国家注册测绘师考试培训教程课件

国家注册测绘师考试培训教程

大地测量

武汉大学测绘学院1国家注册测绘师考试培训教程武汉大学测绘学院1注册测绘师资格考试-大地测量考试科目:测绘管理与法律法规；测绘综合能力；测绘案例分析。注册测绘师考试要求

熟练掌握国家测绘及相关法律、法规和规章；了解国内外测绘技术的发展概况，具有较丰富的专业知识与技术工作经验，能过处理较复杂的技术问题；熟悉运用测绘相关技术标准、规范、技术手段，完成测绘项目的设计、咨询、评估及测绘成果质量的检验与管理；具有组织实施测绘项目的能力，注册测绘师考试内容强调“大测绘”的概念，大测绘水平。目前我国各类测绘教育的现状还不能满足这一水平。

科目考试的重点从考试的科目来看：大地测量、工程测量、摄影测量与遥感、地图编制考试内容较多；从考试的内容来看：主要考查作业方法、测绘常识性知识、作业步骤、精度指标、组成结构等内容；从去年考查的内容来看：考察各门课程最基本的知识点。2注册测绘师资格考试-大地测量考试科目:测绘管理与法律法规；科从考试的形式看：综合测试：单选题与多选题；测绘案例分析（指出错误、简单计算、问答题等）测绘案例分析：测绘项目设计、实施方案、施测方法、质量验收报告、成果验收报告等。复习要求与要点

—抓住重点；

—理解法规；

—明确概念；

—熟悉程序；

—把握指标；

—掌握实例。3从考试的形式看：综合测试：单选题与多选题；复习要求与要点3大地测量学测绘综合能力考试的基本要求1.根据国家、地区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的参考站网、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华工作的要求；2.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，建造合适的测量标志；3.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。4.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要求。5.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的精化工作，完成卫星定位三维网控制网的建设。6.根据作业区域的坐标系统的具体情况，确定不同坐标系的相互转换关系。归纳起来：大地测量基准（空间与时间）、经典平面控制网的布设（测角与测距）、高程控制网的布设（精密水准与三角高程）、GPS控制网、重力网、似大地水准面精化与坐标系的变换。4大地测量学测绘综合能力考试的基本要求4第一部分大地测量概论5第一部分大地测量概论5是指在一定的时间与空间参考系中，测量和描绘地球形状及其重力场并监测其变化，为人类活动提供关于地球的空间信息的一门学科。

§1大地测量学的定义、任务和作用大地测量的定义大地测量的作用1、大地测量学是一切测绘科学技术的基础，是国民经济建设和社会发展的基础保证；2、大地测量学在防灾，减灾，救灾及环境监测、评价与保护中提供技术服务；3、大地测量是发展空间技术和国防建设的重要保障。大地测量学的任务

确定地球形状及外部重力场及其随时间的变化，研究地壳形变(包括垂直升降及水平位移)，测定极移以及海洋水面地形及其变化等。研究月球及太阳系行星的形状及重力场。6是指在一定的时间与空间参考系中，测量和描绘地球形状及其重力场

确定地球形状及外部重力场及其随时间的变化，研究地壳形变(包括垂直升降及水平位移)，测定极移以及海洋水面地形及其变化等。研究月球及太阳系行星的形状及重力场。

建立和维持国家和全球的测绘基准、坐标系统（天文大地水平控制网、工程控制网和精密水准网以及海洋大地控制网），以满足国民经济和国防建设的需要。

研究为获得高精度测量成果的仪器和技术方法。研究地球表面向椭球面或平面的投影数学变换及有关大地测量计算。

研究大规模、高精度和多类别的地面网、空间网的数据处理的理论和方法等。

现代大地测量的特点：

研究范围大，如地球两极、海洋；从静态到动态，从地球内部结构到动力过程；高精度，相对精度10-8~10-9，绝对精度毫米；地心三维测量数据；大地测量与其它学科交叉与融合。7确定地球形状及外部重力场及其随时间的变化，研究地壳形变(包大地测量学的发展简史

地球圆球阶段

从远古至17世纪，人们用天文方法得到地面上同一子午线上两点的纬度差，用大地法得到对应的子午圈弧长，从而推得地球半径（弧度测量）；地球椭球阶段

从17世纪至19世纪下半叶，在这将近200年期间，人们把地球作为圆球的认识推进到向两极略扁的椭球。大地水准面阶段

从19世纪下半叶至20世纪40年代，人们对椭球的认识发展到是大地水准面包围的大地体。现代大地测量新时期

20世纪下半叶，大地测量学进入了以空间测量技术为代表的现代大地测量发展的新时期。球形地球扁球形地球梨形地球8大地测量学的发展简史地球圆球阶段从远古至17世纪，人们

第二部分

大地测量系统框架与时间系统9第二部分9大地测量坐标系统与参考框架大地测量坐标系：天球坐标系：用于研究天体和人造卫星的定位与运动。地球坐标系：用于研究地球上物体的定位与运动。是一种固定在地球上，随地球一起旋转的非惯性坐标系统，根据其原点的位置不同，分为地心坐标系统与参心坐标系统，分大地坐标系和空间直角坐标系两种形式，2.1大地测量系统与参考框架10大地测量坐标系统与参考框架大地测量坐标系：天球坐标系：用于研大地测量系统与参考框架大地测量系统与参考框架的描述

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（理论、模型与方法）。

大地测量参考框架：是通过大地测量手段，由固定在地面上的点所构成的大地网点按大地测量系统所规定的模式构建的，是大地测量系统的具体实现。大地测量系统是总体概念，大地测量参考框架是大地测量系统的具体的应用形式。大地测量系统包括：坐标系统、高程系统与重力参考系统。大地测量参考框架包括：坐标参考框架、高程参考框架和重力参考框架。11大地测量系统与参考框架大地测量系统与参考框架的描述11

定义：参心坐标系统的原点位于参考椭球体的中心，Z轴即椭球的旋转轴与地球的自转轴平行，X轴指向平行于天文起始子午面的大地子午面与赤道面的交点，Y轴与X和Z轴构成右手坐标系。大地测量坐标系统与参考框架1）参心坐标系统

参心坐标系的建立：建立地球参心坐标系，需如下几个方面的工作：选择或求定椭球的几何参数(半径a和扁率α)。确定椭球中心的位置(椭球定位)。确定椭球短轴的指向(椭球定向)。建立大地原点。2.1.1坐标系统与坐标参考框架1坐标系统12定义：参心坐标系统的原点位于参考椭球体的中心，Z轴即椭球的类型:

参考椭球:

具有确定参数(长半径a和扁率α)，经过局部定位和定向，同某一地区大地水准面最佳拟合的地球椭球.

总地球椭球:

除了满足地心定位和双平行条件外，在确定椭球参数时能使它在全球范围内与大地体最密合的地球椭球.椭球定位:

确定椭球中心的位置，可分为两类：局部定位和地心定位。椭球定位和定向概念局部定位：

要求在一定范围内椭球面与大地水准面有最佳的符合，而对椭球的中心位置无特殊要求；地心定位：

要求在全球范围内椭球面与大地水准面最佳的符合，同时要求椭球中心与地球质心一致。13椭球的类型:椭球定位和定向概念局部定位：要求在一定范围

广义垂线偏差公式与广义拉普拉斯方程：一点定位椭球的定向确定椭球旋转轴的方向，不论是局部定位还是地心定位，都应满足两个平行条件：①椭球短轴平行于地球自转轴；②

大地起始子午面平行于天文起始子午面。14广义垂线偏差公式与广义拉普拉斯方程：一点定位椭球的定向1选择大地原点：大地原点的坐标为：15选择大地原点：大地原点的坐标为：15广义弧度测量方程:垂线偏差与大地水准面公式:多点定位：16广义弧度测量方程:垂线偏差与大地水准面公式:多点定位：16坐标系统(续)上式称为广义弧度测量方程17坐标系统(续)上式称为广义弧度测量方程17坐标系统(续)

多点定位的过程：1)由广义弧度测量方程采用最小二乘法求

椭球参数:

旋转参数:

新的椭球参数：2)由广义弧度测量方程计算大地原点:3)广义垂线偏差公式与广义拉普拉斯方程计算大地原点坐标:特殊情况下：18坐标系统(续)多点定位的过程：1)由广义弧度测量方程采用最大地原点也叫大地基准点或大地起算点，参考椭球参数和大地原点上的起算数据的确立是一个参心大地坐标系建成的标志.

坐标系统(续)大地原点和大地起算数据19大地原点也叫大地基准点或大地起算点，参考椭球参数和大地原点上1954年北京坐标系

1954年北京坐标系可以认为是前苏联1942年坐标系的延伸。它的原点不在北京，而在前苏联的普尔科沃。相应的椭球为克拉索夫斯基椭球。

1954年北京坐标系的缺限:椭球参数有较大误差。

参考椭球面与我国大地水准面存在着自西向东明显的系统性的倾斜，在东部地区大地水准面差距最大达+68m。几何大地测量和物理大地测量应用的参考面不统一。定向不明确。坐标系统(续)

1980年国家大地坐标系1980大地坐标系建立的方法：201954年北京坐标系坐标系统(续)1980年国家大地坐标按最小二乘法求:，在进一步求大地原点的起算数据.平差后提供的大地点成果属于1980年西安坐标系，它和原1954年北京坐标系的成果是不同的。这个差异除了由于它们各属不同椭球与不同的椭球定位、定向外，还因为前者是经过整体平差，而后者只是作了局部平差。坐标系统(续)21按最小二乘法求:，在进一步求大地原点的起

坐标系统(续)1980年国家大地坐标系的特点：采用1975年国际大地测量与地球物理联合会IUGG第16届大会上推荐的4个椭球基本参数。长半径a=6378140m,

地心引力常数GM=3.986005×1014m3/s2重力场二阶带球谐系数J2=1.08263×10-8自转角速度ω=7.292115×10-5rad/s在1954年北京坐标系基础上建立起来的。椭球面同似大地水准面在我国境内最为密合，是多点定位。定向明确。椭球短轴平行于地球质心指向地极原点

的方向

大地原点地处我国中部，位于西安市以北60km处的泾阳县永乐镇，简称西安原点。

大地高程基准采用1956年黄海高程系。22坐标系统(续)1980年国家大地坐标系的特点：采用19大地测量坐标系统

地心坐标系统满足以下四个条件：原点位于整个地球的质心（包括海洋和大气）尺度是相对论意义下某一局部地球框架内的尺度。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，称为地球的定向参数EOP。定向随时间的演变满足地壳无整体的约束条件。

通俗化的定义：原点位于地球的质心Z轴与X轴的定向某一历元的EOP参数确定Y轴与X、Z构成空间右手坐标系。2）地心坐标系统23大地测量坐标系统地心坐标系统满足以下四个条件：2）地地球椭球的几何和物理属性可由四个基本常数完全确定赤道半径（椭球长半径）地心引力常数（大气质量）地球重力场二阶带谐系数地球自转角速度

GRS80椭球的基本常数为：目前通常采用正常化二阶带球谐系数代替

两者关系为：大地测量常数国际大地测量与地球物理联合会(IUGG)分别于1971,1975,1979年推荐了三组大地测量常数，对应于大地测量系统GRS67、IUGG75、GRS80。我国西安1980坐标系统采用IUGG75大地测量常数，目前广泛使用的常数是GRS80大地测量常数。24地球椭球的几何和物理属性可由四个基本常数完全确定大地测量常数

1）参心坐标参考框架

传统测量坐标框架是由天文大地网来实现的，一般定义在参心坐标系中，是一种区域、二维、静态的地球参考框架。50~80年代，北京1954参心坐标参考框架、西安1980参心坐标参考框架。

2.坐标参考框架我国天文大地网简介:

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″。

坐标参考框架251）参心坐标参考框架2.坐标参考框架我国天文大地网2）地心坐标参考框架国际地面参考框架（ITRF）是国际地面参考系统的实现,它甚长基线干涉（VLBI）、激光测卫SLR、激光测月LLR、DORIS技术,

GPS技术等空间大地测量技术,利用全球观测站点,经数据处理得到ITRF点（地面观测站）的站坐标和速度场等。目前ITRF是全球公认的应用最广泛、精度最高的地心坐标框架。（1)国际地球参考系统(ITRS)

与ITRF国际地球自转服务IERS(InternationalEarthRotationService)

1988年:IUGG+IAU→IERS（IBH+IPMS）IERS的任务主要有以下几个方面：维持国际天球参考系统(ICRS)和框架(ICRF)；维持国际地球参考系统(ITRS)和框架(ITRF)；提供及时准确的地球自转参数(EOP)。地心坐标参考框架262）地心坐标参考框架国际地面参考框架（ITRF）是国际地面参CTRS的长度单位为米(m)，并且是在广义相对论框架下的定义；CTRS的定向Z轴从地心指向BIH1984.0定义的协议地球极(CTP)；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；CTRS的定向的随时演变满足地壳无整体旋转NNR条件的板块运动模型，国际地球参考系统ITRS

ITRF是ITRS的具体实现,是由IERS中心局利用VLBI、LLR、SLR、GPS和DORIS等空间大地测量技术的观测数据分析得到的一组全球站坐标和速度。

自1988年起，IERS已经发布ITRF88、ITRF89、ITRF90、ITRF91、ITRF92、ITRF93、ITRF94、ITRF96、ITRF2000等全球参考框架。

ITRF是通过框架的定向、原点、尺度和框架时间演变基准的明确定义来实现的。

27CTRS的长度单位为米(m)，并且是在广义相对论框架下的定义132428132428132429132429WGS84地心坐标系WGS-84坐标系的坐标原点位于地球的质心，Z轴指向BIH1984.0定义的协议地球极方向，X轴指向BIH1984.0的启始子午面和赤道的交点，Y轴与X轴和Z轴构成右手系。（2)WGS-84世界大地坐标系WGS-84坐标系统的全称是WorldGeodicalSystem-84（世界大地坐标系-84），它是一个地心地固坐标系统。WGS-84坐标系统由美国国防部制图局建立，于1987年取代了当时GPS所采用的坐标系统―WGS-72坐标系统而成为GPS的所使用的坐标系统。WGS84最初是采用美国海军的TRANSIT导航卫星系统的多普勒观测数据所建立的（1987年），主要为导航服务，精度较低，约为1~2m.30WGS84地心坐标系WGS-84坐标系的坐标原点位于地球的质为改善WGS-84系统的精度，1994年6月，由美国国防制图局DMA(DefenceMappingAgency)将其和美国空军(AirForce)在全球的10个GPS跟踪站的数据加上部分IGS站(InternationalGPSServiceforGeodynamics)的ITRF91数据，进行联合处理，并以IGS站在ITRF91框架下的站坐标为固定值，重新计算了这些全球跟踪站在1994.0历元的站坐标，得到了精确的WGS84（G730）坐标参考框架，G表示GPS，730表示GPS周。

1996年，WGS-84坐标框架再次进行更新,参考历元为1997.0。

WGS84最近更新的时间是2002年1月，更新后的WGS84(G1150)的站坐标与ITRF2000框架的站坐标差异为几个厘米，参考历元为2001.0.

5个基本参数

·a=6378137m·e2=0.0066943799013·GM=3986005×108m3s-2·C2,0=-484.16685×10-6·ω=7292115×10-11rad/sWGS84地心坐标系31为改善WGS-84系统的精度，1994年6月，由美国国防制图我国于2004年完成“2000国家GPS控制网”的计算。该网包含了国家测绘局布设的高精度GPSA、B级网，总参布设的GPS一、二级网，地震局、总参测绘局、科学院、国家测绘局共建的中国地壳运动观测网络的基准网、基本网和区域网，该控制网整合了上述三个大型的有重要影响力的GPS观测网的成果。2000国家GPS网共有28个连续运行参考站，2500多个GPS网点组成，通过联合处理将其归于一个坐标参考框架（ITRF97)，2000国家GPS网的精度优于10-8，可满足现代测量技术对地心坐标的需求，是我国新一代的地心坐标系统基础框架。2000国家大地坐标系从2008年7月1日开始采用，2000网的参考框架ITRF97,参考历元为2000.0.（3）2000国家GPS控制网：长半轴

a=6378137.0m地球含大气层引力常数GM=3986004.418108m3s-2地球的动力形状因子J2=1.082629832258地球自转角速度=7292115.010-11rads-12000国家大地坐标系32我国于2004年完成“2000国家GPS控制网”的计算。该网GPS大地控制网概况我国先后建成四个较大规模的GPS大地网

一、二级网A、B级网形变监测网地壳运动观测网络框架：ITRF96历元：1997.0精度约为：3*10-8框架：ITRF93历元：1996.365精度约为：10-7框架：ITRF96历元：1996.582精度约为：10-8框架：ITRF96历元：1998.680精度优于2mm33GPS大地控制网概况我国先后建成四个较大规模的GPS大地网2000国家GPS控制网由国家测绘局高精度GPSA、B级网,总参测绘局GPS一、二级网，中国地壳运动观测网组成,共2609个点。

342000国家GPS控制网由国家测绘局高精度GPSA、B级网2.1.2高程系统与参考框架高程基准区域性高程基准可以由验潮站的长期平均海水面来确定，通常定义该平均海水面的高程为零。平均海水面通常称为高程的基准面在地面上预先设置一固定点（组），利用精密水准测量联测固定点与该平均海水面的高差，从而确定该固定点（组)的海拔高程。该固定点称为水准原点。水准原点的高程就是区域性水准测量的起算点。国家高程基准：

黄海平均海水面

1987年以前,“1956年国家高程基准”.水准原点高程为72.289m

1988年1月1日起,“1985国家高程基准”,水准原点的高程为72.260.“1985国家高程基准”的平均海水面比“1956年国家高程基准”的平均海水面高0.029m。高程系统与参考框架352.1.2高程系统与参考框架国家高程基准：黄海平均海水面

高程系统在测量中常用的高程系统有大地高系统、正高系统和正常高系统。

大地高系统是以参考椭球面为基准面的高程系统。某点的大地高是该点到通过该点的参考椭球的法线与参考椭球面的交点间的距离。大地高也称为椭球高，大地高一般用符号H表示。同一个点，在不同的基准下，具有不同的大地高。正高系统是以大地水准面为基准面的高程系统。某点的正高是该点的铅垂线与大地水准面的交点之间的距离。正常高系统是以似大地水准面为基准的高程系统。某点的正常高是该点到通过该点的铅垂线与似大地水准面的交点之间的距离。

高程系统国家高程系统:

正常高高程系统

36高程系统在测量中常用的高程系统有大地高系统、正高系统和高程框架是高程系统的实现。我国高程框架由全国高精度水准网实现，以黄海高程基准为起算基准,以正常高系统为水准高差的传递方式。水准高程框架分为四个等级,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布设,其现势性通过一等水准网的定期复测和二等网的部分复测来维护。①第一期主要是1976年以前完成的,以1956年黄海高程基准起算的各等级水准网；②第二期主要是1976年至1990年完成,以“1985国家高程基准”起算的国家一、二等水准网;③第三期是1990年以后国家一等水准网的复测和局部地区二等水准网的复测,现已完成外业观测和内业平差计算工作,成果已提供使用。

高程框架的另一种形式可以通过似大地水准面来实现。高程参考框架高程框架37高程框架是高程系统的实现。我国高程框架由全国高精度水准网实现2.1.3重力参考系统与重力测量框架重力基准和参考系统重力基准是标定一个国家或地区重力值的标准。20世纪70年代以前我国采用波茨坦重力基准，重力参考系统采用克拉索夫斯基椭球常数。80年我国重力基准采用经国际比对的高精度相对重力仪自行测定，参考系统是IUGG75椭球常数。21世纪初，我国采用高精度绝对和相对重力仪测定我国新的重力基准，目前重力基准的参考系统采用GRS80椭球常数及其相应正常重力场。重力参考框架重力参考框架由分布在我国的若干绝对重力点和相对重力点构成的重力控制网，以及用做相对重力尺度标准的若干重力长短基线构成。80年代初，我国建立了国家1985重力基本网，由6个基准点，46个基本点和5个基本点引点组成。重力参考框架的现状国家重力基本网是确定我国重力加速度数值的参考框架，目前提供使用的2000国家重力基本网包括21个重力基准点和126个重力基本点与基本点引点112个；重力参考系统与重力测量框架382.1.3重力参考系统与重力测量框架重力基准和参考系统重力时间的描述包括时间原点、单位（尺度）两大要素。选取的物理对象不同，时间的定义不同。地球的自转运动、地球的公转、物质的振动等都可作为计量时间的方法。计量时间的方法的特点应具备运动是连续的；运动的周期具有足够的稳定性；运动是可观测的。2.1.4时间系统与时间参考框架在现代测量中，时间是研究点位运动与规律的一个重要参量，空间与时间构成四维大地测量。时间系统规定了时间测量的参考系统，包括时刻的参考标准与时间的尺度标准。时间系统又叫时间基准或时间标准。时间系统框架是在某一区域或全球范围内，通过守时、授时与时间频率测量技术实现与维持统一的时间系统。时间系统与时间参考框架39时间的描述包括时间原点、单位（尺度）两大要素。2.1.4时恒星时（ST=SiderealTime)世界时（UT)历书时与力学时原子时(AT)协调世界时(UTC)GPS时间系统(GPST)

根据选取的定义时间的对象不同，测量中几种常见的时间系统：

时间系统恒星时(ST):以春分点作为基本参考点，由春分点周日视运动确定的时间称为恒星时。世界时UT:以格林尼治平子夜为零时起算的平太阳时称为世界时。UT=GAMT+12

,GAMT代表格林尼治平太阳时角.未经任何改正的世界时表示为UT0，经过极移改正的世界时表示为UT1，进一步经过地球自转速度的季节性改正后的世界时表示为UT2。UT1=UT0+Δλ,UT2=UT1+ΔT40恒星时（ST=SiderealTime)根据选取的定时间系统(续)历书时ET与力学时DT由于地球自转速度不均匀，导致用其测得的时间不均匀。1958年第10届IAU决定，自1960年起开始以地球公转运动为基准的历书时来量度时间，用历书时系统代替世界时。历书时的秒长规定为1900年1月1日12时整回归年长度的1／31556925.9747.在天文学中，天体的星历是根据天体动力学理论建立的运动方程而编写的，其中采用的独立变量是时间参数T,其变量被定义为力学时。

参考点不同，力学时分为：1)太阳系质心力学时TDB,2)地球质心力学时TDT,TDT和TDB可以看作是ET分别在两个坐标系中的实现，TDT代替了过去的ET.地球质心力学时的基本单位国际秒制，与原子时的尺度相同。IGU规定：1977年1月1日原子时（TAI)0时与地球力学时严格对应为：TDT=TAI+32.18441时间系统(续)历书时ET与力学时DT在天文学中，天体的星历时间系统(续)原子时(AT)原子时是一种以原子谐振信号周期为标准。基本单位是原子时秒，定义为在零磁场下，位于海平面的铯原子基态两个超精细能级间跃迁辐射192631770周所持续的时间为原子时秒，规定为国际单位制中的时间单位。原子时的原点定义：1958年1月1日UT2的0时。AT=UT2－0.0039(s)地球自转的不均性，原子时与世界时的误差逐年积累。协调世界时(UTC)原子时与地球自转没有直接联系，由于地球自转速度长期变慢的趋势，原子时与世界时的差异将逐渐变大，秒长不等，大约每年相差1秒，便于日常使用，协调好两者的关系，建立以原子时秒长为计量单位、在时刻上与平太阳时之差小于0.9秒的时间系统，称之为世界协调时(UTC)。当大于0.9秒，采用12月31日或6月30日调秒。调秒由国际计量局来确定公布。世界各国发布的时号均以UTC为准。TAI=UTC+1×n(秒）42时间系统(续)原子时(AT)原子时是一种以原子谐振信号周期为时间系统(续)GPS时间系统GPS的时间系统采用基于美国海军观测实验室USNO维持的原子时称为GPST，它与国际原子的原点不同，瞬时相差一常量：

TAI－GPST=19(s)GPST的起点，规定1980年1月6日0时GPS与UTC相等。GPST与UTC的关系：GPST=UTC+1×n-191987年：n=23;1992年：n=26;2005年：n=3243时间系统(续)GPS时间系统GPS的时间系统采用基于美国海军时间系统框架时间系统框架是时间系统的实现，描绘时间系统框架包括两方面的内容：—时间的频率基准：时间系统决定时间系统框架采用的时间频率基准。不同的时间基准其建立与维护的方法不同。历书时通过观测月球来维护；力学时通过观测行星来维护；原子时是通过分布在不同地点的原子频标的建立，通过频率测量与比对的方法来维护。—守时系统：守时系统用于建立和维护时间频率基准的时刻。—授时系统：向用户授时与时间服务。时间系统框架44时间系统框架时间系统框架是时间系统的实现，描绘时间系统框架包第三部分常用测量坐标系及其坐标转换45第三部分45

按坐标原点的不同分类：

地心坐标系统（空间直角坐标系、大地坐标系）参心坐标系统（空间直角坐标系、大地坐标系）站心坐标系统（站心直角坐标系、站心极坐标系）平面坐标系统（高斯平面坐标系、施工平面坐标系）测量常用坐标系3.1测量常用坐标系的分类

按坐标的维数不同分类：

二维坐标：北京54坐标，80大地坐标，城市独立坐标系，施工平面坐标系。三维坐标：地心坐标（ITRF、WGS-84)，站心坐标。46按坐标原点的不同分类：测量常用坐标系3.1测量常用坐标测量常用坐标系及其变换①空间直角坐标系：坐标系原点位于参考椭球的中心,Z轴指向参考椭球的北极,X轴指向起始子午面与赤道的交点,Y轴位于赤道面上,且按右手系与X轴呈90夹角.某点在空间中的坐标可用该点在此坐标系的各个坐标轴上的投影来表示.

②空间大地坐标系：采用大地经度（L）、大地纬度（B）和大地高（H）来描述空间位置的。纬度是空间的点与参考椭球面的法线与赤道面的夹角，经度是空间中的点与参考椭球的自转轴所在的面与参考椭球的起始子午面的夹角，大地高是空间点沿参考椭球的法线方向到参考椭球面的距离。

47测量常用坐标系及其变换①空间直角坐标系：坐标系原点位于参考椭

③站心坐标系以测站为原点，测站上的法线(垂线)为Z轴方向的坐标系就称为法线(或垂线)站心坐标系。点在站心坐标系中可用三维直角坐标（x、y、z）或极坐标来（d、z、a)表示。48③站心坐标系以测站为原点，④高斯平面直角坐标系平面直角坐标系是利用投影变换，将空间坐标（空间直角坐标或空间大地坐标）通过某种数学变换映射到平面上，这种变换又称为投影变换。投影变换的方法有很多，如UTM投影、Lambert投影等，在我国采用的是高斯-克吕格投影，也称为高斯投影。原点：中央子午线和赤道的交点；X轴：中央子午线的投影；Y轴：赤道的投影。高斯投影必须满足以下以下条件：中央子午线投影后为直线,且为投影点的对称轴；中央子午线投影后长度不变；投影具有正形性质(长度比与方位角无关);高斯平面直角坐标系49④高斯平面直角坐标系原点：中央子午线和赤道的交点；高斯投影必高斯平面直角坐标系想象有一个椭圆柱面横套在地球椭球体外面，并与某一条子午线(此子午线称为中央子午线或轴子午线)相切，椭圆柱的中心轴通过椭球体中心，然后用一定投影方法，将中央子午线两侧各一定经差范围内的地区投影到椭圆柱面上，再将此柱面展开即成为投影面。高斯投影的描述：50高斯平面直角坐标系想象有一个椭圆柱面横套在地球椭球体外面，并高斯平面直角坐标系

6°带:

自0°子午线起每隔经差6°自西向东分带，依次编号1，2，3，…60。我国6°带中央子午线的经度，由73°起每隔6°而至135°，共计11带，带号用n表示，中央子午线的经度用Ｌ０表示。

带号及中央子午线经度的关系：Ｌ０＝６ｎ－３

3°带:

自东经1.5°子午线起，每隔3°设立一个投影带，依次编号为1，2，3，…，120带；中央子午线经度依次为3°,6°,9°,…,360°。我国规定按经差6°和3°进行投影分带51高斯平面直角坐标系6°带:自0°子午线起每隔经差6

１.5°带或任意带:

工程测量控制网也可采用１.5°带或任意带，但为了测量成果的通用，需同国家6°或3°带相联系。

n=L/3(四舍五入)Ｌ０＝3ｎ高斯平面直角坐标系带号及中央子午线经度的关系：国家统一坐标在我国x坐标都是正的，y坐标的最大值(在赤道上)约为330km。为了避免出现负的横坐标，规定在横坐标上加上500000m。此外还应在坐标前面再冠以带号。这种坐标称为国家统一坐标。例如：Y=19123456.789m该点位在19带内，横坐标的真值：首先去掉带号，再减去500km，最后得y=-376543.211(m)。

52１.5°带或任意带:工程测量控制网也可采用１.5°分带存在的问题？边界子午线两侧的控制点与地形图位于不同的投影带内，使得地形图不能正确拼接，采用带重叠的方法解决此问题。53分带存在的问题？边界子午线两侧的控制点与地形图位于不同的投影建立原则要求边长投影变形满足：高程归化改正－将地面上观测的长度元素归算到参考椭球面上而产生的改正。

高斯投影改正－将参考椭球面上的长度经高斯投影归算到高斯平面上而产生的改正，⑤城市独立坐标系与工程独立坐标系54建立原则要求边长投影变形满足：⑤城市独立坐标系与工程独立坐标总变形：3）同时改变和1）改变：任意带坐标系，确定中央子午线位置2）改变：抵偿坐标系，确定高程抵偿面的高程。：确定高程抵偿面的高程与中央子午线。

减小投影变形的方法

确定平面坐标系的三大要素

投影面的高程；中央子午线的经度；起始点坐标和起始方位角。55总变形：3）同时改变和1）改变：任意带坐标系，确定中央子午线平面坐标变换平面坐标系统之间的相互转换实际上是一种二维转换。一般而言，两平面坐标系统之间包含四个原始转换因子，即两个平移因子、一个旋转因子和一个尺度因子。

3.2坐标系换算（1）二维平面直角坐标变换1）二维坐标变换56平面坐标变换平面坐标系统之间的相互转换实际上是一种二维转换。高斯投影坐标正算

（2）大地坐标（x，y）计算高斯直角坐标（B，L）57高斯投影坐标正算（2）大地坐标（x，y）计算高斯直角坐标迭代解法:

高斯投影坐标正算58高斯投影坐标正算58高斯投影坐标反算

（3）高斯直角坐标（B，L）计算大地坐标（x，y）59高斯投影坐标反算（3）高斯直角坐标（B，L）计算大地坐标1)位于两个相邻带边缘地区并跨越两个投影带(东、西带)的控制网；2)在分界子午线附近地区测图时，往往需要用到另一带的三角点作为控制，因此必须将这些点的坐标换算到同一带中；3)特别是在工程测量中，要求采用3°带、1.5°带或任意带，而国家控制点通常只有6°带坐标，这时就产生了6°带同3°带(或1.5°带、任意带)之间的相互坐标换算问题。(4）高斯投影的邻带坐标换算

高斯投影邻带坐标换算方法：高斯投影反算(x1,y2)－>(B,L)高斯投影正算(B,L)－>(x2,y2)

为什么要邻带坐标换算？高斯投影的邻带坐标换算601)位于两个相邻带边缘地区并跨越两个投影带(东、西带)的控制不同坐标系统的转换本质上是不同基准间的转换，不同基准间的转换方法有很多，其中，最为常用的有布尔沙模型，又称为七参数模型(3个平移参数、3个旋转参数和1个尺度参数)。

（1）三维空间直角坐标的相互转换

2）三维坐标的相互转换

7参数模型求解要注意的问题：？

三维坐标变换61不同坐标系统的转换本质上是不同基准间的转换，不同基准间的转换（2）空间大地坐标与空间直角坐标的相互转换

BLHXYZXYZBLH三维坐标变换62（2）空间大地坐标与空间直角坐标的相互转换BLHXY(3）ITRF参考框架及其相互转换

自1988年起，IERS已经发布了ITRF88、ITRF89、ITRF90、ITRF91、ITRF92、ITRF93、ITRF94、ITRF96、ITRF97和ITRF2000等全球坐标参考框架。一个地球参考框架的定义，是通过对框架的定向、原点、尺度和框架时间演变基准的明确定义来实现的。

三维坐标变换63(3）ITRF参考框架及其相互转换自1988年起，IERS

ITRF2000与其它框架的转换为坐标转换参数变化率。

为站点在框架1、2下的速度。

ITRF框架之间进行速度转换的公式:其中：t0给定的转换参数历元，tk是初始框架历元，t是目标始框架历元。64ITRF2000与其它框架的转换为坐标转换参数变化率。不同框架之间的坐标转换方法1.先同一历元下框架变换，再不同历元变换。1）不同框架变换：2）计算ITRFxx框架在参考历元t0速度V(t0)：3、同框架历元变换已知初始框架ITRFyy,历元tk的坐标与速度，计算目标ITRFxx框架在历元t的坐标与速度，转换参数的参考历元为t0.65不同框架之间的坐标转换方法1.先同一历元下框架变换，再不

方法2：先历元变换后框架变换1、同框架不同历元变换3、不同框架变换2、计算ITRFyy框架与ITRFxx框架的转换参数不同框架之间的坐标转换66方法2：先历元变换后框架变换1、同框架不同历元变换3、不同(4)站心直角坐标与极坐标、地心（参心）直角坐标关系：站心直角坐标与地心（参心）直角坐标的关系：站心直角坐标与站心极坐标系的关系：67(4)站心直角坐标与极坐标、地心（参心）直角坐标关系：站心直（5）不同大地坐标系换算

68（5）不同大地坐标系换算686969坐标系统变换(续)70坐标系统变换(续)70坐标系统变换(续)

称为广义大地坐标微分公式或广义变换椭球微分公式，在新旧坐标变换时，通常采用最小二乘法求71坐标系统变换(续)称为广义大地坐标微分公式或广义变第四部分经典大地测量基本技术与方法72第四部分724.1经典大地水平控制网734.1经典大地水平控制网734.1.1经典大地水平控制网的布设1）布设方法

三角测量法

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。

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。

经典大地网水平网布设方法744.1.1经典大地水平控制网的布设优点：图形简单，结构强，

三边测量及边角同测法边角全测网的精度最高，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（在天文大地网中未用到）。

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，也勿需点间通视，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观测天文来推求大地方位角，控制水平角观测误差积累对推算方位角的影响。经典大地网水平网布设方法75三边测量及边角同测法天文测量法经典大地网水平网布设方法7经典大地网水平网布设原则2）布设原则

从高到低、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，A级网为高精度坐标框架，B、C、D、E相当于常规大地测量的一、二、三、四等。等级一等二等三等四等边长相对中误差1/20万1/12万1/7万1/4万方位角中误差±0.9″±1.5″±2.5″±4.5″大地控制网要有足够的精度等级一等二等三等四等测角中误差±0.7″±1.0″±1.8″±2.5″76经典大地网水平网布设原则2）布设原则等级一等二等三等四等边大地控制网要有足够的密度

国家控制网是测图的基本控制，其密度要满足测图的要求。控制点的密度是指每幅图中包含有多少控制点，不同比例尺有不同的要求。测图比例尺平均每幅图面积(km2)平均每幅图要求的控制点数每点控制的面积（km2)网平均边长（km)控制网等级1：5万350~500315013二等1：2.5万100~1252~3508三等1：1万15~201202~6四等大地控制网要有统一的规格和要求

国家三角测量规范GB/T17942-2000，精密导线测量规范。国家测量规范规定：具体的布网方案、作业方法、使用的仪器、各种精度指标等内容。3）全国天文大地网整体平差：1978-1984年完成，椭球参数IAG75，坐标系统西安80大地坐标。经典大地网水平网布设方法77大地控制网要有足够的密度测图比例尺平均每幅图面积(km2)平4.1.2水平角观测观测方法：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。方向观测法适用与三、四等三角观测，或方向较少的二等三角观测；当观测方向大于6个观测困难时可采用分组方向观测法；一等三角观测，或在高标上的二等三角观测采用全组合测角法。

各等级三角测量使用的仪器与观测方法和测回数水平角观测784.1.2水平角观测观测方法：各等级三角测量全

组

合

测

角

法

限

差方

向

观

测

限

差水平角观测79全

组

合

测

角

法

限

差方

向

观

测

限

差水平角观水平角观测各级水平角观测的基本要求（规范规定）：仪器及操作要求：1）观测水平角在一测回内不容许调焦，照准目标时尽量不要使用垂直制动与微动螺旋，使用水平微动螺旋与测微器螺旋对准分划线时，最后旋转均为旋进方向；2）在观测过程中，如果发现2C（2倍视准轴误差）互差的绝对值DJ07、DJ01型仪器大于20″，DJ02型大于30″

，本测回无效，应校正后再观测；3）观测过程中应保持仪器水平，照准部上水准器气泡偏离中心，DJ07最大不得超过1.5格，DJ01、DJ02不的超过1格；垂直轴倾斜改正：1）当照准点的垂直角一等超过1度，二等超过3度时，应在方向观测值中加入垂直轴倾斜改正，在该方向上记录照准部水准器气泡的位置，确定垂直轴在水平轴方向的倾斜量，求的方向的改正量；2）三四等方向观测一般不加垂直轴倾斜改正。80水平角观测各级水平角观测的基本要求（规范规定）：仪器及操作要水平角观测观测时间的选择与时段的要求：1）观测一等三角点至少要有三个时段，每个观测时段观测的测回数不得超过全部测回数的2/5，在同一时段内观测任一单角的测回数不得超过总测回的1/2

,且不宜连续观测同一单角；对日夜测比例一般不做要求，当视线上有明显的旁折光影响时，要求日夜测比例在30%~70%内变通，并注意选择有利的观测时间段；2）二等观测一般不得少于2个时段，每个观测时段观测的测回数不得超过全部测回数的2/3，个别特殊情况下可以一个时段测完；3）上午、下午、夜间各为一个时段；零方向的选择：方向观测法一测回的操作程序（见规范）：……当方向数少于4个时，可以不闭合至零方向。81水平角观测观测时间的选择与时段的要求：零方向的选择：方向观测分组观测水平角观测采用方向观测法，当观测方向数多余6个观测有困难时，可以采用分组观测，每组方向数大致相等，应有两个共同零方向，两组观测结果分别取中数，共同方向角度差不得大于2m(m为相应等级测角中误差），两组观测值按等权分组观测平差，其限差与平差结果如下：联测限差：假设两组观测精度相同，且两联测角的角差为：测站平差：先将两组观测值分别进行测站平差，得到两组的测站平差值，然后比较两组观测的联测角，小于限差，则联合两组的测站平差方向值再进行平差：82分组观测水平角观测采用方向观测法，当观测方向数多余6个观测有补测规定

规范规定：当方向数多余3个时，方向观测一测回中可以暂时放弃不宜观测的方向，放弃的方向数不得超过应测方向数的三分之一，补测放弃的方向可只联测零方向。超限观测值重测要求水平角观测重测和取舍观测成果应遵循的原则：1）因对错读盘、测错方向、读错记错、碰动仪器、气泡偏离过大、上半测回归零超限以及其它原因未测完的测回可以立即重测，不计重测数；2）一测回中2C互差超限或化归同一起始方向后，同一方向值各测回互差超限时，应重测超限方向并联测零方向。3)一个测回中重测方向数超过方向总数的1/3时，以及观测三个个方向有一个方向要重测，则应重测整个测回；4）测回互差超限，除明显值外，一般应测观测结果中最大与最小的测回；5）若零方向的2C互差超限或下半个测回归零差超限，应重测整个测回；6）在一测站中，当重测的方向数超过方向测回总数的1/3时，需重测全部测回。一份成果的方向测回总数为（n-1)m，n是方向数，m是测回数。83补测规定超限观测值重测要求水平角观测重测和取舍观测成水平观测的主要误差来源1)外界条件的影响大气层密度的变化对目标成像稳定性的影响早晨太阳升起时，目标成像也仅有轻微的波动；日出以后，有一段时间，大约1～3h，成像较稳定；12~15h，成像波动较大；日落前有一段成像稳定而有利于观测的时间；夜间大气层一般是平衡的。

水平折光的影响

光线通过密度不均匀的空气介质时，经过连续折射后形成一条曲线，并向密度大的一方弯曲。照准目标的相位差温度变化对视准轴的影响假定在一个测回的短时间观测过程中，空气温度的变化与时间成比例，那么可以采用按时间对称排列的观测程序来削弱这种误差对观测结果的影响。

84水平观测的主要误差来源1)外界条件的影响水平折光的影响照外界条件对觇标内架稳定性的影响

假定在一测回的观测过程中，觇标内架或三脚架的扭转是匀速发生的，因此采用按时间对称排列的观测程序也可以减弱这种误差对水平角的影响。

精密角度误差来源及其影响2)仪器误差的影响视准轴误差、水轴不水平误差、垂直轴倾斜误差、测微行差、读盘分划与测微器分划误差、水平度盘位移的影响；照准部旋转不正确的影响；照准部水平微动螺旋的隙动差；垂直微动螺旋作用不正确的影响；3)照准和读数误差的影响照准误差受外界因素的影响较大,与照准目标的形状和清晰度密切相关。85外界条件对觇标内架稳定性的影响精密角度误差来源及其影响2)精密测角的一般原则

观测应在目标成像清晰、稳定的、有利于观测的时间进行，以提高照准精度和减小旁折光的影响。观测前应认真调好焦距，消除视差。在一测回的观测过程中不得重新调焦，以免引起视准轴的变动。各测回的起始方向应均匀地分配在水平度盘和测微分划尺的不同位置上，以消除或减弱度盘分划线和测微分划尺的分划误差的影响。在上下半测回之间倒转望远镜，以消除和减弱视准轴误差、水平轴倾斜误差等影响，同时可以由盘左、盘右读数之差求得两倍视准误差2c，借以检核观测质量。上下半测回照准目标的次序应相反，其目的在于消除或减弱与时间成比例均匀变化的误差影响，如觇标内架或三脚架的扭转等。为了克服或减弱在操作仪器的过程中带动水平度盘位移的误差，要求每半测回开始观测前，照准部按规定的转动方向先预转1～2周。使用照准部微动螺旋和测微螺旋时，其最后旋转方向均应为旋进。为了减弱垂直轴倾斜误差的影响，观测过程中应保持照准部水准器气泡居中。86精密测角的一般原则观测应在目标成像清晰、稳观测工作结束后应及时整理和检查外业观测手簿。检查手簿中所有计算是否正确、观测成果是否满足各项限差要求。确认观测成果全部符合本规范规定之后，方可进行计算。1）三角形闭合差、测角中误差计算；2）极条件自由项及限差计算；3）基线条件自由项及限差计算；4）方位角条件自由项及限差计算；5）三角高程高差的验算。三角测量成果的验算

87观测工作结束后应及时整理和检查外业观测手簿。检查手簿中所有计经纬仪与光电测距仪及其检验4.1.3经纬仪与光电测距仪及其检验

我国光学经纬仪系列的标准型号的划分仪器等级精密经纬仪普通经纬仪DJ07DJ1DJ2DJ6DJ15测角中误差0.7秒1秒2秒6秒15秒用途一等三角天文测量一二等三角三四等三角地形测量普通测量

光电测距仪的分类与分级

测距原理：相位式测距仪、脉冲式测距仪。测程：长(十10km以上)、中(数公里至10km)、短(3km)

载波源：红外、激光、微波。载波数：单频、双频。反射目标：合作目标、漫反射目标。精度：高精度、一般精度、低精度。88经纬仪与光电测距仪及其检验4.1.3经纬仪与光电测距仪及其检等级测距精度中短程测距仪长程测距仪ⅠⅡⅢⅣ

光学经纬仪、电子经纬仪、光电测距仪的检验（略见规范）光电测距仪的分级光学经纬仪JJG414-2003电子经纬仪JJG100-2003光电测距仪的检验JJG703-200389等级测距精度中短程测距仪长程测距仪ⅠⅡⅢⅣ光学经纬仪、电子仪器设在已知高程点，观测该点与未知高程点之间的高差称为直觇；

仪器设在未知高程点，测定该点与已知高程点之间的高差称为反觇。

考虑到地球曲率与大气折光的影响的严密公式4.1.4三角高程测量

三角高程测量原理

在地面高低起伏较大或不便于水准测量的地区，可采用三角高程测量的方法传递高程。三角高程测量90仪器设在已知高程点，观测该点与未知高程点之间的高差称为直觇；

垂直角观测方法垂直角观测方法有中丝法和三丝法。

垂直角记录格式

垂直角与指标差的计算公式三角高程测量91垂直角观测方法垂直角观测方法有中丝法和三丝法。

三角高程测量的误差来源

1）竖角测量误差测角误差主要包括观测误差、仪器误差以及外界条件的影响。观测误差中有照准误差、读数误差以及竖盘指标水准管气泡居中的误差。仪器误差如竖盘分划误差、外界条件主要大气折射的影响。

2）边长误差边长误差大小取决于量测方法。全站仪测距而言取决于测距的精度。

3）大气折光误差大气折光误差主要决定于空气的密度。空气的密度一般早晚变化较大，中午附近比较稳定。有关实验表明折光系数误差对于短距离三角高程测量的影响不是主要的，但对于长距离三角高程测量而言，其影响是显著的。

4）仪器高与目标高的量测误差仪器高误差与目标高误差的量测误差是不可避免的，对于精度较低的高程测量（如地形高程点控制测量），其量测精度一般能满足要求，但是对于高精度的高程测量而言（如代替二等水准测量），其量取误差不可忽略，可以采用其它的的观测方法加以削弱与消除(如对向观测方法取中数)。三角高程测量92三角高程测量的误差来源4）仪器高与目标高的量测误差三三角高程测量综上所述，三角测量的精度受垂直角观测误差、边长误差、大气折光误差、仪器高与目标高的量测误差等诸多因素的影响，其中主要误差来源是垂直角观测误差与大气折光误差，同时仪器高与目标高的量测误差也限制了三角高程测量的运用。

提高三角测量精度的方法：三角高程测量由于存在诸多误差的影响，采取一定的措施来消除或削弱其相关误差的影响。全站仪的测量精度的不断提高，测角测量精度得到了提高；大气折光误差可以采用对向观测加以消除或削弱；仪器高与目标高可以从观测方法上加以改进（如两点间等距离观测，可以消除仪器高误差）。1）对向观测三角高程因此在对向观测中，大气折射误差基本可以消除；如果目标高不变，其目标高量测误差也可以消除。93三角高程测量综上所述，三角测量的精度受垂直角观测误差、边长误2)两点间等距离观测（间视法）间视法是将全站仪置于A、B两点之间大致等距离中间位置的D点，分别对A、B两点进行三角高程测量，则有故间视法可以消除仪器高量测误差。

大气折光系数的确定：

1）根据水准测量的观测成果确定C值

2）对向观测垂直角计算C值根据垂直折光的性质与折光系数的变化规律，可选择有利的观测时间、对向观测、提高视线的高度、选择短边传递高程等措施，减弱大气折光的影响。942)两点间等距离观测（间视法）故间视法可以消除仪器高量测误三角高程测量的精度三角测量的精度受垂直角观测误差、边长误差、大气折光误差、仪器高与目标高的量测误差等诸多因素的影响，尤其是大气折光与观测条件密切相关，因此不能从理论上推到出一个普遍适用的公式，一般根据大量的实测资料统计分析得到其经验公式。

对向观测高差闭合差的限差：三角高程的限差：

环线闭合差的限差：重测规定：（见相应规范）95三角高程测量的精度三角测量的精度受垂直角观测误差、边长误差4.2高程控制网964.2高程控制网96

国家高程（框架)控制网的目的和任务—建立统一的高程控制网，为地形测图和各项建设提供必要的高程控制基础；

—为地壳垂直运动、平均海面变化和大地水准面形状等地球科学研究提供精确的高程数据。一等水准测量是国家高程控制网的骨干，同时也为相关地球科学研究提供高程数据；二等水准测量是国家高程控制网的全面基础；三、四等水准测量是直接为地形测图和其他工程建设提供高程控制点。4.2.1高程控制网的布设水准测量分为四等，各等级水准测量路线必须自行闭合或闭合于高等级的水准路线上，与其构成环形或附合路线，以便控制水准测量系统误差的积累和在高等级的水准环中布设低等级的水准路线。一等闭合环线周长，在平原和丘陵地区为1000～1500km，一般山区为2000km左右；二等闭合环线周长，在平原地区为500～750km,山区一般不超过1000km；三、四等水准用于加密，其中环线周长、附合路线长度和结点间路线长度，三等水准分别为200km、150km和70km；四等分别为100km、80km和30km。

国家高程（框架)控制网的布设原则

—从高到低、逐级控制97国家高程（框架)控制网的目的和任务4.2.1高程控制网的—水准点满足一定的密度（点位的选择与标石的埋设）水准标石类型

间距（km)布设具体要求一般地区发达地区荒漠地区基岩水准标石500只设于一等水准路线上，大城市和断裂带附近应增设，基岩较深地区可适当放宽，每省（市、自治区）至少两座。基本水准标石4020-3060设于一二等水准路线上及交叉处，大、中城市两侧及县城附近。尽量设置在坚固岩层上。普通水准标石4-82-410设于各等级水准路线上，以及山区水准路线高程变换点附近，长度超过300米的遂道，跨河水准测量的两岸标尺附近。98—水准点满足一定的密度（点位的选择与标石的埋设）间距（km—水准测量达到足够的精度

各等级水准测量的精度，是用每公里高差中数的偶然中误差

和每公里高差中数的全中误差来表示的。

测量等级一等二等三等四等M△0.451.03.05.0MW1.02.06.010.0—一等水准网应定期复测

水准测量的偶然中误差与全中误差单位：mm每公里高差中数偶然中误差：每公里高差中数的全中误差：规范规定：一等网每隔15~20年复测一次。99—水准测量达到足够的精度测量等级一等二等三等四等M△0.—新设路线与已测路线的连接国家一二水准测量规定:新设一二等水准路线的起点与终点，应是已测的高等级或同等级的基本水准点或基岩水准点，终点暂时不能连接时，须预计将来的连接路线。

新设的水准路线通过或靠近已测的一二等水准点在4km以内，距三四等水准点在1km以内，应予以连测或接侧。接测时按规定对已测水准点进行检测。—水准路线的重力测量

高程大于4000米或水准点间平均高差为150～250m的地区，一二水准路线的每个水准点均应测定重力。高差大于250m的测段，在地面倾斜变化出加测重力；高程在1500～4000mz之间或水准点的平均高差为50-150m的地区，一等水准路线上重力点间平均距离应小于11km,二等水准路线应小于23km。100—新设路线与已测路线的连接—水准路线的重力测量1004.2.2水准测量的作业方法

精密水准测量作业的一般规定1)观测前半小时，应将仪器取出使之与外界气温一致，设站时应用测伞遮蔽阳光。2)仪器距前、后视水准标尺的距离应尽量相等，其差应小于规定的限值：二等水准测量中规定，一测站前、后视距差应小于1.0m，前、后视距累积差应小于3m。3)在两相邻测站上，应按奇、偶数测站的观测程序进行观测。返测时，奇数测站与偶数测站的观测程序与往测时相反，即奇数测站由前视开始，偶数测站由后视开始。4)每一测段应往测与返测，其测站数均应为偶数，由往测转向返测时，两水准标尺应互换位置，并应重新整置仪器。5)一个测段的水准测量路线的往测和返测应在不同的气象条件下进行，如分别在上午和下午观测。6)在连续测站上安置三角架时，应使其中两脚与水准方向平行，而第三脚轮换置于路线反向的左右侧。7)转动倾斜螺旋和测微鼓时最后旋转方向为旋进方向…1014.2.2水准测量的作业方法精密水准测量作业的一般规定国家一二等精密水准测量规范规定一二等水准测量采用单程路线往返观测，一条路线的往返测须使用同一类型的仪器和转点尺承，沿同一道路进行。在每一区段内，先连续进行所有测段的往测(或返测）随后连续进行该区段的返测（或往测）。若区段较长，也可将区段分成20-30km的几个分段，在分段内连续进行所有测段的往返测。同一测段的往返测应分别在上午与下午进行。在日间气温变换不大的阴天和观测条件较好时，若干里程的往返测可在上午或下午进行。但这种里程的总站数，一等不应超过该区段总站数的20%，二等不应超过30%。

成果的重测与取舍测段往返测高差不符值超限，就可靠性较小的往测或返测进行测段重测，应按下列原则取舍：

1）重测的高差与同方向原测高差的不符值超过往返高差的不符值的限差，但与另一单程高差的不符值不超出限差，则取重测结果。102国家一二等精密水准测量规范规定一二等水准测量采用单程路线往2）若两方向两高差不符值未超限，且其中数与另一单程高差的不符值也不超限，则取该方向中数作为单程的高差。3）若重测高差与另一单程高差不符值超限，须重测另一单程。区段、路线往返测高差不符值超限时，就应往返测高差不符值与区段或路线不符值同符号中较大的测段进行重测，若重测后乃超限，须重测其它测段。------1032）若两方向两高差不符值未超限，且其中数与另一单程高差的不符一、二等水准测量的作业限差等级仪器类型视线长度前后视距差视距差累计视线高度一等DSZ05\DS05≤30≤0.5≤1.5≥0.5二等DS1\DS05≤50≤1≤3.0≥0.3等级上下丝读数平均值与中丝读数差基辅分划读数的差基辅分划高差之差检测间歇点高差的差0.5cm刻划标尺1cm刻划标尺一等1.53.00.30.40.7二等1.53.00.40.61

一、二等水准测量测站限差mm

一、二等视线长度、前后视距差、视线高度限差mm等级测段、区段、路线往返测高差不符值附合