我國幅員遼闊，在大部分領域(約960萬km2)上布設國家天文大地網是一項規模巨大的工程，為完成這一基本工程建設，在新中國成立初期國民經濟相當困難的情況下，國家專門抽調了人力、物力、財力，從1951年開始野外工作，一直延續到1971年才基本結束。面對如此艱巨的任務，顯然事先必須全面規劃、統籌安排，制定一些基本原則，以指導建網工作。這些原則是：分級布網、逐級控制；應有足夠的精度；應有足夠的密度；應有統一的規格。
基本介紹
- 中文名：水平控制網
- 外文名：Horizontal control network
- 所屬領域：測繪科學
- 布設原則：分級布網、逐級控制等
- 布設方案：一等三角鎖系等
- 布設步驟：技術設計、實地選點、建標埋石
布設原則,建立方法,布設方案,一等三角鎖系,二等三角網,三、四等三角網(點),布設步驟,對控制點點位的要求,技術設計,實地選點,造標和埋石,
布設原則
我國幅員遼闊，在大部分領域(約9600000km2)上布設國家天文大地網，是一項規模巨大的工程。為完成這一基本工程建設，在新中國成立初期國民經濟相當困難的情況下，國家專門抽調了一批人力、物力、財力，從1951年即開始野外工作，一直延續到1971年才基本結束。面對如此艱巨的任務，顯然事先必須全面規劃、統籌安排，制定一些基本原則，用以指導建網工作。這些原則是：分級布網，逐級控制；應有足夠的精度；應有足夠的密度；應有統一的規格。
1)分級布網，逐級控制
國家水平控制網可以採用一個等級的布設方法，也可採用多級布設的方法。對於領土不大的國家，通常布設一個等級的控制網，可以使全網精度均勻，平差計算工作量不大，且可直接作為測圖控制基礎。而對於領土廣闊的國家，則常採用從高到低分級布設的方法，先在全國範圍內布設精度高而密度較小的首級控制網，作為統一的控制骨架。再根據各個地區建設的需要，分期分批逐次加密控制網，各級控制網的邊長逐級縮短，精度逐級縮短。這種布設方法在統一的坐標系骨架中，按不同地區有先有後的布設其餘各級三角網，這樣既能滿足精度要求，又能達到快速節約的目的。
我國國家水平控制網分為四個等級，先以高精度較稀疏的一等三角鎖，縱橫交錯布滿全國，形成坐標系的骨幹網。然後根據實際需要，在不同地區分期分批地布設二、三、四等水平控制網。
2)應有足夠的精度
國家水平控制網在建立過程中，一、二等網除作為國家統一坐標的控制骨架外，還應滿足基本比例尺地形圖的測圖需要和現代科學技術發展的需要。因此，各等級控制點的精度必須滿足實際需要。如一、二等大地控制點點位精度則應該滿足1：5萬基本比例尺的需要，而三、四等控制點點位精度則應滿足1：1萬地形圖測圖需要。
3)應有必要的密度
控制點的密度主要根據測圖方法及測圖比例尺的大小而定。國家控制點的密度必須滿足測圖要求，而測圖比例尺和成圖方法的不同，對點的密度要求也不同。一般要求每個圖幅平均有3～4個大地點，以滿足加密控制點的需要。而對於不同的工程建設，可能對點的密度要求不同，應根據實際情況而定。
4)應有統一的規格
我國領土遼闊，建立國家控制網的任務相當繁重，需要花費巨大的人力、物力和財力，要有很多單位共同努力來完成。國家控制網基本建成後，各部門根據本單位的需要，還要對大地網的某些部分不斷進行加強、改造和補充。為了避免重複和浪費。便於相互利用，必須有統一的布設方案和作業規範，使各測繪部門所測成果的精度、布設規格合乎要求，構成統一的整體，成為國家控制網的組成部分。有關布設的總體方案、預期的精度指標、基準選取等問題在大地測量方式中體現。具體實施方案、使用儀器、操作方法、限差規定和成果驗收等問題在規範中規定。
建立方法
經典的大地測量技術在測定地麵點的水平坐標和其高程時所採用的方法是不同的．例如，三角測量法、導線測量法等只能獲得地麵點的水平坐標(x,y)或(L，B)，地麵點的高程胃只能通過水準測量和三角高程測量獲得。由於水平坐標和高程的測定在原理和方法上均有本質區別．無法將它們統一，因而常規大地控制網的建立是將水平控制網與高程控制網分離獨立進行的。水平控制網確定了地麵點的水平基準。高程控制網確定了地麵點的高程基準。這種分別由兩套系統建立的控制網也稱為“2+1”維網，現在大地測量中，水平控制網一般由GPS方法建立。
布設方案
一等三角鎖系
一等三角鎖系是我國首級三角網，其作用是在全國領土上迅速建立一個統一坐標系的精密骨架，以控制二等以下三角網的布設，並為研究地球形狀大小和地球動力學等提供資料。控制測圖不是直接目的，因此，著重考慮的是精度而不是密度。
一等三角鎖一般沿經緯方向交叉布設。兩交叉處間的三角鎖稱為鎖段．縱橫鎖段圍城一周稱為鎖環，許多鎖環構成鎖系。鎖段長約200km。通常由單三角形組成，也可包括一部分大地四邊形或中點多邊形。鎖中三角形平均邊長為20～25km．三角形的任一角不小於400，大地四邊形或中點多邊形的傳距角要大於30°。按三角形閉合差計算的測角中誤差不大於±0.7''。
在鎖段交叉處要測定起始邊長。其相對精度不低於1/350000。在起始邊兩端點測定天文經、緯度和天文位角，並在鎖中央一個點上測定天文經、緯度和天文方位角的測定中誤差分別小於土0.3”和±0.5”。凡測定天文經、緯度的點都為計算垂線偏差提供資料。由於布設方案中要進行天文測量，所以，國家水平控制網又稱為天文大地網。
二等三角網
二等三角網布設在一等鎖環所圍成的範圍內。它是加密三、四等網的全面基礎。二等網平均邊長為13km，就其密度而言，基本上滿足1：5萬比例尺測圖要求。它與一等鎖同屬國家高級網，所以，主要應該考慮精度問題。而密度只作適當照顧．其按三角形閉合差計算的測角中誤差應小於±0.1''。在網中央布測一條起始邊長和方位角，對於較大的鎖環要加測起始方位角。網中三角形的角度不小於30°，一等三角鎖兩側的二等網應與一等鎖邊連線成連續三角網。
三、四等三角網(點)
國家三、四等三角網(點)是在二等三角網基礎上進一步加密。它是圖根測量的基礎，其布設密度必須與測圖比例尺相適應。三等三角網平均邊長為8km，每點控制面積約50km2，基本上滿足1：2.5萬測圖需要。四等三角網平均邊長為4km，每點控制面積約20km2，可滿足1：1萬和1：5000測圖需要。三、四等點每點都要設站觀測，由三角形閉合差計算測角中誤差，三等三角網應小於±1.8''，四等三角網應小於±2.5''。
布設步驟
水平控制網的布設步驟包括：技術設計、實地選點、建標埋石、外業觀測和平差計算等。現在對關鍵的幾點詳細敘述如下：
對控制點點位的要求
無論是技術設計還是實地選點，水平控制網的位置應滿足下列要求：
①點位要選在通視良好，易於擴展的制高點上，以便於低等點的加密。
②點位應選在土質堅實而排水良好的高地上，易於標石的長期保存，同時保證了造標和觀測工作安全便利。點的位要離公路、鐵路、高壓電線和其他建築物有一定的距離。
③控制點間的視線，應儘量避免沿斜坡或大河大湖的岸線通過。視線要超越及離障礙物相應的距離：在山區，一、二等方向應不小於4m、2m；在平原地區，一、二等方向應不小於6m、4m，以保證觀測目標成像的清晰度穩定，提高觀測精度。
④點位選取時，保證要控制點間所構成的邊長、角度、圖形結構應完全符合規範的要求。
技術設計
(1)收集資料
在擬定計畫之前必須收集測區有關資料，包括；測區的各種比例尺地圖、航空像片圖、遙感圖、交通圖和氣象資料；已有的大地點成果；控制點使用情況；測區的自然地理和人文地理情況，如少數民族的風俗習慣，交通運輸和物資供應情況等。對這些資料加以分析和研究。作為設計的依據和參考。
(2)圖上設計
圖上設計是技術設計中的主要項目。根據對上述資料的分析結果．按照有關規範的技術要求，在中等比例尺地形圖上確定控制點的位置和網的基本形式。圖上設計的一般步驟和方法如下：
①把測區內的1：5萬或1：10萬的地形圖拼接起來，在圖上標繪出已布設的三角網、GPS網、導線網和水準路線。
②依據對控制點點位的要求，並考慮布設最佳圖形，從已知點開始逐點向外擴展。布點的基本步驟是由高等到低等、由已知點到未知點、由內到外逐點布設。
③按照規範對高程起算點的密度要求，擬定水準聯測路線。對測區內已有的網點應儘量利用，並提出聯測方案。
④判斷和檢查點間的通視。
實地選點
實地選點的任務是把控制網的圖上設計放到地面上，圖上設計是否正確以及選點工作是否順利，在很大程度上取決於所用的地形圖是否正確。如果差異太大，則應根據實際情況確定點位．對原來的圖上設計做出修改。
選點時使用的工具只要有：望遠鏡、小平板、測圖器具、花桿、通信工具和清除障礙物的工具等。此外，還應攜帶設計好的網圖和有用的地形圖。點位確定後打下木樁並繪製點之記。選點工作結束後。應提交選點圖、點之記、三角點一覽表，表中應填寫點名、等級、建議建造的標石類型等。
造標和埋石
(1)造標
由於國家三角點或導線點之間相距較遠，一般情況下直接看不到對方，因此常常要造大地覘標來指示點的具體位置，作為被照準的目標。大地覘標一般分為尋常標和高標兩類。尋常標僅僅作為被照準的目標用，其高度為4.3m、6.3m；而高標主要用於兩相鄰點間不通視的情況使其升高儀器和升高照準點的位置。
(2)中心標石的埋設
中心標石是控制點位的永久性標誌。野外觀測是以標石的標誌中心為準。最後算的點的平面坐標和高程，就是標誌中心的位置。如果標石被破壞或發生位移，測量成果就失去作用，點的坐標就毫無意義了。因此，在埋石時要嚴格貫徹質量第一的原則，標石灌注要十分堅實，埋設要十分穩固，確保能長期保存。
