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。
（1）全国GPS A、B级网：
1991年国际大地测量协会（IAG）决定在全球范围内建立一个IGS（国际 GPS地球动力学服务）观测网，并于1992年6-9月间实施了第一期会战联 测，我国借此机会由多家单位合作，在全国范围内组织了一次盛况空前的 “中国‘92 GPS会战”，目的是在全国范围内确定精确的地心坐标，建 立起我国新一代的地心参考框架及其与国家坐标系的转换参数；以优于 107 量级的相对精度确定站间基线向量，布设成国家高精度卫星大地网的骨架， 并奠定地壳运动及地球动力学研究的基础。 作为我国高精度坐标框架的补充以及为满足国家建设的需要，在国家 A级网的基础上建立了国家 B级网（又称国家高精度GPS网）。布测工作 从1991年开始，经过5年努力完成外业工作，内业计算已基本完成，全网 基本均匀布点，覆盖全国，共布测730个点左右，总独立基线数2200多条， 平均边长在我国东部地区为50km，中部地区为 100km，西部地区为 150km，经整体平差后，点位地心坐标精度达±0.1m，GPS基线边长相 对中误差可达 2.0×10e-8，高程分量相对中误差为3.0×10e-8。
规范规定： 高程大于4 000m或水准点间的平均高差为150～250m 的地区，一、二等水准路线上每个水准点均应测定重力。 高差大于250m的测段，在地面倾斜变化处应加测重力。 高程在1 500～4 000m或水准点间的平均高差为50～ 150m的地区，一等水准路线上重力点间平均距离应小于 11km；二等水准路线上应小于23km。 在我国西北、西南和东北边境等有较大重力异常的地区， 一等水准路线上每个水准点均应测定重力。 在由青岛水准原点至国家大地原点的一等水准路线上， 应逐点测定重力，以便精确求得大地原点的正常高。
3）三、四等三角网 为了测图和各 种工程建设的需要，在一、 二等三角网的基础上，采用插网和插点的方 法布设。三等网的平均边长约为8 km，测角 中误差为±1.8″。四等网的平均边长为约为 2~6km，测角中误差为±2.5″。
插网法
插点法
4 控制网的布设
包括以下工作：技术设计，实地选点，建造 觇标，标石埋设，外业测量，平差计算等 1）技术设计 收集资料 实地踏勘 图上设计 编写技术设计书 2）实地选点： 选点图，点之记，选点工作技术总结。
我国国家水准网的布设概况 我国国家水准网的布设，按照布测目的、完成年代、采 用技术标准和高程基准等，基本上可分为三期： 第一期主要是1976年以前完成的，以1956年黄海高程基 准起算的各等级水准网； 第二期主要是1976年至1990年完成的，以“1985国家高 程基准”起算的国家一、二等水准网； 第三期是1990年以后进行的国家一等水准网的复测和局 部地区二等水准网的复测，现已完成外业观测和内业平差 计算工作，成果已提供使用。
3 、埋 石 按用途区分，水准标石有基岩水准标石、基本水准标 石和普通水准标石三种类型。 各类水准标石的制作材料和埋设规格及其埋设方法等， 在《国家一、二等水准测量规范》都有具体的规定和说 明。 水准路线上的重力测量 因精密水准测量成果需进行重力异常改正，故在一、 二等水准路线沿线要进行重力测量。
二、国家平面控制网的建立
1、布设原则： • 分级布网，逐级控制 • 应有足够的精度 • 应有足够的密度 • 应有有统一的规格
2、建立方法
• 常规大地测量方法
– 三角测量法（主） – 导线测量法 – 三边测量法 – 边角同测法
• 天文测量法 • 现代定位新技术
1、常规大地测量法 三角测量法 1)网形
3、布设方案
1）一等三角锁——国家控制网的基础和骨干 沿经纬线方向布设成纵横交叉的网状图形；在 交叉处设置起算边；用拉普拉斯方位角；两起算边 之间锁长约200km，约由16~17个三角形组成，平 均边长山区约25km，平原约20km；测角中误差小 于±0.7″。
A ( L)sin
60
设于一二等水准路线上及交叉处，大、 中城市两侧及县城附近。尽量设置在 坚固岩层上。 设于各等级水准路线上，以及山区水 准路线 高程 变 换点附 近，长 度超过 300米的遂道，跨河水准测量的两岸 标尺附近。
4-8
2-4
10
水准测量达到足够的精度 各等级水准测量的精度，是用每公里高 差中数的偶然中误差 和每公里高差中数的 全中误差来表示的。
2）二等三角锁（网）——国家三角网的全面基础
——地形测图的基本控制
布设方案： 20世纪60年代前：在一等锁环内，先沿经纬线纵横交叉 布设二等基本锁（平均边长约15~20km，测角中误差小于 ±1.2″），将一等锁环分为大致相等的四个区域，然后在这 四个区域中处再补充布设二等补充网（平均边长约为13km， 测角中误差小于±2.5″）。 20世纪60年代后：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″。
水准点满足一定的密度
水 准 标 石 类型
间距（km） 布设具体要求
一 般 地区
500
经 济 发 达 地区
荒 漠 地区
只设于一等水准路线上，大城市和断 裂带附近应增设，基岩较深地区可适 当放宽，每省（市、自治区）至少两 座。
基 岩 水 准 标石 基 本 水 准 标石 普 通 水 准 标石
40
20-30
（2）全国GPS一、二级网：由军测部门建立，主要为军事服务。 （3）中国地壳运动观测网络：
“中国地壳运动观测网络 (CRUSTAL MOVEMENT OBSERVATION NETWORK OF CHINA 缩写为CMONOC)”是中国在1996—2000年第九个五年计划期间实施的一项国家 重大科学工程。是以全球卫星定位系统(GPS)观测技术为主，辅之已有的甚长基线射电 干涉测量(VLBI)和人卫测距(SLR)等空间技术，结合精密重力和精密水准测量构成的大 范围、高精度、高时空分辨率的地壳运动观测网络。 网络的科学目标以地震预测预报为主，兼顾大地测量和国防建设的需要，同时可 服务于广域差分GPS，气象和星载干涉合成孔径雷达等领域。网络的关键技术是；高精 度和高稳定性的观测技术、大信息量的获取技术、快速准实时的处理技术。
导线测量法: 优点：布设灵活，容易克服地形障碍；导线测 量只要求相邻两点通视，故可降低觇标高度，造 标费用少，且便于组织观测；网内边长直接测量， 边长精度均匀。 缺点：导线结构简单，没有三角网那样多的检 核条件，不易发现粗差，可靠性不高。
三边测量及边角同测法 边角全测网的精度最高，相应工作量也较大。 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可采用 此法而获得较高的精度。
2)坐标计算原理: 正弦定理 3)三角网的元素: ① 起算元素：已知的坐标、边长和已知的方位角. ② 观测元素：三角网中观测的所有方向(或角度)。 ③ 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。 优点：图形简单，结构强，几何条件多，便于检核， 网的精度较高。 缺点：易受障碍物的影响，布设困难，增加了建标费 用；推算边长精度不均匀，距起始边越远边长精度越低。
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，它属于相对定位，其相对精 度为(1~2)· -5，测定的平面位置中误差为±25cm 10 左右。 优点：完全自主式，点间也不要求通视；全天候， 只取决于汽车能否开动、飞机能否飞行。 缺点：相对测量，精度不高。
3、现代定位新技术简介
GPS测量 全球定位系统GPS(Global Positioning System)可为各位用户提供精密的三维坐标、三 维速度和时间信息。 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。
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。 长度的相对精度10-6，可达0.001″，由于其定位 的精度高，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。
每公里高差中数偶然中误差：
M
/ R/( 4 n)
每公里高差中数的全中误差：
水 准 测 量等级 一等 二等
M W WW / F / N
三等 四等
MΔ 的 限 值
MW 的 限 值
≤±0.45
≤±1.0
≤±1.0
≤±2.0
≤±3.0
≤±6.0
≤±5.0m m
≤±10.0m m
3）建造觇标(传统大地测量法)
双锥标 寻常标
4）标石埋设 大地点的坐标，实际上指的就是标石中心的坐标。
三、国家高程控制网的建立
国家高程控制网的布设原则 目的和任务有两个： 1)建立统一的高程控制网，为地形测图和各项建 设提供必要的高程控制基础； 2)为地壳垂直运动、平均海面倾斜及其变化和大 地水准面形状等地球科学研究提供精确的高程数据。 从高到低、逐级控制 一等水准测量是国家高程控制网的骨干，同时 也为相关地球科学研究提供高程数据；二等水准测 量是国家高程控制网的全面基础；三、四等水准测 量是直接为地形测图和其他工程建设提供高程控制 点。
水准路线的设计、选点和埋石
1、 技术设计 技术设计是根据任务要求和测区情况，在小比例 尺地图上，拟定最合理的水准网或水准路线的布设方 案。 一等水准路线应沿路面坡度平缓、交通不太繁忙 的交通路线布设，二等水准路线尽量沿公路、大河及 河流布设，沿线交通较为方便。 水准路线应避开土质松软的地段和磁场甚强的地 段，并应尽量避免通过大的河流、湖泊、沼泽与峡谷 等障碍物。
第三章 大地测量控制网的建立
一、大地测量控制网概述 二、国家平面控制网的建立 三、国家高程控制网的建立 四、国家GPS网的建立 五、工程控制网的建立
一、大地测量控制网概述
1、基本任务： • 确定大地测量系统 • 建立大地测量框架
2、国家大地控制网的作用： • 为地形测图提供精密控制 • 为研究地球形状、大小和其它学科提 供资料
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
2、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。 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。