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測(cè)量控制點(diǎn)的概念

測(cè)量控制點(diǎn)是指在進(jìn)行測(cè)量作業(yè)之前，在要進(jìn)行測(cè)量的區(qū)域范圍內(nèi)，布設(shè)的一系列點(diǎn)，用來完成對(duì)整個(gè)區(qū)域的測(cè)量作業(yè)。簡而言之，控制點(diǎn)有準(zhǔn)確的坐標(biāo)位置，依靠儀器可以由它們推算出其他地物的坐標(biāo)或高程，進(jìn)而繪制地圖或者進(jìn)行工程建設(shè)。

在工程測(cè)量中，控制點(diǎn)又分為平面控制點(diǎn)和高程控制點(diǎn)，平面控制點(diǎn)是已知平面坐標(biāo)的控制點(diǎn)，高程控制點(diǎn)是已知高程坐標(biāo)的控制點(diǎn)。在實(shí)際測(cè)量中，我們?cè)谝粋€(gè)空間建立坐標(biāo)系，在坐標(biāo)系中的點(diǎn)的位置用(X，Y，Z)表示。(X，Y)表示點(diǎn)在這個(gè)空間平面（縱橫）位置，而Z表示點(diǎn)在這個(gè)空間高程（豎向）位置。所以平面控制點(diǎn)用（X，Y)表示，高程控制點(diǎn)用（Z)表示。平面控制點(diǎn)和高程控制點(diǎn)可以重合，簡稱控制點(diǎn)，用(X，Y，Z)表示(X，Y，Z代表數(shù)據(jù))，可根據(jù)不同的測(cè)量需求進(jìn)行選取。

測(cè)量控制點(diǎn)控制點(diǎn)的布置原則

1、平面控制點(diǎn)

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

公路平面控制網(wǎng)應(yīng)滿足一下要求。

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

（2）導(dǎo)線點(diǎn)應(yīng)選在土質(zhì)堅(jiān)硬、穩(wěn)定的地方，以便保存點(diǎn)的標(biāo)志和安置儀器。

（3）導(dǎo)線點(diǎn)應(yīng)選在地勢(shì)較高，視野開闊的地方，以便于進(jìn)行加密、擴(kuò)展、尋找和碎部測(cè)量以及施工放樣。

2、高程控制點(diǎn)

高程控制點(diǎn)通常以水準(zhǔn)測(cè)量的方法建立，成為水準(zhǔn)點(diǎn)。水準(zhǔn)點(diǎn)的選定應(yīng)滿足以下要求：

（1）水準(zhǔn)點(diǎn)應(yīng)選在能長期保存，便于施測(cè)，堅(jiān)實(shí)、穩(wěn)固的地方。

（2）水準(zhǔn)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(zhǔn)點(diǎn)時(shí)，應(yīng)考慮到高程控制網(wǎng)的進(jìn)一步加密。

（4）應(yīng)考慮到便于國家水準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行聯(lián)測(cè)。

（5）水準(zhǔn)網(wǎng)應(yīng)布設(shè)成附和路線，結(jié)點(diǎn)網(wǎng)或環(huán)形網(wǎng)。

（6）對(duì)于公路工程專用水準(zhǔn)點(diǎn)，應(yīng)選在公路路線兩側(cè)距中線50-300m的范圍內(nèi)，水準(zhǔn)點(diǎn)間距一般為1-15km，山嶺重丘區(qū)可適當(dāng)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(zhǔn)點(diǎn)。

在實(shí)際的管線測(cè)量工作中，使用RTK進(jìn)行測(cè)量，需要建立GPS控制網(wǎng)，為使GPS控制網(wǎng)在約束平差時(shí)得到較為準(zhǔn)確的轉(zhuǎn)換參數(shù)，控制點(diǎn)個(gè)數(shù)的選取該根據(jù)實(shí)際情況而定。若要測(cè)量水平坐標(biāo)(X，Y)，不需要高程坐標(biāo)(Z)，至少要用兩個(gè)控制點(diǎn)，如果既需要水平坐標(biāo)(X，Y)又需要高程坐標(biāo)(Z)，至少用三個(gè)控制點(diǎn)。原因是在進(jìn)行四參數(shù)的計(jì)算時(shí)，至少需要兩個(gè)控制點(diǎn)的兩套坐標(biāo)系坐標(biāo)參與計(jì)算，以達(dá)到最低限度的控制要求；進(jìn)行高程擬合時(shí)，需要使用三個(gè)點(diǎn)參與高程計(jì)算，控制點(diǎn)坐標(biāo)庫進(jìn)行加權(quán)平均。

控制點(diǎn)應(yīng)均勻分布在項(xiàng)目測(cè)區(qū)范圍內(nèi)，最好要分布在整個(gè)作業(yè)區(qū)域的邊緣，將測(cè)區(qū)范圍完全包圍，若不能完全包圍，可以采取適當(dāng)調(diào)整控制點(diǎn)的位置、增加新的控制點(diǎn)的方法進(jìn)行解決，并避免短邊控制長邊。測(cè)區(qū)范圍近似方形，如圖2-1所示，控制點(diǎn)分布在以測(cè)區(qū)幾何重心為中心的近120°位置；測(cè)區(qū)范圍近似帶狀，如圖2-2所示，兩個(gè)控制點(diǎn)應(yīng)分布在長邊兩側(cè)，第三個(gè)點(diǎn)位于中心，這樣設(shè)計(jì)的網(wǎng)型有利于較為準(zhǔn)確地推算測(cè)區(qū)的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)，也利于以后測(cè)區(qū)控制網(wǎng)擴(kuò)展、連接。控制網(wǎng)宜以邊連接為主輔以點(diǎn)連接，這樣可減少工作量。

圖2-1方形測(cè)區(qū)控制點(diǎn)布設(shè)圖

圖2-2 帶狀測(cè)區(qū)控制點(diǎn)分布圖
控制點(diǎn)的計(jì)算和使用

1、控制點(diǎn)的計(jì)算

測(cè)定控制點(diǎn)的平面位置工作，稱為平面控制測(cè)量；測(cè)定控制點(diǎn)的高程工作，稱為高程控制測(cè)量。

（1）平面控制測(cè)量

平面控制測(cè)量的原理就是通過建立平面控制網(wǎng)，進(jìn)而對(duì)控制點(diǎn)的坐標(biāo)進(jìn)行計(jì)算，平面控制測(cè)量常用的方法，一般有三角測(cè)量、導(dǎo)線測(cè)量、交會(huì)法定點(diǎn)測(cè)量，比較常用的是導(dǎo)線測(cè)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(jìn)行平面控制測(cè)量已得到廣泛應(yīng)用。下面主要講述導(dǎo)線控制測(cè)量的方法：

將相鄰控制點(diǎn)連成直線所構(gòu)成的折線稱為導(dǎo)線，相應(yīng)的控制點(diǎn)稱為導(dǎo)線點(diǎn)。導(dǎo)線測(cè)量就是依次測(cè)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(diǎn)的平面坐標(biāo)。

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(gè)已知控制點(diǎn)BM出發(fā)，最終又回到這一點(diǎn)，形成一個(gè)閉合多邊形在閉合導(dǎo)線的已知控制點(diǎn)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(gè)檢核條件，包括1個(gè)多邊形內(nèi)角和條件和2個(gè)坐標(biāo)增量條件。

②附合導(dǎo)線：導(dǎo)線起始于一個(gè)已知控制點(diǎn)BM1而終止于另一個(gè)已知控制點(diǎn)BM2。該導(dǎo)線形式具有3個(gè)檢核條件，包括1個(gè)坐標(biāo)方位角條件和2個(gè)坐標(biāo)增量條件。③支導(dǎo)線：從一個(gè)已知控制點(diǎn)BM出發(fā)，既不附合于另一個(gè)已知控制點(diǎn)，也不閉合于原來的起始控制點(diǎn)。由于支導(dǎo)線缺乏檢核條件，故一般只限于在地形測(cè)量的圖根導(dǎo)線中采用。

（2）高程控制測(cè)量

高程控制測(cè)量的原理就是通過建立高程控制網(wǎng)，進(jìn)行控制點(diǎn)高程的計(jì)算。高程測(cè)量的方法有水準(zhǔn)測(cè)量法、電磁波測(cè)距三角高程測(cè)量法等。常用水準(zhǔn)測(cè)量法。高程控制利用測(cè)區(qū)附近布設(shè)的高等級(jí)等水準(zhǔn)點(diǎn)作為高程起算點(diǎn)，布設(shè)測(cè)區(qū)圖根水準(zhǔn)網(wǎng)，盡量將測(cè)區(qū)附近高等級(jí)水準(zhǔn)點(diǎn)全部聯(lián)測(cè)。

下面講述水準(zhǔn)測(cè)量方法：

水準(zhǔn)測(cè)量是用水準(zhǔn)儀和水準(zhǔn)尺測(cè)定地面上兩點(diǎn)間高差的方法。在地面兩點(diǎn)間安置水準(zhǔn)儀，觀測(cè)豎立在兩點(diǎn)上的水準(zhǔn)標(biāo)尺，按尺上讀數(shù)推算兩點(diǎn)間的高差。通常由水準(zhǔn)原點(diǎn)或任一已知高程點(diǎn)出發(fā)，沿選定的水準(zhǔn)路線逐站測(cè)定各點(diǎn)的高程。由于不同高程的水準(zhǔn)面不平行，沿不同路線測(cè)得的兩點(diǎn)間高差將有差異，所以在整理國家水準(zhǔn)測(cè)量成果時(shí)，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(zhǔn)測(cè)量

此外，若測(cè)區(qū)范圍內(nèi)沒有已知的控制點(diǎn)，我們可以選取合適的點(diǎn)，利用RTK進(jìn)行靜態(tài)測(cè)量，并將靜態(tài)數(shù)據(jù)文件送往相關(guān)單位進(jìn)行控制點(diǎn)坐標(biāo)解算，以獲得準(zhǔn)確的控制點(diǎn)坐標(biāo)信息。

2、控制點(diǎn)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(xiàng)目范圍建立GPS控制網(wǎng)，將控制點(diǎn)布設(shè)在合理位置，控制點(diǎn)的個(gè)數(shù)可根據(jù)網(wǎng)型進(jìn)行調(diào)整；其次，根據(jù)已有控制點(diǎn)，通過參數(shù)計(jì)算，在RTK中進(jìn)行點(diǎn)校正，以轉(zhuǎn)換到所需坐標(biāo)系下點(diǎn)的對(duì)應(yīng)坐標(biāo)；最終，通過點(diǎn)測(cè)量功能，測(cè)量測(cè)區(qū)內(nèi)其他點(diǎn)坐標(biāo)，得到測(cè)繪基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

總結(jié)

控制點(diǎn)在測(cè)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(cè)量工作者們應(yīng)根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際要求，選擇合適的控制點(diǎn)，進(jìn)行合理、科學(xué)地布設(shè)，并以此為基礎(chǔ)，使測(cè)繪工作更加順利、高效地進(jìn)行。