精密工程测量控制网布设原则及设计的思考

精密工程测量控制网布设原则及设计的思考
摘要本文以精密工程测量控制网布设为研究视角，针对精密工程测量控制网布设原则及设计展开分析讨论，期待为进一步提高精密工程测量控制网布设水平贡献绵薄之力。

关键词精密工程；测量控制网；布设
前言
20世纪五十年代开始，測量学科得到进一步的发展，在测量学科中共一个非常重要的分支就是工程测量学，经过多年的发展，工程测量已经进入到精密工程测量的发展阶段，现阶段精密工程测量的发展非常的活跃，是测绘科学技术发展过程中集中关注的焦点。

1 布设应遵循的基本原则
第一，必须保证控制网的精度。

在实践中控制网的精度应该根据工程所提出来的实际要求确定。

例如，高能粒子环形加速器的精度就是由电池铁的位置来决定的，其理论依据是共振理论，为了使得粒子不会在磁场内的真空壁上出现碰撞从而产生共振，我们要求总误差对于粒子运行轨道的影响要不高于0.025mm。

为了全面达到这一要求，应该保证粒子运行的轨道始终是一条平滑的曲线，应该采取行之有效的措施使得两个相邻的磁铁径向位置的误差不能高于0.1-0.2mm。

而对于直线加速器来讲也是非常关键的，我们也应该对它的横向误差进行精准的控制，要求误差不能高于0.05-0.3mm[1]。

总而言之，在精度控制的过程中，允许一定的误差存在，而这些误差主要是由于测量、构建制造、基础变形所导致的，所以对于误差的控制一定要细之又细、精之又精。

第二，控制网的形状一定是基于精密工程建筑的形状、规模、安装测量的方式决定出来的。

在实践中，控制网一般都是不会受到施工环境以及图形强度等因素影响的一个理论化的网络，也就是说控制网主要由规则的三角形或者四边形组成，同时也要求控制网的图形是统一的、密度上是均匀的、安装过程是方便与快捷的。

第三，对于控制点的密度要进行严格的控制，应该全面满足安装技术以及构件基本性能的要求，应该实现对于控制网的一次性布网以及统一化平差，从而减少工作中相关误差的积累。

对于那些规模比较大的工程来讲如果需要分阶段的安装控制网，在安装过程中应该进行分段式的平差活动，在平差的过程中一定要采取相关措施确保分断布网过程中的精度不受到损失，控制点的点位选择也是非常重要的，应该与安装设备构件呈现对称分布的态势，同时应该与设备构件靠近，从而使得测量工作可以有效划分为相同的工序，并可以采用统一化的测量仪器进行测量，这样就可以有效减少测量工作中存在的误差。

第四，在布设控制网的时候一定要保证控制点在高度上的稳定性与可靠性，对于那些标志性的结构，他在实践中需要埋设的深度以及需要的相关保护装置都应该进行有效的思考。

控制点是测量、设备稳定运行的基础所在，在工程施工的过程中相关设备的检查、校对都不应该影响设备的运行。

在进行工程项目整体设计的过程中，应该集中考虑测量工作的专用通道，从而使得测量工作的开展更加的方便。

第五，不仅要保证测量的效率以及测量的精准程度，同时还要实现测量的自动化，也就是说可以将测量过程中所获得的数据进行自动化的记录与传输、储存与整理。

在实践中测量安装以及变形观测的工作量普遍比较大，在很多时候会出现重复测量的情况，在一些工程项目中往往会包含对人体具有伤害的成分，如核电站中粒子加速器等，这就需要在这些工程中有效组建一个自动化的检测系统，这样就可以在不停止全部设备运行的情况下，时效性的获得工程在时间与空间上的运行状态，从而提高控制的精度[2]。

第六，在布设控制网的过程中应该对影响测量精度的外部环境进行综合性的考虑。

温度梯度对于测角会产生影响，大气条件的变化会对光电测距产生影响，大气湍流会对基准线的测量产生影响。

所以在那些大规模的精密工程中，计算设备的理论坐标的过程中应该充分考虑地球的形状、地形的荷载、地壳的构造等因素，从而确保测量中所获得的数据不会存在过大的偏差。

2 控制网设计的方法
在精密工程测量控制网布设过程中相关的计算方法有很多，其中数学扭曲法是非常常见的与常用的计算方法。

数学扭曲法主要是计算数学中存在的蒙特卡洛方法在测量学科中的一种实践应用。

其在本质上属于随机模拟方法中的一种。

蒙特卡洛法在实践中的应用不仅可以实现对确定性数学问题的有效解决，同时也可以实现对随机性问题的有效解决。

但是涉及建立概率模型或者随机模型的时候，对于模型或者过程进行抽样调查与实验、参数求解等问题不够准确。

控制网的测量在本质上属于随机过程，在测量过程中存在的偶然性误差基本上都与正态分布相吻合，所以我们可以利用蒙特卡洛法实现对控制网的模拟计算，对网点坐标参数进行求解，其主要步骤如下：第一，根据之前所设计出来的控制网的图形以及实践中用于观测的整体方案，可以得出网点坐标的理论值，也就是通常所说的设计值，以这些设计值作为基础通过反算的方式可以计算出边长以及方向上的真实值。

第二，根据之前所设计出来的观察精度要求，利用生成随机数的方法可以产生于正态分布相服从的观察误差，也就是通常所讲的扭曲值，将扭曲值与边长和方向的真实值相加就可以得到伪观测值。

第三，通过对模拟值的平差计算以及详细的数据分析可以获得坐标参数的估算值，同时也可以获得真位移值，这一数值是由测量中的误差所导致的。

第四，对同一网络体系中的内容进行多次的模拟计算，最终就可以发现测量误差对于系统运行所产生的影响。

参考文献
[1] 刘廷明.精密工程测量控制网的建立方法——上海光源工程首级控制网
的建立[J].江西测绘，2007，（S1）：15-18.
[2] 刘廷明.精密工程测量控制网的建立方法——上海光源工程首级控制网的建立[J].江西测绘，2007，5（s1）：106-109.。