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
                         刘廷明 （上海建浩工程顾问有限公司  邮编：200030）
摘要：详细介绍了精密工程测量控制网的布设、控制测量的实施和数据处理的通用作业方法，并结合上海光源精密工程控制网的建立，进一步说明了通用作业方法的可行性，对同类高精度工程控制网的建立具有一定的指导作用。
关键词：精密控制网；全站仪测量；数据处理；方差估计
The Establishment of Engineering Control Network with High Degree of Accuracy  LIU Tingming
.Shanghai Jianhao Engineering Counseling Company Limited，Shanghai 200030，China
ABSTRCT: the method of engineering control network with high degree of accuracy about its design, field surveying and data processing are detailed in this paper, and also is verified by the engineering example of Shanghai synchrotron radiation facility. It may be helpful to the same kind of project. 
Key Words: precise engineering control network; surveying by total station; data processing; variance estimation
随着科学技术的进步和人类社会的发展，工程结构愈来愈复杂，其施工建设对测量的精度要求亦越来越高。对于土木工程而言，普通工程测量精密工程测量。工程测量精密工程测量代表着工程测量学的发展方向，是促进工程测量学科发展的动力。
精密工程测量是指绝对测量精度达到毫米量级，相对测量精度达到10um，在特殊条件下，采用先进的仪器设备和技术手段进行的一种特殊的工程测量工作[4]。精密工程控制网的作用是在工程施工前（设计阶段）、施工中（施工阶段）以及施工后（竣工运营阶段）的各个不同的阶段对被测量（放样）点、线和面提供可靠的测量基准。
精密工程测量控制网在许多方面有别于国家大地测量和常规工程测量控制网。首先表现在控制网的设计上，必须先进行网的优化设计。考虑到后期变形测量的需要，控制网的优化设计通常要同时涉及到精度、可靠性和灵敏度指标设计。设计中，要求尽可能地进行多余观测，以增强网的内部可靠性（增加观测值多余观测分量），有利于观测值粗差定位和方差分量估计。对于采用GPS布网，就要求对网作精心布设，注意地面观测条件，并且采用精密星历解算基线。对于精密工程来说，尽量不采用单纯的GPS网[10]，将GPS网与边角网同时联合解算是一个不错的选择，但要注意GPS网与地面网边之间的精度匹配以及地面边角测量精度匹配的影响，当然成本会相应增大，这还有待实践的进一步检验。
工程控制网优化设计方法有解析法和模拟法两种[3]。解析法是基于优化设计理论构造目标函数和约束条件，解求目标函数的极大值或极小值，一般将网的精度、可靠性和灵敏度指标作为目标函数或约束条件。模拟法优化设计是根据设计资料和地形图资料在图上选点布网，模拟观测方案和观测值，计算网的各种质量指标，如精度、可靠性和灵敏度等。相比较而言，由于模拟法比较灵活，加之有测量经验容易实现；相反解析法求出的最后结果可能很好，但无法实施。
在实践中，优化设计：先固定观测值的精度，对选取的网点，观测所有可能的边和方向，计算网的质量的指标，若质量偏低，则必须提高观测值的精度。在某一组先验精度下，若网的质量指标偏高了，这时可按观测值的内部可靠性指标删减观测值太大，说明该观测值显得多余，应删去；若很小，则该观测值的精度不宜增加。这种
三、内业数据处理
精密工程控制网涉及的数据处理内容较多，相对其它较复杂一些，概括起来分三个部分。一是坐标系和投影面的选择。多数情况一般采用地方独立坐标系，若考虑到今后的需要，还应和国家控制网进行联测。选择地方独立坐标系主要是有利于施工放样的方便，为了反映网的内部实际精度而不受起始点误差的影响，也经常选择一个已知点和一个已知方向来作为网的起算数据。二是数据的预处理，边角网涉及的数据预处理项目有[3][5]：数据整理，方向投影改化，边长常数及周期误差改正、倾斜改正和投影改化，闭合差验算等。水准测量包括数据整理，尺长改正、水准面不平行改正，闭合差验算等。三是网的平差，由于观测值涉及到多个不同类型和来源，通常采用按方差分量估计进行定权平差。
方差和协方差分量估计实质上是精化平差的随机模型，。对多种观测量进行综合处理，因此，方差分量估计已成为测量平差的必备内容。巴尔达的数据探测法对观测值稳健估计法具有抵抗多个粗差影响的优点对多个粗差同时进行定位和定值。 上海光源是中国科学院和上海市政府联合投资建设的国家大型综合同步加速器工程项目。该工程项目（见图1）呈圆形结构，造型奇特新颖。从里到外主要分为四大块：直线隧道、增强器隧道、储存环隧道和试验大厅。根据需要将加速后的不同能量的高能粒子穿过不同的储存环隧道锯齿墙来供科技人员进行实验。由于此项目为国家重大工程，在前期筹备时就提出了该工程建筑、安装施工的两个难点：一是建筑施工工艺较复杂；二是测量定位精度要求较高。因此，测量定位引起业主、监理、施工三方的高度重视，除施工单位，还特聘请监理公司和研究单位同共作测量方案、布设测量控制网和测点放样复核。针对该工程结构特点，施工测量难点主要有以下几方面：
（1）、控制测量精度高。由于该工程对主体结构、设备构件的定位要求较高，主体结构测量定位相
对控制线的定位误差要控制在±5mm以内，光束线与储存环锯齿墙、波导孔预埋件相对控制点定位要控制在±3mm以内，才能满足将来科学实验设备安装的要求。
（2）、主体结构板墙、储存环地沟定位测量都是圆环结构，圆环结构的放样点位密集，大量的放样点需要现场计算，因此现场计算及放样、复核的工作量相当大。
（3）、光束线与储存环锯齿墙、波导孔预埋件定位测量。光束线与储存环锯齿墙、波导孔预埋件是实验设备安装的构件，该部分构件是光束线通过、加速、离子分裂、能级变迁的重要设备，对其定位的要求要达到微米级，要用特殊的测量设备来调整。因此对其预埋件的定位要尽量满足设计要求，三维位置控制在±3mm以内。
1、首级控制网的布设
根据工程的外形结构和施工情况，首级控制网点的选择布设在施工场地四周（见图2），且点位不受施工的影响，点的设置要稳固。经模拟优化设计后，确定图中YA，YB，YC，YD和YE为首级控制点，G10和G9为上海测绘院提供的起算点，共同组成首级控制网。
由于控制网精度要求高，以及将来设备
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