第三章

工程控制網(wǎng)布設(shè)的理論與方法測量控制網(wǎng)的分類：全球控制網(wǎng)：研究地球大小、板塊運(yùn)動等。國家控制網(wǎng)：統(tǒng)一坐標(biāo)系；基本圖測繪；大比例尺測圖；確定精密點(diǎn)。工程控制網(wǎng)：滿足工程上對平面及高程的需要。工程控制網(wǎng)的分類

1、按用途：測圖控制網(wǎng)、施工控制網(wǎng)、變形監(jiān)測網(wǎng)、安裝控制網(wǎng)。2、按網(wǎng)點(diǎn)性質(zhì)：一維網(wǎng)（水準(zhǔn)）、二維網(wǎng)、三維網(wǎng)。3、按網(wǎng)形：三角網(wǎng)、導(dǎo)線網(wǎng)、混合網(wǎng)、方格網(wǎng)。4、按施測方法：測角網(wǎng)、測邊網(wǎng)、邊角網(wǎng)、GPS網(wǎng)。5、按坐標(biāo)系：附合網(wǎng)、獨(dú)立網(wǎng)、經(jīng)典自由網(wǎng)、自由網(wǎng)。

6、按其它標(biāo)準(zhǔn)：首級網(wǎng)、加密網(wǎng)、特殊網(wǎng)、專用網(wǎng)。

工程控制網(wǎng)的作用及建網(wǎng)步驟作用：為工程建設(shè)提供統(tǒng)一的參考坐標(biāo)系；位置（平面、高程）基準(zhǔn)；控制誤差累積。建網(wǎng)步驟：

1、

確定控制網(wǎng)等級。2、

確定網(wǎng)形。3、

確定儀器和操作規(guī)程。4、

圖上選點(diǎn)，實(shí)地調(diào)研。5、

造標(biāo)埋石。6、

外業(yè)觀測。7、

內(nèi)業(yè)處理。8、

提交成果。測圖控制網(wǎng)1、平面控制網(wǎng)：(目前首選GPS網(wǎng)）分類：二、三、四等三角網(wǎng)，一、二、三級導(dǎo)線網(wǎng)等。作用：控制測量誤差累積；使圖紙上點(diǎn)位精度均勻；圖幅之間正確拼接。精度：四等及以下最弱邊長m<圖上0.1mm。實(shí)地m<5cm。2、高程控制網(wǎng)：分類：二、三、四等測繪方法(水準(zhǔn)測量)；(三角高程測量。)電磁波三角高程測量注意事項(xiàng)：視線長度以不大于1公里為宜；掌握有利的觀測時(shí)間，必須往返觀測；（？）（可消除地球曲率差和大氣折光差對高差的影響）各控制點(diǎn)之間應(yīng)該組成閉合環(huán)增加平差條件。豎直角觀測、儀器整平、覘標(biāo)高量取應(yīng)準(zhǔn)確。施工控制網(wǎng)1、布網(wǎng)方法：傳統(tǒng)方法：在起伏較大、跨江河大橋采用三角網(wǎng)；在平坦地區(qū)采用導(dǎo)線網(wǎng)；在建筑物密集且規(guī)則地區(qū)采用方格網(wǎng)。目前常采用方法：GPS與三角或?qū)Ь€網(wǎng)結(jié)合。2、特點(diǎn)：①控制網(wǎng)范圍小，密度大，精度高。②使用頻繁。③受施工干擾大。④采用施工坐標(biāo)系。⑤投影面與工程平均高程面一致。⑥可分級布網(wǎng)。

變形監(jiān)測網(wǎng)1、組成：(參考點(diǎn))和(目標(biāo)點(diǎn))（？）2、布網(wǎng)方法：可布設(shè)三角網(wǎng)、三邊網(wǎng)、導(dǎo)線網(wǎng)、GPS網(wǎng)。3、坐標(biāo)系選取原則：①變形體較大且不規(guī)則時(shí)可采用大地坐標(biāo)系。②變形體有明顯結(jié)構(gòu)特征時(shí)可采用基于監(jiān)測體本身的坐標(biāo)系統(tǒng)。③對相對運(yùn)動感興趣時(shí)可采用自由基準(zhǔn)。

安裝測量控制網(wǎng)1、作用：大型設(shè)備構(gòu)件安裝定位的依據(jù)；工程后期變形觀測和設(shè)備調(diào)整的依據(jù)。2、布網(wǎng)方法：一般采用邊角網(wǎng)形式。3、設(shè)計(jì)要求：控制點(diǎn)密度、位置，滿足安裝定位要求；點(diǎn)位選取不受地形、地物、圖形強(qiáng)度的影響；考慮設(shè)備位置、形狀、特定方向精度要求。工程控制網(wǎng)的基準(zhǔn)1、基準(zhǔn)——通過控制網(wǎng)平差求解未知點(diǎn)坐標(biāo)時(shí)所給出的已知數(shù)據(jù)。

2、分類：約束網(wǎng)：具有多余已知數(shù)據(jù)。最小約束網(wǎng)（經(jīng)典自由網(wǎng)）：只有必要的已知數(shù)據(jù)。無約束網(wǎng)（自由網(wǎng)）：無必要的已知數(shù)據(jù)。3、應(yīng)用：⑴一維網(wǎng)（水準(zhǔn)和高程網(wǎng)）：一個(gè)已知高程（最小約束），兩個(gè)高程（約束），無（無約束）⑵二維網(wǎng)（平面控制網(wǎng)）：①測角網(wǎng)：已知兩個(gè)坐標(biāo)（最小），兩個(gè)以上（約束），少于兩個(gè)（無約束）。②邊角網(wǎng)：已知一條邊和一個(gè)方位角（？），兩條邊和一個(gè)角或以上（？），一條邊或一個(gè)方位角（？）⑶三維網(wǎng)：已知兩點(diǎn)坐標(biāo)和一邊方位角（最?。?，三個(gè)點(diǎn)以上（約束），少于三個(gè)（無約束）消除基準(zhǔn)秩虧的方法（見書上）工程控制網(wǎng)基準(zhǔn)建立方法1、兩改：(歸化改正）和（投影改正）歸化改正：將地面的方向和邊長化至參考橢球面的改正。投影改正：將參考橢球面上的方向和邊長投影到高斯平面上的改正。2、基準(zhǔn)建立方法：工程控制網(wǎng)常采用經(jīng)聯(lián)測得到的一個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)和一個(gè)方位角作為固定的起算數(shù)據(jù)，其長度基準(zhǔn)則由投影到工程基準(zhǔn)面的邊確定。工程控制網(wǎng)的質(zhì)量準(zhǔn)則一、精度準(zhǔn)則1、總體精度準(zhǔn)則：①E準(zhǔn)則：置信超橢球最大半軸盡可能小。②體積準(zhǔn)則：置信超橢球體積盡可能小。③方差準(zhǔn)則：置信超橢球半軸平方和盡可能小。④平均精度準(zhǔn)則：由協(xié)方差的跡計(jì)算的坐標(biāo)平均精度可與局部精度比較。⑤均勻性和各向同性準(zhǔn)則：網(wǎng)中所有點(diǎn)具有相同大小的誤差橢圓且精度相同。

2、點(diǎn)位精度和相對點(diǎn)位精度：點(diǎn)位精度可用誤差橢圓和置信橢圓描述；相對點(diǎn)位精度可用相對誤差橢圓描述。3、

未知數(shù)函數(shù)的精度：任意未知數(shù)ψ=Fx;σ=F∑xxF。4、

主分量：主分量能在總體上描述網(wǎng)的精度關(guān)系，是一個(gè)通用精度準(zhǔn)則。5、

準(zhǔn)則矩陣：構(gòu)造原則：所有控制點(diǎn)點(diǎn)位誤差橢圓半徑相同；其相對誤差橢圓等于圓；它是對角陣；點(diǎn)的x坐標(biāo)與y坐標(biāo)隨機(jī)無關(guān)。

二、可靠性準(zhǔn)則

1、概念：內(nèi)部可靠性——發(fā)現(xiàn)觀測值粗差的能力。外部可靠性——抵抗觀測值粗差對平差結(jié)果的影響能力。2、作用：提供衡量控制網(wǎng)內(nèi)部觀測值相互控制檢核的量化數(shù)值；提供未被發(fā)現(xiàn)的最大模型誤差值。三、靈敏度準(zhǔn)則1、定義：在給定的顯著水平α和檢核功效β下，通過對周期觀測的平差結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)檢查，所能發(fā)現(xiàn)的某一位移向量的下界值。四、費(fèi)用準(zhǔn)則其費(fèi)用包含：造標(biāo)；埋石；交通運(yùn)輸；儀器設(shè)備；觀測；計(jì)算和檢查等。

工程控制網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)一、優(yōu)化設(shè)計(jì)分類：1、

零類設(shè)計(jì)：坐標(biāo)系和基準(zhǔn)選取。2、

一類設(shè)計(jì)：調(diào)整網(wǎng)點(diǎn)位置。3、

二類設(shè)計(jì)：改變觀測精度。4、

三類設(shè)計(jì)：對設(shè)計(jì)的網(wǎng)進(jìn)行改進(jìn)。二、優(yōu)化設(shè)計(jì)任務(wù)：1、

提出設(shè)計(jì)任務(wù)。2、

制定設(shè)計(jì)方案。3、

進(jìn)行方案評價(jià)。4、

進(jìn)行方案優(yōu)化。三、設(shè)計(jì)方法：1、解析法：通過數(shù)學(xué)方程表達(dá)式，用最優(yōu)化方法解算。（適用于各類設(shè)計(jì)）2、模擬法：根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和準(zhǔn)則，通過計(jì)算、比較和修改得到最優(yōu)化方案。（適用于一、二、三類設(shè)計(jì)）典型工程控制網(wǎng)一、隧道工程控制網(wǎng)1、洞外GPS網(wǎng)布設(shè)原則：①在進(jìn)出口線路中線上布設(shè)進(jìn)出口點(diǎn)，再在進(jìn)出口點(diǎn)周圍布設(shè)三個(gè)定向點(diǎn)。②坐標(biāo)系采用以進(jìn)出口點(diǎn)連線為X軸，垂直它為Y軸。③貫通面位于隧道中央且與Y軸平行。④洞口處基線一般為300到500米以便于通視。如圖14-5圖14-6二、橋梁施工控制網(wǎng)1、布設(shè)原則：應(yīng)在其橋軸線兩端布點(diǎn)，其控制網(wǎng)兼作變形監(jiān)測網(wǎng)，所以其精度和穩(wěn)定性要求較高。三、大型施工控制網(wǎng)應(yīng)盡可能利用施工控制網(wǎng)點(diǎn)。四、變形監(jiān)測網(wǎng)布設(shè)原則：工作基點(diǎn)除應(yīng)構(gòu)成堅(jiān)強(qiáng)圖形外還要便于采用交會方法觀測。五、安裝測量控制網(wǎng)控制點(diǎn)的標(biāo)石與標(biāo)志

一、概念：1、標(biāo)石——采用挖坑埋設(shè)的預(yù)制截頭錐體混凝土標(biāo)。2、標(biāo)志——在標(biāo)石或其它穩(wěn)固載體上精確表示控制點(diǎn)位置的設(shè)施。二、標(biāo)石類型：平面點(diǎn)標(biāo)石1、

普通標(biāo)石：截頭錐體混凝土標(biāo)。2、

深埋式標(biāo)石：就地澆注的鋼筋混凝土樁。3、

帶強(qiáng)制對中裝置的觀測墩：低部為鋼筋混凝土樁，頂部安放強(qiáng)制對中裝置。水準(zhǔn)點(diǎn)標(biāo)石分為：平面點(diǎn)標(biāo)石；混凝土水準(zhǔn)標(biāo)石；地表巖石標(biāo)；平硐巖石標(biāo)；深埋式鋼管標(biāo)。三、標(biāo)志要求：反差大；亮度強(qiáng)；無相位差；有利于精確照準(zhǔn)。四、標(biāo)志分類：桿式、塔形桿式、覘牌（塔形、條狀、楔形）、嵌心標(biāo)、墊板式、彎鉤式、燕尾式、U形式等。工程控制測量的內(nèi)外業(yè)一體化內(nèi)外業(yè)一體化——