控制測量

在工程建設區域內，以必要的精度測定一系列控制點的水平位置和高程，建立起工程控制網，作為地形測量和工程測量的依據，這項測量工作稱為控制測量。

工程控制網分為平面控制網和高程控制網兩部分，前者是測定控制點的平面直角座標，後者是測定控制點的高程。

控制測量在工程建設三個階段中的具體任務是：在勘測設計階段建立測圖控制網，作為各種大比例尺測圖的依據；在施工階段建立施工控制網，作為施工放樣測量的依據；在營運階段建立變形觀測控制網，作為工程建築物變形觀測的依據。

控制測量對測繪地形圖的控制作用如下：地形圖是分幅測繪的，它要求測制的各幅地形圖，必須無漏洞、無重疊和無歪曲地互相拼接成一個整體，並具有相同的精度。如果在工程建設區建立了統一的平面控制網，精密地測定網中各控制點的高斯平面直角座標，就可以在實地上準確找到各個圖幅的位置，因而分幅獨立測圖時，各相鄰圖幅之間就不會出現漏洞、重疊和歪曲。因為測定的控制點點位精度高，分幅測圖時，各幅地形圖平面位置的測量誤差，將受到控制點的限制，不會積累得很大，從而保證各幅圖的平面位置具有相同的測圖精度。因此，各相鄰兩幅地形圖的平面位置，可以在測圖精度之內互相接合。

同樣的道理，如果在工程建設區建立了統一的高程控制網，精密地測定網中各控制點的高程，則分幅獨立測圖時，各相鄰圖幅的等高線，可以在測圖精度之內互相接合。 ^[1] 

在一定區域內，為大地測量、攝影測量、地形測量和工程測量建立控制網所進行的測量。

包括：

①平面控制測量，是為測定控制點平面座標而進行的；

②高程控制測量，為測定控制點高程而進行的；③三維控制測量，為同時測定控制點平面座標和高程或空間三維座標而進行的。

在一定的區域內為地形測圖或工程測量建立控制網（區域控制網）所進行的測量工作。分為平面控制測量和高程控制測量。平面控制網與高程控制網一般分別單獨佈設，也可以佈設成三維控制網。

控制測量的基準面是大地水準面，與其垂直的鉛錘線是外業的基準線。

大地水準面：由於海洋佔全球面積的71%，故設想與平均海水面相重合，不受潮汐、風浪及大氣壓變化影響，並延伸到大陸下面處處與鉛垂線相垂直的水準面稱為大地水準面，它是一個沒有褶皺、無稜角的連續封閉面。

常用三角測量、導線測量、三邊測量和邊角測量等方法建立。

三角測量是建立平面控制網的基本方法之一。但三角網（鎖）要求每點與較多的鄰點相互通視，在隱蔽地區常需建造較高的覘標。

導線測量佈設簡單，每點僅需與前後兩點通視，選點方便，特別是在隱蔽地區和建築物多而通視困難的城市，應用起來方便靈活。隨着電磁波測距儀的發展，導線測量的應用日益廣泛。

三邊測量要求丈量網中所有的邊長。應用電磁波測距儀測定邊長後即可進行解算。此法檢核條件少，推算方位角的精度較低。

邊角測量法既觀測控制網的角度，又測量邊長。測角有利於控制方向誤差，測邊有利於控制長度誤差。邊角共測可充分發揮兩者的優點，提高點位精度。在工程測量中，不一定觀測網中所有的角度和邊長，可以在測角網的基礎上加測部分邊長，或在測邊網的基礎上加測部分角度，以達到所需要的精度。

小三角測量是在小測區建立平面控制網的一種方法，它多用於小測區的首級平面控制或三、四等三角網以下的加密，作為擴展直接用於地形測圖的圖根控制網(點)的基礎。此外，交會定點法也是加密平面控制點的一種方法。在2個以上已知點上對待定點觀測水平角,而求出待定點平面位置的，稱為前方交會法;在待定點對3個以上已知點觀測水平角，而求出待定點平面位置的，稱為後方交會法。

區域控制網同國家控制網相比較，前者控制面積較小，控制點的密度大，點位絕對誤差較小，精度較高。對於區域性平面控制網，根據測區面積、發展遠景、因地制宜、經濟合理的原則，在保證控制點的必要精度和密度的情況下，可以一次全面佈網，也可以分級佈網。分級佈網通常先佈設大範圍的首級網，再分階段進行低級控制點的加密。分級佈網可以採用同一種測量方法，也可以採用不同的測量方法。設計時，應進行精度估算，測圖控制網要求全網的精度相對比較均勻。工程測量專用控制網，有時需在大範圍控制網內部建立較高精度的局部控制網。

區域控制網一般在國家控制網下加密，或以國家控制網為起算數據，以便統一座標系統。若測區內無已知控制點可以利用時，可在網中任選一點用天文測量方法觀測其經緯度，換算成高斯-克呂格爾直角座標,作為起算座標。又觀測該點至另一點的天文方位角，將其換算成座標方位角，作為起算方位角。在個別情況下，小測區也可採用假定座標和磁北定向。三角網所需的起始邊長可用測距儀器直接測出。

當測區面積較小時，可將其視為平面。但在較大的區域內，則需考慮地球曲率的影響。為了合理的處理長度投影變形，應適當選擇投影帶和投影面。觀測成果一般應歸化到參考橢球面（或大地水準面）上，並按高斯正形投影計算3°帶內的平面直角座標,以便儘量與國家座標系統一致，有利於成果、成圖的相互利用。當測區平均高程較大時，為了使成果與實地相符，應採用測區平均高程面作為投影面。當測區中部遠離 3°帶中央子午線時，應以測區中部子午線為中央子午線，採用任意帶高斯正形投影（見高斯－克呂格爾平面直角座標系）。

工程測量中的專用控制網，往往在某些方面有其特殊要求。在滿足這一要求的前提下，可以有若干個不同的佈網方案提供選擇。隨着計算工具的發展，可以應用最優化方法的理論確定最佳的設計方案。

主要用水準測量和三角高程測量方法建立。

用水準測量方法建立的高程控制網稱為水準網。區域性水準網的等級和精度與國家水準網一致。高程控制網可以一次全面佈網，也可以分級佈設。各等級水準測量都可作為測區的首級高程控制。首級網一般佈設成環形網，加密時可佈設成附合線路或結點網。測區高程應採用國家統一高程系統。小測區聯測有困難時，也可用假定高程。

三角高程測量是根據兩點間的豎直角和水平距離計算高差而求出高程的，其精度低於水準測量。常在地形起伏較大、直接水準測量有困難的地區測定三角點的高程，為地形測圖提供高程控制。三角高程測量可採用單一路線、閉合環、結點網或高程網的形式佈設。三角高程路線一般由邊長較短和高差較小的邊組成，起訖於用水準聯測的高程點。為保證三角高程網的精度，網中應有一定數量的已知高程點，這些點由直接水準測量或水準聯測求得。為了儘可能消除地球曲率和大氣垂直折光的影響，每邊均應相向觀測。

建立平面控制網和高程控制網時，為了進行檢核和提高精度，常有一定數量的多餘觀測（見測量平差）。對觀測值按最小二乘法原理進行平差計算，消除各觀測值之間的矛盾，求得最可靠的結果和評定測量結果的精度。對於觀測精度較低的控制測量，可採用近似法進行平差計算。