综合能力笔记-第1章-大地测量

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1、第一章 第 1 节 大地测量学概论 知识点一：大地测量的任务（多选）：大地测量是为研究地球的形状 及表面特性进行的实际测量工作。其主要任务是建立国家或大范围的精密 控制测量网，内容有三角测量、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。它为大规 模地形图测制及各种工程测量提供高精度的平面控制和高程控制；为空 间科学技术和军事用途等提供精确的点位坐标、距离、方位及地球重力场 资料；为研究地球形状和大小、地壳形变及地震预报等科学问题提供资 料。 知识点二：大地测量的特点（了解）：(1)长距离、大范围；(2) 高精度； (3)实时、快速；(4)“四维”

2、；(5)地心；(6)学科融合 知识点三：大地坐标系统与参考框：大地测量系统规定了大地测量的起 算基准、尺度标准及其实现方式。大地测量系统包括坐标系统、高程系统、 深度基准和重力参考系统。与大地测量系统相对应，大地参考框架有坐标 （参考）框架、高程（参考）框架和重力测量（参考）框架三种。 知识点四：大地测量参心坐标框架：根据其原点位置不同，分为地心坐 标系统和参心坐标系统。大地测量常数是指与地球一起旋转且和地球表面 最佳吻合的旋旋转椭球（即地球椭球）几何参数和物理参数。54 坐标系、 80 坐标系所采用参考椭球、大地原点；54 坐标系： 克拉索夫斯基椭球 ， 前苏 联的普尔科沃；80 坐标系：1

3、975 年国际椭球体；陕西西安 知识点五：地心坐标系：国际地面参考框架(itrf)是国际地面参考系统 (itrs)的具体实现。它以甚长基线干涉测量(vlbi) 、卫星激光测距(slr)、激光 测月(llr) 、gps 和卫星多普勒定轨定位(doris)等空间大地测量技术构成全球 观测网点，经数据处理，得到 itrf 点（地面观测点）站坐标和速度场等。 2000 国家大地控制网是定义在 itfs 2000 地心坐标系统中的区域性地心坐标 框架。区域性地心坐标框架一般由三级构成。第一级为连续运行站构成的 动态地心坐标框架，它是区域性地心坐标框架的主控制；第二级是与连续 运行站定期联测的大地控制点构

4、成的准动态地心坐标框架；第三级是加密 大地控制点.（itrf ）已成为国际公认的应用最广泛、精度最高的地心坐标框 架。 知识点六：高程系统：1985 国家高程基准是我国现采用的高程基准， 青岛水准原点高程为 72.2604m。 水准原点网由主点-原点、参考点、附点共 6 个点组成。我国高程系 统采用正常高系统，正常高的起算面是似大地水准面。由地面点沿垂线向 下至似大地水准面之间的距离，就是该点的正常高，即该点的高程。正高： 沿重力（垂）到大地水准面的距离。大地高：沿法线到椭球面的距离。测 量外业作业大地基准面、基准线（大地水准面，铅垂线）；内业作业的基准面、基准线（参考椭球面，法线） 知识点七

5、：重力系统框架：重力参考系统则是指采用的椭球常数及其 相应的正常重力场。重力测量框架则是由分布在各地的若干绝对重力点和 相对重力点构成的重力控制网，以及用作相对重力尺度标准的若干条长短 基线。1999 年至 2002 年，我国完成了 2000 国家重力基本网建设，简称 “2000 网”。它由 259 个点组成，其中基准点 21 个、基本点 126 个和基本 点引点 112 个；长基线网 1 个，重力仪格值标定场 8 处，联测了 1985 国 家重力基本网及中国地壳运动观测网络重力网点 66 个。该网使用了 fg5 绝 对重力仪施测，并增加了绝对重力点的数量，覆盖面大，是我国新的重力 测量基准。

6、重力系统采用 grs 80 椭球常数及其相应正常重力场。80 年代初， 我国建立了“国家 1985 重力基本网”，简称为“85 网”。它由 6 个基准点、 46 个基本点和 5 个基本点引点组成。重力参考系统则采用 iag75 椭球常数 及其相应正常重力场。 知识点八：深度基准：有的采用理论深度基准面，有的采用平均低潮 面、最低低潮面、大潮平均低潮面等。我国 1956 年以前主要采用了最低低 潮面、大潮平均低潮面和实测最低潮面等为深度基准。从 1957 年起采用理 论深度基准面为深度基准。该面是按苏联弗拉基米尔计算的当地理论最低 低潮面。 知识点九：时间基准：大地测量中常用的时间系统有：(1)

7、世界时 (universal time，ut)：以地球自转周期为基准，在 1960 年以前一直作为国 际时间基准。(2)原子时(atomic time，at) ：以位于海平面（大地水准面，等 位面）的铯(133cs) 原子内部两个超精细结构能级跃迁辐射的电磁波周期为 基准，从 1958 年 1 月 1 日世界的零时开始启用。(3)力学时(dynamic time，dt) ：在天文学中，天体的星历是根据天体动力学理论的运动方程而编 算的，其中所采用的独立变量是时间参数 t，这个数学变量 t，便被定义为 力学时。(4)协调时(unlversal time coordinated，utc)：它并不是

8、一种独立的时 间，而是时间服务工作中把原子时的秒长和世界时的时刻结合起来的一种 时间。(5)gps 时(gps time，gpst) ：由 gps 星载原子钟和地面监控站原子钟组 成的一种原子时基准，与国际原子时保持有 19s 的常数差，并在 gps 标准历 元 1980 年 1 月 6 日零时与 utc 保持一致。 时间系统框架是对时间系统的实现。描述一个时间系统框架通常需要涉 及如下几个方面的内容： (1)采用的时间频率基准。时间系统决定了时间系统框架采用的时间频率基 准。不同的时间频率基准，其建立和维护方法不同。历书时是通过观测月 球来维护；力学时是通过观测行星来维护；原子时是由分布不同

9、地点的一 组原子频标来建立，通过时间频率测量和比对的方法来维护。(2)守时系统。 守时系统用于建立和维持时间频率基准，确定时刻。为保证守时的连续性，不论是哪种类型的时间系统，都需要稳定的频标。(3)授时系统。授时系统 主要是向用户授时和时间服务。授时和时间服务可通过电话、网络、无线 电、电视、专用（长波和短波）电台、卫星等设施和系统进行，它们具有 不同的传递精度，可满足不同用户的需要。(4)覆盖范围。覆盖范围是指区 域或是全球。20 世纪 90 年代自美国 gps 广泛使用以来，通过与 gps 信号的 比对来校验本地时间频率标准或测量仪器的情况越来越普遍，原有的计量 传递系统的作用相对减少。

10、知识点十：常用坐标系：大地坐标系、地心坐标系、空间直角坐标系、 站心坐标系、高斯直角坐标系 地心坐标系应满足以下四个条件：(1)原点位于整个地球（包括海洋和 大气）的质心；(2)尺度是广义相对论意义下某一局部地球框架内的尺度； (3)定向为国际时间局测定的某一历元的协议地极和零子午线，称为地球定 向参数(eop) ；(4)定向随时间的演变满足地壳无整体运动的约束条件。 高斯直角坐标系：高斯投影 3 条件、投影坐标系的分带规则、坐标系 的加常数； 高斯投影平面上的中央子午线投影为直线且长度不变，其余的子午线 均为凹向中央子午线的曲线，其长度大于投影前的长度，离中央子午线愈 远长度变形愈长，为了将

11、长度变化限制在测图精度允许的范围内，通常采 用 6分带法，即从首子午线起每隔经度差 6为一带，将旋转椭球体面由 西向东等分为 60 带。 高斯投影平面上的中央子午线投影为直线且长度不变，其余的子午线 均为凹向中央子午线的曲线，其长度大于投影前的长度。 中央子午线投影后为直线；中央子午线投影后长度不变；投影具有正 形投影性质，即正形投影条件；横轴圆柱投影；等角投影。 投影坐标 y= 带号+ （500km+自然坐标）；带号=经度/6+1 ； 知识点十一：坐标系转换 不同坐标系的三维转换模型很多，常用的有布尔沙模型（b 模型）和 莫洛坚斯基模型(m 模型)。（七参数法） 理论上，布尔沙模型与莫洛坚斯

12、基模型的转换结果是等价的。但在应 用中有差别，布尔沙模型在全球或较大范围的基准转换时较为常用，在局 部网的转换中采用莫洛坚斯基模型比较有利。 第一章 第 2 节 传统大地控制网 知识点一：传统大地控制网：传统大地测量技术建立平面大地控制网 就是通过测角、测边推算大地控制网点的坐标。其方法有：三角测量法、 导线测量法、三边测量法和边角同测法。 三角测量法优点是：检核条件多，图形结构强度高；采取网状布设，控制面积较大，精度较高；主要工作是测角，受地形限制小，扩展迅速。缺 点是：在交通不便或隐蔽地区布网困难，网中推算的边长精度不均匀，距 起始边愈远精度愈低。但在网中适当位置加测起算边和起算方位角，就

13、可 以控制误差的传播，弥补这个缺点。三角测量法是我国建立天文大地网的 主要方法。我国在西藏地区天文大地网布设中主要采用导线测量法。 知识点二：三角网布设原则 1、 分级布网、逐级控制：国家三角网分为一、二、三、四等，gps 网 分为 a、b、c、d 、 e 五级。2、 具有足够的精度：各等级三角网观 测精度要求。3、具有足够的密度。4、要有统一的规格。 测图比例尺 要求点数 每个三角点控制面积 三角网平均周 长 等级 1：5 万 3 约 150km2 13km 二等 1：2.5 万 23 50 8 三等 1：1 万 1 20 26 四等 知识点三：全国天文大地网整体平差：全国天文大地网整体平差

14、的技 术原则如下：(1)地球椭球参数。地球椭球参数采用 1975 年国际大地测量与 地球物理联合会(iugg) 第 16 届大会期间 iag 决议推荐的数值，即 iag-75 椭球 参数。(2)坐标系统。根据天文大地网整体平差结果建立椭球相同的两套大 地坐标系：1980 国家大地坐标系和地心坐标系。(3)椭球定位与坐标轴指向。 1980 国家大地坐标系的椭球短轴应平行于由地球质心指向 1968.0 地极原点 (jyd)的方向，首子午面应平行于格林尼治平均天文台的子午面。椭球定位 参数以我国范围内高程异常值平方和最小为条件求定。 知识点四：经纬仪：分为光学经纬仪、电子经纬仪及全站型电子速测 仪。

15、 仪器的三轴误差，及三轴误差检查方法 光学经纬仪 DJ07 DJ1 DJ2 DJ6 DJ30 测角中误差（角秒） 07 1 2 6 30 全中无误差 一等三角、天文 一、二等 三、四等 地 形控制 普通测量 电子、全站经纬仪 1 2 3 4 标称中误差（角秒） 0.5/1 1.5/2 3.0/5.0/6.0 10测角中误差（角秒） =1 1m=2 2m=6 6m=10 光电测距仪：脉冲式和相位式（3KM、15KM、60KM） 光电测距仪的主要误差：加常数、乘常数； 1+D,3+2D,5+5D；（5+D） （KM 、mm） 知识点五：水平角观测 水平角观测的主要误差影响:1、 观测过程中引起的人差；2、 外界条 件对观测精度的影响；3、 仪器误差对测角精度的影响。影响观测精度的 因素除上述外界条件之外，还有仪器误差，如视准轴误差、水平轴不水平 的误差、垂直轴倾斜误差、测微器行差、照准部及水平度盘偏心差、度盘 和测微器分划误差等。照准部转动时的弹性带动误差，脚螺旋的空隙带动 差，水平微动螺旋的隙动差。 精密测角的一般方法：1、 观测应在目标成像清晰、稳定的有利于观 测的时间进行，