測(cè)量控制網(wǎng)質(zhì)量指標(biāo)

在進(jìn)行控制網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，首先必須解決這樣一個(gè)問(wèn)題，即何謂最優(yōu)網(wǎng)的問(wèn)題。用什么標(biāo)準(zhǔn)來(lái)衡量控制網(wǎng)的質(zhì)量好壞，是解決這一問(wèn)題的關(guān)鍵。這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)制定得合理與否，直接影響到設(shè)計(jì)結(jié)果的質(zhì)量，因此，標(biāo)準(zhǔn)的制定對(duì)控制網(wǎng)的設(shè)計(jì)是非常重要的。這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)就是評(píng)定控制網(wǎng)的質(zhì)量指標(biāo)。

通常我們是用一些數(shù)值指標(biāo)來(lái)描述控制網(wǎng)的質(zhì)量好壞。根據(jù)對(duì)控制網(wǎng)的要求不同，一般有如下四類(lèi)質(zhì)量指標(biāo)：

（1）精度——描述誤差分布離散程度的一種度量。

（2）可靠性——發(fā)現(xiàn)和抵抗模型誤差的能力大小的一種度量。

（3）靈敏度——監(jiān)測(cè)網(wǎng)發(fā)現(xiàn)某一變形的能力大小的一種度量。

（4）經(jīng)濟(jì)——建網(wǎng)費(fèi)用。

建立大地測(cè)量控制網(wǎng)的基本任務(wù)是：確立大地測(cè)量系統(tǒng)和建立大地測(cè)量框架。后者的實(shí)質(zhì)就是建立大地測(cè)量控制網(wǎng)，以精確可靠的地面點(diǎn)坐標(biāo)、高程和重力值來(lái)實(shí)現(xiàn)大地測(cè)量系統(tǒng)。

為地形測(cè)圖提供精密控制

國(guó)家測(cè)量控制網(wǎng)是具有統(tǒng)一坐標(biāo)系統(tǒng)的高精度測(cè)量控制網(wǎng)，它是地形測(cè)量、航空攝影測(cè)量和工程測(cè)量中一切低精度控制網(wǎng)的基礎(chǔ)，比如測(cè)繪地形圖時(shí)所建立的測(cè)圖控制網(wǎng)，就是以測(cè)量點(diǎn)為基礎(chǔ)進(jìn)一步加密而成的。在測(cè)繪全國(guó)性大面積地圖中，測(cè)量控制網(wǎng)是不可缺少的。

為研究地球形狀、大小和其他科學(xué)問(wèn)題提供資料

研究地球形狀和大小，就是要確定接近于地球形體的旋轉(zhuǎn)橢球的長(zhǎng)半徑和短半徑，而要確定兩者，必須綜合利用測(cè)量測(cè)量、天文測(cè)量、重力測(cè)量和衛(wèi)星測(cè)量測(cè)量等資料才能解決問(wèn)題。所以為研究地球形狀和大小提供資料也是測(cè)量控制網(wǎng)的主要作用之一。需要指出的是，進(jìn)行測(cè)量控制網(wǎng)點(diǎn)的計(jì)算時(shí)，必須要知道橢球元素，反過(guò)來(lái)，測(cè)量控制網(wǎng)的資料為研究地球形狀和大小提供依據(jù)?？梢?jiàn)，建立測(cè)量控制網(wǎng)和研究地球形狀和大小是個(gè)相輔相成的問(wèn)題。

為國(guó)防建設(shè)和空間技術(shù)提供資料

在軍事上，無(wú)論是常規(guī)火炮還是遠(yuǎn)程武器的發(fā)射，要想精確地命中目標(biāo)，就必須知道發(fā)射點(diǎn)至目標(biāo)的距離和方位，以及發(fā)射場(chǎng)至方位標(biāo)的方位，為此就要提供具有足夠精度的測(cè)量控制網(wǎng)點(diǎn)資料，以便聯(lián)測(cè)或直接利用。此外，在國(guó)防工程建設(shè)上，如軍事基地、機(jī)場(chǎng)、坑道、洞庫(kù)、軍港和地下設(shè)施等，都需要測(cè)量網(wǎng)提供保障。

隨著空間技術(shù)的發(fā)展，為了保證人造衛(wèi)星、火箭等成功發(fā)射和精確定軌，就必須知道發(fā)射場(chǎng)、觀測(cè)站、跟蹤站的精確位置和地球有關(guān)參數(shù)，而這些數(shù)據(jù)的獲得，都離不開(kāi)包括測(cè)量網(wǎng)在內(nèi)的各種資料。

經(jīng)典測(cè)量控制網(wǎng)大體分為平面控制網(wǎng)、高程控制網(wǎng)和重力控制網(wǎng)三類(lèi)。

（1）平面控制網(wǎng)是以一定形式的圖形把大地控制點(diǎn)構(gòu)成網(wǎng)狀，測(cè)定網(wǎng)點(diǎn)的坐標(biāo)，或通過(guò)測(cè)定網(wǎng)中的角度、邊長(zhǎng)和方位角，推算網(wǎng)點(diǎn)的坐標(biāo)。進(jìn)行這些地面大地測(cè)量時(shí)，必須事先選定一個(gè)（參考）坐標(biāo)系，將在該大地控制網(wǎng)中所測(cè)的全部數(shù)據(jù)都?xì)w算至該參考坐標(biāo)系，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，算得控制網(wǎng)點(diǎn)的坐標(biāo)。為了測(cè)制地圖的需要，測(cè)量控制網(wǎng)還需投影到平面上，即將網(wǎng)點(diǎn)的大地坐標(biāo)變換為相應(yīng)投影面的平面直角坐標(biāo)。

（2）高程控制網(wǎng)由連接各高程控制點(diǎn)的水準(zhǔn)測(cè)量路線(xiàn)組成。通過(guò)水準(zhǔn)測(cè)量，可以求得相鄰水準(zhǔn)點(diǎn)之間的高差。為傳算各水準(zhǔn)點(diǎn)的高程，必須選擇某一高程起算點(diǎn)，如水準(zhǔn)原點(diǎn)；還需規(guī)定高程起算面，如似大地水準(zhǔn)面。

（3）重力控制網(wǎng)是由絕對(duì)重力點(diǎn)和相對(duì)重力點(diǎn)構(gòu)成的網(wǎng)，作為一個(gè)國(guó)家重力基準(zhǔn)的實(shí)現(xiàn)。平面控制網(wǎng)和高程控制網(wǎng)的觀測(cè)都與地球重力場(chǎng)相聯(lián)系，特別是高程控制網(wǎng)與重力的關(guān)系更為密切。因此，在建立平面和高程控制網(wǎng)中，重力測(cè)量也是其重要的組成部分。

測(cè)量控制網(wǎng)由地面上一系列點(diǎn)(稱(chēng)測(cè)量控制點(diǎn))構(gòu)成，控制點(diǎn)之間由邊長(zhǎng)、方向、高差或GNSS 基線(xiàn)等觀測(cè)量連接并構(gòu)成網(wǎng)型，點(diǎn)的空間位置可通過(guò)已知點(diǎn)的坐標(biāo)及點(diǎn)之間的連接按一定方法計(jì)算得到。按其范圍和用途，測(cè)量控制網(wǎng)可分為四大類(lèi): 全球測(cè)量控制網(wǎng)、國(guó)家測(cè)量控制網(wǎng)、城市測(cè)量控制網(wǎng)和工程測(cè)量控制網(wǎng)。

全球測(cè)量控制網(wǎng)是由國(guó)際組織在全球范圍建立的大地測(cè)量參考框架。主要用于確定、研究地球的形狀、大小及變化，確定和研究地球的極移、章動(dòng)和板塊運(yùn)動(dòng)等。

工程測(cè)量控制網(wǎng)是工程項(xiàng)目的空間位置參考框架，是針對(duì)某項(xiàng)具體工程建設(shè)測(cè)圖、施工或管理的需要，在一定區(qū)域內(nèi)布設(shè)的平面和高程控制網(wǎng)。由工程建設(shè)單位建立或委托其他測(cè)繪單位建立。對(duì)于大型工程建設(shè)，如京滬、武廣高速鐵路，其工程控制網(wǎng)要與國(guó)家測(cè)量控制網(wǎng)連接，采用與國(guó)家坐標(biāo)系相同的地球參考橢球，但中央子午線(xiàn)、投影高程面與國(guó)家坐標(biāo)系的不盡相同。對(duì)于一些具體工程如隧道、橋梁、大型廠區(qū)和核電站等，可采用獨(dú)立坐標(biāo)系，不要求與國(guó)家或城市測(cè)量控制網(wǎng)連接。 2100433B

工程測(cè)量控制網(wǎng)的基準(zhǔn)就是網(wǎng)平差求解未知點(diǎn)坐標(biāo)時(shí)所給出的已知點(diǎn)數(shù)據(jù)，對(duì)網(wǎng)的位置、大小和方向進(jìn)行約束，使平差有唯一解。如果網(wǎng)的基準(zhǔn)不足，網(wǎng)平差時(shí)法方程系數(shù)矩陣將會(huì)出現(xiàn)秩虧，這時(shí)需要求某一特解; 如果網(wǎng)的基準(zhǔn)過(guò)多，則存在基準(zhǔn)間是否相容的問(wèn)題。工程測(cè)量控制網(wǎng)的基準(zhǔn)分三種類(lèi)型:

(1)約束網(wǎng)。具有多余的已知數(shù)據(jù)。

(2)最小約束網(wǎng)(經(jīng)典自由網(wǎng))。只有必要的已知數(shù)據(jù)。

(3) 自由網(wǎng)(無(wú)約束網(wǎng))。沒(méi)有已知數(shù)據(jù)，全部網(wǎng)點(diǎn)都是未知點(diǎn)。

對(duì)于水準(zhǔn)網(wǎng)或高程網(wǎng)(一維網(wǎng))，網(wǎng)中只有一個(gè)點(diǎn)的高程已知，為最小約束網(wǎng); 網(wǎng)中有兩個(gè)以上點(diǎn)(含兩個(gè))的高程已知，則為約束網(wǎng); 網(wǎng)中沒(méi)有已知點(diǎn)的，為自由網(wǎng)。

對(duì)于二、三維網(wǎng)，假設(shè)都測(cè)有邊長(zhǎng)(這是最常見(jiàn)的，純測(cè)角網(wǎng)已消亡，不需討論)。

平面網(wǎng)( 二維網(wǎng))中只有一個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)和一條邊的方位角已知，為最小約束網(wǎng); 若含兩個(gè)或兩個(gè)以上已知點(diǎn)的為約束網(wǎng); 沒(méi)有已知點(diǎn)的為自由網(wǎng)。 2100433B

用三邊測(cè)量布設(shè)控制網(wǎng)時(shí)，以連續(xù)的三角形構(gòu)成鎖狀或網(wǎng)狀，測(cè)量其中每個(gè)三角形的三邊，并用天文測(cè)量方法測(cè)設(shè)起始方位角，然后從一起始點(diǎn)和方位角出發(fā)，利用測(cè)量的邊長(zhǎng)推算其他各邊的方位角，以及各三角形頂點(diǎn)在所采用的大地坐標(biāo)系中的水平位置。