大地测量技术

大地测量综合测试知识

大地测量考试大纲基本要求1.根据国家、区域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化工作的要求。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，并建造适合该区域的测量标志。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的要求。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(或高程异常模型)的精化工作，完成卫星定位三维控制网的建设。6.根据作业区域的坐标系统情况，进行坐标系之间的分析，确定不同等级、不同年代控制网间的相互关系。

1.1大地测量的任务和作用大地测量：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。经典大地测量：地球刚体不变、均匀旋转的球体或椭球体；范围小。现代大地测量：空间测绘技术(人造地球卫星、空间探测器)，空间大地测量为特征，范围大。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，测量数据库建立及应用等。现代大地测量的特点长距离、大范围：洲际、全球高精度：比经典提高1-2数量级实时、快速：内外业几乎可以同时完成四维：时间向量地心学科融合大地测量的作用组织、管理、融合和分析地球海量时空数据的基础，也是描述、构建认知地球进而解决地球科学问题的时空平台确定大地测量基准为科学研究、国防、经济建设、维护国家权益、航空航天技术等提供服务1.2大地测量系统与参考框架大地测量系统规定了大地测量的起算基准、尺度基准、及其实现方式（包括理论、模型和方法）。大地测量系统主要包括坐标系统、高程系统、深度基准和重力参考系统大地测量参考框架是通过大地测量的手段，由固定在地面上的点所构成的大地网点或其他实体按相应于大地测量系统的规定模式构建的，是对大地测量系统的具体实现。大地测量参考框架主要包括坐标参考框架、高程参考框架、重力参考框架等大地测量坐标系统和常数大地测量坐标系统是指一种固定在地球上与地球一同旋转的非惯性坐标系统，可分为地心和参心或大地和空间直角坐标系大地测量常数是指与地球一起旋转且表面与地球有最佳温和的一组旋转椭球几何参数和物理参数参心坐标框架：坐标原点位于参考椭球中心，由天文大地网实现与维持。如我国的54坐标和80坐标地心坐标框架：坐标原点位于地球质心，由甚长基线干涉测量、激光测卫、激光测月、GPS、多普勒等技术手段实现与维持。如我国的2000坐标系大地测量坐标框架高程基准定义了陆地上高程测量的起算点，一般可通过验潮的方式，确定海水面的平均位置作为高程基准1956黄海高程系：7年的验潮结果，水准原点高程为72.289米1985国家高程基准：近19年的验潮结果，水准原点高程为72.2604米高程系统和高程框架我国高程系统采用正常高系统，高程起算面为似大地水准面我国的高程框架由国家二期一等水准网以及复测结果维持与实现高程框架还可以由似大地水准面来实现我国高程框架分为四个等级，分别定义为一、二、三、四等水准控制网高程系统和高程框架重力测量就是为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参数及其相应的正常重力场重力测量框架是分布在各地的若干绝对重力点和相对重力点以及若干条基线组成重力系统和重力测量框架我国在20世纪50-70年代，使用波茨坦重力基准，重力参考系统采用克拉索夫斯基椭球体参数20世纪80年代建立了国家1985重力基本网，参考系统采用IAG75椭球常数1999-2002完成了2000国家重力基本网建设，重力参考系统采用GRS80椭球常数深度基准深度基准一般采用当地的潮汐调和系数计算得出深度基准可采用理论深度基准、平均低潮面、最低低潮面或大潮平均低潮面等1956年前我国采用了平均低潮面、实测最低潮面或大潮平均低潮面，1957年后采用理论深度基准面作为深度基准。该面试按照前苏联弗拉基米尔计算的当地理论最低低潮面时间系统规定了时间测量的参考标准，包括时刻的参考标准和时间间隔的尺度标准。时间是物质运动过程的连续的表现，选择测量时间单位的基本原则是选取一种物质的运动。时间的特点是连续、均匀，故一种物质的运动也应该连续、均匀。

1.3时间系统和时间系统框架计算时间的物质运动必须满足以下条件：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。时间尺度是通过秒长定义的，而秒长又与频率相关，因此时间基准也称时间频率基准时间系统框架是通过守时、授时和时间频率测量技术来实现和维持的时间系统世界时：以格林尼治平子夜为零时起算的平太阳时，以地球自转为周期，1960前作为国际时间的基准原子时：以原子谐振信号周期为标准，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长。1958.1.1开始启用，作为国际时间标准力学时:根据天体动力学理论的运动方程定义的时间系统协调时：以原子时秒长和世界时起点定义的时间系统GPS时：由GPS星载原子钟和地面监控站的原子钟组成的一种原子时基准。与国际原子是由19秒的常数差，在1980.1.6零时与协调时相一致。2.1传统大地控制网三角测量三边测量边角测量导线测量天文测量：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。特点：各点彼此独立观测，勿需点间通视，组织工作简单、测量误差不会积累；但因其定位精度不高，不能作为建立国家平面大地控制网的基本方法。

起算数据：为计算网中各点坐标，必须要已知相邻两点坐标或一个已知点坐标和一条已知边长以及一条边的坐标方位角观测数据：为获取各点坐标而观测得到的角度、距离等推算数据：由起算数据和观测数据平差得出的各边长、方位角和坐标等布设原则分级布网，逐级控制要具有足够的精度要具有足够的密度要具有统一的规格国家平面控制网控制网分为一、二、三、四等，共四个等级测图比例尺1：5万1：2.5万1：1万平均每幅图面积（km2）350~500100~12515~20平均每幅图的三角点个数32~31每点控制的面积（km2）1505020三角网的平均边长（km）1382~6相应的三角网等级二等三等四等国家水平控制网的布网方案一等三角锁是国家大地控制网的骨干，控制二等以下各级三角网，为地学研究提供资料沿经纬线布设交叉处设起算边，精度要求高于35万分之一起算边端点测定天文经纬度和天文方位角，经度高于0.3秒，纬度高于0.02秒，方位角高于0.5秒一等锁长200km，平均边长20-25km，三角形个数16-17个，测角中误差0.7秒。 二等三角锁、网是国家三交网的全面基础，同时也是地形测图的基本控制（1：5万）二等基本锁边长15-20km,测角误差应小于1.2秒，基线精度高于1：20万二等补充网平均边长13km，测角误差小于2.5秒二等全面网平均边长13km，测角误差应小于1.0秒在二等网中央处应测定起算边，并在两端点处测定天文经纬度和天文方位角，精度与一等相同

三、四等三角网既可以采用插网也可以采用插点的形式对一、二等网进行加密三等网平均边长8km，测角中误差为1.8秒，控制面积为50平方公里四等网边长在2-6km内变通，测角中误差应小于2.5秒，控制面积为15-20平方公里，可满足1：2000测图的需要我国统一的国家大地控制网的布设工作开始于20世纪50年代初，60年代末基本完成，历时20多年。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，锁长7.3万km。一等导线点312个，构成10个导线环，导线环总长约1万km。1982年完成了天文大地网整体平差，网中包括一等三角锁系，二等三角网，部分三等网，共48433个大地控制点，500条起始边和近1000个正反起始方位角，311198个方向观测值，1404条导线测距观测值。国家水平控制网的布设概况平差结果表明：网中离大地原点最远点的点位中误差为±0.9m，一等方向中误差为±0.46″。采用条件联系数法和附有条件的间接观测平差法两种方案独立进行平差，两种方案平差后所得结果基本一致，坐标最大差为4.8cm。这充分说明我国天文大地网的精度较高，结果可靠。光学经纬仪、电子经纬仪、全站型电子速测仪光学经纬仪分类：DJ07,DJ,1DJ2,DJ6,DJ30电子经纬仪分类：Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ2.2经纬仪和光电测距仪及其检验光学经纬仪和电子经纬仪的主要检验项目包括：视准轴误差、水平轴误差、垂直轴误差、度盘刻划误差、行差、隙动差等具体可参见有关规范比例误差：固定误差：在评定精度时一般采用如下经验公式：同时要注意要利用内外符合精度同时客观的衡量2.3水平角观测观测误差的主要来源：人差仪器误差外界条件精密测角的一般原则1、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。2、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。3、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。4、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。5、上、下半测回照准目标的次序应相反，并使观测每一目标的操作时间大致相同，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。6、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。7、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。8、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。方向观测法：盘左从零方向开始，顺时针依次照准各个方向并读数，最后再回到零方向；盘右也从零方向开始，逆时针依次照准各个方向并读数，最后再回到零方向的测角方法水平角观测方法方向观测法：一般用