平面控制测量分析研究

　　摘要：文章阐述了控制测量的基本概念，结合工程实例对施工平面控制测量控制网的建立进行了分析研究。
　　关键词：平面控制网，平面控制测量
　　
　　无论是城市控制网还是为测绘工程专用图所建立的控制网，往往是从测图方面考虑的，一般不适应施工测设的需要，且常有相当数量的控制点，在场地布置和平整中被毁掉，或因建筑物的修建成为互不通视的废点。因此，在工程施工之前，一般在建筑场需要在原测图控制网的基础上，建立施工控制网，作为工程在施工和运行管理过程中测量的依据。
　　一、控制测量的概念
　　为测图或工程建设的测区建立统一的平面和高程控制网；控制误差的积累；作为进行各种细部测量的基准。
　　控制测量分类按照内容分为平面控制测量、高程控制测量；按精度分：一等、二等、三等、四等；一级、二级、三级；按方法分：天文测量、常规测量(三角测量、导线测量、水准测量)、卫星定位测量。
　　控制测量中常用的名词如控制点：对整个测区起控制作用的测量标志点；控制网：由按一定规范布设，由一系列相互联系的控制点所构成的网状几何图形；图根控制网：直接为测图而建立的控制网；图根点：图根控制网中的控制点；控制测量：为建立控制网所进行的测量工作。
　　平面控制测量即是建立平面控制网，测定各平面控制点的坐标X、Y。它的布网原则：从整体到局部，由高级到低级，分级布网，逐级控制；布置形式：三角锁、三角网(三边网、边角网)、导线网、交会定点、GPS测量等。
　　 本文仅对施工平面控制网进行分析研究。
　　二、施工控制网的形式
　　施工平面控制测量的任务是建立平面控制网。由于工程性质、场地的大小和地形情况不同，建筑工程施工控制网也有不同形式。在面积不大的居住建筑小区中，常布置一条或几条基准线组成的简单图形，作为施工测量的平面控制，称为建筑轴线或建筑基线；在一般大中型民用或工业建筑场地中，多采用方格网形式的控制网，称为建筑方格网或建筑矩形网；在一些大型工业场地中，由于地形条件、工期紧迫或分期施工等原因，不便于一次建立整个场地的建筑方格网时，可先在整个场区内建立“一”字形或“＋”字形的中轴线系统，作为以后建立各局部方格网的依据；在沿江河或受地形限制的建筑场地中，则可建立多边形导线作为施工控制；对于山区建筑场地，一般多依山傍谷分散建筑，则可充分利用原有测图控制网作为施工放样的依据。总之，施工控制网的形式应与设计总平面图的布局相一致。
　　关于各类建筑工程的施工控制网的精度，目前全国尚无统一规定。城市中的民用建筑工程，其相对精度约为1／5000，点位误差约为±5cm（相当于二级导线的精度）。实践说明这个精度是完全能够满足建筑物和与其相配套的区域管线及道路的定位要求的。关干工业建筑施工控制网的精度，根据“冶金工业建筑安装工程施工测量规程”规定，其边长相对精度为1／20000，它是从测定工业场地中皮带通廊、各种工业管道等线状建筑或构筑物的要求提出的。但是工业建筑种类繁多，控制网精度应参照不同工程的有关规范确定，不能一概而论。
　　三、施工坐标系与测量坐标系的坐标变换
　　设计人员习惯于用独立坐标系进行设计。坐标原点通常选在工业场地以外的西南角上，这样场地范围内点的坐标都是正值。坐标轴平行或垂直于主轴线，因此同一矩形建筑物相邻两点间的长度可以方便地由坐标差求得，用西南角和东北角两个点的坐标就可确定矩形建筑物的位置和大小。同样建筑物的间距也可由坐标差求得。这种便于设计的坐标系称为建筑坐标系或施工坐标系。
　　放样要用到控制点，这些控制点或许已具有国家或城市系统的大地坐标。因施工坐标系与测量坐标系往往不一致，为了放样就必须把待放样点的设计坐标换算成大地坐标或者把控制点的大地坐标换算为建筑坐标。总之，在施工测量过程中经常会遇到坐标换算工作。
　　如图1，设为P点在测量坐标系内的坐标；为P点在施工坐标系内的坐标；为施工坐标系的原点O′在测量坐标系内的坐标；α为施工坐标系的坐标纵轴A在测量坐标系的坐标方位角。则两个系统的坐标可按下式相互变换：
　　
　　图1：坐标换算关系图
　　        （5）
　　或
　　    （6）
　　式中和α可在总平面图上查取。
　　有时坐标值的数字较大，应用上述公式计算不便，此时，可用下列公式换算i、j两点之坐标差：
　　         （7）
　　或
　　      （8）
　　式中
　　
　　四、施工方格网的建立
　　施工控制网的建立工作应在施工准备初期进行，要力争尽早完成以资主动。在整个施工过程中，备控制点的标志，常遭到碰动或损坏。因此，除桩点理设要牢固、地面标志明显和设立护桩外，还要做好经常的检测和维护工作。
　　4.1建筑轴线的布置
　　建筑轴线的布置主要根据建筑物的分布、场地的地形和原有控制点的情况而定。轴线位置应临近且平行建筑物，以便采用直角坐标法进行放线。
　　为了能长期保留，各轴线点位应避开地下管线施工位置，选在相互通视而又不受施工影响的地带上，要埋设永久性的混凝土桩，桩基要在冰冻线以下，桩顶要低于该处场地设计标高0.1～0.2米，为了便于检查点位是否变动，轴线点一般不少于3个。
　　4.2建筑方格网的测设
　　建筑方格网测设一般按主轴线点和轴线加密点分别测设的步骤进行。当场地上有两个或多个主轴线时，可以分别建立方格网。但从测量观点看来应联成一个整体。求得两个方格网坐标系之间的换算关系，从而确保相邻方格网之间的联系。
　　4.3建筑方格网的加密
　　当工业场地较大时，一下子测定全部方格点工作量太大，这时可以先测定方格边较稀疏格网的点子，然后在这些稀疏点子的控制下，逐步加密方格点。
　　一般常用的方向线交会法或后方交会归化法来加密方格点。
　　当用方向线交会法加密时，仪器架于、、…点上（图2a），两条对角线方向相交即得一个加密方格点。从而可得、、…等点，然后在小方格内再用两对角线方向交会加密1，2，3…等方格点，这样就可以把方格点加密约一倍（方格边长缩小一倍）。
　　
　　图2：方格网点加密
　　当用后方交会归化法加密时（见图2-b），仪器架于待加密的点上（如、…），观察方格四角的方向值，从而可求得测站点偏离设计位置的值。归化后即可求得加密点的正确位置，由于、、…位置已归化好，所以用后方交会归化法加密时，相应的数据计算工作比较简单。
　　五、结束语
　　平面控制测量可考虑利用或改造原有的测量控制网成果。这样不但省时省工，而且避免了重复投资和多次测量；(或多个坐标系统)或重复布网的现象，便于测量资料的综合利用和城市管理。平面控制测量的方法，随着测绘仪器设备及测绘技术的越来越现代化，已由三角测量、量距导线测量逐步过渡到三边测量，测距导线测量和GPS相对定位测量，计算工具也由过去的对数表、计算尺、手摇计算机逐步过渡到使用计算器、微型计算机。大大地节省了建网费用，减轻了劳动强度，提高了测量精度和生产效率。
　　
　　参考文献：
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