常规大地测量基本技术与方法及国家大地控制网的建立
三角测量法
B，Qxx P
Qx
，部分
x
B，P
部分B，P
解析法：问题
方程组
数学规划的方法求解
模拟法：模拟数据 成本、可靠性信息 复）
误差方程 协因数阵 估算精度、 与预定指标比较 修正（循环重
小结：（1）建立国家平面大地控制网的基本原则；
（2）控制网技术设计的一般步骤；
（3）大地控制网优化设计的分类及方法。
5.2 国家高程控制网建立的基本原理 一、国家高程基准
四、工程高程控制网的布设 1.水准测量建立 二、三、四等 首级不低于三等 2.三角高程测量建立
§5.4 大地测量的基本方法
一、角度： 现场教学：J2的使用
二、精密电磁波测距方法 三、精密水准测量的实施
小结 (1) 国家控制网(平面和高程)的布设原则. (2) 平面控制网布网方案； (3) 工程平面控制网的布设原则；
我国大地控制网成果：154348个平面点、114041 个高程点（416619.1公里）、21＋126个重力点、 45＋534个GPS点及监测网点构成。2002后点的数 量继续增加,主要是GPS点和重力点的增加。
二、基本原则 1.分级布设，逐级控制 三角网分为一、二、三、四等 GPS网：A、B、C、D、E五级 A维持我国最高精度的坐标框架 B、C、D、E分别对应着一、二、三、四等网 2.足够的精度 3.一定的密度 4.统一的技术规格和要求 《测量规范》、《GPS测量规范》
3.国家平面大地控制网的布设
（1）技术设计（收集资料；实地勘察；图上设计；）
（2）实地选点（选点图，点之记）
（3）建筑觇标
（4）标石埋设
（5）距离测量
（6）角度测量
（7）技术总结
四、大地控制网优化设计简介
山东交通学院大地测量学基础重点(1)
大地测量学基础1、大地测量学的定义与作用定义：在一定的时间与空间参考系统中，测量和描绘地球形状及其重力场并监测其变化，研究近地空间定位技术并为人类活动提供关于地球的空间信息的一门学科作用：大地测量学为地球科学研究提供时空坐标基础；大地测量学在防灾及环境监测中发挥着特殊作用；大地测量学是发展空间技术和国防建设的重要保障；建立大地控制网为测绘工程提供大地参考框架。
2、大地测量学的基本体系和内容基本体系：几何大地测量学物理大地测量学空间大地测量学内容：确定地球形状及外部重力场及其随时间的变化，建立统一的大地测量坐标系；研究月球及太阳系行星的形状及重力场；建立和维持国家天文大地水平控制网和精密水准网；研究高精度观测技术和方法；研究地球表面向椭球面或平面的投影数学变换及有关的大地测量计算。
3、大地测量学的发展简史及展望（以上三个课本第一章内容）发展简史：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展望：全球卫星导航定位系统(GNSS)，激光测卫(SLR)以及甚长基线干涉测量(VLBI)是主导本学科发展的主要的空间大地测量技术；空间大地网在地球科学研究中发挥重要作用；精化地球重力场模型是大地测量学的重要发展目标；深空大地测量为空间探测提供定位技术保障，深空网的建设将是空间大地测量的重要内容。
4、岁差：地球绕地轴旋转，由于日月等天体的影响，地球的旋转轴在空间围绕黄极发生缓慢旋转，形成一个倒圆椎体，这种运动叫做岁差。
5、章动：地球受日月引力的影响，瞬时北天极将绕瞬时平北天极产生旋转，大致形成椭圆形轨迹，这种现象叫章动6、极移：地球自转轴处了章动、岁差的变化外，还存在着相对于地球体自身内部结构的相对位置变化，从而导致极点在地球表面上的位置随时间而变化，这种现象叫极移。
7、国际协议原点：国际上采用的5个纬度服务站以1900-1905年的平均纬度所确定的平级作为基准点8、恒星时：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叫恒星时。
大地测量学基础：第5章 大地测量基本技术与方法(1)
§5－1 建立国家平面大地控制网的基本原理 §5－2 建立国家高程控制网的基本原理 §5－3 建立工程测量控制网的基本原理 §5－4 大地测量仪器 §5－5 精密角度测量方法 §5－6 精密距离测量方法 §5－7 精密高差测量方法 备讲1—精密水准仪与水准尺的检验 备讲2—球气差系数和大气折光系数 备讲3—三角高程测量的精度 备讲4—垂线偏差对三角高程的影响
折角，折线上的转折点叫导线点（控制点）。 • 测定导线点平面坐标的工作叫导线测量。通过测量导线边长和转
折角，再根据起算点及附合点的已知数据，可求出所有导线点的 平面坐标。
β
D
• 导线的形式：附合导线、闭合导线、支导线和导线网。
• 导线网是由若干条附合导线或闭合导线构成的网状图形。 • 导线网包括：一个节点的导线网、两个以上节点的导线网和两个
A
a
az B
• VLBI测量长度的相对精度可达10-6。
• 该技术在研究地球极移、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，在常规 大地测量中很少用。
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对加速度分 量进行两次积分，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。
• 因此，在普遍应用全站仪和GPS定位技术的现代，城市控制测量 和工程控制测量基本上不采用三角网。
2. 导线测量法 • 导线：由设站点（控制点）连成的折线（若干条直线首尾相连）。 • 布设控制点时，使点与点之间单线相连形成链状折线，测量出边
控制测量学2控制网
②起算数据和推算元素：为了得到所有三角点 的坐标，必须已知三角网中某边长s1,2和某一边的坐标方位角α1,2及某点的起算 左边（x1，y1），统称为起算数据。三角点上观测的水平角（或方向）为观测 元素。由起算元素和观测元素的平差值推算出来的三角形边长、坐标方位角 和三角点的坐标统称为三角测量的推算元素。
约15-20km，测角中误差小于±1.2″），将一等锁分为四个部分，再在每个部 分中布设二等补充网（平均边长约为13km，测角中误差小于±2.5″）。
②1958年后：二等网以全面三角网的形式布设在一等锁环内，四周与一 等锁衔接，其平均边长约为13km，测角中误差小于±1.0″。
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（3）：国家水平大地控制网的布设方案 布设方案： ①1958年前：在一网的方法
2.天文测量法
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，无需通视，组织工作简单，误差不累计。
缺点：定位精度不高。
为了控制水平角观测误差积累对推算方位角的影响，需要在每隔一定距 离的三角点上进行天文观测，以推求大地方位角：
求高。
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（1）：工程测量水平控制网的分类 根据工程建设的不同阶段对控制网提出的不同要求，工程测量控制网一
般可分为三类： ①测图控制网（地籍测量的基本控制）特点：精度低，精度要求均匀。 ②施工控制网（专用控制网）特点：精度高，精度具有方向性，网形强
已有成果可利用时，可用天文测量方法测定三角网某一边的天文方位角再换 算为起算方位角。在特殊情况下，也可用陀螺经纬仪测定起算方位角。
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。
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。
大地测量学基础课程大纲-黄继锋
中国海洋大学本科生课程大纲课程属性：公共基础/通识教育/学科基础/专业知识/工作技能，课程性质：必修、选修一、课程介绍1.课程描述：《大地测量学基础》是测绘学科的专业核心课程，在海洋测绘与地理信息系统专业方向的课程体系中占有重要地位，是本专业学生必修的专业基础课。
本课程涵盖了整个大地测量领域的基本理论和方法，以现代大地测量学的新成就和发展为着眼点，着重阐述大地测量学的基础理论、主要技术与方法，包括坐标系的建立，地球重力场及地球形状，地球椭球的几何与物理性质，地图投影及坐标计算和核算，控制网布设等。
这些是海洋测绘与地理信息系统方向的学生必须掌握的基本知识与技能，通过该课程的学习，使学生掌握扎实的大地测量理论基础和基本技能，培养学生创新思维和灵活运用能力。
为后续专业课的学习及继续深造打下比较牢固的基础。
2.设计思路：《大地测量学基础》是所有测绘相关专业必修的专业基础课。
主要内容包含如下几个方面的内容：（1）坐标系统和时间系统；（2）地球重力场和地球形状的基本理论；（3）地球椭球及其数学投影变换的基本理论；（4）大地测量基本技术与方法。
3.课程与其他课程的关系：- 4 -本课程要求学生先修的课程有：数字地形测量学，高等数学，线性代数，普通物理学，计算机程序设计。
为后续《GPS测量与数据处理》等课程的学习打下基础。
二、课程目标通过本课程的学习，要求学生：1、掌握大地测量基本概念与基础理论：包括大地测量坐标系统、时间系统，地球重力场的基本概念、确定地形状及大小的基本原理、高程系统，地球椭球面上的大地测量计算原理与方法、地面观测值归算、投影基本理论、高斯平面直角坐标系的建立方法及其灵活运用。
2、掌握大地测量基本技术与方法：平面与高程控制网的建立，通过课间实习实践环节熟悉精密水准仪与水准尺的操作；大地测量计算，坐标变换等，提高编程计算能力。
3、了解现代大地测量学科现状和发展趋势、深空大地测量基本概念。
三、学习要求为达到最佳学习成果，学生应该在课前熟悉教学大纲，做好课前预习，课后应该认真完成课后作业和复习。
大地测量学复习要点总结
大地测量学复习重点第一章绪论1、测量学的分支：分为普通测量学（简称测量学）和大地测量学。
2、大地测量学的定义和作用定义：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。
作用：①大地测量学是一切测绘科学技术的基础。
在国民经济建设和社会发展中发挥着决定性的基础保证作用。
②大地测量学在防灾，减灾，救灾及环境监测、评价与保护中发挥着特殊作用。
③大地测量是发展空间技术和国防建设的重要保障。
3、大地测量学的基本体系由几何大地测量学（天文大地测量学）、物理大地测量学（理论大地测量学）、空间大地测量学构成。
4、几何大地测量学、物理大地测量学以及空间大地测量学的基本任务和内容①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。
主要内容：国家大地测量控制网(包括平面控制网和高程控制网)建立的基本原理和方法，精密角度测量，距离测量，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等。
②基本任务：是用物理方法(重力测量)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。
③基本任务：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。
5、现代大地测量的特征答：①研究范围大（全球：如地球两极、海洋）；②从静态到动态，从地球内部结构到动力过程；③观测精度越高，相对精度达到10-8~10-9，绝对精度可到达毫米；④测量与数据处理周期短，但数据处理越来越复杂。
第二章时间和坐标系统1、天球的概念概念：所谓天球，是指以地球质心O（或测站）为中心，半径r为任意长度的一个假想的球体。
在天文学中，通常均把天体投影到天球的球面上，并利用球面坐标来表达或研究天体的位置及天体之间的关系。
2、大地基准与大地基准的建立大地基准：指用以描述地球形状的参考椭球的参数，以及参考椭球在空间中的定位及定向，还有在描述这些位置时所采用的单位长度的定义。
第2章 国家大地控制网建立原理
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第二章
龙岩学院
2.3.1 国家平面控制网的布设原则
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2.应有足够的精度
控制网的精度应根据需要和可能来确定。作为国 家大地控制网骨干的一等控制网，应力求精度更高些 才有利于为科学研究提供可靠的资料。 为了保证国家控制网的精度，必须对起算数据和 观测元素的精度、网中图形角度的大小等，提出适当 的要求和规定。这些要求和规定均列于《国家三角测 量和精密导线测量规范》（以下简称国家规范）中。
水准面：处于静止状态的水 面。 水平面：与水准面相切的平 面。 铅垂线：重力方向线，铅垂 线是测量工作的基准线。 大地水准面：假设一个静止 不动的海水面延伸并穿过 陆地，包围整个地球，形 成的一个闭合曲面，称为 水准面。
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第二章
龙岩学院
北极 P
P
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洋
自转轴 赤道
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第二章
龙岩学院
2.3.2 国家平面控制网布设方案
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1.一等三角锁布设方案
一等三角锁是国家大地控制网的骨干，其主要作用是控 制二等以下各级三角测量，并为地球科学研究提供资料。一等 三角锁尽可能沿经纬线方向布设成纵横交叉的网状图形，如下 图所示。
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空间直角坐标系中P2 P 的相当于子午平面直角 坐标系中的y，前者的 OP2 相当于后者的x，并且 二者的经度L相同。
X x cos L Y x sin L Zy
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第二章
3）空间直角坐标系同大地坐标系的关系
龙岩学院
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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。
大地测量学基础知识
第一章1. 大地测量学的定义大地测量学是在一定的时间-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。
2. 大地测量学的基本体系以三个基本分支为主所构成的基本体系。
'几何大地测量学:物理大地测量学.空间大地测量学3. 大地测量学的基本任务精确确定地面点位及其变化研究地球重力场、地球形状和地球动力现象4. 大地测量学的基本内容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）。
5. 大地测量学的基本作用1、为地形测图与大型工程测量提供基本控制；2、为城建和矿山工程测量提供起始数据；3、为地球科学的研究提供信息；4、在防灾、减灾和救灾中的作用；5、发展空间技术和国防建设的重要保障。
第二章1.岁差章动极移由于日、月等天体的影响，类似于旋转陀螺，地球的旋转轴在空间围绕黄极发生缓慢旋转，形成一个倒圆锥体，其锥角等于黄赤交角23.5，旋转周期为26000年，这种运动称为岁差。
月球绕地球旋转的轨道称为白道，由于白道对黄道有约5的倾斜，使得月球引力产生的大小和方向不断变化，从而导致地球旋转轴在岁差的基础上叠加18.6年的短周期运动，振幅为9.21，这种现象称为章动。
地球自转轴存在相对于地球体自身内部结构的相对位置变化，从而导致极点在地球表面上的位置随时间而变化，这种现象称为极移。
2.恒星时太阳时原子时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。
以真太阳作为基本参考点，由其周日视运动确定的时间，称为真太阳时。
原子时是一种以原子谐振信号周期为标准，并对它进行连续计数的时标。
原子时的基本单位是原子时秒，3.协调世界时为保证时间与季节的协调一致，便于日常使用，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）。
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。
大地测量学基础作业与参考答案
7．水准面的不平行性是由于什么原因引起的?这种现象对水准测量会产生什么影响? 答：由于水准面是一重力等位面，正常重力的大小与纬度有关，当位 W 一定时，两水准面 之间的距离与重力成反比， 从而导致两水准面之间的不平行。 这种现象会引起经过不同路线 测定某点的高程不同，使某点高程产生多值性。 8．1956 年黄海高程系统与 1985 国家高程基准有何差别？ 答：1956 年黄海高程系统的高程基准面是采用 1950 年至 1956 年 7 年间青岛验潮站的潮汐 资料推求得到的。1985 国家高程基准的高程基准面是采用青岛验潮站 1952～1979 年中取 19 年的验潮资料计算确定的。两者相差 0.029m。 9．1956 年黄海高程系统与 1985 国家高程基准的水准原点高程各是多少？ 答：1956 年黄海高程系统水准原点高程是 72.289m，1985 国家高程基准的水准原点高程是 72.260m。 第四章 地球椭球及其数学投影变换的基本理论 1.椭球面上的常用坐标系有哪些？ 答：有大地坐标系、空间直角坐标系、天文坐标系、子午面直角坐标系、地心纬度坐标系及 归化纬度坐标系、站心地平坐标系。 2. 地球椭球基本参数有哪些？它们的互相关系是什么？ 答：椭圆的长半轴 a 、短半轴ｂ、扁率 、第一偏心率 e 、第二偏心率 e 、辅助 量
6.正高、正常高和大地高如何定义的？三者有何关系： 答：正高：地面点沿垂线方向至大地水准面的距离，用 H 正 表示；地面点沿垂线方向至似大 地水准面的距离，用 H 常 表示；地面点沿法线方向至椭球面的距离，用 H 大 表示。三者的关 系为：
H 大 H 正常 。其中 为高程异常， N 为大地水准面差距。 H大 H正 N
X 0 , Y0 , Z 0
为平移参数； X , Y , Biblioteka 为旋转参数， m 为尺度变化参数。
时 GNSS大地控制网
知识点三、 大地控制网的布设 大地控制网的布设包括 Þ 技术设计
2015-7-12
Þ 实地选点 Þ 建造觇标 Þ 标石埋设 Þ 外业观测 Þ 数据处理
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1-技术设计 一般步骤如下： 收集资料 实地踏勘 图上设计 编写技术设计书 2-实地选点：依据《全球定位系统（gps）测量规范》 便于安置接收设备和操作，视野开阔，视场内障碍物的高度角不宜超过15°。 远离大功率无线电发射源（如电视台、电台、微波站等），其距离不小于200m； 远离高压输电线和微波无线电信号传送通道，其距离不应小于50m。 附近不应有强烈反射卫星信号的物件（如大型建筑物等）。 交通方便，并有利于其他测量手段扩展和联测。 地面基础稳定，易于标石的长期保存。 充分利用符合要求的已有控制点。 选站时应尽可能使测站附近的局部环境（地形、地貌、植被等）与周围的大环境保持一 致，以减少气象元素的代表性误差。
2015-7-12
Page 2 of 5 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：
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。 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。 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。 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。
知识点二、建立大地控制网的基本原则 1. 一等大地控制网 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。 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。 一等大地控制网点应均匀分布，覆盖我国国土。
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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。
如果在测角基础上加测部分或全部边长，则称为边角同测法，后者又称为边角全测法。
上述三种布设形式中，三角网早在17世纪韧就已被采用。
三角测量的优点是：图形简单，结构强，几何条件多，便于检核，网的精度较高。
不足之处是：在乎原地区或隐蔽地区易受障碍物的影响，布设因难，增加了建标费用；推算而得的边长精度不均匀，距起始边越远边长精度越低。
围三角测量主要是用经纬仪完成大量的外业观测工作，故在电磁波测距仪问世以前，世界上许多国家都是采用三角测量法布设国家平面大地控制网。
我国的天文大地网也基本上是采用三角测量法布设的。
随着电磁波测距技术的发展和电磁波测距仪的普及，导线网和边角网逐渐被采用。
和三角测量相比，导线测量的优点是：网中各点的方向数较少，除节点外只有两个方向，故布设灵活，在隐蔽地区容易克服地形障碍；导线测量只要求相邻两点通视，放可降低规标高度，造标费用少，且便于组织观测，工作量也少，受天气条件影响小；网内边长直接测量，边长精度均匀。
当然，导线测量也有其缺点：导线结构简单，没有三角网那样多的检核条件，有时不易发现观测中的粗差，可靠性不高；其基本结构是单线推进，故控制面积不如三角网大。
由此可见，在地形困难，交通不便的地区，用导线测量代替三角测量不失为一种好的办法。
由于完成一个测站的边长测量比完成方向观测容易和快捷得多，故有时在仪器设备和通视条件都允许的情况下，也可布设测边网。
边角全测网的精度最高，相应工作量也较大。
故在建立高精度的专用控制网的形变监测网)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。
2.2.4 天文测量法天文测量法是在地面上架设仪器，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。
这种方法各点彼此独立观测，也勿需点间通视，组织工作简单、测量误差不会积累。
但因其定位精度不高，所以，它不是建立国家平面大地控制网功基本方法。
然而，在大地控制网中，天文测量却是不可缺少的，因为为了控制水平角观测误差积累对推算方位角的影响，需要在每隔一定距离的三角点上观测天文，以推求大地方位角，即A=α+（L-λ）sinφ式中：A：大地方位角L：大地经度λ：天文纬度φ：天文经度α：天文方位角该式也称为拉普拉斯方程式，由此计算出来的大地方位角又称为拉普拉斯方位角，也是通常称国家大地控制网为天文大地网的由来。
3、国家平面大地控制网的布设方案3.1 常规大地测量方法布设国家三角网根据国家平面控制网当时施测时的测绘技术水平和条件，确定采用常规的三角网作为平面控制网的基本形式，在困难地区兼用精密导线测量方法。
现将国家三角网的布设方案和精度要求简述如下：1．一等三角锁系布设方案一等三角锁系是国家平面控制网的骨干，其作用是在全国范围内迅速建立一个统一坐标系的框架，为控制二等及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。
一等三角锁一般沿经纬线方向构成纵横交叉的网状，如图24—3所示，两相邻交叉点之间的三角锁称为锁段，锁段长度一般为200km，纵横锁段构成锁环。
一等三角锁段根据地形条件，一般采用单三角锁，也可组成大地四边形和中点多边形。
三角形平均边长：山区一般为25km 左右，平原地区一般为20km左右，按三角形闭合差计算的测角中误差应小于士0．7”，三角形的任一内角不得小于40。
，大地四边形或中点多边形的传距角应大于30。
为控制锁段中边长推算误差的积累，在一等锁的交叉处测定起始边长，要求起始边测定的相对中误差优于1：35万，当时多数起始边是采用基线丈量法测定的，即先丈量一条短边，再由基线网扩大推算求得。
随着电磁波测距技术的发展，少量边采用了电磁波测距的方法。
一等锁在起始边的两端点上还精密测定了天文经纬度和天文方位角，在锁段中央处测定了天文经纬度。
测定天文方位角之目的是为了控制锁段中方位角的传递误差，测定天文经纬度之目的是为计算垂线偏差提供资料。
2．二等三角锁、网布设方案二等三角网既是地形测图的基本控制，一等三角锁网同属国家高级控制点。
又是加密三、四等三角网(点)的基础，它和我国二等三角网的布设有两种形式：1958年以前，采用两级布设二等三角网的方法。
见图24—4，即在一等锁环内首先布设纵横交叉的二等基本钡，将一等锁分为四个部分，然后再在每个部分中布设二等补充网。
在二等锁系交叉处加测起始边长和起始方位角，二等基本锁的平均边长为15—20km，按三角形闭合差计算的测角中误差应小于土1．2”，二等补充网的平均边长为13km，测角中误差应小于土2．5”；1958年以后改用二等全面网，即在一等锁环内直接布满二等闲，见图24—5。
习惯上把1％8年以前分两级布设的二等网叫旧二网，把1958年以后布设的叫新二网。
为保证二等全面网的精度，控制边长和方位角传递的误差积累，在全面网的中间部分，测定了起始边，在起始边的两端测定了天文经纬度和天文方位角，其测定精度要求同一等点。
当一等锁环过大，在全面网的适当位置，加测起始边长和起始方位角，二等网的平均边长为13km左右，测角中误差应小于土1．0”。
3．三、四等三角网为了控制大比例尺测因和工程建设需要，在一、二等锁网的基础上，还需布设三、四等三角网，使其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。
三、四等三角点的布设尽可能采用插网的方法，也可采用插点法布设。
1)插网法所谓插网法就是在高等级三角网内，以高级点为基础，布设次一等级的连续三角网，连续三角网的边长根据测图比例尺对密度的要求而定，可按两种形式布设，一种是在高级网中(双线表示)插入三、四等点，相邻三、四等点与高级点问联结起来构成连续的三角网，如图24—6(a)所示。
这适用于测图比例尺小，要求控制点密度不大的情况；另一种是在高等级点间插入很多低等点，用短边三角网附合在高等级点上，不要求高等级点与低等级点构成三角形，如图24—6(b)所示。
此种方法适用于大比例尺测图，要求控制点密度较大的情况。
三等网的平均边长为8km，四等网边长在2—6km范围内变通，测用干误差三寺刀土1．8”，四等为土2．5”。
2)插点法插点法是在高等级三角网的一个或两个三角形内插人一个或两个低等级的新点。
插点法的图形种类较多，如图24—7所示，插入4点的图形是三角形内插一点的典型图形。
而插入B、C两点的图形是三角形内外各插一点的典型图形。
采用插网法(或插点法)布设三、四等网时，因故未联测的相邻点间的距离(例如图24—7的A月两点间的边)有限制，三等应大于5km，四等应大于2km，否则必须联测。
因为不联测的边，边长较短时则边长的相对中误差较大，不能满足进一步加密的需要。
以上我们简要介绍了常规大地测量方法布设国家三角锁、网的基本情况，其详尽的技术规格及要求参见有关规范。
4、我国天文大地网基本情况简介我国疆域辽阔，地形复杂。
除按上述方法布设大地网外，在特殊困难地区采用了相应的方法，如在青藏高原困难地区，采用相应精度的一等精密导线代替一等三角锁；连接辽东半岛和山东半岛的一等三角锁，布设了边长为l13km的横跨渤海湾的大地四边形；用卫星大地测量方法联测了南海诸岛，使这些岛屿也纳入到统一的国家大地坐标系中。
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，历时二十余年。
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年完成了全国天文大地网的整体乎差工作。
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，500条起始边和近1000个正反起始方位角的约30万个观测量的天文大地网。
平差结果表明：网中离大地点最远点的点位中误差为土o．9m，一等观测方向中误差为士0．46”。
为检验和研究大规模大地网计算的精度，采用了两种方案独立进行，第一种方案为条件联系数法，第二种为附有条件的间接观测平差法。
两种方案乎差后所得结果基本一致，坐标最大差值为4．8cm。
这充分说明，我国天文大地网的精度较高，结果可靠。