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
• 建立国家大地控制网是大地测量学的基本任务之一。 • 由于历史的原因，我国国家控制网是按平面控制网和高程控制网
分开建立的。上世纪九十年代又建立了GPS控制网。 • 国家平面控制网是在全国范围内布设建立的控制网，由国家测绘
局统一组织布建，等级分为一、二、三、四等。
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。
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（三）、现代定位新方法
1、GPS测量
• 利用GPS定位技术建立的测量控制网。
• GPS是通过接收和解译人造卫星所发射的电波信号来确定测站点 位置的测量定位系统，它是英文“Global Positioning System”(全 球定位系统）的缩写。
第五章 大地测量基本技术与方法
§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。
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• 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
• 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。
以上闭合环所组成的导线网等，如下图所示。
• 跟三角网比较，导线网的主要优点是点间通视条件容易满足，布 设灵活、方便。在林区和城市建成区，导线的优势尤为明显。导 线测量是现代控制测量的主要形式之一。
• 缺点：结构简单，检核条件较少。
• 导线测量最好使用全站仪，也可用光电测距仪加经纬仪。
3、三边测量和边角同测法
一、建立国家水平大地控制网的方法
（一）、常规大地测量法 1. 三角测量法 • 所有的控制点构成彼此相连的三角形网状，如下图。
• 用经纬仪测量出网中所有三角形的内角。 • 当已知两个点的坐标，或已知一个点的坐标和一条边的长度
（用测距仪或钢尺测距）与方位角（推算得到或用陀螺经纬仪测定）， 便可求算网中所有控制点的平面坐标（由正弦定理传递边长）。
• 三角测量在过去（20世纪80年代以前）是平面控制测量的主要方法。 过去已经建成、目前仍在使用的国家一、二、三、四等平面控制 点基本上都是采用三角测量方法获得的。当时，高精度测边很难 实现。
• 三角测量的观测量主要是水平角，边长观测很少，距离传递误差 较大。
• 此外，三角网对相邻控制点之间的通视条件要求很高（多边形的中 点须与多点通视），实地选点难度较大，一般只能位于高处（如山头 或房顶），使用也不方便。
•GPS卫星
• 20200公里高度 • 6个轨道 • 24颗卫星
• GPS测量可为用户提供精密的三维坐标、三维速度和时间信息。
• GPS测量的特点：速度快、精度高、全天候，无需考虑点与点之 间的通视情况。
• GPS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原理及应用”作为一门单独的专业课开设。
2*、甚长基线干涉测量系统(VLBI)
• 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。
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• 形状与测角三角网相类似，也是由若干三角形连接而成。
• 既测角又测边时叫边角网（或边角全测网），只测边不测角时叫三 边网（或测边三角网）。
• 边角网的精度很高，但相应工作量也很大。一般只有在建立高精 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 区才采用此法以获得较高的精度。
• 与测角三角网一样，测边网和边角网目前也很少在常规大地测量 中采用。
• 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
长和角度之后便可逐点传递平面坐标。 • 导线中的每一条直线叫导线边，相邻两直线之间的水平角叫做转
坐标计算：
s1.3 s1.2 sin B / sin C 1.3 1.2 A
x1.3 s1.3 cos1.3 y1.3 s1.3 sin 1.3
x3 x1 x1.3
y3 y1 y1.3
• 构建、测定三角网点的工作叫三角测量。
• 只有一套起算数据（两点，或一点加一边）的三角网叫独立网；多 于一套起算数据的叫非独立网，又称附合网。
• 三角网、边角网和三边网统称为“三角形网”。
（二）、 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。