国家平面控制网建立的基本原理

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本章内容:
1、国家平面大地控制网建立的基本原理; 2、国家高程控制网建立的基本; 3、工程测量控制网建立的基本ห้องสมุดไป่ตู้理; 4、大地测量仪器; 5、电磁波在大气中传播; 6、精密测角仪器; 7、精密电磁波测距方法; 8、精密水准测量方法; 9、天文测量、重力测量、GPS测量方法; 10、大地测量数据处理数学模型、数据库简介。
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″.
大地测量学与普通测量学的区别:
大地测量学是在广大的地面上建立大地控制网,研 究测定地球形状、大小和地球重力场的理论、技术与 方法的学科。 普通测量学是研究地球表面较小区域内测绘工作的 基本理论、方法和应用的学科(测定点位、测绘地形 图、施工测量)。
大地测量学重点研究的内容如下:
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);
3)三边测量及边角同测法:
1
D2
D3
优点:边角同测网的精度最高。 缺点: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、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。
大地测量学基础
——大地测量基本技术与方法
大地测量学的定义:
是在一定“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。
大地测量学是通过在广大的地面上建立大地控制网, 精确测定大地控制网点的坐标;研究测定地球形状、 大小和地球重力场的理论、技术与方法的学科。
技术任务: 确立地球参考坐标系并建立大地控制网, 为地形测图和工程测量提供基础控制。 科学任务: 测定地球形状、大小和重力场,提供地球 的数学模型,为地球及其相关科学服务。
5.1.2 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布设原则:
应分级布设、逐级控制; 大地控制网应有足够的精度 ; 大地控制网应有一定的密度 ; 大地控制网应有统一的技术规格和要求。
1)应分级布设、逐级控制:
2)大地控制网应有足够的精度 :
表5-1 不同比例尺测图对相邻三角点相对点位精度的要求
5)我国天文大地网基本情况简介
20世纪50年代初,60年代末基本完成,先后共布设一等 三角锁401条,一等三角点6 182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年完成天文大地网的整体平差工作。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, 30万个观测量的天文大地网。平差结果:网中离大地点最远 点的点位中误差为±0.9m,一等观测方向中误差为±0.46″。
二等锁段的平均边 长为15-20km。由三角 形闭合差计算的测角 中误差小于1.2″;补 充网平均边长为13km , 测角中误差小于2.5″.
新二网(全面网):在一等 锁环内直接布满二等网 。
二等网的平均边长为 13km。补充网平均边长 为13km ,测角中误差 小于1.0″.
为保证精度,需在网 中间加测起始边,其测 定精度要求同一等点。
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。
长度的相对 精度10-6,空间 位置可达 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。
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。
测图比例尺
图根点对三角点的 点位中误差(m) 相邻三角点点位中
误差(m)
1:5万 5.0 1.7
1:2.5万 2.5 0.83
1:1万 1.0 0.33
1:5 千 0.5 0.17
1:2 千 0.2 0.07
3)大地控制网应有一定的密度 :
表5-2 对三角点的密度要求
测图比例尺 1:5万
每幅图要 求点数
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。
惯性导航
现代大地测量技术与方法特点是:
都是在一个全球的参考系中直接测定地面点的 三维坐标,从而建立一个三维大地控制网,解决 全球的大地测量问题,统一全球大地测量成果, 为国际间合作交流和资源共享提供有力条件。
当相邻点不能在地面上不通视,需要建造觇标,作 为观测目标以及架设仪器的观测台。
觇标类型:
国家平面大地控制网
双锥标
寻常标
国家平面大地控制网
4)标石埋设
三角点的坐标,实际上指的就是标石中心的坐标。故标石 埋设和保存是一项重要工作。 标石:混凝土、花岗岩、青石或坚硬石料凿成。分盘式和 柱石两部分。 埋石结束,办理托管手续。
2、利用现代测量技术建立国家大地测量控制网
GPS网分为两大类:一类是全球或全国性的高精度的GPS
网(A、B级网),另一类是区域性的GPS网(C、D、E级网)。
我国建立的几个全国性的GPS网如下:
1)EPOCH 92中国GPS大会战 (92A级网); 2) 96 GPS A级网; 3)国家高精度GPS B级网; 4)全国GPS一、二级网 ; 5)中国地壳运动观测网络 。
2)实地选点 按照实地情况检查和落实图上设计,修改其中不
恰当或不完善的部分。
选点结束后提交以下资料:
选点图; 点之记; 选点工作技术总结(旧点利用、选点数量和质量、建标类 型及数量、对工作的建议等)。
3)建造觇标(传统大地测量法)
点位选好后,需要埋设带有中心标志的标石固定在 地面,以便长期保存。
5.1.4 大地控制网优化设计简介
最优化设计:就是根据施测部门的具体条件,考虑 各种因素,从控制网的几种可能的布设方案中选出一 条最优方案的工作,称为控制网的优化设计。
控制网设计的目标:指的是控制网应达到的质量标 准,它是设计的依据和目的,同时又是评定网的质量 的指标。
3
每个三角点控制面 积/km2
150
三角网平均边 长/km
13
等级 二等
1:2.5万
2~3
50
8
三等
1:1万
1
20
2~6
四等
4)大地控制网应有统一的技术规格和要求:
制定统一的布设方案和作业规范,作为建立全国大地控制 网依据;
《大地测量法式》(1958)、《一、二、三、四等三角 测量细则》(1959)、《国家三角测量和精密导线测量规 范》(1974)、《全球定位系统(GPS)测量规范》 (1992)等。
5.1.3 国家平面大地控制网的布设方案
1、 常规大地测量方法布设国家三角网
1)一等三角锁系布设方案
布设目的:是国家平面控制网的骨干,作用是控制二等
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。
一等三角锁简介:
它一般沿经纬线方向布设。锁 系两个相邻交叉处之间的三角锁 称为锁段,图中AB-CD,CD-GH, AB-EF,EF-GH等即为四个锁段。 锁段的长度一般在200km左右。 由互相连接的纵横锁段构成锁环。 三角锁段的平均边长为25km(山 区),20km(平原)左右。三角 形内角不小于400 ,由三角形闭 合差计算的测角中误差小于 0.7″。
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)。
第5章 大地测量基本技术与方法
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。
1、常规大地测量法
1)三角测量法; 2)导线测量法; 3)三边测量及边角同测法。
1)三角测量法:
1、网形:三角形网状。 2、坐标计算原理:正弦原理、 坐标正反算。 3、三角网元素:起算元素、 观测元素、推算元素。
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。
2)二等三角锁、网布设方案
布设目的:既是地形测图的基本控制,又是加密三、 四等三角网(点)的基础。与一等同属国家高级控制 点。
二等补充网(旧二网1958)
二等全面网(新二网1958后)
二等三角锁简介:
旧二网:它在一等锁环内先布设 纵横交叉的二等基本锁,将一等 锁分为四部分,然后再在每个部 分中布设二等补充网(两级布设);
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。
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。
3、 国家平面大地控制网的布设
国家平面控制网布设包括以下工作:
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 :测区地形、交通图、气象资料;已有大地测量成果;测区自 然、人文地理等。 实地踏勘 :资料不足或缺乏了解,或发展变化等,需实地踏勘和调查。 图上设计 :根据有关规范和技术要求,图上拟定控制点位置和网的图形 结构。 编写技术设计书 :任务概述、测区概况、已有资料利用、实施方案、计 划安排和经费预算等。
2)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。 控制面积不如三角网大。 适用于地形困难,交通不便的地区。
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。
国家大地控制网作用:
1、为地形测图提供精密控制。 限制测图误差积累,保证成图精度。 统一坐标系统,保证相邻图幅拼接。 提供点位的平面坐标,保证平面测图。
2、为研究地球形状、大小和其他科学问题提供资料。 3、为国防建设和空间技术提供资料 。
5.1.1 建立国家平面大地控制网的方法
三种方法:常规大地测量法、天文测量法、现代定位新技 术。
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