大地测量案例分析基础知识点讲稿

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1、大地测量大地测量案例案例分析分析基础知识点基础知识点讲稿：翠微之子讲稿：翠微之子一、基础知识点分析一、基础知识点分析 1、现代大地测量的特点:(1)长距离、大范围(2)高精度(3)实时、快速 (4)“四维”(5)地心(6)学科融合。 2、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。 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。 3、大地测量坐标系统：原点位置不同分地心坐标系统和参心坐标系统。表现形式上分空间直角坐标系统、 大地坐标系统 4、大地测量坐标框架 1） 参心坐标框架：传统的

2、大地测量坐标框架是由天文大地网实现和维持的 建立地球参心坐标系需要进行下列（ABCD）等方面的工作。 A、选择或求定椭球参数B、椭球的定位C、椭球的定向D、建立大地原点 2） 地心坐标框架：国际地面参考框架(ITRF)是国际地面参考系统(ITRS)的具体实现。 (ITRF)实现甚长基线干涉测量(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) 目前，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。 ITRS 国际地球参考系统的定义为： Z 轴从地心指向 BIH1984.0 定义的协议地球极（CTP）；长度单位 为（m），并且是在

3、广义相对论框架下的定义 时间演变基准是使用满足无整体旋转（NNR）条件的板块运动 模型，用于描述地球各块体随时间的变化 原点为地心，并且包括海洋和大气在内的整个地球的质心 x 轴 从地心指向格林尼治平均子午面与 CTP 赤道的交点 Y 轴与 XOZ 平面垂直而构成右手坐标系 2000 国家大地控制网是定义在 ITRS2000 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成的准动态地心坐标框架；第三级是加密大地控制点. 2000 国家 GPS 大地控制

4、网由以下 GPS 网构成： 国家测绘局布设的国家 GPS A、B 级网,总参测绘局布设的 GPS 一、二级网，以及中国地震局、中国科学院 GPS 观测网的成果，国务院批准自 2008 年 7 月 1 日启用我国的地心坐标系2000 国家大地坐标系，英文名称为 China Geodetic Coordinate System 2000，英文缩写为 CGCS2000 5、高程系统和高程框架 1）高程基准：1954 年，我国确定用青岛验潮站验潮计算的黄海平均海水面作为高程基准面，在青岛市观 象山修建了国家水准原点。1956 年，通过对青岛验潮站 1950 年至 1956 年 7 年的验潮资料的计算，

5、求出我国青 岛水准原点高程为 72289 m，称为 1956 黄海高程系。1976 年，我国进行了国家二期一等水准网布测工作。 根 据 19521979 年 27 年间建立了 1985 国家高程基准。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 722604 m。 2）高程系统：我国高程系统采用正常高 h 正常高系统，正常高的起算面是似大地水准面。由地面点沿铅 垂线（正常重力线）向下至似大地水准面之间的距离。 正高 h 正高：沿重力（垂）到大地水准面的距离、大地高 H：沿法线到椭球面的距离Hh 正常高h 正高n；大地高正常高高程异常正高大地水准面差距测量外业作业的基准面、基

6、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） 3）高程框架实现的两种方式 A、高程框架是高程系统的实现。我国水准高程框架由国家二期一等水准网，以及国家二期一等水准复 测的高精度水准控制网实现，以青岛水准原点为起算基准，以正常高系统为水准高差传递方式。 高程框架分为四个等级，分别称为国家一、二、三、四等水准控制网。框架点的正常高采用逐级控制， 其现势性通过一、二等水准控制网的定期复测来维持。 B、高程框架的另一种形式是通过(似)大地水准面精化来实现的。 4）重力系统和重力测量框架重力是重力加速度的简称。重力测量就是测定空间一点的重力加速度。重力基准就是标定一个国家或

7、地区 的绝对重力值的标准。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。我国曾先后采用的 57 重力测量系统、85 重力测量系统和 2000 重力测量系统 “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。 “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

8、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，重力系统采用 GRS 80 椭球常数及其相应正常重力场。 5）深度基准：从 1957 年起采用理论深度基准面为深度基准。 6、时间系统与时间系统框架 时间系统包括时刻的参考标准和时间间隔的尺度标准。时间系统也称为时间基准或时间标准。频率基准规 定了“秒长”的尺度 1）常用的时间系统 (1)世界时(UT) (2)原子时(AT)(3)力学时(DT)(4)协调时(UTC)(5)GPS 时(GPST) 2）时间系统框架： (1)采用的时间频率基准。(2)守时系统。 (3)授时系统。 (4)覆盖范围。 7、常用坐标系及

9、其转换 1）大地坐标系：以参考椭球面为基准面，大地坐标系是参心坐标系，其坐标系统的原点位于参考椭球中心。 2）地心坐标系：也是以参考椭球为基准面。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。 3）空间直角坐标系：以地心或参考椭球中心为直角坐标系的原点。不同空间直角坐标系的 z 轴指向也可以 不同。 4）高斯直角坐标系 采用横切圆柱投影高斯-克吕格投影的方法来建立平

10、面直角坐标系统 特点：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， 计算题：6分带：L=6n-33分带：L=3n 二二 传统大地控制网知识点传统大地控制网知识点 1、传统大地控制网的建设其方法有：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，就可以

11、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。 我国天文大地网布设中没有采用的方法：三边测量法和边角同测法 2、三角网布设的原则：分级布网、逐级控制。具有足够的精度。具有足够的密度。要有统一的规格。 A：国家三角网分为一、二、三、四等，GPS 网分为 a、b、c、d、e 五级。 B：国家三角点的精度应能满足大比例尺测图的精度，图根点相对于三角点的点位误差不超过：0.1Nmm （N 比例尺分母），国家相邻三角点的点位误差小于（1/3）0.1Nmm C：密度： 表 1 三角点布设密度测图比例尺每幅图要求点数每个点控制面积

12、三角网平均边长等级1:5 万3约 15013二等1:2.5 万23约 508三等1:1 万1约 2026四等3、经纬仪和光电测距仪 1）、经纬仪种类：经纬仪一般分为光学经纬仪、电子经纬仪及全站型电子速测仪。仪器等级DJ07 级DJ1 级DJ2 级DJ6 级DJ30 级测角中误差m0.7m1.0m2.0m6.0m30主要用途一等三角、天文测量一、二等三角测量三、四等三角测量地形控制普通测量2）、光电测距仪 光电测距仪按测程分类：短程、中程、长程（远程）。测程小于 3km 为短程测距仪，3 km 至 15 km 为中程 测距仪，测程大 15km 至 60km 为长程测距仪。 4、水平角观测 经纬仪

13、观测水平角误差主要来源：1观测过程中引起的人差 2外界条件影响 3仪器误差影响 水平角观测一般采用方向观测法、分组方向观测法和全组合测角法。 方向观测法用于：三、四等三角观测，或在地面点、低觇标点和方向较少的二等三角观测； 观测方向多于 6 个采用分组方向观测法； 全组合测角法应用：在一等三角观测，或在高标上的二等三角观测。 5、三角高程测量 在传统大地测量中，三角高程测量是测定各等级大地点高程的基本方法。 垂直角观测方法有两种，一是中丝法。二是三丝法。 根据规定，各等级三角点上每一方向按中丝法观测时应测四测回，三丝法观测时应测二测回。 6、大气垂直折光及其减弱措施 据我国几个地区的统计资料，

14、k 值一般在 009 0.16 之间。 k 值在一天之内的变化情况：中午附近 k 值最小，并且比较稳定；日出日落时 k 值较大，而且变化较 快。 减弱的措施：选择有利观测时间、对向观测、提高观测视线的高度、利用短边传算高程等。 7、三角高程测量的精度观测高差中误差即公式说明高差中误差与边长（km）成正比例的关系。8、导线测量: 导线测量的外业包括：选点、造标、埋石，边长测量，水平角观测，高程测量和野外验算等工作。 1）、对于一、二等导线边的距离测量要采用标称精度不低于 mm。测程不短于 15 km 的远程光电测距仪。对于 三、四等导线边的距离测量可采用测程 3 km 至 15 km 的中程光电

15、测距仪。 2）、水平角观测 当导线点上应观测的方向数为 2 个时，各等级均采用测回法，即在总测回中，以奇数测回和偶数测回(各为 总测回一半)分别观测导线前进方向的左角和右角。观测右角时仍以左角起始方向为准换置度盘位置。 在导线交叉点上，当观测方向数多于 2 个时，对于一、二等导线采用全组合测角法进行观测；对于三、四 等导线采用方向观测法进行观测。 选择最有利的观测时间观测。对于一、二等，一个测站上的全部测回至少应分配在两个不同时间段完成。 3）、垂直角观测：各等级导线点上每一方向按中丝法观测时应测六测回，三丝法观测时应测三测回。GNSS 连续运行基准站网连续运行基准站网 1、基准站网组成：包括

16、基准站、数据中心、数据通信网络 源数据包括基准站原始观测数据、广播星历、气象观测数据等， 2、分类与布设原则 1）、分类：划分为国家基准站网、区域基准站网、专业应用站网。 2）、布设原则： 国家基准站网：全国范围均匀分布、站间距 100200 公里，在全国范围内建设 360 个连续运行基准站（新建 150 个、改造 60 个、直接利用已有站 150 个）。 区域基准站网：覆盖本区域，满足区域地心坐标参考框架建设的需要：实时定位为厘米级的站间距小于等于 70 km、实时定位为分米级的站间距大于 70km 专业应用网：根据专业目标进行设计，按照专业需要确定基准站分布。 3、基准站建设 1）、选址观测环境：远离多路径地带（距离应大于 200 m），10以上高度角，远离电磁干扰（距离应大于 200 m）， 避 开震动地带，顾及周围未来发展，24 小时实地测试环境。（对于国家和区域网可用数据率为 85，多路径影响 小于 0.5 米） 地质环境：选择稳定地块 依托保障：便于接入通信网络、可靠电源、交通