负。当然设计人员要说明“±0.000”所对应的绝对高程（国家或城市高程系统）为多少。四、投影面的选择应满足“按控制点坐标反算的两点间长度与两点间实地长度之差应尽可能小”原则由于施工放样时是在实地放样，故需要的是两坐标点之间的实地长度。而传统控制网平差是把长度投影到参考椭球面然后再改化到高斯平面上。此时按坐标计算出的两点间长度和两点间实地长度相比，已经有了一定差值，出现长度误差。这必然导致实地放样结果的不准确，影响设计效果或工程质量。因此施工控制网的实测边长通常不是投影到参考椭球面上而是投影到特定的平面上。例如，工业建设场地的施工控制网投影到厂区的平均高程面上；桥梁施工控制网投影到桥墩顶部平面上；隧道施工控制网投影到隧道贯通平面上。也有的工程要求将长度投影到定线放样精度要求最高的平面上。有关内容可参见“3.7施工控制网中央子午线及投影基准面的选择”。和测图控制网一样，施工控制网一般采取分级布设的原则。首级控制网布满整个工程地区，主要作用是放样各个建筑物的主轴线。二级控制网在首级的基础上加密，主要用以放样建筑物的细部。工业场地的首级控制网称为厂区控制网，二级控制网称为厂房控制网。大型水利枢纽的首级控制网称为基本网，二级控制网称为定线网。3.2.3施工控制网的布设为施工服务的高程控制网一般也分为两级布设。首级网布满整个工程地区，称为首级高程控制，常用三等水准测量。第二级为加密网，以四等水准布设，加密网点大多采用临时水准点，要求布设在建筑物的不同高度上，其密度应保证放样时只设一个测站，即可将高程传递到放样点上。对于起伏较大的山岭地区，平面和高程控制网通常各自单独布设，而在平坦地区，平面控制网点通常联测在高程控制网中，兼作高程控制使用。施工控制网的布设形式，应根据工程性质、设计精度要求、施工区域大小及场地地形地物的现状特点等因素来合理确定。建筑轴线，又称建筑基线，是由一条或几条基准线组成的简单图形。它一般用于面积不大的建筑小区。如图3.2所示。图3.2建筑轴线一、常见的平面施工控制网布设形式㈠建筑轴线㈡建筑方格网各边组成矩形或正方形，且与拟建的建筑物、构筑物轴线平行或垂直的施工控制网，称为建筑方格网。如图3.3所示。方格网各控制点均位于格网的交点上。显然这样的控制点不可能是任意选定埋设的测量控制点，而一定是根据事先设计好的坐标仔细放样到地面的点。因此建立建筑方格网的工作就是以较高的精度放样一大批施工控制点的工作。这将在第五章讨论。建筑方格网一般适用于大、中型民用或工业建筑的新建场地中。㈡建筑方格网图3.3建筑方格网-ThemeGalleryisaDesignDigitalContent&ContentsmalldevelopedbyGuildDesignInc.由于现在全站仪已经成为常规测量仪器，既能测角又可以很方便的测定两点之间的距离，而且导线可以自由转折，能根据建筑物定位的需要灵活的布置网点，精度也比较高，故在工程施工中，特别是在道路工程控制网加密、受地形限制的旧城区改建或扩建的建筑场地等情况下经常使用导线或导线网作为施工控制网，甚至在一些大中型桥梁工程中，也用导线网作为施工控制网。常见导线网型很多，有支导线、闭合导线、附合导线、无定向导线及导线网等。如图3.4所示。㈢导线或导线网图3.4导线网3.2施工控制网的布设三角网是传统控制测量中最常见的网型之一，因为它最少只需要已知一条基线边长度，即可通过角度测量将长度传递到网中的任何一条边。在原来测距仪器不发达、测距不方便的年代这种方法非常适用。但现在测距仪和全站仪等均可精密测距，故一般在三角网的基础上再加测若干条边的长度，形成边角网；甚至只测控制网中各边边长而不再测角，从而转变为测边网。但布设网型时应注意保证控制网的图形强度，以提高控制网的测量精度。㈣三角网、测边网或边角网3.2施工控制网的布设这些网型在水利枢纽工程、桥梁工程、隧道工程等工程建设场地中均可适用。由于不同工程具有不同的工程性质和特点，一般在布设时还应根据实际情况具体考虑设置控制网网型。例如在桥梁工程中，施工控制网的主要任务是测定桥轴线的长度并直接利用控制点放样桥墩、台的位置，控制网测量精度要求极高，故要求桥梁施工控制网一般由图形强度高的三角形和大地四边形组成，且尽量把桥轴线作为控制网的一条边。水利枢纽工程大部分工程均位于下游且蓄水后上游大多被淹没，大坝轴线又是主要轴线，故网型布设应以下游为主，兼顾上游，且也应尽量把坝轴线作为施工控制网的一条边。如图3.5所示。3.2施工控制网的布设图3.5三角网、测边网或边角网-ThemeGalleryisaDesignDigitalContent&ContentsmalldevelopedbyGuildDesignInc.GPS定位技术减少了野外作业的时间和强度，观测速度快，定位精度高、不要求站间通视，不必建立大量费时、费力、费钱的觇标，经济效益很高。用GPS定位技术建立控制网，要比常规测量技术节省70%~80%的外业费用，有着非常广阔的应用前景。现已广泛应用于交通工程、水利枢纽工程、桥梁工程、隧道工程、形变监测等众多工程测绘领域。例如高等级公路是蜿蜒伸展的细长型工程构筑物，常长达数百公里甚至上千公里，由于沿线附近国家控制点的数量严重不足，采用常规导线测量技术难以布设全长符合规范规定的分段符合导线，在网型布设、误差控制等多方面带来很多问题。而利用GPS定位技术，可以轻松建立边长较长的线路控制网，不仅显著提高了线路控制点的精度和可靠性，而且可以大大提高速度及减少费用，对于高速公路勘测设计和施工放样有重大现实意义。如图3.6为某高速公路勘测的GPS首级控制网。㈤GPS控制网3.2施工控制网的布设图3.6道路GPS控制网示例3.2施工控制网的布设GPS定位技术在隧道地面控制测量中也有非常多的优越性。隧道所处测区一般山峦起伏、山高林密，导致点与点之间通视不畅，传统测量方法进行测量传递非常困难。GPS控制网可不需要中间传递点，而且定位精度高，可以充分保证隧道两洞口相向开挖的正确贯通。其广阔的应用前景可能使GPS定位技术成为隧道地面控制测量的主要方法。图3.7是常用的一种GPS控制测量的布设方案。该方案只有六个控制点组成，每个洞口有三个点，其中一个位于线路中线上，另外两个作为进洞时的定向点。这种方案点数较少，且网型布设灵活，工作量也很少，又能满足各洞口定向和检核要求，充分发挥了GPS定位技术的优势。图3.7隧道GPS网示例-ThemeGalleryisaDesignDigitalContent&ContentsmalldevelopedbyGuildDesignInc.3.2施工控制网的布设二、高程施工控制网布设形式高程施工控制网的主要布设形式为支水准路线、附合水准路线、闭合水准路线和水准网。当精度低于三等水准时，也可以用电磁波测距三角高程建立。水准点应埋设在地质条件好、地基稳定处，力求坚实稳固。图3.8是几个简单水准路线。一般用于精度较低的工程施工控制，水准测量等级也较低。水准网一般用于精度较高的大中型工程施工的高程控制，相应的水准测量等级也比较高。图3.9是某桥梁工程的水准网，BM2和BM5为两岸的二等水准点，03、04、05为布设于两岸的基本水准点，在上、下游设置了两条过河水准路线而形成一个闭合环。3.2施工控制网的布设图3.8常见水准路线示例图3.9水准网示例3.3平面施工控制测量无论是建筑方格网、导线网、三角网还是边角网等，外业测量都不外乎包括实地选点埋石、水平角观测和边长测量等工作。考虑到现在全站仪的使用已比较普及，因此本节我们将以全站仪进行水平角和边长测量的实施进行阐述。3.3.1平面控制网的选点埋石选点前，应首先收集与工程有关的资料和进行现场踏勘，在周密调查研究的基础上进行控制网的图上设计。收集的资料包括委托方对测绘工作的技术要求、工程的具体特点和性质、测量的技术设计书、须遵循的各种规范和规程、测区原有的地形图、平面控制网图、水准路线图、点之记、成果表、技术总结等。布设控制网应采用野外踏勘和图上设计相结合的方法，制定出合理可行的方案。当与国家控制网或旧网联测时，应同时考虑联测方案。对于有特殊要求的工程控制网，应进行控制网的优化设计。当设计重要且复杂的控制网时，宜考虑起始数据误差的影响，在完整的误差分析的基础上，进行整体和各级网的精度优化设计。一、实地选点将图上设计的点位到实地选定。选定的控制点位置应符合下列规定：㈠相邻点之间应通视良好，视线超越（或旁离）障碍物的高度（或距离），二等不宜小于1.5m；三、四等及一、二级小三角以能保证成像清晰、便于观测为原则；国家等级导线应不小于1.5m；工程三、四等导线应不小于1m；一、二、三级导线不宜小于0.5m。㈡点位应选在视野开阔、易于扩展、土质坚实的地点，便于寻找、埋石和观测，并能永久保存。城市里也可将点选在坚固稳定的建筑物顶面上。点位应便于进一步加密低等点。㈢测距边点位的选择，应考虑电磁波测距的需要。点位应能避开变电站、电台、微波站等强电磁波的干扰，离高压输电线也应不小于20m的距离。点位的选择应考虑使测线沿途气象环境大致相同，以使测线两端采集的气象元素值能代表整个测线上的气象值，保证电磁波测距的精度。测线不宜过烟囱、散热塔、高温厂房等发热体的上空，也应尽量避免在湖泊、河流、沟谷的上空通过。二、标桩埋设平面控制点的标桩有永久性和临时性两种。永久性标桩的埋设应考虑到在施工和生产中能长期保存，不致发生下沉和位移。标桩的埋深不得浅于0.5m，冻土地区标桩的埋深不得浅于冻土线以下0.5m。标桩顶面以高于地面设计高程一定距离为宜。临时性标桩一般以木桩为主，也有采用铁桩和金属管段等。其规格和打入地下的深度依地区条件而定。木桩打入土中之后，应将桩顶锯平。为了保证桩位稳定，可将桩四周浮土挖去，以混凝土将木桩包固。常见的标桩型式如下：三角点和导线点标桩型式可参见《工程测量规范（GB50026-93）》附录二的规定。以一、二、三级小三角点为例，用直径30mm以上的粗钢筋，将上端磨平，在上面刻出十字线作为标点，下端弯成钩形，将其浇灌于混凝土中。桩顶尺寸为12cm×12cm，桩底尺寸为20cm×20cm，埋设深度为60cm，桩顶应超出地面5cm。如图3.10所示。㈠三角点和导线点㈡建筑方格网点由于建筑方格网进行控制测量工作时，都必须进行点位的归化改正或调整，因此标桩型式与三角点、导线点有所不同。在标桩的顶部安放一块l0cm×l0cm的钢板，钢板下面焊有锚固钩，然后将其埋固于桩身混凝土(顶宽20cm×20cm)之中(图3.11)，以便作为调整点位使用。桩底尺寸与埋设深度根据具体情况决定。在标板上最后标定点位时，最好在钢板上钻一直径为1～2mm的小孔，通过中心画一十字线。小孔周围用红漆画一个圆圈，使点位醒目。这两种类型的标桩，可以预制，也可以临时挖坑就地浇灌。三、绘制点之记

控制点标桩埋设完毕后，为了便于以后寻找，应在附近的房角、电线杆或独立树等明显处，用红漆写明控制点方位和编号，同时绘制点之记，在其上注明点名、交通情况、与周围方位物关系、标石类型，并绘制点位略图等。图3.12为某导线点的一个简易点之记，标准格式的点之记可参见有关规范。图3.12点之记示例3.3.2水平角测量在进行测角、量边工作之前，必须把全站仪送到专门的检定机构进行检验，检验全站仪的电子经纬仪部分的结构性能、测角精度及其测距仪的加乘常数、周期误差、内符合精度及综合精度。各项检验结果符合要求后方可用于测角、测距等外业工作。下面对用全站仪进行水平角测量的实施方法进行讨论。一、精密测角的一般原则在水平角测量中，误差来源有外界因素的影响，仪器误差的影响，对中误差和照准误差的影响等。为了削弱这些误差的影响，按电子经纬仪(全站仪)进行水平角观测应遵循以下原则：㈠应选择有利的观测时间。这一时间约在晴天日出一小时后1～2小时和下午3～4时至日落前一小时，阴天全天。㈡应避免视线靠近山坡、岩石、建筑物、烟囱或电杆，以减弱旁折光的影响。㈢精确对中。最好是上、下午各测半数测回。每次观测时都应按旋进微动螺旋进行每个观测方向的最后照准，并尽量使用水平微动螺旋的中间部分。㈣精密整平仪器。观测过程中水准管气泡偏离水准管中心一格时，应在测回间重新整平仪器，以便在各测回观测结果的平均值中减弱其影响。㈤观测前应认真调好焦距，消除视差。在一测回的观测过程中不得重新调焦。㈥应在上、下半测回间倒转望远镜，并用两倍视准轴误差(2c)检核观测质量；且上、下半测回照准目标的顺序应相反，并使观测每一目标的时间大致相同。二、水平角测量方法根据水平角观测操作的基本规则，可制定出不同的观测方法，不论哪种观测方法均应能有效地减弱各种误差影响，以保证观测结果的必要精度。不同等级的水平角观测精度要求不同，其观测方法也不相同。常见的有方向观测法、全圆方向法、全组合测角法等。下面以方向观测法为例进行说明，全组合测角法可参考有关教材。以两个以上的方向为一组，从初始方向开始，依次进行水平方向观测，正镜半测回和倒镜半测回，照准各方向目标并读数的方法称为“方向观测法”。若观测方向数大于3，则要求每半测回观测应闭合到初始方向，以检查观测过程中水平度盘有无变动，此时每半个测回观测构成一个闭合圆，又称为“全圆方向法”。三、四等以下的水平角观测一般采用“方向观测法”。有时，二等三角观测也使用方向观测法。需要说明的是，用方向观测法进行导线测量的水平角观测时，规定在总测回数中，以奇数测回观测导线前进方向的左角，以偶数测回观测导线前进方向的右角。注意在观测右角时，仍应在左角的起始方向配置度盘位置，但先读前视读数。左角平均值与右角平均值之和，应等于360°，其误差值不应大于测角中误差的2倍。㈠方向观测法的测回数一般由控制网的等级和所用的仪器类型所确定。《工程测量规范（GB50026-93）》中规定的各等级测回数如表3.1所示。由于施工控制网作用不仅仅是用来测定工程建筑物的轴线长度，同时也用于施工放样，所以还必须考虑选定的等级能否满足施工放样的精度要求。一般应以选定的等级和测角中误差进行精度估算，看是否同时满足轴线长度测定和施工放样的精度要求，如不能满足，则应适当提高施工控制网所选等级和测角精度。表3.1方向观测测回数与等级关系等级测角中误差(″)三角测量测回数导线测量测回数DJ1DJ2DJ6DJ1DJ2DJ6二等±1.012－－－－三等±1.869－610－四等±2.546－46－一级±5－24－24二级±8－12－13㈡方向观测法的技术要求

观测成果理论上应满足一些条件，如：半测回归零差为零；一测回中各方向的2c值应相同；各测回同一方向归零的方向值应相同等。但由于各种误差的存在，使得这些条件不满足而出现了差异。故《工程测量规范（GB50026-93）》规定了表3.2中各项限差来检核观测质量，决定成果的取舍。若观测成果超过限差规定，则必须重测。表3.2方向观测限差规定等级仪器型号光学测微器两次重合读数之差（″）半测回归零差（″）一测回中2倍照准差变动范围（″）同一方向值各测回较差（″）四等及以上DJ11696DJ238139一级及以下DJ2－121812DJ6－18－24㈢观测手簿的记录与计算

观测手簿记录应干净、整齐，不允许连环涂改。表3.3方向观测成果表，是使用J2（T2,010）型仪器进行四等方向观测一测回的记录手簿与计算示例。因为观测顺序是：上半测回为1-2-3-4-1，下半测回为l-4-3-2-l，所以手簿“读数”栏中两个半测回的记录也必须与之相应，即上半测回由上往下，下半测回由下往上记录。每照准一次，重合读数两次，取两次测微盘读数之平均值作为这次照准的秒读数。再取盘左盘右观测的平均值。然后将各方向的观测值减去1号方向的观测值，得到归零之后的方向值。例如3号方向值为：

272°07'31.0″-140°18'24.2″=131°49'06.8″㈣水平方向值归算以标石中心为基准的实测水平方向值应归算到工程施工投影面上。一般分为两步，先将地面水平方向观测值化算到椭球面上，再将椭球面上的方向值进行方向改化（有的教材称为曲率改正）。把地面方向观测值化算到椭球面上，应加入三项改正：垂线偏差改正、标高差改正和截面差改正，习惯上把这三项改正称为三差改正。从理论上讲，凡是需要将地面观测水平方向值化算为椭球面水平方向值时，均应加入三项改正，但由于各等级观测、计算精度不同，故三等以下的水平方向值通常不加三差改正（特殊情况例外），认为地面水平方向观测值即为椭球面上的方向观测值。方向改化是将椭球面上两点间的大地线方向化为高斯平面上两点间的直线方向。三、四等改正公式如下（3.3.1）（3.3.2）

式中，为测区平均曲率半径，由平均纬度算得。取用近似坐标即可，

一级导线以下不用进行曲率改正。通常由于工程施工控制网一般为小测区，边长较短（一般为300m～500m），其改正数将十分微小，可略去不计，因而可把实测角度值看作是投影在工程施工投影面上的平面角度值而不必进行上述两项改正工作。3.3.3边长观测

。测距时应在成像清晰和气象条件稳定时进行；晴天日出后与日落前半小时内不宜观测，中午可根据地区、季节和气象情况留有适当的间歇时间。阴天有微风时，可全天观测。雨、雪和大风天气不宜作业，不宜顺光、逆光观测，严禁仪器照准头对准太阳。四等和四等以上边长测定，应在两个或两个以上时间段内进行往返观测。施工控制网的起算边长，应采用精密测距仪如ME3000或ME5000等类精度的仪器。用这类仪器观测距离，在平差时作为无误差的起算数据使用。使用低一级精度的全站仪，其测距标称精度多为3mm+2ppm以上，所测边长应作为观测值参与平差计算。一、测距仪器标称精度的确定

仪器标称精度表达式为：（3.3.3）

式中，——测距中误差（mm）；

——标称精度中的固定误差（mm）；

——标称精度中的比例误差系数（mm/km）；——测距长度（km）。

其中，当测距长度为1km时，仪器精度属Ⅰ级测距仪；，属Ⅱ级测距仪；，属Ⅲ级测距仪。，二、测距的主要技术要求

不同精度的边长测量，也必须采用不同等级的测距仪器。表3.4边长测量技术要求平面控制网等级测距仪精度等级观测次数总测回数一测回读数较差（mm）单程各测回较差（mm）往返较差往返二、三等Ⅰ116≤6≤7Ⅱ8≤10≤15四等Ⅰ114-6≤5≤7Ⅱ4-8≤10≤15一级Ⅱ112≤10≤15Ⅲ4≤20≤30二、三级Ⅱ111-2≤10≤15Ⅲ2≤20≤30其主要技术要求如表3.4所示。边长测量时一测回是指照准目标一次，一般读数4次；根据具体情况，测距可采取不同时间段观测代替往返观测，时段是指上、下午或不同的白天。往返较差应将斜距化算到同一水平面上方可进行比较。三、测距时的温度、气压观测

由于测距仪所测数值受到温度和气压等外界因素的影响，故边长测量时也必须同时测定观测时的温度和气压，并进行气象改正，才能得到精度较高的距离观测值。温度计应用通风干湿温度计，气压表应选用高原型空盒气压表。到达测站时，应立即打开装气压表的盒子，置平气压表，避免受阳光曝晒。温度表应悬挂在与测距视线同高，不受日光辐射影响和通风良好的地方，待气压表和温度计与周围温度一致后，才能正式测记气象数据。气象数据的测定要求如表3.5所示。表3.5温度、气压测定技术要求等级最小读数测定的时间间隔气象数据的取用温度（℃）气压（Pa）二、三四等0.250一测站同时段观测的始末测距边两端的平均值一级0.5100每边测定一次观测一端的数据二、三级0.5100一时段始末各测定一次取平均值作为各边测量的气象数据四、距离归算

施工控制网的观测边长（包括作为已知数据的起算边长）须经气象改正、周期误差改正、仪器加、乘常数改正，才能得到两点间的精确斜距；将斜距换算到两点间的平均高程面上，得到水平距离。水平距离先要㈠计算两点间平距

（3.3.4）

先要化算为施工投影面边长，再化算为高斯平面边长，才能满足施工放样的要求。

式中，为两点间斜距，为测距光线两端高差。

㈡两点间平距归算至施工投影面上边长

设工程施工投影面的大地高程为，观测边长的两端

平均大地高程为，两点间平均高程面上的平距为，测线方向的参考椭球曲率半径为。

如图3.13所示，则按以下相似关系可求出工程投影面上：

的平距（3.3.5）整理可得（3.3.6）图3.13两点间平距归算至施工投影面上边长㈢距离改化距离改化是将两点间的椭球面长度化算为高斯投影平面

上的直线长度。对于三等以下，距离改正的公式为：

（3.3.8）式中，为测区平均曲率半径，。

需要注意的是，无论哪一级控制测量计算，其边长的距离改正都不能忽视。。五、平面网平差计算

工程施工控制网平差时，一般根据控制网的等级来确定先验中误差和，也可以事先进行控制网的优化设计

来确定其各项中误差。平差计算时，对输入的数据应进行仔细校对，打印的平差成果，应列有起算数据、观测数据、观测精度以及必要的中间数据等。平差后的精度评定，应包含有单位权中误差、相对点位误差椭圆参数、最弱点点位中误差、最弱边的边长相对中误差等。当采用简化平差时，平差后的精度评定，可作相应的简化。由于商业的控制网平差软件均经过市场的检验，所采用的数学模型、计算精度、必要输出项目等都很成熟，具体软件的平差方法此处不再赘述。3.4高程控制测量工程施工区域，应设立一定数量的高程控制点，作为工程竖向施工的依据。这些控制点，称为水准点，用符号BM来表示。高程控制测量，可采用水准测量和电磁波测距三角高程测量。高程控制测量等级按《工程测量规范（GB50026-93）》规定可依次划分为二、三、四、五等。各等级视工程施工的精度要求，均可作为测区的首级高程控制。测区的高程系统宜采用“1985年国家高程基准”，但也可以根据工程实际情况沿用测区原有高程系统或假定高程系统。需要注意的是，当涉及到不同高程系统的高程控制点成果时，应将其化算为统一的高程基准，避免弄错。3.4.1水准点的选点与埋石

施工控制网水准点应选在土质坚硬、便于长期保存和使用方便的地方埋设。应避开交通干道、地下管线、仓库堆栈、水源地、河岸、松软填土、滑坡地段及其它能使标石标志易遭腐蚀和破坏的地点。等级水准点应埋设固定的标石或标志。各种标石样式可参见《工程测量规范（GB50026-93）》附录四中的规定，如图3.14所示。临时水准点可用木桩钉设，也可设在固定物体的顶面（如建筑物顶面、桥梁基础顶面等）。图3.14水准点标石埋设图3.4.2水准测量基本水准点的联测可以用一、二等水准测量方法进行，使用具有光学测微器的精密水准仪和线条式铟瓦合金水准标尺，通常用光学测微法进行读数；而施工水准路线一般按三、四等水准测量方法进行，使用普通水准仪和黑、红面区格式木质水准标尺，通常用中丝读数法进行观测。一、水准测量的一般原则

1.选择有利的观测时间，使标尺在望远镜中的成像清晰稳定。2.为避免外界温度变化的影响，观测前应使仪器温度与外界温度趋于一致。3.仪器前、后视距距离应尽量相等，而且视线长度不得超过规定的长度，视线的高度不得过低。4.每站观测应按一定的顺序进行，如“后前前后”、“前后后前”、“后后前前”等。5.一个测段的测站数应为偶数。由往测转为返测时，两标尺应互换位置。6.一、二等水准测量应进行往返测；三、四等水准测量应根据规范的规定，采用往返测或单程双转点法观测。二、每站观测次序

对于一、二等精密水准测量，往测时奇数测站：（1）后视基本分划（2）前视基本分划（3）前视辅助分划（4）后视辅助分划。偶数测站：（1）前视基本分划（2）后视基本分划（3）后视辅助分划（4）前视辅助分划。这样的观测次序简称为“后前前后”和“前后后前”。返测时，奇数测站与偶数测站的观测次序与往测时相反，即奇数站采用“前后后前”，偶数站采用“后前前后”的观测次序。但无论是哪种次序，读数顺序均为“基基辅辅”。对于三等水准测量，每站观测次序均为“后前前后”，而四等水准测量的每站观测次序可为“后后前前”。由于三、四等水准采用黑、红面区格式木质标尺，故又可以说成“黑黑红红”（三等）与“黑红黑红”。三、水准测量技术要求

见表3.6和3.7。取往、返高差的平均值作为高差观测值，则测段每公里高差中数偶然中误差按下式计算（3.4.1）

式中，是各测段往、返测高差之差，取mm为单位，

R为各测段的距离，取km为单位，n是测段的数目。3.4.3跨河水准测量水准测量时，若遇见跨越的水域超过了水准测量规定的视线长度时，则应采用特殊的水准测量方法，称为跨河水准测量。一、跨河水准测量方法的选择

对于一、二等水准测量，《水准规范》规定：视线长度不超过100m时，可采用一般方法进行观测，但每测站应变换一次仪器高度，观测两次，两次高差之差不应超过lmm。取用两次结果的中数，若视线超过100m，应根据视线长度和仪器设备情况选用光学测微法、倾斜螺旋法、经纬仪倾角法、测距三角高程法等进行观测。对于三、四等水准测量，视线长度在200m以内时，可用一般观测方法进行观测，但在测站应变换一次仪器高度，观测两次，两次高差之差不应超过7mm。取用两次结果的中数，若视线超过200m，应根据视线长度和仪器设备情况选用直接读尺法、微动觇牌法、经纬仪倾角法或测距三角高程法的方法进行观测。本节主要介绍一、二等精密过河水准测量的原理。具体内容请参见本校教材《控制测量学》。二、过河场地的选择与布设

过河水准测量应选择在水面较窄、地质稳定、高差起伏不大的地段，以便使用最短的过河视线；视线不得通过草丛、干丘、沙滩的上方，以减少折光的影响；河道两岸的水平视线，距水面的高度应大致相等并大于2m如果用两台同精度仪器在河道两岸对向观测时，两岸仪器至水边的距离应尽量相等，其地形、土质也应相似；仪器安置的位置应选在开阔、通风之处，不要靠近陡岸、墙壁、石滩等处。过河水准的场地布设，应使在两岸安置仪器及标尺的位置能构成如图3.15所示的图形。图3.15跨河水准测量仪器与标尺位置图3.15中，为选定的测站点，为立尺点。

图3.15a)中

同时又是立尺点。立尺点必须打入大木桩，桩顶用圆帽钉。岸上的视线长度不得短于10m，

且应彼此相等。图3.15b)和图3.15c)中两条过河视线应尽量相等。三、光学测微法

当跨河视距较短(小于500m)，渡河比较方便，在短时间内可以完成观测工作时，可采图3.15a)字形布设过河“Z”场地。为了更好地消除角误差的影响和折光的影响，最

好用两架同型号的仪器在两岸同时观测(没有此条件时可先后观测)，两岸立尺点和测站应布置成图3.15b)、图3.15c)的形式，布置时应尽量使，。

观测时，仪器在和站同时观测和上的立尺，

得两个高差h1和h2。取两站高差的平均值，此为一测回。再将仪器对换，同时将标尺对换，同法再测一测回，取两测回的平均值得两点b1和b2的高差。

为了解决长视线照准水准标尺上的分划线和在水准标尺上读数的问题，要采用特制觇牌，视线小于500m时采用光学测微器法，觇牌见图3.16。图3.16的觇牌，涂成黑色和白色，上面划有一个矩形标志线，其宽一般为跨越距离的1/25000，长度约为宽度的5倍，觇牌中央开一个矩形小窗口，在小窗口中装有一条水平的指标线。指标线恰好平分矩形标志线的宽度。觇牌可在标尺面上下移动，并能固定在水准标尺的任一位置。图3.16光学测微法特制觇牌读数时，测站指挥对岸人员将觇牌沿水准标尺上下移动，直至觇牌上的矩形标志线被望远镜的楔形丝夹住。这时觇牌的指标线在水准标尺上的读数，就是水平视线在水准标尺上的读数。为了测定读数的精确值，再移动觇牌，使其指标线精确对准水准尺上最邻近的一条分划线，则根据水准标尺上分划线的注记读数和用光学测微器测定的觇标指标线的平移量，就可以得到水平视线在对岸水准标尺上的精确读数了。为了精确测定觇牌指标线的平移量，一般规定要多次用光学测微器使楔形丝照准觇牌的矩形标志线，按多次测定结果的平均数作为觇牌指标线的平移量。具体操作方法与要求按国家水准测量的规范规定。四、微倾螺旋法

所谓倾斜螺旋法就是用水准仪的倾斜螺旋使视线倾斜地照准对岸水准标尺上特制觇牌的标志线，利用视线的倾角和标志线之间的已知距离来间接地求出水平视线在对岸水准标尺上的精确读数A。在本岸标尺上的水平视线读数B直接读得。则两岸测点之间的高差为（B-A）。这种方法在跨河视线长度介于500m～1500m时适用。倾斜螺旋法特制觇牌如图3.17所示。用铝板或其它轻金属制作，根据具体情况涂成黑色或白色。觇牌应能沿尺面任意滑动，并能用螺旋固定在标尺任意位置上。图中上、下两个黑色标志线的宽度为a，长度为b，且图3.17微倾螺旋法特制觇牌（3.4.2）式中，S为跨河视线长度。

上、下两标志线的中心线间距为l，可用式（3.4.3）计算数值后制作标志，但制作完成后其精确数值可用一级线纹米尺精确量取。

(3.4.3)式中，

微倾螺旋法只能用于具有微倾螺旋的水准仪进行。图3.18为其原理图。测量时，测站指挥对岸人员将特制觇牌中间的矩形标志线精确照准大致水平视线上的一条分划线，该数值n可直接读出。觇牌中间的矩形标志线到下标志中心线之间的间距l2用一级线纹米尺精确量得，即可求出标尺零点至下标志中心线之间的精确距离m=n-l2。利用微倾螺旋使望远镜俯视或仰视，分别照准觇牌上下标志线。照准下标志线时，符合水准半气泡相对偏离的格值相应于角，照准上标志线时相对偏离的格值相应于角。

图3.18微倾螺旋法原理图由（3.4.4）（3.4.5）可知，则对岸水准标尺上水平视线的精确读数为若考虑本岸标尺用光学测微法读数，读数比视线高2.5mm（半厘米分划标尺），则对岸标尺读数也应另加2.5mm，因此上式改为具体的观测方法可参见《国家一、二等水准测量规范》，此处不再赘述。（3.4.6）3.4.4三角高程测量当施工场地地面起伏变化较大时，进行水准测量往往比较困难，可采用三角高程测量的方法来测定两点间的高差和点的高程。跨河水准测量时，也可以采用三角高程测量施测。特别是随着电磁波测距技术的发展，三角高程测量的应用越来越广泛，其精度可代替三、四等水准测量。一、三角高程测量计算公式由点向点进行单向观测时，三角高程测量的高差计算公式为（3.4.7）式中，为两点间测得的斜距，

为测站点的仪器高，

为目标高，为测得的竖直角，

气差改正，其值为为球（3.4.8）

式中，为大气折光系数，

为球气差系数，为两点间的水平距离。

二、折光系数的确定

大气垂直折光系数随地区、气候、季节、地面覆盖物和视线超出地面高度等条件的不同而变化，难以精确确定其值。实验证明，k值得取值范围约在0.09～0.16之间，

平原丘陵地区

沼泽森林地区沙漠地区水网湖泊地区大气垂直折光系数k我们在进行短边导线测量时，可根据测区测边的具体情况以及天气原因直接选用经验三角高程测量时，一般应采用精确测定值的方法。

值。当进行精密由于，平均曲率半径说是取的同一个值，所以确定值就是确定观测同一条边AB可知对于一个测区来值。对向由观测数据可以算出则可以简化为解得（3.4.9）精密三角高程测量计算时，一般先不考虑球气差，对各边计算出，进而由（3.4.9）式计算出各边的C值，然后取各边平均C值作为测区C值，再精确计算各边高差并进行平差。三、三角高程测量的技术要求及提高精度的措施

三角高程边长测定，应采用不低于II级精度、竖角观测精度在级以上的全站仪。观测距离前应测定气压

和气温，进行气象改正。垂直角观测方法有“中丝法”和“三丝法”

两种，观测作业时可根据情况任意选择。各项技术要求可参见有关规范的规定。仪器高是指点位标志到全站仪横轴中心的垂直距离。目标高是指垂直角观测时照准位置与点位标志间的垂直距离。一般观测前后各量一次，取平均值作为结果。取值应精确至1mm。一般应采取对向观测取平均值、选择有利的观测时间、提高视线高度、尽可能利用短边传算高程等措施来提高三角高程测量的精度。3.5GPS控制测量应用GPS建立控制网具有许多优越性，目前在很大程度上取代了常规测量方法。与常规测量方法相比，应用GPS建立控制网的主要特点是：1.控制点间无需通视。用GPS进行定位，无须保持各控制点之间的通视，只要各站上空开阔。这彻底摆脱了常规大地测量既要求站间通视，又要保持网形的难题，因而选点灵活，经济效益也高。2.定位精度高。根据大量的资料表明，GPS定位的相对定位精度相当高。在15km以内，定位精度可达cm级；而几十公里到几千公里的基线上，相对定位精度可达数量级。3.观测速度快。目前，用GPS作静态相对定位，观测时间约为1小时，精度为5mm+1ppm；而采用快速定位技术，对双频机仅需5分钟（对单频机，当卫星数大于5个时，也只需要15分钟左右），即可达到同样的精度5mm+1ppm。4.自动化程度高。在实测中，观测人员的主要工作是安置仪器，开关仪器，量仪器高及检测仪器运行情况等，其余一切工作都由GPS接收机完成。5.全天候作业。GPS可在任何地点、任何时间连续进行，不受天气影响。3.5.1GPS网选点原则

由于GPS观测站之间不要求相互通视，所以选点工作较常规测量要简便得多。在选定GPS点点位时，应遵循以下原则：（1）点位应选在基础稳定，并易于长期保存的地点。（2）点位应便于安置接收设备和操作，视野开阔，视场内不应有高度角大于15°的成片障碍物，否则应绘制点位环视图。（3）点位附近不应有强烈干扰卫星信号接收的物体。点位距大功率无线电发射源（如电视台、微波站等）的距离应不小于400m；距220kV以上电力线路的距离应不小于50m。（4）点位应利于勘测放线与施工放样。对于大型桥梁、互通式立交、隧道等还应考虑加密布设控制网的要求。此外，有时还需要考虑点位附近的通讯设施、电力供应等情况，以便于各点之间的联络和设备用电。在利用旧点时，应检查标石的完整性和稳定性。3.5.2GPS点埋设

不同等级的GPS点有不同的标石规格，具体规格可参见相应规范的规定。图3.19给出的规格采用《公路全球定位系统（GPS）测量规范》（TJT/T066-98）附录C中规定。各级GPS点的标石均应设有中心标志。中心标志用直径不小于14mm的钢筋制作，并用清晰、精细的十字线刻成直径小1mm的中心。标石表面有GPS点名及施测单位名称。GPS点标石可预制，亦可现场浇制。埋设时坑底应填以砂石并捣固密实，或现浇20cm厚的混凝土。埋设的GPS点应待沉降稳定后方可使用。埋设完毕后应绘制GPS点之记，在其上应标明点名、所在地、交通情况、点位略图、埋石类型等内容，其格式参见表3.8。图3.19GPS点标石规格3.5.3外业观测工作

当针对工程施工的性质和特点对GPS控制网进行了网形设计后，为保证GPS作业观测工作顺利完成，保障观测成果达到预定的精度，提高作业功效，在进行GPS外业观测之前，应编制GPS卫星可见性预报图表，并根据这一图表和所设计的GPS网形、点位以及交通条件编制观测调度计划。外业观测工作主要包括天线安置、观测作业、外业成果记录等。一、观测工作依据的主要技术指标

不同工程、不同等级GPS网应参考相应规范中的有关技术指标执行。相对于城市及工程GPS控制网来说，在作业中应按表3.9及表3.10执行。表3.9城市及工程GPS控制网等级分类表3.10各级GPS测量作业的基本技术要求二、天线安置

天线安置时，应尽量安置在标石中心的垂线方向上，天线底板上的圆水准气泡必须居中，天线安置后，应量取天线高。天线高是指观测时天线平均相位中心至测站中心标志面的高度。分为上下两段：上段是从相位中心至天线底面的高度，这是常数，由厂家给出；下段是从天线底面至测站中心标志面的高度，由用户现场量取。三、观测作业

GPS接收机观测作业的主要内容是接收机对GPS卫星信号的捕获、跟踪、接收与处理。由于接收机操作的自动化程度很高，观测人员只需按操作手册执行即可。一般的操作过程是：㈠正确连接各电缆，无误后方可通电。㈡预热，不同的接收机预热时间不同，应满足该机的最小预热时间。㈢开机，开机后各仪表显示正常后，才进行系统自测和输入有关测站信息（如仪器高、点名等）。㈣接收机开始记录后，观测员应使用功能键和选择菜单，查看测站信息、接收卫星数量、卫星号、各通道信噪比、相位测量残差、实时定位的结果及其变化和存储介质记录等情况。㈤停止，完成一个测站的观测记录后，根据预定的操作指令，停止对卫星的跟踪。观测中，应注意一个时段中不得重新开关接收机，不得更改天线高和移动（碰）天线，当测站所有作业项目完成后方可迁站。四、观测成果的记录

观测记录由GPS接收机自动形成，并记录在存储介质上，其内容有：载波相位观测值，伪距观测值，相应的GPS观测时间；GPS卫星星历及卫星钟差参数；观测初始信息，包括测站点名，时段号，近似坐标，天线高等，测站信息通常是由观测人员输入接收机。作业员应在观测过程中填好测量手簿，不得事后补填。观测记录如表3.11所示。对于测站间距离小于10km的GPS网，可以不记录气象元素。表3.11GPS测量手簿记录格式3.5.4GPS外业观测成果的计算和检查一、基线解算及其检核

观测完毕后，首先应解算GPS基线向量，通常采用商用软件自动处理。根据基线长度不同，可采用不同的数据处理模型。当两点间距离小于20km时一般采用双差固定解；20～30km以内的基线，一般取浮点解或在双差固定解或双差浮点解中选取最优结果。30km以上的基线，可采用三差解作为基线解算的最终结果。由于工程施工控制网边长一般都较短，故常采用双差固定解。为了衡量固定解的可靠性，一般可以用固定解的单位权中误差和模糊度检验倍率（两项指标来判别，

）其检验值见表3.12。根据表3.12判别时，必须首先符合要求，

而值越大表示固定值越可信。

表3.12固定解判别指标二、同步闭合环检核

对N台接收机组成的同步闭合环，由同步观测值解算而得的基线向量闭合差应恒为零。但由于模型误差和处理软件的内在缺陷，使得这种同步环的闭合差不为零，但该闭合差应小于下列数值（3.5.1）（3.5.1）式中，为同步环的边数，为相应等级规定的观测精度，且

（3.5.2）

式中，为固定误差；为比例误差系数；

为空间距离的平均值。有关精度指标可参见《全球定位系统（GPS）测量规范》（CH2001-92）。三、重复观测边的检核

同一条基线边若观测了多个时段，可得到多个边长结果。这种具有多个独立观测结果的边就是重复观测边。同一条边任意两个时段的结果的互差，均应小于GPS接收机标称精度的倍。

四、异步闭合环检核

有若干条独立基线构成的异步环坐标分量闭合差和全长闭合差应符合以下规定（3.5.3）异步环闭合差的大小，是评价观测数据成果质量的重要标准。如果超过（3.5.3）式的规定时，应分析原因并对其中部分或全部成果重测。需要重测的边，应尽量安排在一起进行同步观测。当发现之值较大时，

应对有关基线向量进行适当的检查和分析。五、GPS测量的外部检查

为了检查GPS测量成果的正确性，有时还可以用精密测距仪测定的两点间空间距离或平面距离，与由GPS基线向量计算得到的相应边长比较，作为外部检查。3.5.5GPS网平差处理

在各项质量检核符合要求后，以所有独立基线组成闭合图形，以三维基线向量及其相应方差协方差阵作为观测信息，以一个点的WGS-84系三维坐标作为起算数据，进行GPS网的无约束平差。平差后即可提供各控制点在WGS-84坐标系下的三维坐标，各基线向量三个坐标差观测值的总改正数，基线边长以及点位和边长的精度信息等。由于工程施工控制网多采用国家坐标系或地方独立坐标系，故在三维无约束平差确定的有效观测量基础上，还应在国家坐标系或地方独立坐标系下进行三维约束平差或二维约束平差，实现坐标转换。平差后应输出在国家坐标系或地方独立坐标系中的三维或二维坐标，基线向量改正数，基线边长，方位以及坐标，方位的精度信息；转换参数及其精度信息等。需要注意的是，要想得到国家坐标系或地方独立坐标系的坐标，平差前一般应该弄清以下几个参数：一、所采用的参考椭球体，一般是以国家坐标系的参考椭球为基础。二、坐标系的中央子午线的经度值。三、纵、横坐标的加常数。四、坐标系的投影面高程及测区平均高程异常值。五、起算点的坐标。3.5.6GPS控制网技术总结

GPS控制网的外业工作和数据处理工作结束后，应及时编写技术总结。技术总结一般应包括以下内容：一、测区范围与位置，自然地理条件，气候特点，交通及电讯、电源等情况；二、任务来源，测区已有测量情况，项目名称，施测目的和基本精度要求；三、施测单位，施测起讫时间，技术依据，作业人员情况；四、接收机设备类型、数量及检验情况；五、选点情况和评价，埋石情况；六、观测方法及补测、重测情况，以及野外作业发生的问题的说明；七、野外数据检核情况和分析；八、起算数据和坐标系统的说明；九、GPS网平差方法和软件情况，精度分析；十、工作量与定额计算；十一、各种附表和附图；十二、需要说明的其它问题。上述内容对于其它控制测量方法来说也基本适用，可根据实际情况合理编写技术总结。3.6施工控制网的坐标系统及坐标换算3.6.1施工坐标系统

在工程建筑物的总平面图设计时，设计人员为了设计和施工方便，一般均采用假定坐标系统，该系统的坐标轴一般与工程建筑物的主要轴线重合或平行。为了使工程范围内的设计坐标值均为正值，坐标原点设在总平面图的西南角。如在水利枢纽地区通常用大坝轴线或其平行线作为坐标轴；而大型桥梁工程一般用桥轴线或其平行线作为坐标轴；工业建设场地则采用主要车间或主要生产设备的轴线作为坐标轴来建立坐标系统。由于设计的建筑物的平面位置均是用该假定坐标系统的坐标来表示，为了施工方便，工程测量规范规定，施工平面控制网的坐标系统应与工程设计时所采用的坐标系统相同，我们称之为施工坐标系统。换句话说，施工坐标系统，就是根据工程总平面图所确定的独立坐标系统，其坐标轴平行或垂直于建筑物的主轴线。为了提高网的精度和便于放样，布设施工控制网时应尽可能将主轴线包括在控制网内使其成为控制网的一条边。当工程施工区域较大且受地形限制时，不同区域内设计建筑物的轴线方向也不相同，此时可以根据实际情况在不同区域内布设不同的施工坐标系统。3.6.2坐标换算我们在测绘工程建筑物总平面图时一般采用的是测量坐标系统，如国家坐标系统、城市坐标系统等。当施工控制网与测量控制网发生联系时，就需要实现两种坐标系统之间的坐标换算，以便统一坐标系统。一、施工坐标换算测量坐标

如图3.20所示，设为测量坐标系统，为施工坐标系统，两坐标系的旋向相同；设为施工坐标系纵轴正向在测量坐标系内的坐标方位角，

或者说是测量坐标系纵轴正向旋转至施工坐标系纵轴正向的夹角，

且顺时针旋转时为正，逆时针旋转时为负；设施工坐标系原点在测量坐标系中的坐标为。我们通常称为转换参数。图3.20测量坐标系与施工坐标系均为左手坐标系时的转换参数图3.21测量坐标系与施工坐标系均为左手坐标系时图3.22测量坐标系为左手系而施工坐标系为右手坐标系时的转换参数设点在测量坐标系中的坐标为，

，在施工坐标系中的坐标为通过平移旋转可以得出由施工坐标换算测量坐标的关系式（3.6.1）由测量坐标换算施工坐标的关系式（3.6.2）

二、转换参数的求解

换算参数一般由设计文件给出，但有些情况下往往是已知两个点相应的施工坐标和测量坐标，但换算参数却并未给出，此时就涉及到了换算参数的解算。

当换算参数求出来后，即可进行正常的坐标换算工作。

假设已知P1点的测量坐标和施工坐标为和，P2点的测量坐标和施工坐标为和我们准备计算其相应的换算参数，则其计算过程如下：

㈠计算P1P2方向在测量坐标系中的坐标方位角施工；坐标系中的坐标方位角㈡计算换算参数；由图3.21可以看出

（3.6.3）

㈢计算换算参数；

由（3.6.1）式可以求得（3.6.4）下列公式可作检核之用（3.6.5）如图3.22所示，当测量坐标系统和施工坐标系统的旋向的角度发生了变化，故公式（3.6.1）相应的改变不同时，为：

（3.6.6）

公式（3.6.2）改变为：（3.6.7）当计算换算参数时，由图3.23可以看出，公式（3.6.3）改变为：

（3.6.8）

根据求得的，由（3.6.6）式可以求得：图3.23测量坐标系为左手系而施工坐标系为右手坐标系时（3.6.9）图3.23测量坐标系为左手系而施工坐标系为右手坐标系时的求解【例】某设计部门已确定建筑物定位点P1、P2的测量坐标和施工坐标（见表3.13），且两坐标系旋向相同。若已知平面控制点P3、P4的测量坐标，试求该两点的施工坐标。表3.13P1、P2的测量坐标和施工坐标点名测量坐标值（m）施工坐标值(m)ABP1755.500740.800400.000300.000P2761.500782.300400.000341.930P3750.000651.350P4691.500757.150解：由于，属于第一象限角，所以由于，所以由（3.6.3）式得由（3.6.4）式得求出换算参数别求出P3、P4点的施工坐标为（407.356，210.684）、（334.319，307.024）。，后，根据（3.6.2）式，即可分3.7施工控制网中央子午线及投影基准面的选择平面控制测量中，地面长度投影到参考椭球面以及将椭球面长度再投影到高斯平面均会引起长度变形。工程施工控制网作为各项工程建设施工放样测设数据的依据，为了保证施工放样的精度要求，要求由控制点坐标直接反算的边长与实地量得的边长，在数值上应尽量相等。工程测量规范规定，由上述两项投影改正而带来的长度变形综合影响应该限制在1/40000之内。基于此项考虑，《工程测量规范》（GB50026-93）中规定，根据工程地理位置和平均高程的大小，施工控制网可以采用下述三种坐标系统方案：1.当长度变形值不大于2.5cm/km，可直接采用高斯正形投影的国家统一3°带平面直角坐标系统；

①投影于参考椭球面上的高斯正形投影任意带平面直角坐标系统；②投影于抵偿高程面上的高斯正形投影3°带平面直角坐标系统；③投影于抵偿高程面上的高斯正形投影任意带平面直角坐标系统。3.面积小于25km2的小测区工程项目，可不经投影采用平面直角系统在平面上直接计算。2.当长度变形值大于2.5cm/km，可采用：第1种方案直接采用了国家统一3°带平面直角坐标系统，第3种方案直接采用了小区域施工坐标系统，无须多作解释，读者一看就能明白。下面我们仅讨论第2种方案的三种情况。那么如何根据实际情况来合理确定施工控制网的中央子午线及相应的投影基准面，以建立符合工程需要的平面直角坐标系统呢？3.7.1两项投影的长度变形在控制测量计算中，有两项投影计算会引起长度变形：一个是地面水平距离（一般是高于椭球面的）投影到参考椭球面，这将引起距离变短；一个是参考椭球面距离投影到高斯平面，这将导致距离变长。下面讨论两项变动的大小情况。一、地面水平距离投影到椭球面的长度变形此项变形的数值可近似地写作（3.7.1）

式（3.7.1）中，H为边长两端点的平均大地高程，椭球面平均曲率半径，为地面水平距离。其中，公式如（3.7.2）式（3.7.2）为当地计算表3.14中列出了在不同高程面上依（3.7.1）式计算的每公里长度投影变形值和相对变形值。式中，为椭球长半轴，为椭球短半轴，第二偏心率，为测区平均大地纬度。的概值取作6370km。表3.14不同高程面上高程投影每公里长度投影变形值和相对变形值为椭球H(m)50100150200300500100020003000ΔS1(mm)-7.8-15.7-23.5-31.4-47.1-78.5-157-314-4721/1274001/637001/426001/318001/212001/127001/63701/31801/2120由表3.14可知，高于椭球面的地面水平边长投影到椭球面总是距离变短。投影变形的绝对值与成正比，随的增大而增大，而且当接近2.5cm，相对变形接近1/4万。当投影面不是参考椭球面，而是大地高程为投影面时，则（3.7.1）式变为=150m时，每公里长度变形即的某个（3.7.3）二、椭球面距离投影到高斯平面的长度变形此项变形的数值可近似地写作（3.7.4）

式（3.7.4）中：

S为椭球面边长，R为当地椭球面平均曲率半径，为投影边两端y坐标（去掉500km常数）的平均值。表3.15中列出了不同时每公里长度投影变形值和相对变形值。计算时取=35°，=6370892m。表3.15不同时高斯投影每公里长度投影变形值ym（km）102030405060708090100ΔS2(mm)1.24.911.119.130.844.360.478.899.81231/8100001/2000001/900001/500001/325001/226001/166001/127001/100001/8100由表3.15可知，投影变形与越远，变形越大。约在相对变形1/4万。和相对变形值的平方成正比，离中央子午线＝45km处每公里变形2.5cm，综合以上两种变形，最后的投影长度变形为近似的写为（3.7.5）要使控制网变形小，即要求基本做到（3.7.6）由对（3.7.6）式的不同处理，可导出几种不同的