测量控制网

建立大地测量控制网的基本任务是：确立大地测量系统和建立大地测量框架。后者的实质就是建立大地测量控制网，以精确可靠的地面点坐标、高程和重力值来实现大地测量系统。

为地形测图提供精密控制

国家测量控制网是具有统一坐标系统的高精度测量控制网，它是地形测量、航空摄影测量和工程测量中一切低精度控制网的基础，比如测绘地形图时所建立的测图控制网，就是以测量点为基础进一步加密而成的。在测绘全国性大面积地图中，测量控制网是不可缺少的。

为研究地球形状、大小和其他科学问题提供资料

研究地球形状和大小，就是要确定接近于地球形体的旋转椭球的长半径和短半径，而要确定两者，必须综合利用测量测量、天文测量、重力测量和卫星测量测量等资料才能解决问题。所以为研究地球形状和大小提供资料也是测量控制网的主要作用之一。需要指出的是，进行测量控制网点的计算时，必须要知道椭球元素，反过来，测量控制网的资料为研究地球形状和大小提供依据。可见，建立测量控制网和研究地球形状和大小是个相辅相成的问题。

为国防建设和空间技术提供资料

在军事上，无论是常规火炮还是远程武器的发射，要想精确地命中目标，就必须知道发射点至目标的距离和方位，以及发射场至方位标的方位，为此就要提供具有足够精度的测量控制网点资料，以便联测或直接利用。此外，在国防工程建设上，如军事基地、机场、坑道、洞库、军港和地下设施等，都需要测量网提供保障。

随着空间技术的发展，为了保证人造卫星、火箭等成功发射和精确定轨，就必须知道发射场、观测站、跟踪站的精确位置和地球有关参数，而这些数据的获得，都离不开包括测量网在内的各种资料。

在进行控制网的优化设计时，首先必须解决这样一个问题，即何谓最优网的问题。用什么标准来衡量控制网的质量好坏，是解决这一问题的关键。这个标准制定得合理与否，直接影响到设计结果的质量，因此，标准的制定对控制网的设计是非常重要的。这个标准就是评定控制网的质量指标。

通常我们是用一些数值指标来描述控制网的质量好坏。根据对控制网的要求不同，一般有如下四类质量指标：

（1）精度——描述误差分布离散程度的一种度量。

（2）可靠性——发现和抵抗模型误差的能力大小的一种度量。

（3）灵敏度——监测网发现某一变形的能力大小的一种度量。

（4）经济——建网费用。

经典测量控制网大体分为平面控制网、高程控制网和重力控制网三类。

（1）平面控制网是以一定形式的图形把大地控制点构成网状，测定网点的坐标，或通过测定网中的角度、边长和方位角，推算网点的坐标。进行这些地面大地测量时，必须事先选定一个（参考）坐标系，将在该大地控制网中所测的全部数据都归算至该参考坐标系，进行数据处理，算得控制网点的坐标。为了测制地图的需要，测量控制网还需投影到平面上，即将网点的大地坐标变换为相应投影面的平面直角坐标。

（2）高程控制网由连接各高程控制点的水准测量路线组成。通过水准测量，可以求得相邻水准点之间的高差。为传算各水准点的高程，必须选择某一高程起算点，如水准原点；还需规定高程起算面，如似大地水准面。

（3）重力控制网是由绝对重力点和相对重力点构成的网，作为一个国家重力基准的实现。平面控制网和高程控制网的观测都与地球重力场相联系，特别是高程控制网与重力的关系更为密切。因此，在建立平面和高程控制网中，重力测量也是其重要的组成部分。

测量控制网由地面上一系列点(称测量控制点)构成，控制点之间由边长、方向、高差或GNSS 基线等观测量连接并构成网型，点的空间位置可通过已知点的坐标及点之间的连接按一定方法计算得到。按其范围和用途，测量控制网可分为四大类: 全球测量控制网、国家测量控制网、城市测量控制网和工程测量控制网。

全球测量控制网是由国际组织在全球范围建立的大地测量参考框架。主要用于确定、研究地球的形状、大小及变化，确定和研究地球的极移、章动和板块运动等。

工程测量控制网是工程项目的空间位置参考框架，是针对某项具体工程建设测图、施工或管理的需要，在一定区域内布设的平面和高程控制网。由工程建设单位建立或委托其他测绘单位建立。对于大型工程建设，如京沪、武广高速铁路，其工程控制网要与国家测量控制网连接，采用与国家坐标系相同的地球参考椭球，但中央子午线、投影高程面与国家坐标系的不尽相同。对于一些具体工程如隧道、桥梁、大型厂区和核电站等，可采用独立坐标系，不要求与国家或城市测量控制网连接。 2100433B

工程测量控制网的基准就是网平差求解未知点坐标时所给出的已知点数据，对网的位置、大小和方向进行约束，使平差有唯一解。如果网的基准不足，网平差时法方程系数矩阵将会出现秩亏，这时需要求某一特解; 如果网的基准过多，则存在基准间是否相容的问题。工程测量控制网的基准分三种类型:

(1)约束网。具有多余的已知数据。

(2)最小约束网(经典自由网)。只有必要的已知数据。

(3) 自由网(无约束网)。没有已知数据，全部网点都是未知点。

对于水准网或高程网(一维网)，网中只有一个点的高程已知，为最小约束网; 网中有两个以上点(含两个)的高程已知，则为约束网; 网中没有已知点的，为自由网。

对于二、三维网，假设都测有边长(这是最常见的，纯测角网已消亡，不需讨论)。

平面网( 二维网)中只有一个点的坐标和一条边的方位角已知，为最小约束网; 若含两个或两个以上已知点的为约束网; 没有已知点的为自由网。 2100433B

用三边测量布设控制网时，以连续的三角形构成锁状或网状，测量其中每个三角形的三边，并用天文测量方法测设起始方位角，然后从一起始点和方位角出发，利用测量的边长推算其他各边的方位角，以及各三角形顶点在所采用的大地坐标系中的水平位置。