论新一代国家大地测量控制网的建立
国家大地控制网
大地控制网规范(1)国家一等大地控制网国家一等大地控制网由卫星定位连续运行基站组成，它是国家大地基准的骨干和主要支撑，以实现我国三维、动态的地心坐标系统，保证大地控制网点位三维地心坐标的精度和现势性。
国家一等大地控制网的卫星定位连续运行基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，坐标年平均变化率中误差水平方向应不大于±2mm，垂直方向应不大于±3mm。
国家一等大地控制网应均匀分布，覆盖我国国土，在满足条件的情况下，宜布设在国家一等水准路线附近和国家一等水准网结点处。
(2)国家二等大地控制网国家二等大地控制网布测目的是实现对国家一、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。
国家二等大地控制网相邻控制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，其点间平均距离应不超过50km。
国家二等大地控制网点应在均匀分布的基础上，综合考虑应用服务和对国家一、二等水准网大尺度稳定性监测等因素。
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两年。
(3)三等大地控制网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需求。
结合水准测量、重力测量技术，精化省级(或区域)似大地水准面。
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，其点间平均距离应不超过20km。
三等大地控制网的布设应与省级基础测绘服务、现有技术状况、应用水平及似大地水准面精化等目标相一致，并应尽可能布设在三、四等水准线路上。
(4)四等大地控制网四等大地控制网是三等大地控制网的加密。
常规大地测量基本技术与方法及国家大地控制网的建立
常规大地测量基本技术与方法1、国家平面大地控制网建立的基本原理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。
确定地面点的位置，实质上是确定点位在某特定坐标系中的三维坐标，通常称其为三维大地测量。
例如，全球卫星定位系统(GPS)就是直接求定地面点在地心坐标系中的三维坐标。
传统的大地测量是把建立平面授制网和高程控制网分开进行的，分别以地球椭球面和大地水准面为参考面确定地面点的坐标和高程。
因此，下面将分别进行介绍。
2、建立国家平面大地控制网的方法2.1 常规大地测量法2.1.1．三角测量法1)网形如下图所示，在地面上选定一系列点位1，2，…，使其构成三角形网状，观测的方向需通视，三角网的观测量是网中的全部(或大部分)方向值，由这些方向值可计算出三角形的各内角。
2)坐标计算原理如果已知点1的坐标(2t，y1)，又精密地测量了点l至点2的边长3，z和坐标方位角01z，就可用三角形正弦定理依次推算出三角网中其他所有边长，各边的坐标方位角及各点的坐标。
这些三角形的顶点称为三角点，又称大地点。
把这种测量和计算工作称为三角测量。
3)三角网的元素三角网的元素是指网中的方向(或角度)、边长、方位和坐标。
根据其来源的不同，以分为三类。
①起算元素：已知的坐标、边长和已知的方位角，也称起算数据。
②观测元素：三角网中观测的所有方向(或角度)。
②推算元素：由起算元素和观测元素的平差值推算的三角网中其他边长、坐标方位角和各点的坐标。
2.2.2．导线测量法在地面上选定相邻点间互相通视的一系列控制点A、B、C…，连接成一条折线形状(如图)，直接测定各边的边长和相互之间的角度。
若已知A点的坐标(又d，y4)和一条边的方位角(例如AAJ边的方位角04“)，就可以推算出所有其他控制点的坐标。
这些控制点称为导线点，把这种测量和计算工作称为导线测量。
2.2.3．三边测量及边角同测法三边测量法的网形结构同三角测量法一样，只是观测量不是角度而是所有三角形的边长，各内角是通过三角形余弦定理计算而得到的。
大地控制网建立
➢卫星定位技术（GPS、GLONASS、 Galileo……） ➢ 甚长基线干涉测量 ➢ 卫星测高、卫星重力计划
大地控制网建立
三角测量法
➢在地面上按一定要求选定一系列点， 使它们与周围相邻点通视并构成相 互联接的三角网，网中各点称为三 角点（大地点）。在三角点上测定 各三角形的内角及一部分边长，根 据已知点坐标及方位角，就可以依 次推算出网中各点的坐标。
大地控制网建立
激光测月
➢用大功率激光测距仪向安置在月球表面 的后向反射棱镜发射激光脉冲信号，测 定信号往返传播时间以确定从测距仪至 反射棱镜之间距离的方法和技术称为激 光测月。
➢激光测月和激光测卫的区别：
➢1、需要功率更大的激光测距仪 ➢2、棱镜安置在月球表面
大地控制网建立
卫星测高
➢利用安置在卫星上的雷达测高仪 测定卫星至海平面的垂直距离， 并用激光测卫、多普勒测量和 GPS测量等方法精确确定该卫星 的运行轨道以测定海面形状的方 法和技术称为卫星测高。
大地控制网建立
甚长基线干涉测量
甚长基线干涉测量原理图
大地控制网建立
卫星摄影测量
➢在晴朗的夜晚以恒星为背景用人卫 摄影仪对卫星进行摄影观测，根据 已知的恒星坐标以及相片上恒星与 卫星之间的相对位置来确定从人卫 摄影仪至该卫星的方向的方法和技 术称为卫星摄影测量。
大地控制网建立
卫星激光测距
➢用安置在地面测站上的激光测距仪 向专用的激光卫星发射激光脉冲信 号，该信号经安置在卫星表面的后 向反射棱镜反射后返回测站，精确 测定信号往返传播时间并进而求出 从仪器至卫星之间距离的方法和技 术称为卫星激光测距，又称为激光 测卫。
网中其它点的坐标、坐标方位角、边长
第五章 大地测量的基本技术与方法(1)
② 技术设计的内容和方法 [1] 搜集和分析资料 （1）测区内各种比例尺的地形图。 （2）已有的控制测量成果（包括全部有关技术文件、图表、手簿 等等）。 （3）有关测区的气象、地质等情况，以供建标、埋石、安排作业 时间等方面的参考。 （4）现场踏勘了解已有控制标志的保存完好情况。 （5）调查测区的行政区划、交通便利情况和物资供应情况。若在 少数民族地区，则应了解民族风俗、习惯。 对搜集到的上述资料进行分析，以确定网的布设形式，起始 数据如何获得，网的未来扩展等。 其次还应考虑网的坐标系投影带和投影面的选择。 此外还应考虑网的图形结构，旧有标志可否利用等问题。
上海港GPS扩展网网图
2 甚长基线干涉测量（VLBI） 甚长基线干涉测量系统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，直接确定基线长度和方向 的一种空间技术。长度的相对精度可优于10-6，对测定射电源的空 间位置，可达0.001”，由于其定位的精度高，可在研究地球的极移 、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。
（3）从安全生产方面考虑 点位离公路、铁路和其他建筑物以及高压电线等应有一定的 距离。 图上设计的方法及主要步骤 图上设计宜在中比例尺地形图（根据测区大小，选用1：25 000～1 ：100 000地形图）上进行，其方法和步骤如下： a 展绘已知点； b 按上述对点位的基本要求，从已知点开始扩展； c 判断和检查点间的通视； d 估算控制网中各推算元素的精度； e 据测区的情况调查和图上设计结果，写出文字说明，并拟定作业 计划。
2. 大地控制网应有足够的精度。 国家三角网的精度，应能满足大比例尺测图的要求。在测图中 ，要求首级图根点相对于起算三角点的点位误差，在图上应不 超过±0.1mm，相对于地面点的点位误差则不超过 ±0.1Nmm(N 为测图比例尺分母)。 为使国家三角点的误差对图点的影响可以忽略不计，应使相邻国 家三角点的点位误差小于(1/3) ×0.1Nmm。
大地测量学三维、水平控制网
中误差、边长相对中误差、平均边 长
思考题
我们国家疆域辽阔。而欧洲的一些国家 从这个角度来讲多为小国，比如德国，其 面积跟河南省相近。
利用常规大地测量手段，在中国和德国 建立大地控制网有什么差异吗？
根据自己的思考，或者查阅资料，试做 一比较。
1、三维控制网的建立
建立GPS控制网的特点
采用相对定位方法，即若干台GPS接收机同步 观测，确定各点之间的相对位置，并采用载波 相位测量，从而得到高精度的测量结果。
GPS测量不要求各点之间相互通视 GPS测量可以全天候进行 观测时间短 GPS测量的观测数据是自动记录的，GPS基线
向量的计算和GPS网的平差计算的自动化程度 很高。
—平均边长： 20-25公里
—按三角形闭 合差计算的 测角中误差: ≤±0.7”
大地原点
▪ 二等三角网(second-order triangulation network)
—平均边长： 13公里
—按三角形闭 合差计算的 测角中误差: ≤±1.0”
▪ 三、四等三角网 (third-order triangulation network)
三等 —平均边长： 8公里 —按三角形闭 合差计算的 测角中误差: ≤±1.8”
四等
—平均边长： 4公里
—按三角形闭 合差计算的
测角中误差: ≤±2.5”
返回
导线控制网
返回
大地原点
返回
技术设计
GPS网的技术设计，是实施GPS测量工作 的第一步，是一项基础性的工作，也是 在网的精确性、可靠性和经济性方面， 实现用户要求的重要环节。这项工作的 主要内容包括，精度指标的合理确定，
大地测量学思考题及答案(200606)
大地测量学思考题集1．解释大地测量学，现代大地测量学由哪几部分组成？谈谈其基本任务和作用？大地测量学----是测绘学科的分支，是测绘学科的各学科的基础科学，是研究地球的形状、大小及地球重力场的理论、技术和方法的学科。
大地测量学的主要任务：测量和描述地球并监测其变化，为人类活动提供关于地球的空间信息。
具体表现在（1）、建立与维护国家及全球的地面三维大地控制网。
（2）、测量并描述地球动力现象。
（3）、测定地球重力及随时空的变化。
大地测量学由以下三个分支构成：几何大地测量学，物理大地测量学及空间大地测量学。
几何大地测量学的基本任务是确定地球的形状和大小及确定地面点的几何位置。
作用：可以用来精密的测量角度，距离，水准测量，地球椭球数学性质，椭球面上测量计算，椭球数学投影变换以及地球椭球几何参数的数学模型物理大地测量学的基本任务是用物理方法确定地球形状及其外部重力场。
主要内容包括位理论，地球重力场，重力测量及其归算，推求地球形状及外部重力场的理论与方法等。
空间大地测量学主要研究以人造地球卫星及其他空间探测器为代表的空间大地测量的理论、技术与方法。
2、大地测量学的发展经理了哪些阶段，简述各阶段的主要贡献和特点。
分为一下几个阶段：地球圆球阶段，地球椭球阶段，大地水准面阶段，现代大地测量新时期地球圆球阶段，首次用子午圈弧长测量法来估算地球半径。
这是人类应用弧度测量概念对地球大小的第一次估算。
地球椭球阶段，在这阶段，几何大地测量在验证了牛顿的万有引力定律和证实地球为椭球学说之后，开始走向成熟发展的道路，取得的成绩主要体现在一下几个方面：1）长度单位的建立 2）最小二乘法的提出 3）椭球大地测量学的形成 4）弧度测量大规模展开 5）推算了不同的地球椭球参数这个阶段为物理大地测量学奠定了基础理论。
大地水准面阶段，几何大地测量学的发展：1）天文大地网的布设有了重大发展，2）因瓦基线尺出现物理大地测量学的发展 1）大地测量边值问题理论的提出 2）提出了新的椭球参数现代大地测量新时期以地磁波测距、人造地球卫星定位系统及其长基线干涉测量等为代表的新的测量技术的出现，使大地测量定位、确定地球参数及重力场，构筑数字地球等基本测绘任务都以崭新的理论和方法来进行。
大地测量控制网的建立
2、 选 点 图上设计完成后，须进行实地选线，其目的在于使设计 方案能符合实际情况，以确定切实可行的水准路线和水准 点的具体位置。选定水准点时，必须能保证点位地基稳定、 安全僻静，并利于标石长期保存与观测使用。水准点应尽 可能选在路线附近的机关、学校、公园内。不宜在易于淹 没和土质松软的地域埋设水准标石，也不宜在易受震动和 地势隐蔽而不易观测的地方埋石。 水准点点位选定后，应填绘点之记，绘制水准路线图及 结点接测图。
水准测 量等级 一等 二等 三等 四等
MΔ 的 限 值
MW 的限 值
≤±0.45 mm
≤±1.0 mm
≤±1.0 mm
≤±2.0 mm
≤±3.0m m
≤±6.0m m
≤±5.0m m
≤±10.0 mm
一等水准网应定期复测
国家水准网的布设方案及精度 • 我国的水准测量分为四等，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 积累和便于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1 000～1 500km，一般山区为2 000km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1 000km。 • 三、四等水准用于加密，根据高等级水准环的大小 和实际需要布设，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。
四、国家GPS网的建立
用GPS技术建立的控制网就叫GPS 网。GPS网分为A、B、C、D、E五个等 级，其中A、B级网主要是指全球或全国 性的高精度的GPS网，C、D、E级网则 主要指区域性的GPS网。
工程测量控制网建立的基本原理
工程测量控制网建立的基本原理3.1工程测量控制网的分类作用和建网步骤1.分类1.按用途分为测图控制网施工控制网和变形监测控制网按网点性质分为一维网（水准网高程网）二维网（平面网）三维网按网形分为三角网导线网混合网方格网按施测方法分为测角网测边网边角网GPS网按坐标系和基准分为符合网（约束网）独立网经典自由网自由网按其他标准分为首级网加密网特殊网专用网（如建筑方格网隧道控制网桥梁控制网等）2 作用工程控制网的作用是为工程建设提供工程范围内统一的参考框架，为各项测量工作提供位置基准，满足工程建设不同阶段对测绘在质量（精度可靠性）进度（速度）和费用等方面的要求。
工程控制网也具有控制全局提供基准和控制测量误差积累的作用。
工程控制网与国家控制网既有密切联系，又有许多不同。
3，建网步骤工程控制网的布设也遵循大地测量学的一些基本原理，如要有坐标系和基准，要构成网，采用逐级布设方式等。
根据工程的精度要求进行网的布设，建网步骤主要是：a确定控制网的等级；b确定布网形式；c确定测量仪器和操作规范（国家或行业规范）；d在图上选点构网，到实地踏勘；e埋设标石标志；f外业观测；g内业数据处理；h提交成果。
2.测图控制网这是在工程设计阶段建立的用于测绘大比列尺地形图的测量控制网。
在这一阶段，技术设计人员将要在大比列尺图上进行建筑物的设计或区域规划，以求得设计所依据的各项数据。
因此，作为图根控制依据的测图控制网，必须保证地形图的精度和各副地形图之间的准确拼接。
另外，这种测图控制网也是地籍测量的基本控制。
2．施工控制网这是在工程施工阶段建立的用于工程施工放样的测量控制网。
在这一阶段，施工测量的主要任务是将图纸上设计得建筑物放样到实地上。
对于不同的工程来说，施工测量的具体任务也不同。
例如，隧道施工测量的主要任务是保证对向开挖的隧道能按照规定的精度贯通，并使个建筑物按照设计修建；放样过程中，标尺所安置的方向距离都是依据控制网计算出来的。
国家平面控制网建立的基本原理
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
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″.
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。
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。
4）导线控制网
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。
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。
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。
3、现代定位新技术简介
1）GPS测量
全球定位系统 GPS(Global Positioning System)可为用户 提供精密的三维坐 标、三维速度和时 间信息。
第1章 1.2 GNSS 大地控制网
全国注册测绘师资格考试《测绘案例分析》主讲：张杰扫一扫了解更多资讯1.2 GNSS大地控制网1.2.1 知识要点1.2.1.1 建立大地控制网的方法1.2.1.2 建立大地控制网的基本原则1.2.1.3 大地控制网的布设1.常规大地测量常规大地测量方法包括三角测量法、导线测量法、三边测量法及边角同测法等。
（1）三角测量法。
控制网构成三角形网状，观测方向需通视。
三角网的观测量是网中的全部（或大部分）方向值。
（2）导线测量法。
（3）三边测量法及边角同测法。
2.导航卫星定位技术（1）GNSS用于大地测量控制网的建立，通常采用静态观测模式，（2）GB/T 28588—2012《全球导航卫星系统连续运行基准站网技术规范》（3）GB/T 18314—2009《全球定位系统（GPS）测量规范》1. 一等大地控制网（1）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。
（2）一等大地控制网的卫星定位连续运行基准站地心坐标分量年平均中误差应不超过0.5mm，相对精度不低于1×10-8，坐标年变化率中误差水平方向应不超过2mm，垂直方向应不超过3mm。
（3）一等大地控制网点应均匀分布，覆盖我国国土。
（4）在满足条件的情况下，宜布设在国家一等水准路线附近和国家一等水准网的结点处2. 二等大地控制网二等大地控制网布测目的是：（1）实现对国家一、二等水准网的大尺度稳定性监测;（2）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;（3）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）二等大地控制网相邻点间基线水平分量的中误差不应超过5mm，垂直分量的中误差不应超过10mm;各控制点的相对精度应不低于1×10-7，其点间平均距离不应超过50km。
（5）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、二等水准网的大尺度稳定性监测等因素。
测绘案例分析
测绘案例分析第1章 大地测量1 建立大地控制网的方法1）常规大地测量三角测量法：控制网构成三角形网状，观测方向需要通视。
三角网的观测量是网中的全部（或者大部份）方向值。
导线测量法：选定相邻点相互通视的一系列控制点构成导线，直接测定导线的各边边长及相邻导线边之间的角度，已知一个点的坐标和一条边的方位角就可以推算出所有其他控制点的坐标。
三边测量及边角同测法：三边测量的观测量是所有三角形的边长，边角同测法是观测部份边长、部份方向。
2）卫星定位技术2.1 GPS观测基本要求；，UTC 至少观测卫星数4颗；采样间隔30s；观测卫星截止高度角10°；坐标和时间系统：WGS-84；C级点连续观测≥2个时段，每一个时段观测时段及时长：B级点连续观测3个时段，每一个时段长度≥23h个时段，每一个时段长；E级点连续观测≥1.6长度≥4h；D级点连续观测≥1.6个时段，每一个时段长度≥1h。
度≥40min2.2 GPS网平差1．基线向量提取：提取基线向量，构建GPS基线向量网，遵循的原则是：选取相对独立的基线，选取的基线应构成闭合的几何图形，选取质量好的基线，选取能构成边数较少的异步环的基线向量，选取边长较短的基线向量。
2．三维无约束平差，根据无约束平差结果，判别所构成的GPS网中是否含有粗差基线，如发现含有粗差的基线，必须进行处理，以使构网的所有基线向量均满足质量要求；调整各基线向量观测值的权数，使得它们相互匹配。
3．约束平差和联合平差：指定进行平差的基准和坐标系统；指定起算数据；检验约束条件的质量；进行平差结算。
4．质量分析和控制：（1）基线向量改正数。
根据基线向量改正数的大小，判断基线向量中是否含有粗差；（2）相邻点的中误差和相对中误差。
如果发现构成GPS网的基线向量中含有粗差，则需要采用删除含有粗差的基线重新对含有初查的基线进行结算或者重测含有粗差的基线等方法加以解决；如果发现个别起算数据有质量问题，则应抛却有质量问题的起算数据。
2000国家大地控制网的构建和它的技术进步
参加2000国家GPS大地网平差的除了上述三
个全国性GPS网之外,还有其他地壳形变GPS 监测网等。所有参加三网平差的上述GPS网 点,经过筛选和相邻点合并,最后选取了2 666 个GPS点(其中国外点124个,国内点2 542个) 参加了2000国家GPS大地网的数据处理。
三网平差中的技术进步 （1） 三网平差中对坐标框架和历元的选择 为使三网平差成果严格对应于3维地心坐标系, 选用的坐标框架和历元分别为ITRF97和 2000.0,因此采用IGS提供的,具有精确地心坐 标和稳定可靠位移速度的GPS连续运行站和 GPS精密星历作为控制,以通过2000国家 GPS大地网实现上述选定的坐标框架和历元。 在三网平差过程中,IGS站点坐标不进行改正, 在此基础上进行三网的联合平差,以保证三网 平差后的网点坐标相对于同一基准,即直接纳 入到IGS所维持的ITRF。
（3）
三网平差中对板块运动影响的处理 三网各子网的外业观测持续时间都比较长,而彼 此布测时间的差别也比较大,因此在这期间三 网各子网测站点随板块运动的位移量不容忽 视。为此,在三网平差时对各子网引入了尺度 和坐标的旋转因子,采取这些措施后不但吸收 了大部分观测数据中地壳形变的影响,也减弱 了各子网与三网平差采用的坐标框架不一致 的影响。
2.对全国天文大地网原有天文观测量的改算
二网平差中的天文观测量的计算应该遵循目前 采用的FK 5天文基本星表,IAU 1976天文常数 和IAU 1980章动模型,因此研究和分析了由于 天文基本星表、时号改正系统等的更新和变 动,对全国天文大地网中原有天文观测量的影 响。然后在此基础上提出了简捷方便且能满 足精度要求的改算的数学模型和数据处理方 法,从而将原有天文观测量按现行(星表,常数 和模型)要求进行改算,以代替原来的天文纬度、 经度与方位角。
控制网的布设
工程三角控制网旳特点：
a、平均边长比国家三角网小旳多。
b、三角网旳等级多。
控
c、各等级控制网均可作为测区旳首级控制网。
制
d、三、四等三角网起算边相对中误差，按首
网
级网和加密网分别看待。
旳
布
设
2.导线网旳布设方案
光电测距导线旳主要技术要求
控
闭合环或附合 平均边长 测距中误差 测角中误差 导线全长相
制
第一节 国家控制网旳布设
一、控制网旳布网原则
1、分级布网、逐层控制；
控
我国领土广阔，地形复杂，不可能用最高精
制
度和较大密度旳控制网一次充满全国。为了适时
网 旳
地保障国家经济建设和国防建设用图旳需要，根
布
据主次缓急而采用分级布网、逐层控制旳原则是
设
十分必要旳。即先以精度高而稀疏旳一等三角锁
尽量沿经纬线方向纵横交叉地迅速充满全国，形
控
要求是： （1）从技术指标方面考虑
制
图形构造良好，边长适中；便于扩展和加密低档网，
网
点位要选在视野广阔，展望良好旳地方；为减弱旁折光 旳影响，要求视线超越（或旁离）障碍物一定旳距离；
旳 布
点位要长久保存，宜选在土质坚硬，易于排水旳高地上。 （2）从经济指标方面考虑
充分利用制高点和高建筑物等有利地形、地物，以
多种百分比尺航测成图时对平面控制点旳密度要求
• 测图百 分比尺
每幅图 要求点数
每个三角 点控制面积
三角网 平均边长
等级
1：50 000 1：25 000 1：10 000
3 2～3
1
约150km2 约50km2 约20km2
控制网布设
工程测量中的专用控制网，往往在某些方面有其特殊要求。在满足这一要求的前提下，可以有若干个不同的布网方案提供选择。随着计算工具的发展，可以应用最优化方法的理论确定最佳的设计方案。
4高程控制网
主要用水准测量和三角高程测量方法建立。
水准测量
用水准测量方法建立的高程控制网称为水准网。区域性水准网的等级和精度与国家水准网一致。高程控制网可以一次全面布网，也可以分级布设。各等级水准测量都可作为测区的首级高程控制。首级网一般布设成环形网，加密时可布设成附合线路或结点网。测区高程应采用国家统一高程系统。小测区联测有困难时，也可用假定高程。
三边测量要求丈量网中所有的边长。应用电磁波测距仪测定边长后即可进行解算。此法检核条件少，推算方位角的精度较低。
3边角测量法
边角测量法既观测控制网的角度，又测量边长。测角有利于控制方向误差，测边有利于控制长度误差。边角共测可充分发挥两者的优点，提高点位精度。在工程测量中，不一定观测网中所有的角度和边长，可以在测角网的基础上加测部分边长，或在测边网的基础上加测部分角度，以达到所需要的精度。
三角高程测量
三角高程测量是根据两点间的竖直角和水平距离计算高差而求出高程的，其精度低于水准测量。常在地形起伏较大、直接水准测量有困难的地区测定三角点的高程，为地形测图提供高程控制。三角高程测量可采用单一路线、闭合环、结点网或高程网的形式布设。三角高程路线一般由边长较短和高差较小的边组成，起讫于用水准联测的高程点。为保证三角高程网的精度，网中应有一定数量的已知高程点，这些点由直接水准测量或水准联测求得。为了尽可能消除地球曲率和大气垂直折光的影响，每边均应相向观测。
大地测量学高程、重力控制网
国家水准网的布设方案
一等水准网 作用：（1）国家高程控制网的骨干；（2）
研究地 壳和地面垂直运动及有关科学问题的依 据。
布设：，并构成网状，环线周长在1000-2000KM。
二等水准网 作用：二等水准网是国家高程控制的全面基
1985国家重力基本网
4、重力网的建立
国家重力网的建立
重力测量分成两大类，即“重力控制测 量”和“加密重力测量”。前者的任务是 建立控制网，它包括基本重力点、一等重 力点和二等重力点三个等级。后者则是在 重力控制点的基础上，根据各单位、部门 特殊任务的需要所进行的加密重力测量。
要求
1.了解各类大地控制网的建立方法
H 2 H1 h12 返回
高程起算面和水准原点
平均海水面
通过验潮站的长期验潮资料确定 自然界中客观存在 作为高程起算面只具有相对意义 局部高程基准
高程起算面和水准原点
返回
国家高程控制网的作用
作为各种比例尺地形图的高程控制基础； 为各项工程建设和国防建设提供高程数 据。
精密水准测量取得的结果可以确定大地 水准面和海面地形，是研究地球形状、 大小的重要资料，也是研究地壳垂直形 变、地震预报的重要数据
2.了解国家水准网的作用、布设原则、 精度
3.掌握高程起算面和水准原点的概念
水准测量
a
b
A
hAB a b
hab B
hAP hAB hBC
hbc
P
C
H P H A hAP
返回
三角高程测量
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B
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A
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大地测量控制网的建立
大地测量控制网的建立建立大地测量控制网，精确测定控制网点的坐标、高程和重力值，是大地测量的基本任务。
经典大地测量控制网分为平面控制网、高程控制网和重力控制网。
20世纪70年代以来开始应用GPS等空间大地测量技术建立大地测量控制网。
本章首先介绍国家平面控制网和高程控制网的建立原理和方法。
介绍国家GPS网、国家重力网。
最后重点叙述实用的工程控制网的建立原理和方法。
第一节国家平面控制网与高程控制网的建立一、国家大地控制网及其作用1、为地形测图提供精密控制国家大地控制网是具有统一坐标系统的高精度测量控制网，它是地形测量、航空摄影测量和工程测量中加密控制网的基础，测绘地形图时所建立的图根控制网，就是以大地控制网点为基础进一步加密而成的。
在测绘地形图中，大地控制网的重要作用具体体现在以下三个方面：（1）限制测图误差积累，保证成图精度。
测绘工作中测量误差是不可避免的，例如平板测图中，每描绘一条方向线，丈量一段距离，都会产生误差。
这种误差在小范围内不易觉察出来，而在大面积测图中将逐渐传递和积累起来，使地形、地物点在图上的位置产生较大误差，甚至使相邻图幅不能很好地拼接。
如果以大地控制网的精确点位为基础，再进一步根据需要加密图根点作为测图控制，就能把误差限制在相邻控制点之间而不致积累传播，从而保证了成图的精度。
（2）统一坐标系统，保证相邻图幅拼接。
由于全国各地区经济建设开发时间上的差异，国家基本地形图通常是各个测绘部门在不同时期、不同地区分幅测绘的。
由于大地控制网点的坐标系统在全国是统一的，精度是一致的，这样，不管在任何地区、任何时间开展测图工作，都不会出现漏测或重叠，从而保证了相邻图幅的良好拼接，形成统一整体。
（3）提供点位的平面坐标，保证平面测图。
地球接近于旋转椭球，其表面是不可展平的曲面，强制展平就会出现皱褶或破裂，也就是说，用一般的方法是不能把球面上的地形测绘在平面图上的。
但大地控制点在椭球面上的位置是可以精密确定的，并且可以在保证必要精度的前提下，通过一定的数学方法把它化算为投影平面上的点位（x,y），进而计算出图根点的平面坐标。
GNSS控制网的布设
二、GNSS控制网的技术设计
各级控制网精度指标（ GB/T 18314-2009） A级GPS GPS 控制网由卫星定位连续运行基准站构成
坐标年变化率中误差
级别 A
水平分量/ (mm/a) 2
垂直分量/ (mm/a) 3
相对精度 1×10−8
地心坐标各分量 年平均中误差/ mm 0.5 相邻点间平均距离/ km 50 20 5 3
(1)选点原则 为保证对卫星的连续跟踪观测和卫星信号的质量，要求测站上 空应尽可能的开阔，在10°～15°高度角以上不能有成片的障 碍物。 为减少各种电磁波对GPS卫星信号的干扰，在测站周围约200m的 范围内不能有强电磁波干扰源，如大功率无线电发射设施、高 压输电线等。 为避免或减少多路径效应的发生，测站应远离对电磁波信号反 射强烈的地形、地物，如高层建筑、成片水域等。
εZ
0 −ε X
−ε Y ⎤ ⎡ X ⎤ ⎡ ΔX 0 ⎤ ⎢Y ⎥ + ⎢ ΔY ⎥ εX ⎥ ⎢ 0⎥ ⎥⎢ ⎥ 0 ⎥ ⎦⎢ ⎣Z ⎥ ⎦旧 ⎢ ⎣ ΔZ 0 ⎥ ⎦
二、GNSS控制网的技术设计
4、GPS控制网的基准设计 ¾ GPS网基准分类 位置基准 根据给定的起算点坐标确定 方位基准 常根据给定的起算方位或GPS基线向量确定 长度基准 根据起算点反算边长、EDM测距边长或GPS边长
二、GNSS控制网的技术设计
2、设计依据
测量任务书或测量合同书 规定了测量任务的范围、目的、精度的密度，提交成 果的资料的项目和时间，完成任务的经济指标等。 GNSS测量规范及规程 GNSS测量规范(规程)是国家测绘管理部门或行业部 门制定的技术法规。目的是指导规范GNSS测量工作。
二、GNSS控制网的技术设计
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论新一代国家大地测量控制网的建立摘要：我国从50年代起，在全范围开展了大规模的大地测量工作，80年代以前建立了经典大地测量的完整体系，包括各类测绘基准。
80年代末，随着空间大地测量的发展，开始了由经典大地测量向现代大地测量转变的进军。
大地测量基本满足了国家各种建设的需要，取得了巨大成就。
关键词：测量；控制网；发展Abstract: our country rises from 50 time, in full scope for Geodetic work, before 80 time has established the classical geodesy of the complete system, including various types of Surveying and mapping. At the end of the 80’s, with the development of space geodesy, started from the classical to the modern geodesy geodetic transformation into. Geodetic fundamental meet the state of various construction, gained huge success.Key words: measurement; control network; development前言面对21世纪国家经济进一步的发展，国防和地学科学研究新的需求，随着高新科学技术特别是信息时代的挑战，我国大地测量工作者必须把握时机，规划新任务，提出今后（10—15年）发展目标，为经济的腾飞，国防的巩固，地学科学研究做出的新贡献。
大地测量包括范围较广，就地基方式而言，仍应全力建立新一代大地测量控制网（以下简称新网）。
新网的基本构成新网的内容新网应该是以卫星定位导航连续运行站（CORS）为基础，利用空间大地测量技术（主要是GPS，VLBI、SLR、SA）以及精密水准、重力测量等技术，相互结合，建立并维持国家高精度，三维动态的空间大地测量、高程、重力基准与信息网络化服务体系，服务于构筑数字中国基础框架，国家经济建设，国防建设和地球科学。
GPS测量可分为CORS与基本网两个层次。
尽量做到CORS与一等水准路线的基岩点、结点相重合，并在可能条件下与2000重力基本网绝对重力或精密相对重力点一致。
GPS基本网点间距约50—100KM，分阶段布设，总点数约为3000—5000点，尽量做到与一等、一二等水准路线结点，一些水准基本点以及验潮站水准点重合，还要适当布设于水准路线间隔地区以及海岛上。
并在可能的条件下进行一定数量的精密重力测量。
点的位置根据需要适当均匀分布，主要的骨干点需埋设在基岩上，如不能实现则必须稳定。
在此基础上，再推动各省、自治区与直辖市的较低等级大地测量的开展。
例如布设GPS的C级网，精化区域大地水准面等。
新网布设的基本目的是构筑数字中国基础框架；建立和改善国家统一的大地测量基准；为国家经济建设提供新型、高精度、多功能的定位信息；实现全国集成对地监测系统；为开展地球动学研究服务。
这些目的归结为一条，就是建立并维持国家精度、三维动态大地测量基准体系。
新网的主要技术指标CORS相对年变率测定精度：+1mm/aGPS基本网点水平分量、垂直分量测定精度：+3-5mm、5-10mm一等准测量每公里偶然中误差、全中误差：+0.45mm、+1.0绝对重力测定精度、相对重力联测精度：+3-5*10、+10*10困难地区相对重力联测精度：+5*10大地水准面（似）：+5-10cm（东部地区、含海域）+10-20cm（中、西部地区）+20-30cm（西部大山区）复测周期GPS测量：东部地区5—8年西部地区5年？（依地区不同情况与需要而定）一等水准测量：约15年左右绝对重力测量：约15年左右新网的若干说明卫星定位导航连续运行站为基础建立CORS是当前国际大地测量一大趋势。
新网以CORS为基础是因为它有一流的高精度，三维动态的定位，其中一些站属于IGS与ITRF有极密切的联系，是建立和维持我国大地参考框架并与世界参考框架接轨所必须。
其次，还因为CORS运作，很大程度改变了大地测量总体上通过间接形式为建设服务的方式，它将一系列的定位信息通过数据发播系统，编码、调制，利用网络和数字通讯技术提供、分发给广大用户，使大地测量能以更快捷、更广地直接开放形式服务于建设。
例如用户可以方便的依据这它进行厘米定位，随时用于各类建设工程、智能化交通，公共安全保障等。
还能为气象预报和无线电通讯等提供一定的服务。
今后大地测量定位很大程度上要靠信息网络，这将大大推进大地测量本身的发展。
为了实现新网的有关任务，建议国家建立2—3个数据处理中心。
CORS可以是GPS技术支持，也可以是其它别的系统支持。
在我国CORS 网尚未布设完成前，GPS基本网可利用国内已有的边疆运行站和国家周围IGS 站获得基础支持。
充分利用空间大地测量手段建立新网，主要观测手段是高精度GPS。
它是现代大地测量主导技术，可以快速、方便的获得定位（水平与高程）信息，已被大地测量发展实践所证明。
VLBI测定长度目前已达到10精度，是定义ITRF时重要的观测手段，是监测全球板块和区域构造与测定极移、日长、地球自转变化以及ITRF联结国际天球参考框架（ICRF）必不可少的技术。
SLR是目前精度最高的绝对（地心）定位技术，在定义ITRF时也起着重要作用。
新网需与已有的VLBI、SLI站重合，若还有可能，可再测定少量流动VLBI、SLR，这样将使其可能保持当代最高尺度精度和地心坐标的精度。
显然，这寻建立和维持我国大地参考框架也是必须的。
SA目前应用愈来愈广泛。
这对于大地测量，主要用于确定海面地形，填补海洋大地水准面空白并提高其精度以及改善地球重力场模型。
这一技术对新网将国家大地测量各种基准扩展至海域，是必不可少的。
同时，也有利于新网为海洋与地球动力学服务。
多种技术相结合的布网模式过去经典大地测量受方法和精度所限，控制网是分别单独布设的。
现代GPS 测量技术完全改变了这种形式，直接可以求得点在空间的三维坐标。
又由于各种观测精度大幅度提高，服务对象的多方位，要求并可能将一点三维坐标变化同时直接求出。
从而创造了布设大地控制网多种观测手段相互结合的前提。
当利用GPS监测陆地垂直运动时，着重的并不是高程本身，而是它的变化。
由于这部份量值很小，在实际应用中GPS测量的大地高变化与水准量求得的正常高变化，可以认为是相当的。
因而这种监测手段也是可行的。
高程与大地水准面有着直接关系。
大地水准面若发生变化，高程也将发生变化。
鉴于目前一些测量的精度还不完全足以分辨这种变化，所以国内某些学者按讨这一问题时，常高程变化都归结为大地水准面变化，因而算得这种变化往往过大。
国外学者MATHER用简化的司托克斯公式，对全球板块运动引起的大地水准面变化做了估算，得出在中国地区变化速成率约为0。
1MM/A。
所以通常在大地测量尺度内，大地水准面的变化可以完全忽略不计，只有在更长的时间尺度内才予以考虑。
还应该指出，随着GPS技术的发展，其测定高程精度还会提高，这方面是很有潜力的。
当代的大地网已是动态的控制网。
对于陆地垂直运动，只是用高精度水准测量手段来推求，是很不够的。
高精度水准本身存在某些局限。
例如，只能求定水准路线上点的运动，而不能求定水准路线间隔区域内的陆地垂直运动。
利用重复精密重力测量可以弥补水准测量的不足。
此外，地面高程的变化，无不受到重力的影响。
水准测量精度的不断提高，特别是绝对重力测量技术的发展，用精密重力测量方法研究陆地垂直运动越来越被人们所重视。
如果重力测量精度足够高，大地水准面在长时间尺度内的变化，就有条件加以顾及。
利用水准与重力测量数据联合求定陆地垂直运动，是很好的方法。
因而，在某些点上同时测定GPS与精密水准、精密重力是必要。
多种测量手段在控制网上结合实现，可使一个点上获取多种信息，加大网的综合效能，提高网的使用价值，增强社会效益和经济效益。
多种技术手段在一点实施测量，还将节约大量选埋资金投入。
新网与现有大地网的关系现有的各类大地网曾发挥过巨大的作用，现在也还不同程度的使用着，有的还正在建设之中。
但着眼于今后的发展，站在一个新的高度上看，有些人大地网的不足也是比较明显的。
例如全国天文大地网是50-80年的产物，属参心坐标系，精度相对较低。
国家一、二等水准网随着时间的推移，现时性不太强，一等水准虽经复测，也只占一、二等路线总长的40%，常发生低等水准在高等之间不易闭合的现象。
高精度GPS网也有不少需要改善的地方。
地壳观测网络由于心业上的侧重，多布设在活动构造附近。
与此同时，还要看到现有大地网还包括着丰富的地壳运动的信息。
所以即要在今后10—15年内建起新网，还要使新网立足于大地控制网基础之上。
新网的特点与重要意义从以上所述，不难看出新网具有高精度、三维动态，多种观测相结合，多功能开放式服务的特点。
新网整体规划了我国大地测量发展模式和服务方向，构筑了本世纪初我国大地测量基准体系和服务体系。
它对国家建设与社会发展有十分重要和深远的意义。
社会效益和经济效益非常巨大，而且有相当的长期潜力。
它还加强了我国基础测绘的地位，可望使我国大地控制网达到世界先进水平，并有所创新。
它对我国大地测量发展起着积极推动作用，使我国大地测量在将来跃入一个新阶段。