国家平面控制网建立的基本原理课件

大地测量学基础——大地测量基本技术与方法大地测量学基础——大地测量基本技术与方法大地测量学的定义:

技术任务:确立地球参考坐标系并建立大地控制网，为地形测图和工程测量提供基础控制。科学任务:测定地球形状、大小和重力场，提供地球的数学模型，为地球及其相关科学服务。大地测量学是通过在广大的地面上建立大地控制网，

精确测定大地控制网点的坐标；研究测定地球形状、

大小和地球重力场的理论、技术与方法的学科。是在一定“时间-空间”参考系统中，测量和描绘

地球及其他行星体的一门学科。大地测量学的定义:技术任务:确立地球参考坐标系并建立大地控大地测量学与普通测量学的区别:大地测量学是在广大的地面上建立大地控制网，研究测定地球形状、大小和地球重力场的理论、技术与方法的学科。普通测量学是研究地球表面较小区域内测绘工作的基本理论、方法和应用的学科（测定点位、测绘地形图、施工测量）。国家平面控制网建立的基本原理课件大地测量学重点研究的内容如下：1、大地测量基础知识（基准面和基准线，坐标系统和时间系统，地球重力场等）；2、大地测量学的基本理论（地球椭球基本的理论,高斯投影的基本理论，大地坐标系统的建立与坐标系统的转换等）；3、大地测量基本技术与方法（经典的、现代的）；

4、大地控制网的建立（包括国家大地控制网、工程控制网。形式有三角网、导线网、高程网、GPS网等）；

5、大地测量数据处理（概算与平差计算）。大地测量学重点研究的内容如下：本章内容：1、国家平面大地控制网建立的基本原理；2、国家高程控制网建立的基本；3、工程测量控制网建立的基本原理；4、大地测量仪器；5、电磁波在大气中传播；6、精密测角仪器；7、精密电磁波测距方法；8、精密水准测量方法；9、天文测量、重力测量、GPS测量方法；10、大地测量数据处理数学模型、数据库简介。第5章大地测量基本技术与方法本章内容：第5章大地测量基本技术与方法5.1国家平面大地控制网建立的基本原理本节内容：建立国家平面大地控制网方法；建立国家平面大地控制网的基本原则；国家平面大地控制网的布设方案；大地控制网优化设计。5.1国家平面大地控制网建立的基本原理本节内容：大地测量学的基本任务之一：

是在全国范围内建立高精度的大地测量控制网，以精密确定地面点的位置。地面点位置：坐标和高程。控制网分为：平面控制网和高程控制网。国家大地控制网作用：

1、为地形测图提供精密控制。限制测图误差积累，保证成图精度。统一坐标系统，保证相邻图幅拼接。提供点位的平面坐标，保证平面测图。

2、为研究地球形状、大小和其他科学问题提供资料。

3、为国防建设和空间技术提供资料。大地测量学的基本任务之一：国家大地控制网作用：5.1.1建立国家平面大地控制网的方法1、常规大地测量法1）三角测量法；2）导线测量法；3）三边测量及边角同测法。三种方法：常规大地测量法、天文测量法、现代定位新技术。5.1.1建立国家平面大地控制网的方法1、常规大地测量法三1）三角测量法：1、网形：三角形网状。2、坐标计算原理：正弦原理、坐标正反算。3、三角网元素：起算元素、观测元素、推算元素。优点：图形简单，结构强，几何条件多，便于检核，网的精度较高。缺点：易受障碍物的影响，布设困难，增加了建标费用；推算边长精度不均匀，距起始边越远边长精度越低。

1）三角测量法：1、网形：三角形网状。优点：图形简单，结构强2）导线测量法：优点：布设灵活，容易克服地形障碍；导线测量只要求相邻两点通视，故可降低觇标高度，造标费用少，且便于组织观测；网内边长直接测量，边长精度均匀。缺点：导线结构简单，没有三角网那样多的检核条件，不易发现粗差，可靠性不高。

控制面积不如三角网大。适用于地形困难，交通不便的地区。2）导线测量法：优点：布设灵活，容易克服地形障碍；导线测量只优点：边角同测网的精度最高。缺点：相应工作量也较大。在建立高精度的专用控制网(如精密的形变监测网)或不能选择良好布设图形的地区可采用此法而获得较高的精度。3）三边测量及边角同测法：D21D3优点：边角同测网的精度最高。3）三边测量及边角同测法：D212、天文测量法天文测量法：是在地面点上架设仪器，通过观测天体(主要是恒星)并记录观测瞬间的时刻，来确定地面点的地理位置，即天文经度、天文纬度和该点至另一点的天文方位角。

优点：各点彼此独立观测，勿需点间通视，测量误差不会积累。缺点：精度不高，受天气影响大。用途：在每隔一定距离的三角点上进行天文观测，以推求大地方位角，控制水平角观测误差积累对推算方位角的影响。2、天文测量法天文测量法：是在地面点上架设仪器，通过观测天体1）GPS测量

3、现代定位新技术简介全球定位系统GPS(GlobalPositioningSystem)可为用户提供精密的三维坐标、三维速度和时间信息。1）GPS测量3、现代定位新技术简介全球定位系统GPS(GlGPS系统的应用领域相当广泛，可以进行海、空和陆地的导航，导弹的制导，大地测量和工程测量的精密定位，时间的传递和速度的测量等。GPS系统的应用领域相当广泛，可以进行海、空和陆地的导航

甚长基线干涉测量系统(VLBI)是在甚长基线的两端(相距几千公里)，用射电望远镜，接收银河系或银河系以外的类星体发出的无线电辐射信号，通过信号对比，根据干涉原理，直接测定基线长度和方向的一种空间技术。2）甚长基线干涉测量系统(VLBI)2）甚长基线干涉测量系统(VLBI)长度的相对精度10-6，空间位置可达0.001″，由于其定位的精度高，在研究地球的极移、地球自转速率的短周期变化、地球固体潮、大地板块运动的相对速率和方向中得到广泛的应用。国家平面控制网建立的基本原理课件3）惯性测量系统(INS)

惯性测量是利用惯性力学基本原理，在相距较远的两点之间，对装有惯性测量系统的运动载体(汽车或直升飞机)从一个已知点到另一个待定点的加速度，分别沿三个正交的坐标轴方向进行两次积分，从而求定其运动载体在三个坐标轴方向的坐标增量，进而求出待定点的位置，它属于相对定位。优点：完全自主式，点间也不要求通视；全天候，只取决于汽车能否开动、飞机能否飞行。缺点：相对测量，精度不高。3）惯性测量系统(INS)惯性导航惯性导航现代大地测量技术与方法特点是：

都是在一个全球的参考系中直接测定地面点的三维坐标，从而建立一个三维大地控制网，解决全球的大地测量问题，统一全球大地测量成果，为国际间合作交流和资源共享提供有力条件。现代大地测量技术与方法特点是：都是在一个全球的参考系中直5.1.2建立国家平面大地控制网的基本原则国家平面大地控制网布设原则：应分级布设、逐级控制；大地控制网应有足够的精度；大地控制网应有一定的密度；大地控制网应有统一的技术规格和要求。5.1.2建立国家平面大地控制网的基本原则1）应分级布设、逐级控制：1）应分级布设、逐级控制：2）大地控制网应有足够的精度:表5-1不同比例尺测图对相邻三角点相对点位精度的要求测图比例尺1：5万1：2.5万1：1万1：5千1：2千图根点对三角点的点位中误差(m）5.02.51.00.50.2相邻三角点点位中误差（m）1.70.830.330.170.072）大地控制网应有足够的精度:表5-1不同比例尺测图对3）大地控制网应有一定的密度:表5-2对三角点的密度要求

测图比例尺每幅图要求点数每个三角点控制面积/km2三角网平均边长/km等级1:5万315013二等1:2.5万2~3508三等1:1万1202~6四等3）大地控制网应有一定的密度:表5-2对三角点的密度要4）大地控制网应有统一的技术规格和要求：制定统一的布设方案和作业规范，作为建立全国大地控制网依据；《大地测量法式》（1958）、《一、二、三、四等三角测量细则》（1959）、《国家三角测量和精密导线测量规范》（1974）、《全球定位系统（GPS)测量规范》（1992）等。4）大地控制网应有统一的技术规格和要求：制定统一的布设方案1、常规大地测量方法布设国家三角网1）一等三角锁系布设方案布设目的：是国家平面控制网的骨干，作用是控制二等以下各级三角网的建立，并为研究地球的形状和大小提供资料。5.1.3国家平面大地控制网的布设方案1、常规大地测量方法布设国家三角网5.1.3国家平面大地一等三角锁简介：

它一般沿经纬线方向布设。锁系两个相邻交叉处之间的三角锁称为锁段，图中AB-CD，CD-GH，AB-EF，EF-GH等即为四个锁段。锁段的长度一般在200km左右。由互相连接的纵横锁段构成锁环。三角锁段的平均边长为25km（山区），20km（平原）左右。三角形内角不小于

，由三角形闭合差计算的测角中误差小于0.7″。

一等三角锁简介：2）二等三角锁、网布设方案布设目的：既是地形测图的基本控制，又是加密三、四等三角网（点）的基础。与一等同属国家高级控制点。二等补充网(旧二网1958）二等全面网（新二网1958后）2）二等三角锁、网布设方案二等补充网(旧二网1958）二等旧二网：它在一等锁环内先布设纵横交叉的二等基本锁，将一等锁分为四部分，然后再在每个部分中布设二等补充网(两级布设）；

二等锁段的平均边长为15-20km。由三角形闭合差计算的测角中误差小于1.2″；补充网平均边长为13km，测角中误差小于2.5″.二等网的平均边长为13km。补充网平均边长为13km，测角中误差小于1.0″.

为保证精度，需在网中间加测起始边，其测定精度要求同一等点。新二网（全面网）：在一等锁环内直接布满二等网

。二等三角锁简介：旧二网：它在一等锁环内先布设纵横交叉的二等基本锁，将一等锁分3）三、四等三角网目的：为了控制大比例尺地形测图和工程建设需要，在一、二等锁网基础上，还需加密三、四等三角网。使大地点的密度与测图比例尺相适应，以便作为图根测量的基础。（1）三、四等插网插（2）三、四等插点3）三、四等三角网（1）三、四等插网插（2）三、四等插点三等网的平均边长为8km。由三角形闭合差计算的测角中误差小于1.8″。四等网的平均边长为2-6km。由三角形闭合差计算的测角中误差小于2.5″.三等网的平均边长为8km。由三角形闭合差计算的测角中误差4）导线控制网优点：布设灵活，推进迅速，易克服地形障碍等。缺点：控制面积、检核条件以及控制方位角传算误差时不如三角测量。导线测量分为四个等级，一等沿主要交通干线布设，二等导线布设在一等导线（或三角锁）环内；三、四等是在一、二等导线网（或三角锁网）基础上进一步加密。

我国20世纪60年代青藏高原大部地区是采用导线法布设稀疏的一、二等控制网的。4）导线控制网优点：布设灵活，推进迅速，易克服地形障碍等。导5）我国天文大地网基本情况简介

20世纪50年代初，60年代末基本完成，先后共布设一等三角锁401条，一等三角点6182个，构成121个一等锁环，锁系长达7.3万km。一等导线点312个，构成10个导线环，总长约1万km。1982年完成天文大地网的整体平差工作。网中包括一等三角锁系，二等三角网，部分三等网，总共约有5万个大地控制点，30万个观测量的天文大地网。平差结果：网中离大地点最远点的点位中误差为±0.9m，一等观测方向中误差为±0.46″。

5）我国天文大地网基本情况简介1982年完成天文大地网的国家平面控制网建立的基本原理课件2、利用现代测量技术建立国家大地测量控制网GPS网分为两大类：一类是全球或全国性的高精度的GPS网(A、B级网），另一类是区域性的GPS网（C、D、E级网）。我国建立的几个全国性的GPS网如下：

1）EPOCH92中国GPS大会战（92A级网）；

2）96GPSA级网；3）国家高精度GPSB级网；

4）全国GPS一、二级网；5）中国地壳运动观测网络。2、利用现代测量技术建立国家大地测量控制网GPS网分为两大

1）技术设计收集资料：测区地形、交通图、气象资料；已有大地测量成果；测区自然、人文地理等。实地踏勘：资料不足或缺乏了解，或发展变化等，需实地踏勘和调查。

图上设计：根据有关规范和技术要求，图上拟定控制点位置和网的图形结构。编写技术设计书：任务概述、测区概况、已有资料利用、实施方案、计划安排和经费预算等。3、国家平面大地控制网的布设

技术设计，实地选点，建造觇标，标石埋设，外业测量，平差计算等。国家平面控制网布设包括以下工作：1）技术设计3、国家平面大地控制网的布设技术设计，实

2）实地选点按照实地情况检查和落实图上设计，修改其中不恰当或不完善的部分。

选点结束后提交以下资料：选点图；点之记；选点工作技术总结（旧点利用、选点数量和质量、建标类型及数量、对工作的建议等）。2）实地选点3）建造觇标(传统大地测量法)点位选好后，需要埋设带有中心标志的标石固定在地面，以便长期保存。当相邻点不能在地面上不通视，需要建造觇标，作为观测目标以及架设仪器的观测台。觇标类型：3）建造觇标(传统大地测量法)

国家平面大地控制网寻常标双锥标国家平面大地控制网寻常标双锥标

国家平面大地控制网4）标石埋设三角点的坐标，实际上指的就是标石中心的坐标。故标石埋设和保存是一项重要工作。标石：混凝土、花岗岩、青石或坚硬石料凿成。分盘式和柱石两部分。埋石结束，办理托管手续。国家平面大地控制网4）标石埋设5.1.4大地控制网优化设计简介最优化设计：就是根据施测部门的具体条件，考虑各种因素，从控制网的几种可能的布设方案中选出一条最优方案的工作，称为控制网的优化设计。控制网设计的目标：指的是控制网应达到的质量标准，它是设计的依据和目的，同时又是评定网的质量的指标。控制网质量标准包括：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。5.1.4大地控制网优化设计简介最优化设计：就是根据施测1）精度标准----以观测值仅存在随机误差为前提的。全网的总体精度：常用网中坐标参数的方差-协方差阵Dxx或协因数阵QXX来度量。

①N最优：Dxx的范数‖Dxx‖=min②A最优：tr(Dxx)==λ1+λ2+…+λr=min③D最优：det(Dxx)=λ1·λ2…λr＝min

④E最优：λmax=min⑤S最优：λmax-λmin=min1、控制网的设计目标1）精度标准1、控制网的设计目标局部精度指标：包括：点位误差椭圆，相对误差椭圆，未知数某些函数的精度。1)点位误差椭圆：三要素；2）相对误差椭圆：相对误差椭圆三要素；3）未知数函数精度：网中推算边长，方位角等精度。局部精度指标：2）可靠性标准----以考虑观测值中不仅含有随机误差，还含有粗差为前提的。网的可靠性：

指控制网能够：

（1）发现观测值中存在的粗差

（2）抵抗残存粗差对平差结果的影响的能力。2）可靠性标准如下图前方交会：若A,B两点角度接近45度，则交会精度必然很高，然而却不可靠，因为观测中出现粗差，则无法发现，此时可靠性为零。

为了提高可靠性，则应加测角或边，图b，可以发现粗差，但无法判断是那个观测有粗差；如c，不仅能发现粗差，还可明确指出粗差位置。a

b如下图前方交会：a可见：可靠性与多余观测有关。在无多余观测的情况下，闭合差为零，无法发现粗差，可靠性视为零。粗差未被发现，势必影响平差结果的正确性。控制网的优化设计中可靠性已经作为必要指标。可见：可靠性与多余观测有关。在无多余观测的情况下，闭合差为零

内部可靠指标：以一定显著水平和检验功效判断，可能发现该观测值粗差的最小值。外部可靠性指标：不可能发现的粗差对平差结果影响。

其中：为非中心化参数，如：系统可靠性分为：内部可靠性和外部可靠性。

多余观测分量定义：其中：

当时，表明观测完全多余，表示该观测值抵抗粗差的能力最强；当时，表明观测属必要观测，表示它没有抵抗粗差的能力；当时，表明观测完全多余结论：1）成果内可靠性也称观测的可控性，是指粗差在一定显著水平和功效下，用数理统计检验方法探测出的能力；其值愈大，表明只能发现大粗差；2）外部可靠性是指不能发现的模型误差对平差结果的影响。也就是未能发现粗差对未知数函数的影响；其值愈大，表示粗差对未知数的影响愈大。可见：可靠性标准直接与多余观测分量发生联系，若要求可靠性指标在一定范围内，就相当于对多于观测分量和总的多余观测提出制约。多余观测分量愈小，其内、外可靠性均较差。结论：可见：可靠性标准直接与多余观测分量发生联系，若要求可靠例：测边网如图，A（0,0），B点坐标y=0均为已知，等权观测P=I。解：6条观测边长的误差方程为对称ABP1P2例：测边网如图，A（0,0），B点坐标y=0均为已知，等权观以r2为例：设S2边的观测中误差则有：类似可以计算其它观测边：得出：可能发现粗差为0.20---0.35m，各边不同，相对而言，S2和S4抵抗粗差能力稍强。整体测边大地四边形内部可靠性不好。多余观测少造成。以r2为例：设S2边的观测中误差则有：计算第二条边的外可靠性指标：即：外可靠性量度值为4.2，表示由于第二个观测值未能发现的粗差对参数向量长度的影响为4.2，对未知参数本身或其函数影响的大小是相对中误差的4.2倍。

可见，粗差若存在，它对平差结果的影响不可低估。计算第二条边的外可靠性指标：即：外可靠性量度值为4.2，表示3）费用标准①最大原则：在费用一定条件下，使控制网的精度和可靠性最大或者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。

优化设计中的费用主要指观测费用。3）费用标准

优化设计分类：

零类设计、一类设计、二类设计、三类设计。

一类设计(图形设计)。

固定参数是P和Qxx，待定参数为B。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、类型。通常，在传统的大地网图形设计中就是解决这个问题。零类设计(基准设计)。

固定参数是B和P，待求参数是X和Qxx。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、优化设计的分类和方法一类设计(图形设计)。零类设计(基准设计)。2、二类设计(观测精度的设计，即权设计):

固定参数是B，Qxx，待定参数P。在控制网的网形和网的精度要求已定的情况下，进行不同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（即确定不同观测量的最佳组合）。

三类设计(改善旧网精度设计，即加密设计):

固定参数是Qxx和部分B，P，待定参数为部分B和P。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，使点位精度满足规定要求。二类设计(观测精度的设计，即权设计):三类设计(改善旧网设计类别已定参数待定参数零（ZOD)B,PX,QX（基准设计）一(FOD)P,QXB（图形设计）二(SOD)B,QXP（观测精度设计）三(THOD)QX，部分B,P部分B,P（加密设计）控制网优化的各类设计的划分表以上四类设计中，只考虑了精度指标和经济指标（观测的权、工作量）两方面。现代优化设计应该考虑网的可靠性指标。设计类别已定参数待定参数零（ZOD)B,PX,QX（基大地网优化设计必须满足以下要求：1）精确性（二类特别要求）：网中各元素要求达到或高于预定精度。2）可靠性（一类任务）：网中具有一定数量的多余观测。3）经济性（比较次要）：用最少时间、人力和物力实现大地网精确性以及可靠性的要求。大地网的优化设计可以概括为：

在一定限制条件下，合理地选择某些参数(如网形、观测量的类型和精度等），以使目标函数（如平差后大地网元素精度）最佳。大地网优化设计必须满足以下要求：大地网的优化设计可以概括为：

2）优化设计的方法

1)解析法：将设计问题表达为含待变量的线性或非线性方程组，或是线性、非线性数学规划问题。优点：解析法具有计算机时较少，理论上较严密等优点；缺点：其数学模型难于构造，具有最优解有时不符合实际或可行性差。适合于各类设计问题，特别是零类设计。

如表达式：（目标函数）（约束条件）2）优化设计的方法如表达式：（目标函数）模拟法（大地网机助设计法）：（是针对经验设计的初步网形和观测精度）模拟一组数据与观测值输入计算机，按间接(参数)平差，组成误差方程和法方程，求逆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等信息；与预定的精度、成本和可靠性要求等相比较；根据计算所提供的信息和设计者的经验，对控制网的基准、网形、观测精度等进行修正。优点：计算简单，程序易于编制，可以人工干预。缺点：较费时，计算量较大。适合于零类设计之外的各类设计。国家平面控制网建立的基本原理课件输入初始数据组成设计矩阵B组成法方程系数阵计算参数权逆阵精度估计，误差椭圆元素、其它精度指标是否最优输出方案修正网型和观测纲要修正未知数权逆阵是否输入初始数据组成设计矩阵B组成法方程系数阵计算参数权逆阵精度本节内容小节：1）国家平面大地控制网建立方法：常规、天文、现代定位新技术。2）建立基本原则：分级布设，逐级控制；有足够精度、密度；一定技术规格和要求。3）布设方案：常规方法布设、现代测量新技术布设。4）控制网优化与设计：控制网设计目标、优化设计分类和方法。本节内容小节：中南大学地球科学与信息物理学院中南大学地球科学与信息物理学院大地测量学基础——大地测量基本技术与方法大地测量学基础——大地测量基本技术与方法大地测量学的定义:

技术任务:确立地球参考坐标系并建立大地控制网，为地形测图和工程测量提供基础控制。科学任务:测定地球形状、大小和重力场，提供地球的数学模型，为地球及其相关科学服务。大地测量学是通过在广大的地面上建立大地控制网，

精确测定大地控制网点的坐标；研究测定地球形状、

大小和地球重力场的理论、技术与方法的学科。是在一定“时间-空间”参考系统中，测量和描绘

地球及其他行星体的一门学科。大地测量学的定义:技术任务:确立地球参考坐标系并建立大地控大地测量学与普通测量学的区别:大地测量学是在广大的地面上建立大地控制网，研究测定地球形状、大小和地球重力场的理论、技术与方法的学科。普通测量学是研究地球表面较小区域内测绘工作的基本理论、方法和应用的学科（测定点位、测绘地形图、施工测量）。国家平面控制网建立的基本原理课件大地测量学重点研究的内容如下：1、大地测量基础知识（基准面和基准线，坐标系统和时间系统，地球重力场等）；2、大地测量学的基本理论（地球椭球基本的理论,高斯投影的基本理论，大地坐标系统的建立与坐标系统的转换等）；3、大地测量基本技术与方法（经典的、现代的）；

4、大地控制网的建立（包括国家大地控制网、工程控制网。形式有三角网、导线网、高程网、GPS网等）；

5、大地测量数据处理（概算与平差计算）。大地测量学重点研究的内容如下：本章内容：1、国家平面大地控制网建立的基本原理；2、国家高程控制网建立的基本；3、工程测量控制网建立的基本原理；4、大地测量仪器；5、电磁波在大气中传播；6、精密测角仪器；7、精密电磁波测距方法；8、精密水准测量方法；9、天文测量、重力测量、GPS测量方法；10、大地测量数据处理数学模型、数据库简介。第5章大地测量基本技术与方法本章内容：第5章大地测量基本技术与方法5.1国家平面大地控制网建立的基本原理本节内容：建立国家平面大地控制网方法；建立国家平面大地控制网的基本原则；国家平面大地控制网的布设方案；大地控制网优化设计。5.1国家平面大地控制网建立的基本原理本节内容：大地测量学的基本任务之一：

是在全国范围内建立高精度的大地测量控制网，以精密确定地面点的位置。地面点位置：坐标和高程。控制网分为：平面控制网和高程控制网。国家大地控制网作用：

1、为地形测图提供精密控制。限制测图误差积累，保证成图精度。统一坐标系统，保证相邻图幅拼接。提供点位的平面坐标，保证平面测图。

2、为研究地球形状、大小和其他科学问题提供资料。

3、为国防建设和空间技术提供资料。大地测量学的基本任务之一：国家大地控制网作用：5.1.1建立国家平面大地控制网的方法1、常规大地测量法1）三角测量法；2）导线测量法；3）三边测量及边角同测法。三种方法：常规大地测量法、天文测量法、现代定位新技术。5.1.1建立国家平面大地控制网的方法1、常规大地测量法三1）三角测量法：1、网形：三角形网状。2、坐标计算原理：正弦原理、坐标正反算。3、三角网元素：起算元素、观测元素、推算元素。优点：图形简单，结构强，几何条件多，便于检核，网的精度较高。缺点：易受障碍物的影响，布设困难，增加了建标费用；推算边长精度不均匀，距起始边越远边长精度越低。

1）三角测量法：1、网形：三角形网状。优点：图形简单，结构强2）导线测量法：优点：布设灵活，容易克服地形障碍；导线测量只要求相邻两点通视，故可降低觇标高度，造标费用少，且便于组织观测；网内边长直接测量，边长精度均匀。缺点：导线结构简单，没有三角网那样多的检核条件，不易发现粗差，可靠性不高。

控制面积不如三角网大。适用于地形困难，交通不便的地区。2）导线测量法：优点：布设灵活，容易克服地形障碍；导线测量只优点：边角同测网的精度最高。缺点：相应工作量也较大。在建立高精度的专用控制网(如精密的形变监测网)或不能选择良好布设图形的地区可采用此法而获得较高的精度。3）三边测量及边角同测法：D21D3优点：边角同测网的精度最高。3）三边测量及边角同测法：D212、天文测量法天文测量法：是在地面点上架设仪器，通过观测天体(主要是恒星)并记录观测瞬间的时刻，来确定地面点的地理位置，即天文经度、天文纬度和该点至另一点的天文方位角。

优点：各点彼此独立观测，勿需点间通视，测量误差不会积累。缺点：精度不高，受天气影响大。用途：在每隔一定距离的三角点上进行天文观测，以推求大地方位角，控制水平角观测误差积累对推算方位角的影响。2、天文测量法天文测量法：是在地面点上架设仪器，通过观测天体1）GPS测量

3、现代定位新技术简介全球定位系统GPS(GlobalPositioningSystem)可为用户提供精密的三维坐标、三维速度和时间信息。1）GPS测量3、现代定位新技术简介全球定位系统GPS(GlGPS系统的应用领域相当广泛，可以进行海、空和陆地的导航，导弹的制导，大地测量和工程测量的精密定位，时间的传递和速度的测量等。GPS系统的应用领域相当广泛，可以进行海、空和陆地的导航

甚长基线干涉测量系统(VLBI)是在甚长基线的两端(相距几千公里)，用射电望远镜，接收银河系或银河系以外的类星体发出的无线电辐射信号，通过信号对比，根据干涉原理，直接测定基线长度和方向的一种空间技术。2）甚长基线干涉测量系统(VLBI)2）甚长基线干涉测量系统(VLBI)长度的相对精度10-6，空间位置可达0.001″，由于其定位的精度高，在研究地球的极移、地球自转速率的短周期变化、地球固体潮、大地板块运动的相对速率和方向中得到广泛的应用。国家平面控制网建立的基本原理课件3）惯性测量系统(INS)

惯性测量是利用惯性力学基本原理，在相距较远的两点之间，对装有惯性测量系统的运动载体(汽车或直升飞机)从一个已知点到另一个待定点的加速度，分别沿三个正交的坐标轴方向进行两次积分，从而求定其运动载体在三个坐标轴方向的坐标增量，进而求出待定点的位置，它属于相对定位。优点：完全自主式，点间也不要求通视；全天候，只取决于汽车能否开动、飞机能否飞行。缺点：相对测量，精度不高。3）惯性测量系统(INS)惯性导航惯性导航现代大地测量技术与方法特点是：

都是在一个全球的参考系中直接测定地面点的三维坐标，从而建立一个三维大地控制网，解决全球的大地测量问题，统一全球大地测量成果，为国际间合作交流和资源共享提供有力条件。现代大地测量技术与方法特点是：都是在一个全球的参考系中直5.1.2建立国家平面大地控制网的基本原则国家平面大地控制网布设原则：应分级布设、逐级控制；大地控制网应有足够的精度；大地控制网应有一定的密度；大地控制网应有统一的技术规格和要求。5.1.2建立国家平面大地控制网的基本原则1）应分级布设、逐级控制：1）应分级布设、逐级控制：2）大地控制网应有足够的精度:表5-1不同比例尺测图对相邻三角点相对点位精度的要求测图比例尺1：5万1：2.5万1：1万1：5千1：2千图根点对三角点的点位中误差(m）5.02.51.00.50.2相邻三角点点位中误差（m）1.70.830.330.170.072）大地控制网应有足够的精度:表5-1不同比例尺测图对3）大地控制网应有一定的密度:表5-2对三角点的密度要求

测图比例尺每幅图要求点数每个三角点控制面积/km2三角网平均边长/km等级1:5万315013二等1:2.5万2~3508三等1:1万1202~6四等3）大地控制网应有一定的密度:表5-2对三角点的密度要4）大地控制网应有统一的技术规格和要求：制定统一的布设方案和作业规范，作为建立全国大地控制网依据；《大地测量法式》（1958）、《一、二、三、四等三角测量细则》（1959）、《国家三角测量和精密导线测量规范》（1974）、《全球定位系统（GPS)测量规范》（1992）等。4）大地控制网应有统一的技术规格和要求：制定统一的布设方案1、常规大地测量方法布设国家三角网1）一等三角锁系布设方案布设目的：是国家平面控制网的骨干，作用是控制二等以下各级三角网的建立，并为研究地球的形状和大小提供资料。5.1.3国家平面大地控制网的布设方案1、常规大地测量方法布设国家三角网5.1.3国家平面大地一等三角锁简介：

它一般沿经纬线方向布设。锁系两个相邻交叉处之间的三角锁称为锁段，图中AB-CD，CD-GH，AB-EF，EF-GH等即为四个锁段。锁段的长度一般在200km左右。由互相连接的纵横锁段构成锁环。三角锁段的平均边长为25km（山区），20km（平原）左右。三角形内角不小于

，由三角形闭合差计算的测角中误差小于0.7″。

一等三角锁简介：2）二等三角锁、网布设方案布设目的：既是地形测图的基本控制，又是加密三、四等三角网（点）的基础。与一等同属国家高级控制点。二等补充网(旧二网1958）二等全面网（新二网1958后）2）二等三角锁、网布设方案二等补充网(旧二网1958）二等旧二网：它在一等锁环内先布设纵横交叉的二等基本锁，将一等锁分为四部分，然后再在每个部分中布设二等补充网(两级布设）；

二等锁段的平均边长为15-20km。由三角形闭合差计算的测角中误差小于1.2″；补充网平均边长为13km，测角中误差小于2.5″.二等网的平均边长为13km。补充网平均边长为13km，测角中误差小于1.0″.

为保证精度，需在网中间加测起始边，其测定精度要求同一等点。新二网（全面网）：在一等锁环内直接布满二等网

。二等三角锁简介：旧二网：它在一等锁环内先布设纵横交叉的二等基本锁，将一等锁分3）三、四等三角网目的：为了控制大比例尺地形测图和工程建设需要，在一、二等锁网基础上，还需加密三、四等三角网。使大地点的密度与测图比例尺相适应，以便作为图根测量的基础。（1）三、四等插网插（2）三、四等插点3）三、四等三角网（1）三、四等插网插（2）三、四等插点三等网的平均边长为8km。由三角形闭合差计算的测角中误差小于1.8″。四等网的平均边长为2-6km。由三角形闭合差计算的测角中误差小于2.5″.三等网的平均边长为8km。由三角形闭合差计算的测角中误差4）导线控制网优点：布设灵活，推进迅速，易克服地形障碍等。缺点：控制面积、检核条件以及控制方位角传算误差时不如三角测量。导线测量分为四个等级，一等沿主要交通干线布设，二等导线布设在一等导线（或三角锁）环内；三、四等是在一、二等导线网（或三角锁网）基础上进一步加密。

我国20世纪60年代青藏高原大部地区是采用导线法布设稀疏的一、二等控制网的。4）导线控制网优点：布设灵活，推进迅速，易克服地形障碍等。导5）我国天文大地网基本情况简介

20世纪50年代初，60年代末基本完成，先后共布设一等三角锁401条，一等三角点6182个，构成121个一等锁环，锁系长达7.3万km。一等导线点312个，构成10个导线环，总长约1万km。1982年完成天文大地网的整体平差工作。网中包括一等三角锁系，二等三角网，部分三等网，总共约有5万个大地控制点，30万个观测量的天文大地网。平差结果：网中离大地点最远点的点位中误差为±0.9m，一等观测方向中误差为±0.46″。

5）我国天文大地网基本情况简介1982年完成天文大地网的国家平面控制网建立的基本原理课件2、利用现代测量技术建立国家大地测量控制网GPS网分为两大类：一类是全球或全国性的高精度的GPS网(A、B级网），另一类是区域性的GPS网（C、D、E级网）。我国建立的几个全国性的GPS网如下：

1）EPOCH92中国GPS大会战（92A级网）；

2）96GPSA级网；3）国家高精度GPSB级网；

4）全国GPS一、二级网；5）中国地壳运动观测网络。2、利用现代测量技术建立国家大地测量控制网GPS网分为两大

1）技术设计收集资料：测区地形、交通图、气象资料；已有大地测量成果；测区自然、人文地理等。实地踏勘：资料不足或缺乏了解，或发展变化等，需实地踏勘和调查。

图上设计：根据有关规范和技术要求，图上拟定控制点位置和网的图形结构。编写技术设计书：任务概述、测区概况、已有资料利用、实施方案、计划安排和经费预算等。3、国家平面大地控制网的布设

技术设计，实地选点，建造觇标，标石埋设，外业测量，平差计算等。国家平面控制网布设包括以下工作：1）技术设计3、国家平面大地控制网的布设技术设计，实

2）实地选点按照实地情况检查和落实图上设计，修改其中不恰当或不完善的部分。

选点结束后提交以下资料：选点图；点之记；选点工作技术总结（旧点利用、选点数量和质量、建标类型及数量、对工作的建议等）。2）实地选点3）建造觇标(传统大地测量法)点位选好后，需要埋设带有中心标志的标石固定在地面，以便长期保存。当相邻点不能在地面上不通视，需要建造觇标，作为观测目标以及架设仪器的观测台。觇标类型：3）建造觇标(传统大地测量法)

国家平面大地控制网寻常标双锥标国家平面大地控制网寻常标双锥标

国家平面大地控制网4）标石埋设三角点的坐标，实际上指的就是标石中心的坐标。故标石埋设和保存是一项重要工作。标石：混凝土、花岗岩、青石或坚硬石料凿成。分盘式和柱石两部分。埋石结束，办理托管手续。国家平面大地控制网4）标石埋设5.1.4大地控制网优化设计简介最优化设计：就是根据施测部门的具体条件，考虑各种因素，从控制网的几种可能的布设方案中选出一条最优方案的工作，称为控制网的优化设计。控制网设计的目标：指的是控制网应达到的质量标准，它是设计的依据和目的，同时又是评定网的质量的指标。控制网质量标准包括：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。5.1.4大地控制网优化设计简介最优化设计：就是根据施测1）精度标准----以观测值仅存在随机误差为前提的。全网的总体精度：常用网中坐标参数的方差-协方差阵Dxx或协因数阵QXX来度量。

①N最优：Dxx的范数‖Dxx‖=min②A最优：tr(Dxx)==λ1+λ2+…+λr=min③D最优：det(Dxx)=λ1·λ2…λr＝min

④E最优：λmax=min⑤S最优：λmax-λmin=min1、控制网的设计目标1）精度标准1、控制网的设计目标局部精度指标：包括：点位误差椭圆，相对误差椭圆，未知数某些函数的精度。1)点位误差椭圆：三要素；2）相对误差椭圆：相对误差椭圆三要素；3）未知数函数精度：网中推算边长，方位角等精度。局部精度指标：2）可靠性标准----以考虑观测值中不仅含有随机误差，还含有粗差为前提的。网的可靠性：

指控制网能够：

（1）发现观测值中存在的粗差

（2）抵抗残存粗差对平差结果的影响的能力。2）可靠性标准如下图前方交会：若A,B两点角度接近45度，则交会精度必然很高，然而却不可靠，因为观测中出现粗差，则无法发现，此时可靠性为零。

为了提高可靠性，则应加测角或边，图b，可以发现粗差，但无法判断是那个观测有粗差；如c，不仅能发现粗差，还可明确指出粗差位置。a

b如下图前方交会：a可见：可靠性与多余观测有关。在无多余观测的情况下，闭合差为零，无法发现粗差，可靠性视为零。粗差未被发现，势必影响平差结果的正确性。控制网的优化设计中可靠性已经作为必要指标。可见：可靠性与多余观测有关。在无多余观测的情况下，闭合差为零

内部可靠指标：以一定显著水平和检验功效判断，可能发现该观测值粗差的最小值。外部可靠性指标：不可能发现的粗差对平差结果影响。

其中：为非中心化参数，如：系统可靠性分为：内部可靠性和外部可靠性。

多余观测分量定义：其中：

当时，表明观测完全多余，表示该观测值抵抗粗差的能力最强；当时，表明观测属必要观测，表示它没有抵抗粗差的能力；当时，表明观测完全多余结论：1）成果内可靠性也称观测的可控性，是指粗差在一定显著水平和功效下，用数理统计检验方法探测出的能力；其值愈大，表明只能发现大粗差；2）外部可靠性是指不能发现的模型误差对平差结果的影响。也就是未能发现粗差对未知数函数的影响；其值愈大，表示粗差对未知数的影响愈大。可见：可靠性标准直接与多余观测分量发生联系，若要求可靠性指标在一定范围内，就相当于对多于观测分量和总的多余观测提出制约。多余观测分量愈小，其内、外可靠性均较差。结论：可见：可靠性标准直接与多余观测分量发生联系，若要求可靠例：测边网如图，A（0,0），B点坐标y=0均为已知，等权观测P=I。解：6条观测边长的误差方程为对称ABP1P2例：测边网如图，A（0,0），B点坐标y=0均为已知，等权观以r2为例：设S2边的观测中误差则有：类似可以计算其它观测边：得出：可能发现粗差为0.20---0.35m，各边不同，相对而言，S2和S4抵抗粗差能力稍强。整体测边大地四边形内部可靠性不好。多余观测少造成。以r2为例：设S2边的观测中误差则有：计算第二条边的外可靠性指标：即：外可靠性量度值为4.2，表示由于第二个观测值未能发现的粗差对参数向量长度的影响为4.2，对