國家平面控制網(wǎng)的建立PPT演示文稿

1、1,第五章 大地測量基本技術(shù)與方法,國家平面控制網(wǎng)的建立 大地測量儀器及精密角度測量 導(dǎo)線測量成果預(yù)處理 國家高程控制網(wǎng)的建立 精密水準(zhǔn)儀精及密水準(zhǔn)測量 重力測量（天文測量簡介） 大地測量數(shù)據(jù)處理的數(shù)學(xué)模型,2,上一講應(yīng)掌握的內(nèi)容,1、垂線偏差改正 垂線偏差對水平方向的影響 2、標(biāo)高差改正 由照準(zhǔn)點高度而引起的改正 3、截面差改正 將法截弧方向化為大地線 方向應(yīng)加的改正,上一講應(yīng)掌握的內(nèi)容,4、空間邊長（電磁波測距）歸算至橢球面的改正,為了保證S的計算精度不低于10-6級，當(dāng)D10km時，高差h=（H2-H1）的精度必須達(dá)0. 1m；當(dāng)D10km時，其精度必達(dá)1m 。大地高H本身可須達(dá)5m，而

2、曲率半徑RA達(dá)5km即可,上式的簡化公式,當(dāng)范圍不，可以用球代替橢球；球半徑采用地球平均半徑,4,上一講應(yīng)掌握的內(nèi)容,5、橢球面三角形的解算 當(dāng)三角形的邊長小于240km時，就可把橢球面三角形當(dāng)球面三角形來解算。兩者對應(yīng)的邊長相等，對應(yīng)角之差小于0.001 勒讓德定理：對于較小的球面三角形，可用平面三角公式來解算，只需使三個平面角等于相應(yīng)的球面角減去三分之一的球面角超，而邊長保持不變,6、球面角超的計算,5,球面角超的計算,球面角超的定義： （不能用來計算,球面角超計算公式,F為平面三角形面積,化算平面角需要球面角超，而球面角超的計算又需要平面角，因此直接用球面角計算球面角超就帶有誤差。 當(dāng)邊

3、長不大于90km時，這種誤差小于0.0005，故可直接用球面角代替平面角計算球面角超,6,第五章 國家平面控制網(wǎng)的建立,建立平面大地控制網(wǎng)的方法 建立國家平面大地控制網(wǎng)的基本原則 國家平面大地控制網(wǎng)的布設(shè)方案 利用現(xiàn)代測量技術(shù)建立國家大地測量控制網(wǎng) 國家平面大地控制網(wǎng)的布設(shè),一、建立國家平面大地控制網(wǎng)的方法,一）常規(guī)大地測量法 1.三角測量法 1)網(wǎng)形 三角測量的優(yōu)點是：圖形簡單，結(jié)構(gòu)強(qiáng)，幾何條件多，便于檢核，網(wǎng)的精度較高。 不足之處是：在平原地區(qū)或隱蔽地區(qū)易受障礙物的影響，布設(shè)困難，增加了建標(biāo)費用；推算而得的邊長精度不均勻，距起始邊越遠(yuǎn)邊長精度越低,8,1.三角測量法,1)網(wǎng)形 2)坐標(biāo)計算

4、原理:正弦定理 3)三角網(wǎng)的元素: 起算元素：已知的坐標(biāo)、邊長和已知的方位角，也稱起算數(shù)據(jù)。 觀測元素：三角網(wǎng)中觀測的所有方向(或角度)。 推算元素：由起算元素和觀測元素的平差值推算的三角網(wǎng)中其他邊長、坐標(biāo)方位角和各點的坐標(biāo),9,2.導(dǎo)線測量法,導(dǎo)線測量的優(yōu)點：故布設(shè)靈活，在隱蔽地區(qū)容易克服地形障礙；導(dǎo)線測量只要求相鄰兩點通視，故可降低覘標(biāo)高度，造標(biāo)費用少，且便于組織觀測；網(wǎng)內(nèi)邊長直接測量，邊長精度均勻。 導(dǎo)線測量的缺點：導(dǎo)線結(jié)構(gòu)簡單，沒有三角網(wǎng)那樣多的檢核條件，有時不易發(fā)現(xiàn)觀測中的粗差，可靠性不高,10,導(dǎo)線網(wǎng),導(dǎo)線網(wǎng)的形狀由多邊形或多結(jié)點組成，測定網(wǎng)的所有邊長和角度。需要一個起始點坐標(biāo)和起

5、始方位角或已知兩點以上的坐標(biāo)。對網(wǎng)形要求較低,11,3.三邊測量及邊角同測法,三邊網(wǎng),測定網(wǎng)的所有邊長，推算控制點坐標(biāo)。需要一個起始點坐標(biāo)和起始方位角或已知兩點以上的坐標(biāo)。對網(wǎng)形有要求，如三邊網(wǎng)構(gòu)成的三角形內(nèi)角在30 150 之間,12,邊角網(wǎng),測定網(wǎng)的所有邊長和角度，或部分邊長與角度，推算控制點坐標(biāo)。需要一個起始點坐標(biāo)和起始方位角或已知兩點以上的坐標(biāo)。對網(wǎng)形要求較寬松,邊角全測網(wǎng)的精度最高，相應(yīng)工作量也較大。故在建立高精度的專用控制網(wǎng)(如精密的形變監(jiān)測網(wǎng))或不能選擇良好布設(shè)圖形的地區(qū)可采用此法而獲得較高的精度,13,二）天文測量法,天文測量法是在地面點上架設(shè)儀器，通過觀測天體(主要是恒星)并

6、記錄觀測瞬間的時刻，來確定地面點的地理位置，即天文經(jīng)度、天文緯度和該點至另一點的天文方位角。 優(yōu)點：各點彼此獨立觀測，也勿需點間通視，測量誤差不會積累。 缺點：精度不高，受天氣影響大。 用途：在每隔一定距離的三角點上觀測天文來推求大地方位角，控制水平角觀測誤差積累對推算方位角的影響,三）現(xiàn)代定位新技術(shù)簡介,1、GPS測量 全球定位系統(tǒng)是由一系列衛(wèi)星組成的，它們?nèi)旌虻靥峁└呔鹊氖澜绶秶亩ㄎ缓蛯?dǎo)航信息。準(zhǔn)確地說，它是由2 4顆沿距地球20000多公里高度的軌道運行的GPS衛(wèi)星組成，不停地發(fā)送回精確的時間和它們的位置信息。GPS接收器同時收收412顆衛(wèi)星的信號，從而判斷地面上或接近地面的物體的

7、位置，還有它們的移動速度和方向等。 GPS接收機(jī)利用GPS衛(wèi)星發(fā)送的信號得知某時刻衛(wèi)星在太空中的位置，并根據(jù)無線電波傳送的時間信息來計算GPS接收機(jī)與它們間的距離，然后GPS接收機(jī)就可以用三角學(xué)原理算出自己的位置,15,GPS控制網(wǎng),異步環(huán),同步環(huán),同步環(huán),同步環(huán),同步環(huán),GPS控制網(wǎng)的形狀由多個邊連結(jié)的多邊形組成，測定構(gòu)網(wǎng)所需的GPS基線向量。需要幾臺接收機(jī)同步觀測。至少需要一個起始點的三維空間坐標(biāo)。對網(wǎng)形沒有要求,16,三）現(xiàn)代定位新技術(shù)簡介,2.甚長基線干涉測量系統(tǒng)(VLBI) 甚長基線干涉測量系統(tǒng)是在甚長基線的兩端(相距幾千公里)，用射電望遠(yuǎn)鏡，接收銀河系或銀河系以外的類星體發(fā)出的無線

8、電輻射信號，通過信號對比，根據(jù)干涉原理，直接測定基線長度和方向的一種空間技術(shù)。 長度的相對精度可優(yōu)于10-6，對測定射電源的空間位置，可達(dá)0.001，由于其定位的精度高，可在研究地球的極移、地球自轉(zhuǎn)速率的短周期變化、地球固體潮、大地板塊運動的相對速率和方向中得到廣泛的應(yīng)用,三）現(xiàn)代定位新技術(shù)簡介,3.慣性測量系統(tǒng)(INS) 慣性測量是利用慣性力學(xué)基本原理，在相距較遠(yuǎn)的兩點之間，對裝有慣性測量系統(tǒng)的運動載體(汽車或直升飛機(jī))從一個已知點到另一個待定點的加速度，分別沿三個正交的坐標(biāo)軸方向進(jìn)行兩次積分，從而求定其運動載體在三個坐標(biāo)軸方向的坐標(biāo)增量，進(jìn)而求出待定點的位置，它屬于相對定位，其相對精度為(

9、12)10-5，測定的平面位置中誤差為25cm左右。 優(yōu)點主要是：完全自主式，點間也不要求通視；全天候，只取決于汽車能否開動、飛機(jī)能否飛行。 缺點主要是：相對測量，精度不高,18,二、建立國家平面大地控制網(wǎng)的基本原則,大地控制網(wǎng)應(yīng)分級布設(shè)、逐級控制 三角（導(dǎo)線）網(wǎng)：一等鎖，二、三、四等網(wǎng) GPS網(wǎng)：A、B、C、D、E五級； A級為我國最高精度的坐標(biāo)框架，B級相當(dāng)一等 大地控制網(wǎng)應(yīng)有足夠的精度 (M) 首級圖根點相對于起算三角點的點位誤差，圖上不超過0.1mm；相鄰國家三角點的點位誤差小于1/30.1Nmm 大地控制網(wǎng)應(yīng)有一定的密度 大地控制網(wǎng)應(yīng)有統(tǒng)一的技術(shù)規(guī)格和要求,大地測量法式、 國家三角測

10、量和精密導(dǎo)線測量規(guī)范 全球定位系統(tǒng)（GPS）測量規(guī)范,19,三、國家平面大地控制網(wǎng)的布設(shè)方案,1.一等三角鎖系布設(shè)方案,20,2.二等三角鎖、網(wǎng)布設(shè)方案,21,3.三、四等三角網(wǎng),1)插網(wǎng)法,22,3.三、四等三角網(wǎng),2)插點法,4.我國天文大地網(wǎng)基本情況簡介,我國天文大地網(wǎng)從1951年至1975年共25年建成： 一等三角鎖系：共有5206三角點，構(gòu)成326個鎖段，形成120個鎖環(huán)，鎖系長達(dá)7.5萬km。 一等導(dǎo)線22條，全長約1.24萬km，含426個導(dǎo)線點。 二等三角鎖（網(wǎng)），共14149個點； 二等三角全面網(wǎng)，共19329個點。 二等導(dǎo)線48條，全長約6800萬km，含400個導(dǎo)線點。

11、一、二等起始邊：467條。 拉普拉斯方位角：458個。 用于推算垂線偏差的天文點：2218個。 天文水準(zhǔn)和天文重力水準(zhǔn)路線：全長6.4萬km 包括部分三等網(wǎng)，總共約有5萬個大地控制點，31萬個觀測量,24,四、利用現(xiàn)代測量技術(shù)建立國家大地測量控制網(wǎng),一般可把GPS網(wǎng)分為兩大類：一類是全球或全國性的高精度的GPS網(wǎng)(A、B級網(wǎng)），另一類是區(qū)域性的GPS網(wǎng)（C、D、E級網(wǎng)）。 1. 92中國GPS大會戰(zhàn) 由國家測繪局、國家地震局、石油部、地礦部、煤炭部等部門共同施測。全網(wǎng)由27個點組成（其中有6個點有副站），平均邊長800km，使用4臺MINI-MAC2816、13臺Trimble 4000 SS

12、T和17臺Ashtech MDX C/A雙頻接收機(jī)觀測，平差后在ITRF 91地心參考框架中的定位精度優(yōu)于0.1m (ITRF國際地球參考架,25,2. 96 GPS A級網(wǎng),96 GPS A級網(wǎng)共包括33個主站，23個副站，與92 GPS A級網(wǎng)點重合21個。96 GPS A級網(wǎng)觀測時共使用了53臺雙頻GPS接收機(jī)。經(jīng)數(shù)據(jù)精處理后基線分量重復(fù)性水平方向優(yōu)于4mm+3ppm，垂直方向優(yōu)于8mm+4ppm，地心坐標(biāo)分量重復(fù)性優(yōu)于2cm。全網(wǎng)整體平差后，在ITRF93參考框架中的地心坐標(biāo)精度優(yōu)于0.1m,基線邊長的相對精度優(yōu)于110-8,26,3.國家高精度GPS B級網(wǎng),全網(wǎng)由818個點組成，分

13、布全國各地(除臺灣省外)。東部點位較密，平均站間5070km,中部地區(qū)平均站間100km，西部地區(qū)平均站間距150km。外業(yè)自1991年至1995年結(jié)束。經(jīng)數(shù)據(jù)精處理后，點位中誤差相對于已知點在水平方向優(yōu)于0.07m，高程方向優(yōu)于0.16m，平均點位中誤差水平方向為0.02m，垂直方向為0.04m，基線相對精度達(dá)到10-7,27,4.全國GPS一、二級網(wǎng),全國GPS一、二級網(wǎng)是軍測部門建立的，一級網(wǎng)由40余點組成，相鄰點間距平均為683km。外業(yè)觀測自1991年5月至1992年4月進(jìn)行，使用10臺MINIMAC 2816接收機(jī)作業(yè)。網(wǎng)平差后點位中誤差，絕大多數(shù)點在2cm以內(nèi)。二級網(wǎng)由500多個

14、點組成，二級網(wǎng)是一級網(wǎng)的加密,28,5.中國地殼運動觀測網(wǎng)絡(luò),中國地殼運動觀測網(wǎng)絡(luò)是中國地震局、總參測繪局、中國科學(xué)院和國家測繪局聯(lián)合建立的，第一期于1999年10月觀測結(jié)束，主要是服務(wù)于中長期地震預(yù)報，兼顧大地測量的目的。該網(wǎng)絡(luò)是以GPS為主，輔以激光測衛(wèi)(SLR)以及甚長基線干涉測量(VLBI)以及重力測量的觀測網(wǎng)絡(luò)，它由三個層次的網(wǎng)絡(luò)組成，即25站連續(xù)運行的基準(zhǔn)網(wǎng)、56站定期復(fù)測的基本網(wǎng)和1 000站復(fù)測頻率低的區(qū)域網(wǎng),29,五、國家平面大地控制網(wǎng)的布設(shè),包括以下工作：技術(shù)設(shè)計，實地選點，建造覘標(biāo)，標(biāo)石埋設(shè)，外業(yè)測量，平差計算等 1.技術(shù)設(shè)計 1)收集資料 2)實地踏勘 3)圖上設(shè)計 4)編寫技術(shù)設(shè)計書 2.實地選點：選點圖，點之記，選點技術(shù)總結(jié),30,3.建造覘標(biāo),尋常標(biāo) 雙錐標(biāo)(鋼標(biāo),31,微相位差照準(zhǔn)圓筒,32,4.標(biāo)石埋設(shè),大地點的坐標(biāo)，實際上指的就是標(biāo)石中心的坐標(biāo),33,點之記,全國天文大地網(wǎng)的整體平差,全國天文大地網(wǎng)整體平差于1982年全部完成。該網(wǎng)在1980年大地坐標(biāo)系的參考橢球面上進(jìn)行的，方向觀測值和邊長都?xì)w算到參考橢球面上。在測定基線或有拉普拉斯方位角的方向觀