2.1.2 图根控制测量
进行大比例尺数字化测图，由于国家控制网的点位稀少，不能满足测图的需要，这时就需在测区内加密适当数量的控制点，直接为测图的碎部数据采集所用，这些点称为图根控制点。通过一定的测量仪器和测量方法，精确的求出其三维坐标的过程，称为图根控制测量。图根控制测量按施测的项目不同分为图根平面控制测量和高程控制测量。传统的平面控制测量方法有导线测量、三角测量、交会测量等，高程控制测量有图根水准测量和三角高程测量。这些测量方法普遍存在着外业工作量大，效率低等缺点。
近几年随着测量仪器的不断发展改进和人们在实践中不断总结经验，新兴了多种既能保证测图精度又极大提高了工作效率的图根控制测量方法，如全站仪导线测量、全站仪一步测量法、全站仪辐射点法、GNSS-RTK控制测量等。
图根点密度方面，由于采用光电测距，测站点到地物、地形点的距离即使较远也能保证测量精度，故对图根点的密度要求已不很严格。通视条件好的地方，图根点可稀疏些；地物密集、通视困难的地方，图根点可密些。《城市测量规范》（CJJ/T 8—2011）规定，图根控制点（包括高级控制点）的密度，应以满足测图需要为原则，一般不低于表2.29的要求。
表2.29 图根控制点密度
在城市地区，为满足1：500～1：2000比例尺地形图测绘和城市建设的需要，需在国家控制网的控制下依据城市范围大小布设不同等级的平面控制网。城市导线测量的主要技术指标见表2.30。
表2.30 城市导线测量的主要技术指标
注 n为测站数。
下面介绍几种常用的图根控制测量方法。
2.1.2.1 全站仪导线测量
导线测量的特点是易于自由扩展，地形条件限制少，观测方便、控制灵活。全站仪导线测量与传统的导线测量布设形式完全相同，一般分为以下几种：单一闭合导线、单一附合导线、支导线及导线网（图2.31）。不同的是全站仪在一个点位上，可以同时测定后视方向与前视方向之间所夹的水平角、照准方向的垂直角或天顶距、测站距后视点和前视点的倾斜距离或水平距离、测站与后视点以及前视点间的高差，也就是全站仪在一个点位上可以同时进行三要素的测量，与传统导线测量相比，极大地提高了工作效率。
图2.31 导线的几种形式
一般来讲，导线的边长采用全站仪双向施测，每个单向施测一测回，即盘左盘右分别进行观测，读数较差和往返测较差均不宜超过20mm。测边应进行气象改正。
水平角施测一测回，测角中误差不宜超过20″。
每边的高差采用全站仪往返观测，每个单向施测一测回，即盘左盘右分别进行观测，盘左盘右和往返测高差较差均不宜超过0.02Dm。D为边长，单位为km，300m以内按300m计算。
全站仪导线测量角度闭合差不大于
（n为测站数），导线相对闭合差不大于1/2500，高差闭合差不大于
（D为边长，单位为km）。
2.1.2.2 一步测量法
所谓一步测量法就是将图根导线与碎部测量同时作业，比较适合于小面积测量。一步测量法对图根控制测量少设一次站，少跑一遍路，提高外业效率是明显的。如果导线闭合差超限，只需重测导线错误处，用正确的导线点坐标，对本站所测的全部碎部点重算就可重新绘图，因而在数字测图中采用“一步测量法”是合适的。如图2.32所示，A、B为已知点，1、2、3、4为图根点，1′、2′、3′、4′、…为碎部点，一步测量法作业步骤如下。
（1）全站仪置于A点，后视B点，前视1点测水平角、垂直角和距离，以此来推算出1点三维坐标，此坐标为近似坐标，以下施测坐标均为近似坐标。
（2）不搬运仪器，实测A点周围的碎部点1′、2′、…，根据A点坐标可得该站测量的碎部点坐标。
（3）A站测量完毕，仪器搬到1点，后视A点，前视2点测水平角、垂直角和距离，得2点坐标；再实测1点周围碎部点，根据1点坐标可得该站测量的碎部点坐标，及时绘制草图、标注测点角度、距离及碎部点点号。
图2.32 一步测量法
（4）待测回A点，则可由测量的导线数据计算闭合导线闭合差、高差闭合差，并对导线平差处理，然后利用平差后的导线点三维坐标，再重新改算各碎部点的三维坐标。
2.1.2.3 辐射点法
图2.33 辐射法图根控制测量示意图
在数字测图的图根控制中，对于小区域的数字测图，可利用全站仪“辐射点法”直接测定图根控制点，如图2.33所示。辐射点法就是在某一通视良好等级控制点安置全站仪，用极坐标测量方法，按全圆方向观测方式直接测定周围选定的图根点坐标，测站点相对于邻近图根点，点位的中误差不应大于0.1×M×10－3 m（M为比例尺分母），高程中误差不应大于测图基本等高距的1/6。该法最后测定的一个点必须与第一个点重合，以检查观测质量。
2.1.2.4 全站仪支站法
测图时应尽量利用各级控制点作为测站点，在地物、地貌极其复杂零碎时，要在各级控制点上测绘所有的碎部点往往是困难的。因此，除了利用各级控制点外，还要用全站仪支站法增设测站点，但切忌用增设测站点作大面积的测图。
1.测站点测定方法
增设测站点是在控制点或图根点上，采用极坐标法、交会法及支导线测定测站点的坐标和高程。用支导线增设测站时，用三联脚架法既保证了方向传递的精度，又可提高作业效率。
2.测站点点位精度要求
数字测图时，测站点的点位精度，相对于附近图根点的中误差不应大于图上0.2mm，高程中误差不应大于测图基本等高距的1/6。
2.1.2.5 GNSS-RTK测量
利用RTK进行图根控制测量不受天气、地形、通视等条件的限制，仪器操作简便、机动性强、自动化程度高，工作效率比传统方法提高数倍，大大节省人力，而且实时提供经过检验的成果资料，无需数据后处理，不仅能够达到导线测量的精度要求，而且误差分布均匀，不存在误差积累问题。所以，当测区面积较大时，首选的图根控制测量方法就是GNSS-RTK测量。该方法一般分为以下两种：一是利用双频RTK实现快速静态作业模式；二是RTK实时动态测量法。
1.快速静态作业法
快速静态定位测量就是利用快速整周模糊度解算法原理所进行的GNSS静态定位测量。
快速静态定位模式要求GNSS接收机在每一流动站上，静止地进行观测。在观测过程中，同时接收基准站和卫星的同步观测数据，实时解算整周未知数和用户站的三维坐标，如果解算结果的变化趋于稳定，且其精度已满足设计要求，便可以结束实时观测。在图根控制测量中，利用快速静态测量大约5min，即可达到图根控制点点位的精度要求。因此，快速静态定位具有速度快、精度高、效率高等特点。
图2.34 RTK图根作业流程
2.RTK实时动态测量法
RTK实时动态定位测量前需要在一控制点上静止观测数分钟（有的仪器只需2～10s）进行初始化工作，之后流动站就可以按预定的采样间隔自动进行观测，并连同基准站的同步观测数据，实时确定采样点的空间位置。
利用实时动态RTK进行图根控制点测量时，一般将仪器存储模式设定为平滑存储，然后设定存储次数，一般设定为5～10次（可根据需要设定），测量时其结果为每次存储的平均值，其点位精度一般为1～3cm。实践证明RTK实时动态测量图根控制点能够满足大比例尺数字测图对图根控制测量的精度要求。RTK图根控制测量简单的作业流程如图2.34所示。