大地测量之大地测量概论

1、第一章大地测量第一节大地测量概论第一章大地测量1第一节大地测量概论1知识点1：参心坐标系统：2知识点2：地心坐标系2知识点3：高程系统：3知识点4：gps点大地高h，正常高h和高程异常三者之间的正确关系是：4知识点5：重力系统框架：4知识点6：深度基准5知识点7：时间基准6知识点8：常用坐标系：8知识点9：高斯直角坐标系8知识点10：坐标系转换9知识点11：规范10知识点12：大地测量的任务（了解）：16主要内容（基准问题）：1、坐标系统；2、高程系统；3、深度基准4、重力基准；5、时间基准知识点1：参心坐标系统：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

2、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：1975年国际椭球体；陕西西安；三个概念：大地线、子午圈、卯酉圈；高斯投影、兰伯特投影；知识点2：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it

3、f's 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3：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. 260 4 m。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。正常高：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

4、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n为大地水准面差距，为高程异常测量外业作业大基准面、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）存在水准面不平行性，需要进行水准概算；知识点4：gps点大地高h，正常高h和高程异常三者之间的正确关系是：a、=h-hb、<h-hc、=h-hd、<h-h知识点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

5、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。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6：深度基准有的采用理论深度基准面，有的采用平均低

6、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7：时间基准大地测量中常用的时间系统有：(1)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，

7、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)：它并不是一种独立的时间，而是时间服务工作钟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19 s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。描述时间系统框架通常需要涉及如下几个方面的内容：采用的时间频率基准、守时系统、授时系统、覆盖范围

8、(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。(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。(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。知识点8：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

9、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；(4)定向随时间的演变满足地壳无整体运动的约束条件。知识点9：高斯直角坐标系高斯直角坐标系：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

10、76;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；投影坐标y=带号+（500km+自然坐标）带号=经度/6+1；3度带投影：1（1.5-4.5）知识点10：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；三个平移参数、三个旋转参数、比例缩放因子）理论上，布尔沙模型与莫洛坚斯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

11、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。知识点11：规范国家大地测量基本技术规定大地测量采用中误差作为精度的技术指标，以2倍中误差作为极限误差。4.2.2.1 国家一等大地控制网4.2.2.1.1 国家一等大地控制网由卫星定位连续运行基准站构成，它是国家大地基准的骨干和主要支撑，以实现和维持我国三维、动态地心坐标系统，保证大地控制网点位三维地心坐标的精度和现势性。4.2.2.1.2 国家一等大地控制网的卫星定位连续运行基准站地心坐标各分量年平均中误差应不大于±0.5mm，相对精度应不低于1×10-8，坐标年变化率中误差水平方向应不大于±

12、2mm，垂直方向应不大于±3mm。4.2.2.2 国家二等大地控制网4.2.2.2.1 国家二等大地控制网布测目的是事项对国家一、二等水准网的大尺度稳定性监测；结合精密水准测量、重力测量等技术，精化我国似大地水准面；为三、四等大地控制网和地方大地控制网的建立提供起始数据。4.2.2.2.2 国家二等大地控制网相邻点间基线水平分量的中误差应不大于±5mm，垂直分量的中误差应不大于±10mm；各控制点的相对精度应不低于1×10-7，其点间评价距离应不超过50km。4.2.2.2.3 国家二等大地控制网点应在均匀布设的基础上，综合考虑应用服务和对国家一、二等水

13、准网的大尺度稳定性检测等因素。4.2.2.2.4 国家二等大地控制网复测周期为5年，每次复测执行时间应不超过2年。4.2.2.3 三等大地控制网4.2.2.3.1 三等大地控制网布测目的是建立和维持省级（或区域）大地控制网，满足国家基本比例尺测图的基本要求。结合水准测量、重力测量技术，净化省级（或区域）似大地水准面。4.2.2.3.2三等大地控制网相邻点间基线水平分量的中误差应不大于±10mm，垂直分量的中误差应不大于±20mm；各控制点的相对精度应不低于1×10-6，其点间平均距离不超过20km。4.2.2.4 四等大地控制网4.2.2.4.1 四等大地控制网是

14、三等大地控制网的加密。4.2.2.4.2 四等大地控制网相邻间点基线水平分量的中误差应不大于±20mm，垂直分量的中误差应不大于±40mm；各控制点的相对精度应不低于1×10-5，其点间平均距离应不超过5km。4.2.2.4.3 四等大地控制网应根据需要进行复测或更新。5.2.2 国家一等水准网5.2.2.1 国家一等水准网是国家高程控制网的骨干，其主要目的是实现国家高程基准的高精度传递。5.2.2.2 国家一等水准网的布设应充分顾忌地质构造背景，选择最适当的路线。国家一等水准路线应闭合成环形，并构成网状。环的周长在我国东部地区应不超过1600km，西部地区不超过

15、2000km。5.2.2.3 国家一等水准测量用往返测量不符值计算的每千米偶然中误差应不大于±0.45mm，用环闭合差计算的每千米全中误差应不大于±1.0mm。5.2.2.4 国家一等水准网每15年复测一次，每次复测执行时间不超过5年。5.2.3 国家二等水准网5.2.3.1 国家二等水准网是国家一等水准网的加密，在国家一等水准网内布设成符合路线或环形。国家二等水准环线的周长，在平原和丘陵地区应不大于750mm，山区和困难地区经批准可适当放宽。5.2.3.2 国家二等水准测量用往返测量不符值计算的每千米偶然中误差应不大于±1.0mm，用还闭合差计算的每千米全中误差

16、应不大于±2.0mm。5.2.3.3 国家二等水准网应根据需要进行复测，复测周期最长不超过20年。5.3.2 国家似大地水准面5.3.2.1 国家似大地水准面的分辨率应不低于15×15，其精度：平地、丘陵地应不低于±0.3m，山地及高山地应不低于±0.6m。5.3.2.2 国家似大地水准面的高程异常控制点，其坐标和高程精度应不低于国家二等大地控制网点和国家二等水准网点的精度。5.3.3 省级似大地水准面5.3.3.1 省级似大地水准面的分辨率应不低于5×5，其精度：平地、丘陵地应不低于±0.1m，山地、高山地应不低于±0.3

17、m。5.3.3.2 省级似大地水准面的相邻高程异常控制点，其高程异常差的精度在平地、丘陵地不低于±0.1m，在山地、高山地不低于±0.3m。6.2 重力测量控制网6.2.1 国家重力测量控制网的目的是建立和维持国家重力基准，为各类重力测量提供统一的重力起算值。遵循逐级控制原则布设，分为重力基本网、一等重力网和二等重力点。6.2.2 重力基本网由重力基准点、基本点及其引点组成，并包括一定数量的重力仪格值标定基线。其密度应有效覆盖国土范围，以满足控制一等重力点相对联测的精度要求和国民经济及国防建设的需要。基准点绝对重力值的测定中误差应不大于±5×10-8m&

18、#183;s-2。在重力基准点与基本点及其引点之间进行相对重力测量，相对重力测量重力段差联测中误差应不大于±10×10-8m·s-2。6.2.3 一等重力网是重力基本网的扩展，应布设成闭合环线。一等重力点与重力基本网点的重力段差联测中误差应不大于±25×10-8m·s-2。6.2.4 二等重力点是一等重力网的加密。二等重力点根据不同时期不同地区加密重力测量的实际需要布设，其联测中误差应不大于±250×10-8m·s-2。知识点12：大地测量的任务（了解）：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