我国CGCS2000坐标系下的三、四等天文大地网平差

我国已有的多期2000国家大地坐标系成果（续） 2004年，国家测绘局组织实施了“我国天文大 地网与高精度GPS 2000网联合平差”，实现 了我国天文大地网点1980西安坐标系成果向 2000国家大地坐标系成果的转化。 国家测绘局2004年-2008年在我国中东部地区 等16个省市开展了省级大地水准面精化项 目，布测的GPS B、C级网平差成果，共计 10841点。
3 地心坐标三四等网平差基准
大地基准：2000国家大地坐标系，1980西安坐标系 高程基准：1985国家高程基准 重力基准：2000国家重力基本网 参考椭球：2000国家大地坐标系参考椭球面 长半轴：a=6378137m 扁 率：f=1/298.257222101 地心引力常数：GM=3.986004418×1014 m3 s-2 自转角速度：ω =7.292115×10-5rad s-1
点位中误差统计
点等级 Ⅰ Ⅱ Ⅲ (Ⅱ) (Ⅱ)1 (Ⅱ锁) Ⅳ (Ⅲ) (Ⅳ) Ⅲ导 Ⅳ导 城Ⅳ导 x平均 (米) 0.0914 0.0601 0.2193 0.1599 0.1563 0.0905 0.0835 0.0736 0.1078 0.0584 0.0342 0.0195 y平均 (米) 0.0958 0.0680 0.1831 0.1564 0.1591 0.1375 0.0914 0.0768 0.0748 0.0580 0.0350 0.0175 dw平均 (米) 0.1338 0.0907 0.2889 0.2275 0.2239 0.1650 0.1260 0.1082 0.1324 0.0834 0.0493 0.0265 x最大 (米) 0.1580 0.2350 2.1660 0.2420 0.0950 0.5270 2.8710 0.8070 0.8190 0.3840 0.0900 0.0210 y最大 (米) 0.2500 0.2730 2.7030 0.2060 0.0960 0.3590 2.1460 1.0210 0.9570 0.2440 0.1010 0.0180 dw最大 (米) 0.2960 0.3340 2.7860 0.3010 0.1350 0.6380 3.5840 1.2650 1.2600 0.4540 0.1330 0.0280 统计个数 26 7 11 231 64 2 74 758 17 999 31 2
1 1 2 2 2 Mp = μ × [QBi Bi (M i / ρ ) + QLi Li ( N j cosB j ) / ρ ) ] 300
边长和方位角中误差可利用误差方程系数 及端点之间的协方差得到
试验2区：含必要条件不够
东三浦大
试验3区：Biblioteka Baidu要条件不够
东三浦
试验4区：含必要条件不够
新安镇大
1765 58718 15608 2005
观测边的权
权标志 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 仪器类型 NASM－2A CBB－1 NASM－4D MRA/I,1-CW DI／50,DM-20 AGA-8,AGA-600,K&E-III 未知仪器型号 AGA－6激光测距仪、Ranger 4测距仪 WILDDI10红外测距仪 未知仪器型号 AGA-14A激光测距仪、DI-3S红外测距仪 DI20红外测距仪 基线扩大边 基线边、特级导线边 amm 20 32 37 50 20 5 0.0 5.0 5.0 10.0 5.0 3.0 bmm/公里 1 2 2 3 5 1 9.6 2.0 5.0 1.0 3.0 1.0 mS/s＝3.3ppm mS/s＝2.0ppm
起算点分析与利用
GPS2000网点与三角点的重合情况，在“两网 平差”时已进行了分析，结果可作本次起算； 省级大地水准面精化项目中布设在三角点上的 GPS点，经过分析、试算，重合的点作为本次 平差的起算点； 在原三四等网分区平差时做为起算点，且具有 2000系成果的点，本次平差仍利用为起算点； 在原三四等网分区平差时未做为起算点，经本 次分析与三、四等三角网点重合的一、二等点 且有2000系成果的点，可利用为起算点。 经过初步分析起算点约29000个。
4.1 数据整理内容（续）
所有参加平差计算点的WGS-84坐标系概略坐 标B、L。 2000国家大地坐标系参考椭球的新垂线偏差 （ξ、η）成果及各点高程异常ζ84 。 确定参加平差计算的数据共计117605点、 600429条方向、482条起始边、1721条测边 网及导线边、27个起始方位角及全国天文大 地网整体平差后进行的未参加两网平差的242 个基线网平差资料。
重复点的确定与合并
平差试算前点位80系坐标相差在0.0~0.2m以 内的点，或平差试算后2000系坐标相差在 0.0~0.2m的点，原则上可认为是重复点，其 观测数据需进行合并。 原平差说明中已注明标石破坏重埋的点不作 为重复点处理。
4.4 数据预处理
标石中心方向值的归化（新的椭球面值） 天文方位角改算 观测边的改算 垂线偏差内插计算
1.1 项目背景（续）
2004年12月完成了“全国天文大地网和 GPS2000网的联合平差”，初步建立我国地 心坐标系。 经国务院批准，我国自2008年7月1日起启 用2000国家大地坐标系。 为了顺利实现我国参心坐标系统向2000国 家大地坐标系统的过渡，国家测绘局在 2009年实施我国三、四等三角点地心坐标 平差项目，目的在于我国全国三、四等三 角点纳入到2000国家大地坐标系中。
4 三四等网平差的数据整理、归算与检核
4.1 数据整理内容
全国三、四等三角网地心坐标平差测量数据； 未参加“两网平差”的一、二等三角测量数据； 我国省级大地水准面精化项目中布设的各级 GPS控制网点与三角点的重合情况； 我国天文大地网与高精度GPS 2000网联合平差 点与三四等三角点的重合情况。
1 项目基本情况
1.1 项目背景
我国自二十世纪五十年代起先后在全国布设了 天文大地网一二等点，参加了“全国天文大地网 整体平差”，获得1980西安大地坐标系的成 果。 国家及地方各级测绘单位布测了许多三、四等 三角网，国家测绘局在1989年-1998年对全国 三、四等三角网进行了分区平差，将其成果统 一到1980西安坐标系 三、四等三角点与我国天文大地网点共同构成 我国大地测量平面基础控制网。
4.5 数据检核
方向误差自由项的检核 边长误差方程自由项的检核 方位角误差方程自由项检核 三角形闭合差检验 大地四边形检验 中点多边形极条件检验
5 三四等网平差数据处理
5.1 函数模型
方向观测误差方程
V =−dz + pijdB+qijdL+rijdB +tijdL +lij ij i i i j j
1. 2 我国80系三、四等三角网平差情况 国家测绘局以参加全国天文大地网整体平差的 点为起算点，观测方向为元素，按《国家三角 测量和精密导线测量规范》所规定的测量中误 差定权 对全国未参加整体平差的各等级（主要是三、 四等）三角、导线点按间接平差法在高斯平面 上进行了平差，得到了精确的坐标。
1. 2 我国80系三、四等三角网平差情况 （续） 平差按分区进行。三四等平差区个数较多， 共分653个区，其中三、四等三角网平差区 609个，二等三角网平差区44个。区内点数 不均匀，区内点数不超过2000点。 各平差 区之间在平差完成后进行了接边处理。 最终获得全国约11.8万个三角点的80系成果
BTPB_BTPL.DAT 总法方程主元与自由项，以及求逆之后的文件 V.DAT 残差文件 SolutionX.DAT 单区最终坐标及其精度文件 Side_Sigma.DAT 边长精度文件 Azi_Sigma.DAT 方位角精度文件
6.2 初步计算成果
区号 平差 点数 待定 点数 已知 点数 方向数 方向 组数 方位 角数 边数 平差中误差 (＂)
4.3 数据整理相关规定
方向观测权 观测边的权 起算点分析与利用 重复点的确定与合并 平差区域的划分
方向观测权
权标志 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 观测值等级 二等基线网 藏北一导 二等三角锁网 旧二等三角基本锁 新二等三角补充网 三等三角锁、网 一等导线 二等导线 三等导线 旧二等三角补充网 四等三角网 旧三等三角网 旧四等三角网 四等导线 五等导线 城市四等导线 天文方位角 交会 单向 三角形个数 745 4202 1011 1628 46698 测角中误差 （″） 0.6 0.7 0.8 1.0 1.6 1.4 0.8 1.4 1.7 1.8 1.7 2.5 3.8 2.5 3.8 3.8 1.0 3.8 3.8 方向中误差 （″） 0.4 0.5 0.6 0.7 1.1 1.0 0.6 1.0 1.2 1.3 1.2 1.8 2.7 1.8 2.7 2.7 0.7 2.7 2.7 权值 9.0 5.8 4.0 2.9 1.2 1.4 4.0 1.4 1.0 0.9 1.0 0.4 0.2 0.4 0.2 0.2 2.9 0.2 0.2
4.2 平差文件类型
观测数据按类型组织文件，共包括下面8类文件： 点信息文件 A_PTINFO.DAT 方向观测方件A_DIRECT.DAT 测距边观测文件 A_SIDE.DAT 方位角观测文件 A_AZIMUTH.DAT 观测方向、方位角权信息文件 A_DRCTWT.DAT 观测边权信息文件 A_SIDEWT.DAT 起算点精度文件A_REPOINT.DAT 精度评定文件 PARMERR.DAT。
5.3 法方程解算
三四等网观测值线性化后，可以根据分网 的大小将法方程变换，可以采用全满阵法 方程，采用正常方式求逆解决。 求解超大型线性稀疏、最小二乘大地平差 问题的一般采取直接法中的Cholesky因子 分解法和迭代法共同使用，可以同时满足 数值计算稳定性和高精度性。
5.4 未知数的精度
点位中误差
2 使用的2000国家大地坐标系下成果概况
我国已有的多期2000国家大地坐标系成果 我国的GPS2000网：由国家测绘局布测的 GPS A、B级网、总参测绘局布测的GPS 一、二级网和中国地震局、总参测绘局、国 家测绘局、中国科学院联合布测的中国地壳 运动观测网络组成，共计2524点 ，上世纪九 十年代经三网平差后，成果均为2000国家大 地坐标系成果。
2000国家大地坐标系推广应用培训班
我国CGCS2000坐标系下的 三、四等天文大地网平差 报告人：秘金钟
中国测绘科学研究院 国家测绘局大地测量数据处理中心 2009.10.12
内容
1、项目基本情况 2、已有2000国家大地坐标系成果概况 3、地心坐标三四等网平差基准 4、三四等网平差的数据整理、归算与检核 5、三四等网平差数据处理 6、CGCS2000坐标系下三、四等天文大地点 坐标平差成果
观测边误差方程
pDi
P Sij
pAij
Vsij =aijdB+bijdL +cijdB +dijdL +Sij ×10 ΔS +lij i i j j
天文方位角误差方程
VAij = pijdBi + qijdLi + rijdBj + tijdLj + ΔA + lAij
−6
5.2 随机模型
地面网与空间网联合平差中，观测量种类很 多，若权的确定不合理，势必影响平差结果 的正确性和精度评定的可靠性。 联合平差的随机模型的确定采用验前验后相 结合的方法进行，验前验后方差比应为1，单 位权中误差定为1.20。 已知点方差阵采用固定阵，即将权放大，作 为固定值出现，其坐标值不再发生变化。
试验5区：必要条件不够
新安镇
试验6区：超过20个方向
46区 超过20个方向
试验7区：边、方位角在同一方向上
试验8区：边、方位角不在同一方向上
试验9区：同组方向超过20个
试验10区：同组方向超过20个
6 CGCS2000坐标系下三、四等天文大地 点坐标平差成果
6.1 输出的文件类型
BTPB.DAT 观测值形成误差方程与组成相应法方程文件 BTPL.DAT 观测值形成误差方程与组成相应自由项文件