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測量控制點的概念

測量控制點是指在進行測量作業(yè)之前，在要進行測量的區(qū)域范圍內(nèi)，布設(shè)的一系列點，用來完成對整個區(qū)域的測量作業(yè)。簡而言之，控制點有準確的坐標位置，依靠儀器可以由它們推算出其他地物的坐標或高程，進而繪制地圖或者進行工程建設(shè)。

在工程測量中，控制點又分為平面控制點和高程控制點，平面控制點是已知平面坐標的控制點，高程控制點是已知高程坐標的控制點。在實際測量中，我們在一個空間建立坐標系，在坐標系中的點的位置用(X，Y，Z)表示。(X，Y)表示點在這個空間平面（縱橫）位置，而Z表示點在這個空間高程（豎向）位置。所以平面控制點用（X，Y)表示，高程控制點用（Z)表示。平面控制點和高程控制點可以重合，簡稱控制點，用(X，Y，Z)表示(X，Y，Z代表數(shù)據(jù))，可根據(jù)不同的測量需求進行選取。

測量控制點控制點的布置原則

1、平面控制點

在選點時，首先調(diào)查收集測區(qū)已有的地形圖和控制點的成果資料，一般是先在比例尺(1:10000-1:1000000)的地形圖上進行控制網(wǎng)設(shè)計。根據(jù)測區(qū)內(nèi)現(xiàn)有的國家控制點或測區(qū)附近其他工程部建立的可利用的控制點，確定與其聯(lián)測的方案及控制網(wǎng)點位置。在布網(wǎng)方案初步確定后，可對控制網(wǎng)進行精度估算，必要時對初定控制點作調(diào)整。然后到野外去勘探、核對、修改和落實點位。如需測定起始邊，起始邊的位置應(yīng)優(yōu)先考慮。如果測區(qū)沒有以前的地形資料，則需詳細勘察現(xiàn)場，根據(jù)已知控制點的分布、地形條件及測圖和施工需要等具體情況，合理地擬定導(dǎo)線點的位置，并建立標志。

公路平面控制網(wǎng)應(yīng)滿足一下要求。

（1）相鄰導(dǎo)線點間要通視，對于鋼尺量距導(dǎo)線，相鄰點間還要地勢平坦以便于量邊長。

（2）導(dǎo)線點應(yīng)選在土質(zhì)堅硬、穩(wěn)定的地方，以便保存點的標志和安置儀器。

（3）導(dǎo)線點應(yīng)選在地勢較高，視野開闊的地方，以便于進行加密、擴展、尋找和碎部測量以及施工放樣。

2、高程控制點

高程控制點通常以水準測量的方法建立，成為水準點。水準點的選定應(yīng)滿足以下要求：

（1）水準點應(yīng)選在能長期保存，便于施測，堅實、穩(wěn)固的地方。

（2）水準路線應(yīng)盡可能沿坡度小的道路布設(shè)，盡量避免跨越河流、湖泊、沼澤等障礙物。

（3）在選擇水準點時，應(yīng)考慮到高程控制網(wǎng)的進一步加密。

（4）應(yīng)考慮到便于國家水準點進行聯(lián)測。

（5）水準網(wǎng)應(yīng)布設(shè)成附和路線，結(jié)點網(wǎng)或環(huán)形網(wǎng)。

（6）對于公路工程專用水準點，應(yīng)選在公路路線兩側(cè)距中線50-300m的范圍內(nèi)，水準點間距一般為1-15km，山嶺重丘區(qū)可適當加密；大橋兩岸、隧道兩端、埡口及其他大型構(gòu)造物附近亦應(yīng)增設(shè)水準點。

在實際的管線測量工作中，使用RTK進行測量，需要建立GPS控制網(wǎng)，為使GPS控制網(wǎng)在約束平差時得到較為準確的轉(zhuǎn)換參數(shù)，控制點個數(shù)的選取該根據(jù)實際情況而定。若要測量水平坐標(X，Y)，不需要高程坐標(Z)，至少要用兩個控制點，如果既需要水平坐標(X，Y)又需要高程坐標(Z)，至少用三個控制點。原因是在進行四參數(shù)的計算時，至少需要兩個控制點的兩套坐標系坐標參與計算，以達到最低限度的控制要求；進行高程擬合時，需要使用三個點參與高程計算，控制點坐標庫進行加權(quán)平均。

控制點應(yīng)均勻分布在項目測區(qū)范圍內(nèi)，最好要分布在整個作業(yè)區(qū)域的邊緣，將測區(qū)范圍完全包圍，若不能完全包圍，可以采取適當調(diào)整控制點的位置、增加新的控制點的方法進行解決，并避免短邊控制長邊。測區(qū)范圍近似方形，如圖2-1所示，控制點分布在以測區(qū)幾何重心為中心的近120°位置；測區(qū)范圍近似帶狀，如圖2-2所示，兩個控制點應(yīng)分布在長邊兩側(cè)，第三個點位于中心，這樣設(shè)計的網(wǎng)型有利于較為準確地推算測區(qū)的坐標轉(zhuǎn)換參數(shù)，也利于以后測區(qū)控制網(wǎng)擴展、連接?？刂凭W(wǎng)宜以邊連接為主輔以點連接，這樣可減少工作量。

圖2-1方形測區(qū)控制點布設(shè)圖

圖2-2 帶狀測區(qū)控制點分布圖

控制點的計算和使用

1、控制點的計算

測定控制點的平面位置工作，稱為平面控制測量；測定控制點的高程工作，稱為高程控制測量。

（1）平面控制測量

平面控制測量的原理就是通過建立平面控制網(wǎng)，進而對控制點的坐標進行計算，平面控制測量常用的方法，一般有三角測量、導(dǎo)線測量、交會法定點測量，比較常用的是導(dǎo)線測量法，另外隨著GPS全球定位系統(tǒng)技術(shù)的推廣，利用GPS技術(shù)進行平面控制測量已得到廣泛應(yīng)用。下面主要講述導(dǎo)線控制測量的方法：

將相鄰控制點連成直線所構(gòu)成的折線稱為導(dǎo)線，相應(yīng)的控制點稱為導(dǎo)線點。導(dǎo)線測量就是依次測定導(dǎo)線邊的水平距離與兩相鄰導(dǎo)線邊的水平夾角，根據(jù)起算數(shù)據(jù)，推算各邊的方位角，求出導(dǎo)線點的平面坐標。

按照不同的情況和要求，單一導(dǎo)線可布設(shè)為附合導(dǎo)線、閉合導(dǎo)線和支導(dǎo)線，如圖3-1所示。它是建立小地區(qū)平面控制網(wǎng)的常用方法，常用于地物分布復(fù)雜的建筑區(qū)，視線障礙多的隱蔽區(qū)和帶狀區(qū)。

圖3-1 導(dǎo)線的分布形式

①閉合導(dǎo)線：由一個已知控制點BM出發(fā)，最終又回到這一點，形成一個閉合多邊形在閉合導(dǎo)線的已知控制點上至少應(yīng)有一條定向邊與之相連接。該導(dǎo)線形式具有3個檢核條件，包括1個多邊形內(nèi)角和條件和2個坐標增量條件。

②附合導(dǎo)線：導(dǎo)線起始于一個已知控制點BM1而終止于另一個已知控制點BM2。該導(dǎo)線形式具有3個檢核條件，包括1個坐標方位角條件和2個坐標增量條件。

③支導(dǎo)線：從一個已知控制點BM出發(fā)，既不附合于另一個已知控制點，也不閉合于原來的起始控制點。由于支導(dǎo)線缺乏檢核條件，故一般只限于在地形測量的圖根導(dǎo)線中采用。

（2）高程控制測量

高程控制測量的原理就是通過建立高程控制網(wǎng)，進行控制點高程的計算。高程測量的方法有水準測量法、電磁波測距三角高程測量法等。常用水準測量法。高程控制利用測區(qū)附近布設(shè)的高等級等水準點作為高程起算點，布設(shè)測區(qū)圖根水準網(wǎng)，盡量將測區(qū)附近高等級水準點全部聯(lián)測。

下面講述水準測量方法：

水準測量是用水準儀和水準尺測定地面上兩點間高差的方法。在地面兩點間安置水準儀，觀測豎立在兩點上的水準標尺，按尺上讀數(shù)推算兩點間的高差。通常由水準原點或任一已知高程點出發(fā)，沿選定的水準路線逐站測定各點的高程。由于不同高程的水準面不平行，沿不同路線測得的兩點間高差將有差異，所以在整理國家水準測量成果時，須按所采用的正常高系統(tǒng)加以必要的改正，以求得正確的高程。

圖3-2 水準測量

此外，若測區(qū)范圍內(nèi)沒有已知的控制點，我們可以選取合適的點，利用RTK進行靜態(tài)測量，并將靜態(tài)數(shù)據(jù)文件送往相關(guān)單位進行控制點坐標解算，以獲得準確的控制點坐標信息。

2、控制點應(yīng)用示例

結(jié)合RTK使用作為示例，步驟簡述如下：首先根據(jù)項目范圍建立GPS控制網(wǎng)，將控制點布設(shè)在合理位置，控制點的個數(shù)可根據(jù)網(wǎng)型進行調(diào)整；其次，根據(jù)已有控制點，通過參數(shù)計算，在RTK中進行點校正，以轉(zhuǎn)換到所需坐標系下點的對應(yīng)坐標；最終，通過點測量功能，測量測區(qū)內(nèi)其他點坐標，得到測繪基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

控制點在測繪工作中發(fā)揮著巨大的作用，既是基礎(chǔ)，更是保障。因此，測量工作者們應(yīng)根據(jù)項目實際要求，選擇合適的控制點，進行合理、科學(xué)地布設(shè)，并以此為基礎(chǔ)，使測繪工作更加順利、高效地進行。