控制点的布设及实施应用

引言     

在管网诊断项目的前期工作中，需要对检查井（管点）坐标，（管道）管线管径、材质、走向、埋深等基本信息进行测绘，得到管网图，以便管网排查工作的开展。“控制点”在测绘工作中必不可少，本文主要对测量控制点的概念、选取及布置原则、控制点的计算以及应用等内容进行介绍，让大家对测量控制点有一个更深入全面的了解。

测量控制点的概念

测量控制点是指在进行测量作业之前，在要进行测量的区域范围内，布设的一系列点，用来完成对整个区域的测量作业。简而言之，控制点有准确的坐标位置，依靠仪器可以由它们推算出其他地物的坐标或高程，进而绘制地图或者进行工程建设。

在工程测量中，控制点又分为 平面控制点 和 高程控制点，平面控制点 是已知平面坐标的控制点， 高程控制点 是已知高程坐标的控制点。在实际测量中，我们在一个空间建立坐标系，在坐标系中的点的位置用(X,Y,Z ) 表示。(X,Y)表示点在这个空间平面（纵横）位置，而Z表示点在这个空间高程（竖向）位置。所以平面控制点用（X,Y ) 表示，高程控制点用（Z ) 表示。平面控制点和高程控制点可以重合，简称控制点，用(X,Y,Z ) 表示 ( X,Y,Z代表数据 ) ，可根据不同的测量需求进行选取   。

图1-1 测量控制点

控制点的布置原则

1.平面控制点

在选点时，首先调查收集测区已有的地形图和控制点的成果资料，一般是先在比例尺(1:10000-1:1000000)的地形图上进行控制网设计。根据测区内现有的国家控制点或测区附近其他工程部建立的可利用的控制点，确定与其联测的方案及控制网点位置。在布网方案初步确定后，可对控制网进行精度估算，必要时对初定控制点作调整。然后到野外去勘探、核对、修改和落实点位。如需测定起始边，起始边的位置应优先考虑。如果测区没有以前的地形资料，则需详细勘察现场，根据已知控制点的分布、地形条件及测图和施工需要等具体情况，合理地拟定导线点的位置，并建立标志。

控制点位置的选定应满足相应工程的基本要求《公路勘测规范》(JTJ061-99)中规定。公路平面控制网应满足一下要求。

(1)相邻导线点间要通视，对于钢尺量距导线，相邻点间还要地势平坦以便于量边长。

(2)导线点应选在土质坚硬、稳定的地方，以便保存点的标志和安置仪器。

(3)导线点应选在地势较高，视野开阔的地方，以便于进行加密、扩展、寻找和碎部测量以及施工放样。

2.高程控制点

高程控制点通常以水准测量的方法建立，成为水准点。水准点的选定应满足以下要求：

(1)水准点应选在能长期保存，便于施测，坚实、稳固的地方。

(2)水准路线应尽可能沿坡度小的道路布设，尽量避免跨越河流、湖泊、沼泽等障碍物。

(3)在选择水准点时，应考虑到高程控制网的进一步加密。

(4)应考虑到便于国家水准点进行联测。

(5)水准网应布设成附和路线，结点网或环形网。

(6)对于公路工程专用水准点，应选在公路路线两侧距中线50-300m的范围内，水准点间距一般为1-15km，山岭重丘区可适当加密；大桥两岸、隧道两端、垭口及其他大型构造物附近亦应增设水准点。

在实际的管线测量工作中，使用RTK进行测量，需要建立GPS控制网，为使GPS控制网在约束平差时得到较为准确的转换参数，控制点个数的选取该根据实际情况而定。若要测量水平坐标(X,Y)，不需要高程坐标 ( Z ) ，至少要用两个控制点，如果既需要水平坐标(X,Y)又需要高程坐标 ( Z ) ，至少用三个控制点。原因是在进行四参数的计算时，至少需要两个控制点的两套坐标系坐标参与计算，以达到最低限度的控制要求；进行高程拟合时，需要使用三个点参与高程计算，控制点坐标库进行加权平均。

控制点应均匀分布在项目测区范围内，最好要分布在整个作业区域的边缘，将测区范围完全包围，若不能完全包围，可以采取适当调整控制点的位置、增加新的控制点的方法进行解决，并避免短边控制长边。测区范围近似方形，如图 2 -1所示， 控制点分布在以测区几何重心为中心的近120°位置；测区范围近似带状， 如图2 -2所示， 两个控制点应分布在长边两侧，第三个点位于中心，这样设计的网型有利于较为准确地推算测区的坐标转换参数，也利于以后测区控制网扩展、连接。控制网宜以边连接为主辅以点连接，这样可减少工作量。

图2-1方形测区控制点布设图

图2-2 带状测区控制点分布图

  控制点的计算和使用

1 . 控制点的计算

测定控制点的平面位置工作，称为   平面控制测量；   测定控制点的高程工作，称为   高程控制测量。

（ 1 ）平面控制测量

平面控制测量的原理就是通过建立平面控制网，进而对控制点的坐标进行计算，平面控制测量常用的方法，一般有三角测量、导线测量、交会法定点测量，比较常用的是导线测量法，另外随着 GPS 全球定位系统技术的推广，利用 GPS 技术进行平面控制测量已得到广泛应用。下面主要讲述导线控制测量的方法：

将相邻控制点连成直线所构成的折线称为导线，相应的控制点称为导线点。导线测量就是依次测定导线边的水平距离与两相邻导线边的水平夹角，根据起算数据，推算各边的方位角，求出导线点的平面坐标。

按照不同的情况和要求，单一导线可布设为附合导线、闭合导线和支导线，如图3 - 1 所示。它是建立小地区平面控制网的常用方法，常用于地物分布复杂的建筑区，视线障碍多的隐蔽区和带状区。

图3-1 导线的分布形式

①   闭合导线：由一个已知控制点   BM   出发，   最终又回到这一点，形成一个闭合多边形在闭合导线的已知控制点上至少应有一条定向边与之相连接。该导线形式具有   3   个检核条件，包括   1   个多边形内角和条件和   2   个坐标增量条件。

② 附合导线：导线起始于一个已知控制点 BM1 而终止于另一个已知控制点 BM2 。该导线形式具有 3 个检核条件，包括 1 个坐标方位角条件和 2 个坐标增量条件。  

③ 支导线：从一个已知控制点 B M 出发，既不附合于另一个已知控制点，也不闭合于原来的起始控制点。由于支导线缺乏检核条件，故一般只限于在地形测量的图根导线中采用。  

（ 2 ） 高程控制测量  

高程控制测量的原理就是通过建立高程控制网，进行控制点高程的计算。高程测量的方法有水准测量法、电磁波测距三角高程测量法等。常用水准测量法。高程控制利用测区附近布设的高等级等水准点作为高程起算点，布设测区图根水准网，尽量将测区附近高等级水准点全部联测。下面讲述水准测量方法 ：

水准测量是用水准仪和水准尺测定地面上两点间高差的方法。在地面两点间安置水准仪，观测竖立在两点上的水准标尺，按尺上读数推算两点间的高差。通常由水准原点或任一已知高程点出发，沿选定的水准路线逐站测定各点的高程。由于不同高程的水准面不平行，沿不同路线测得的两点间高差将有差异，所以在整理国家水准测量成果时，须按所采用的正常高系统加以必要的改正，以求得正确的高程。

图3-2 水准测量

此外，若测区范围内没有已知的控制点，我们可以选取合适的点，利用 RTK 进行静态测量，并将静态数据文件送往相关单位进行控制点坐标解算，以获得准确的控制点坐标信息。

2 . 控制点应用示例

结合 R TK 使用作为示例，步骤简述如下：首先根据项目范围建立 G PS 控制网，将控制点布设在合理位置，控制点的个数可根据网型进行调整；其次，根据已有控制点，通过参数计算，在 R TK 中进行点校正，以转换到所需坐标系下点的对应坐标；最终，通过点测量功能，测量测区内其他点坐标，得到测绘基础数据。

总结  

控制点在测绘工作中发挥着巨大的作用，既是基础，更是保障。因此，测量工作者们应根据项目实际要求，选择合适的控制点，进行合理、科学地布设，并以此为基础，使测绘工作更加顺利、高效地进行。

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