能同时顾及的不仅有精度和费用指标，还有其他一些指标。应用这种方法，可求得最为合理的设计方案。然而此法也有不足之处，主要是计算工作量大，必须依靠计算机进行。
2.5.1 控制网的质量指标
在控制网的设计阶段，质量标准是设计的依据和目的，同时又是评定网的质量的指标。 质量标准包括精度标准、可靠性标准、费用标准、可区分标准及灵敏度标准等。其中常用的主要是前3个标准。
1.精度标准
网的精度标准以观测值仅存在随机误差为前提，使用坐标参数的方差—协方差阵Dxx或协因数阵Qxx来度量，要求网中目标成果的精度应达到或高于预定的精度。
2.可靠性标准
可靠性理论是以考虑观测值中不仅含有随机误差，还含有粗差为前提，并把粗差归入函数模型之中来评价网的质量。 网的可靠性，是指控制网能够发现观测值中存在的粗差和抵抗残存粗差对平差结果的影响的能力。
3.费用标准
布设任何控制网都不可一味追求高精度和高可靠性而不考虑费用问题，尤其是在讲究经济效益的今天更是如此。网的优化设计，就是得出在费用最小（或不超过某一限度）的情况下使其他质量指标能满足要求的布网方案。具体地说就是采用下列的某一原则：
（1）最大原则。在费用一定的条件下，使控制网的精度和可靠性最大或者可靠性能满足一定限制下使精度最高。
（2）最小原则。在使精度和可靠性指标达到一定的条件下，使费用支出最小。
一般来说，布网费用可表达为
C总?C设计?C造埋?C观测?C计算?C分析
式中，C表示经费，下标表示经费使用的项目。优化设计中，主要考虑的是观测费用
C观测。由于各种不同观测量，采用不同的仪器，其计算均不一样，很难有一完整的表达式
表达出来，只能视具体情况，采用不同的计算公式。
2.5.2 优化设计的分类和方法
1.优化设计的分类
工程控制网的优化设计，是在限定精度、可靠性和费用等质量指标下，获得最合理、满意的设计。
网的优化设计可分为零、一、二、三类。 （1）零类设计（基准设计）。就是在控制网的网形和观测值的先验精度已定的情况下，选择合适的起始数据，使网的精度最高。 （2）一类设计（图形设计）。就是在观测值先验精度和未知参数的准则矩阵已定的情况下，选择最佳的点位布设和最合理的观测值数目。 （3）二类设计（权设计）。即在控制网的网形和网的精度要求已定的情况下，进行观测
工作量的最佳分配（权分配），决定各观测值的精度（权），使各种观测手段得到合理组合。
表2-7 控制网优化设计的分类
设计分类 零类设计（ZOD） 一类设计（FOD） 二类设计（SOD） 三类设计（THOD） 固定参数 待定参数 B,P X,Qxx P,Qxx B,Qxx Qxx，部分B,P B P 部分B,P （4）三类设计（加密设计）。是对现有网和现有设计进行改进，引入附加点或附加观测值，导致点位增删或移动，观测值的增删或精度改变。
各类设计的划分可用表2-7简单表示。 2.优化设计的方法
控制网的优化设计的方法大致可分为两种：解析法和模拟法。 1）解析法
解析法是将设计问题表达为含待求设计变量（如观测权、点位坐标）的线性或非线性方程组，或是线性、非线性数学规划问题。
解析法具有计算机时较少、理论上较严密等优点，但其数学模型难于构造，最优解有时不符合实际或可行性差，权的离散化和程序设计较费时等缺点。 解析法可适用于各类的设计问题，特别是零类设计。 2）模拟法
模拟法是对经验设计的初步网形和观测精度，模拟一组起始数据与观测值输入计算机，按间接（参数）平差，组成误差方程、法方程、求逆进而得到未知参数的协因数阵（或方差—协方差阵），计算未知参数及其函数的精度，估算成本，或进一步计算可靠性数值等信息；与预定的精度要求、成本和可靠性要求等相比较；根据计算所提供的信息及设计者的经验，对控制网的基准、网形、观测精度等进行修正。然后重复上述计算，必要时再进行修正，直至获得符合各项设计要求的较理想的设计方案。工作流程如图2-22所示。
图2-22
模拟法可用于除零类设计之外的各类设计，设计过程中可同时顾及任意数目的参数和目标，特别适用于一类和三类设计。 模拟法的优点是设计的计算简单，设计程序易于编制，且因优化过程可利用作业人员已有的经验随时进行人工干预。计算结果可用计算机或绘图仪输出和显示，进行人机对话，使设计过程达到高效率，使用灵活。
模拟法的缺点是较费机时，计算量较大，所得结果相对解析法而言，在严格的数学意义上可能并非最优解。但从实用角度来说，模拟法具有更大的优越性。一种可能的发展方向就是解析法和模拟法相结合，互相取长补短，使优化设计的解算方法更为合理、可行。
§2.6 工程水平控制网技术设计书的编制
像任何工程设计一样，控制测量的技术设计是关系全局的重要环节，技术设计书是使控制网的布设既满足质量要求又做到经济合理的重要保障，是指导生产的重要技术文件。 技术设计的任务是根据控制网的布设宗旨结合测区的具体情况拟定网的布设方案，必要时应拟定几种可行方案。经过分析，对比确定一种从整体来说为最佳的方案，作为布网的基本依据。
2.6.1 技术设计的内容和步骤
1.搜集和分析资料
（1）测区内各种比例尺的地形图。
（2）已有的控制测量成果（包括全部有关技术文件、图表、手簿等等）。特别应注意是否有几个单位施测的成果，如果有，则应了解各套成果间的坐标系、高程系统是否统一以及如何换算等问题。
（3）有关测区的气象、地质等情况，以供建标、埋石、安排作业时间等方面的参考。 （4）现场踏勘了解已有控制标志的保存完好情况。
（5）调查测区的行政区划、交通便利情况和物资供应情况。若在少数民族地区，则应了解民族风俗、习惯。
对搜集到的上述资料进行分析，以确定网的布设形式，起始数据如何获得，网的未来扩展等。
其次还应考虑网的坐标系投影带和投影面的选择。
此外还应考虑网的图形结构，旧有标志可否利用等问题。
2. 网的图上设计
根据对上述资料进行分析的结果，按照有关规范的技术规定，在中等比例尺图上以“下棋”的方法确定控制点的位置和网的基本形式。 图上设计对点位的基本要求是： （1）从技术指标方面考虑
图形结构良好，边长适中，对于三角网求距角不小于30°；便于扩展和加密低级网，点位要选在视野辽阔，展望良好的地方；为减弱旁折光的影响，要求视线超越（或旁离）障碍物一定的距离；点位要长期保存，宜选在土质坚硬，易于排水的高地上。 （2）从经济指标方面考虑
充分利用制高点和高建筑物等有利地形、地物，以便在不影响观测精度的前提下，尽量降低觇标高度；充分利用旧点，以便节省造标埋石费用，同时可避免在同一地方不同单位建造数座觇标，出现既浪费国家资财，又容易造成混乱的现象。 （3）从安全生产方面考虑
点位离公路、铁路和其他建筑物以及高压电线等应有一定的距离。 （4）图上设计的方法及主要步骤
图上设计宜在中比例尺地形图（根据测区大小，选用1：25 000～1：100 000地形图）上进行，其方法和步骤如下： （Ⅰ）展绘已知点；
（Ⅱ）按上述对点位的基本要求，从已知点开始扩展；
（Ⅲ）判断和检查点间的通视。 若地貌不复杂，设计者又有一定读图经验时，
图2-23
则可较容易地对各相邻点间的通视情况作出判断。若有些地方不易直接确定，就得借助一定的方法加以检查。下面介绍一种简单可靠的方法—图解法。
如图2-23所示。设A,B为预选的点，C为AB方向上的障碍物，A,B,C三点的高程如图中所注。
取一张透明纸，将其一边与A,B两点相切，在A,B,C三点处分别作纸边的垂线，垂线的长度依三点的高程按同一比例尺绘在纸上，得AA?、BB?、CC?。连接A?B?，若C?在A?B?之上（如本例所示），则不通视；如C?在A?B?之下，则通视。但必须注意：当C?很接近A?B?时，还得考虑球气差的影响。例如，当C?距任一端点为1.2km时，C?虽比A?B?低0.1m，但实际上并不通视。
(Ⅳ）估算控制网中各推算元素的精度。
(Ⅴ）拟定水准联测路线。水准联测的目的在于获得三角点高程的起算数据，并控制三角高程测量推算高程的误差累积。
(Ⅵ）据测区的情况调查和图上设计结果，写出文字说明，并拟定作业计划。
3.编写技术设计书
技术设计书应包括以下几方面的内容： （1）作业的目的及任务范围； （2）测区的自然、地理条件；
（3）测区已有测量成果情况，标志保存情况，对已有成果的精度分析； （4）布网依据的规范，最佳方案的论证； （5）现场踏勘报告；
（6）各种设计图表（包括人员组织、作业安排等）； （7）主管部门的审批意见。
§2.7选点、建标和埋石
2.7.1 选点
如何把控制网的图上设计放到地面上去，只能通过实际选点来实现。图上设计是否正确以及选点工作是否顺利，在很大程度上取决于所用的地形图是否准确。如果差异较大，则应根据实际情况确定点位，对原来的图上设计作出修改。
选点时使用的工具主要有：望远镜、小平板、测图器具、花杆、通讯工具和清除障碍的工具等。此外，还应携带设计好的网图和有用的地形图。点位确定后，打下木桩并绘点之记，如图2-24，便于日后寻找。
选点任务完成后，应提供下列资料： （1）选点图； （2）点之记；
（3）三角点一览表，表中应填写点名、等级、至邻点的概略方向和边长、建议建造的觇标类型及高度、对造埋和观测工作的意见等。
图2-24
2.7.2觇标高度的确定
1.影响通视的因素
图上设计和实地选点都要考虑觇标的高度，这对保证观测值的质量和节约造标费用均有重要意义。如何确定比较有利的觇标高度呢？首先要分析影响通视的因素，很明显，如果两控制点间有挡住视线的障碍物，就会造成互不通视。除此以外，地球表面弯曲以及大气折光也是影响通视的因素（由此产生的误差称为球气差）。对于后两项因素的综合影响，测量学中已作了推证，下面只列出计算公式
s2V?p?r?0.42
R式中，p、r分别代表地球曲率和大气折光影响，s为测站与目标间的距离，R为地球半径。
实用上可用计算器计算（注意公式中各量的单位）或从有关资料中查取相应的数表（以s为引数）。
在以下确定觇标高度的3种方法中，都必须克服上述因素的影响。
2.确定觇标高度的方法
在图2-25中，A、B为选定的三角点点位。由于在A,B视线方向上存在障碍物C，再加上球气差的影响，则A、B间互不通视。现在用解析法来确定在A点和B点上建造觇标的高度。
先画出两点间的纵断面图，作图时应考虑上述球气差的影响。在毫米方格纸上，以C为原点（见图2-25），过C点作一水平线作为横轴，从原点C分别向左右两方按一定比例尺截取s1和s2的距离（即图2-32中障碍物到A、B的距离），得到截点A1、B1。过两截点作垂线并在垂线上按?H1（?HC?HA）,?H2（?HC?HB）依一定比例尺截出A2、B2两点，HA,Hc,HB由地形图上求得。?H为正时，截点在水平线之下，为负时在上，这样就得到把地面看做是平面时的纵断面。顾及球气差的影响，应将A2、B2两者各下降一段距离V1、V2，从而得到A,B两点，这样就得到了作为确定觇标高度基础的纵断面图。由于视线需高出障碍