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1、刘旭春 大地测量综合测试知识 ：liuxuchun 刘旭春 大地测量考试大纲基本要求 n1.根据国家、区域和工程测量的不同需求，优化 设计满足要求的卫星定位连续运行参考站网、卫 星定位控制网、边角控制网、高程控制网和重力 控制网等空间框架基准，并应充分考虑到对似大 地水准面精化工作的要求。 n2.根据不同作业区域的地质、环境、地物以及气 象等情况，选择满足设计要求的点(站)址，并建 造适合该区域的测量标志。 n3.根据控制网的布设情况，编写实施方案，选择 满足设计要求的仪器设备，进行相应的仪器设备 检验，并依据设计的作业方法进行外业观测。对 外业观测数据进行检核，获得合格的观测成果。 ：liu
2、xuchun 刘旭春 n4.根据观测方法和工程项目的要求，选择经过 验证、可靠的数据处理软件对外业观测数据进 行处理，处理结果应符合设计的要求。 n5.根据卫星定位控制网的特点，依据工程需要 进行似大地水准面(或高程异常模型)的精化工 作，完成卫星定位三维控制网的建设。 n6.根据作业区域的坐标系统情况，进行坐标系 之间的分析，确定不同等级、不同年代控制网 间的相互关系。 ：liuxuchun 刘旭春 基本概念 ：liuxuchun 刘旭春 n大地测量学：研究确定地球及其他天体 的形状、大小重力场、表面位置、本体 运动和空间运动等问题的学科。 n大地坐标系：以地球赤道面和相应的本 初子午面的大
3、地子午面为起算面，以地 球椭球面为参考面的地球椭球面坐标系 。 n大地原点：用于归算参考椭球定位结果 并作为观测元素归算和大地坐标计算的 起算点。 ：liuxuchun 刘旭春 n大地水准面：海水面的平均位置闭合后 所形成的闭合曲面 n椭球面：参考椭球的闭合曲面 n垂线：重力作用线 n法线：与椭球面的切平面相垂直的直线 ：liuxuchun 刘旭春 地球模型 ：liuxuchun 刘旭春 地球椭球的基本元素常用符号地球椭球的基本元素常用符号a a ，b b，e e和和e e 表示表示 。符号。符号 的名称和公式为的名称和公式为( (衡量形状和大衡量形状和大 小参数）：小参数）： 长半轴长半轴=
4、a=a；短半轴短半轴=b=b；扁率扁率 =(a-b)/a=(a-b)/a； 第一偏心率第一偏心率 = = 第二偏心率第二偏心率 = = 地球椭球地球椭球 ：liuxuchun 刘旭春 1.1 大地测量的任务和作用 建立国家或大范围的精密控制 网，内容包括三角测量、导线 测量、水准测量、天文测量、 重力测量、惯性测量、卫星大 地测量以及各种大地测量数据 处理等 ：liuxuchun 刘旭春 现代大地测量的特点 长距离、大范围 高精度 实时、快速 四维 地心 学科融合 ：liuxuchun 刘旭春 大地测量的作用 n组织、管理、融合和分析地球海量时 空数据的基础，也是描述、构建认知 地球进而解决地
5、球科学问题的时空平 台 n确定大地测量基准 n为科学研究、国防、经济建设、维护 国家权益、航空航天技术等提供服务 ：liuxuchun 刘旭春 1.2 大地测量系统与参考框架 n大地测量系统规定了大地测量的起算基 准、尺度基准、机器实现方式（包括理 论、模型和方法）。主要包括坐标系统 、高程系统、深度基准和重力参考系统 n大地测量参考框架是通过大地测量的手 段，由固定在地面上的点所构成的大地 网点或其他实体按相应于大地测量系统 的规定模式构建的，是对大地测量系统 的具体实现。主要包括坐标参考框架、 高程参考框架、重力参考框架等 ：liuxuchun 刘旭春 大地测量坐标系统和常数 地心坐标系和
6、参心坐标系 空间直角坐标系和大地坐标系 大地测量常数是指与地球一起旋转且表 面与地球有最佳温和的一组旋转椭球几 何参数和物理参数 ：liuxuchun 刘旭春 参心坐标框架：坐标原点位于参考椭球 中心，由天文大地网实现与维持。如我国 的54坐标和80坐标 地心坐标框架：坐标原点位于地球质心 ，由甚长基线干涉测量、激光测卫、激光 测月、GPS、多普勒等技术手段实现与维 持。如我国的2000坐标系 大地测量坐标框架 ：liuxuchun 刘旭春 n高程基准定义了陆地上高程测量的起算 点，一般可通过验潮的方式，确定海水 面的平均位置作为高程基准 n1956黄海高程系：7年的验潮结果，水 准原点高程为
7、72.289米 n1985国家高程基准：近19年的验潮结 果，水准原点高程为72.2604米 高程系统和高程框架 ：liuxuchun 刘旭春 我国高程系统采用正常高系统，高程起我国高程系统采用正常高系统，高程起 算面为似大地水准面算面为似大地水准面 我国的高程框架由国家二期一等水准网我国的高程框架由国家二期一等水准网 以及复测结果维持与实现以及复测结果维持与实现 高程框架还可以由似大地水准面来实现高程框架还可以由似大地水准面来实现 我国高程框架分为四个等级，分别定义我国高程框架分为四个等级，分别定义 为一、二、三、四等水准控制网为一、二、三、四等水准控制网 高程系统和高程框架 ：liuxuc
8、hun 刘旭春 重力测量就是为测定空间一点的重力加重力测量就是为测定空间一点的重力加 速度速度 重力基准就是标定一个国家或地区的绝重力基准就是标定一个国家或地区的绝 对重力值的标准对重力值的标准 重力参考系统则是指采用的椭球参数及重力参考系统则是指采用的椭球参数及 其相应的正常重力场其相应的正常重力场 重力测量框架是分布在各地的若干绝对重力测量框架是分布在各地的若干绝对 重力点和相对重力点以及若干条基线组成重力点和相对重力点以及若干条基线组成 重力系统和重力测量框架 ：liuxuchun 刘旭春 我国在20世纪50-70年代，使用波茨坦重 力基准，重力参考系统采用克拉索夫斯基 椭球体参数 20
9、世纪80年代建立了国家1985重力基本 网，参考系统采用IAG75椭球常数 1999-2002完成了2000国家重力基本网建 设，重力参考系统采用GRS80椭球常数 ：liuxuchun 刘旭春 深度基准 n深度基准一般采用当地的潮汐调和系数 计算得出 n深度基准可采用理论深度基准、平均低 潮面、最低低潮面或大潮平均低潮面等 n1956年前我国采用了平均低潮面、实 测最低潮面或大潮平均低潮面，1957年 后采用理论深度基准面作为深度基准。 该面试按照前苏联弗拉基米尔计算的当 地理论最低低潮面 ：liuxuchun 刘旭春 n时间系统规定了时间测量的参考标准 ，包括时刻的参考标准和时间间隔的尺
10、度标准。 n时间是通过秒长定义的，而秒长又与 频率相关，因此时间基准也称时间频率 基准 n时间系统框架是通过守时、授时和时 间频率测量技术来实现和维持的时间系 统 1.3 时间系统和时间系统框架 ：liuxuchun 刘旭春 世界时：以地球自转为周期， 1960前作为国际时间的基准 原子时：以位于海平面的铯原子 内部2个超精细结构能级月桥辐射 的电磁波周期为基准。1958.1.1开 始启用作为国际时间标准 ：liuxuchun 刘旭春 力学时:根据天体动力学理论的运动方 程定义的时间系统 协调时：以原子时秒长和世界时起点 定义的时间系统 GPS时：由GPS星载原子钟和地面监控 站的原子钟组成的
11、一种原子时基准。 与国际原子是由19秒的常数差，在 1980.1.6零时与协调时相一致。 ：liuxuchun 刘旭春 2.1 传统大地控制网 三角测量 三边测量 边角测量 导线测量 ：liuxuchun 刘旭春 布设原则 n分级布网，逐级控制 n要具有足够的精度 n要具有足够的密度 n要具有统一的规格 n国家平面控制网控制网分为一、 二、三、四等，共四个等级 ：liuxuchun 刘旭春 我国统一的国家大地控制网的布设工作开始于我国统一的国家大地控制网的布设工作开始于2020 世纪世纪5050年代初，年代初，6060年代末基本完成，历时年代末基本完成，历时2020多年多年 。共布设一等三角锁
12、。共布设一等三角锁401401条，一等三角点条，一等三角点61826182个，个， 构成构成121121个一等锁环，锁长个一等锁环，锁长7.37.3万万kmkm。一等导线点。一等导线点 312312个，构成个，构成10 10个导线环，导线环总长约个导线环，导线环总长约1 1万万kmkm。 19821982年完成了天文大地网整体平差，网中包括一年完成了天文大地网整体平差，网中包括一 等三角锁系，二等三角网，部分三等网，共等三角锁系，二等三角网，部分三等网，共 4843348433个大地控制点，个大地控制点，500500条起始边和近条起始边和近10001000个正个正 反起始方位角，反起始方位角，
13、311198311198个方向观测值，个方向观测值，14041404条导线条导线 测距观测值。测距观测值。 五、国家水平控制网的 布设概况 ：liuxuchun 刘旭春 平差结果表明平差结果表明：网中离大地原点最远点的：网中离大地原点最远点的 点位中误差为点位中误差为0.9m0.9m，一等方向中误差为，一等方向中误差为 0.460.46。采用条件联系数法和附有条件。采用条件联系数法和附有条件 的间接观测平差法两种方案独立进行平差的间接观测平差法两种方案独立进行平差 ，两种方案平差后所得结果基本一致，坐，两种方案平差后所得结果基本一致，坐 标最大差为标最大差为4.8cm4.8cm。这充分说明我国
14、天文大。这充分说明我国天文大 地网的精度较高，结果可靠。地网的精度较高，结果可靠。 ：liuxuchun 刘旭春 光学经纬仪、电子经纬仪、全站型电 子速测仪 光学经纬仪分类： DJ07,DJ,1DJ2,DJ6,DJ30 电子经纬仪分类：， 经纬仪和光电测距仪及其检验 ：liuxuchun 刘旭春 ：liuxuchun 刘旭春 2.3 水平角观测 观测误差的主要来源： n人差 n仪器误差 n外界条件 ：liuxuchun 刘旭春 n方向观测法：一般用于三、四等水平角 测量，或在地面电、低觇标、方向数较 少的二等水平角测量中使用 n分组方向观测法：方向数多于6个时使 用 n全组和测角法：一等三角测
15、量或高标的 二等水平角测量中使用 水平角观测方法 ：liuxuchun 刘旭春 三角点观测及外业验算 1、外业观测程序 2、三角点外业验算 ：liuxuchun 刘旭春 2.4 三角高程测量 竖直角观测方法： n中丝法：四个测回，盘左、盘右依次观 测 n三丝法：二个测回，方法同上 ：liuxuchun 刘旭春 高差计算公式 n利用水平距离单向高差计算公式： n利用倾斜距离单向高差计算公式： ：liuxuchun 刘旭春 大气垂直折光及其减弱措施 ：liuxuchun 刘旭春 ：liuxuchun 刘旭春 n折光系数一般为0.09-0.16之间 n实际作业时可以通过测定测区的平均 折光系数、选择
16、有利观测时间、对向 观测、提高视线高度、短边传递高程 等方法来消除或者减弱大气垂直折光 的影响 ：liuxuchun 刘旭春 2.4 导线测量 导线的布设 n导线共分四个等级，每个等级的精度与相 对应的三角锁网应当一致 n主要技术指标见P12 ：liuxuchun 刘旭春 导线边方位角中误差 n一端有已知方位角的自由导线 n两端有已知方位角的自由导线 ：liuxuchun 刘旭春 选点、造标和埋石 边长测量 水平角观测 垂直角观测 导线测量概算 导线测量作业及概算 ：liuxuchun 刘旭春 3.1 GPS控制网等级 nA级由卫星定位连续运行基准站组成，用于建 立国家一等大地控制网，进行全球性的地球动 力学研究、地壳形变测量和卫星精密定轨；
