測(cè)量理論基礎(chǔ)

1、n測(cè)量學(xué)簡(jiǎn)介測(cè)量學(xué)簡(jiǎn)介n研究地球表面局部地區(qū)內(nèi)測(cè)繪工作的基本原理、技術(shù)、方法和應(yīng)用的學(xué)科。n(1) 地物和地貌n1) 地物地面上天然或人工形成的物體n包括湖泊、河流、海洋、房屋、道路與橋梁等n2) 地貌地表高低起伏的形態(tài)n包括山地、丘陵與平原等n地形地物、地貌的總稱(chēng) 緒論n(2) 測(cè)量學(xué)的任務(wù)n測(cè)定與測(cè)設(shè)n1) 測(cè)定n測(cè)量?jī)x器和工具，通過(guò)測(cè)量、計(jì)算將地物、地貌的位置按一定比例尺、規(guī)定符號(hào)縮小繪制成地形圖n2)2) 測(cè)設(shè)n將地形圖上設(shè)計(jì)的建筑物、構(gòu)筑物的位置n在實(shí)地標(biāo)定出來(lái)，作為施工的依據(jù)n(3) 測(cè)量在國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中的應(yīng)用n1) 城市規(guī)劃、給排水、煤氣管道、工業(yè)廠房、高層建筑建設(shè)、道路交通n

2、設(shè)計(jì)階段測(cè)繪各種比例尺地形圖，供結(jié)構(gòu)物平面與豎向設(shè)計(jì)使用n 施工階段將設(shè)計(jì)建構(gòu)物的平面位置、n高程在實(shí)地標(biāo)定出來(lái)，作為施工的依據(jù)n 工程完工測(cè)繪竣工圖，供日后擴(kuò)建、n改建、維修和城市管理用n對(duì)某些重要建構(gòu)筑物在建設(shè)中、建成后進(jìn)行n變形觀測(cè)，保證建筑物安全n2) 鐵路、公路建設(shè)的測(cè)量工作n 測(cè)繪路線附近地形圖n在地形圖上設(shè)計(jì)路線n將設(shè)計(jì)路線位置標(biāo)定到地面n 建橋前，測(cè)繪河流兩岸的地形圖n測(cè)定河流的水位、流速、流量與河床地形圖、n橋梁軸線長(zhǎng)度，為橋梁設(shè)計(jì)提供資料n將設(shè)計(jì)橋臺(tái)、橋墩位置標(biāo)定到實(shí)地n 開(kāi)挖隧道前，在地形圖上確定隧道位置n計(jì)算隧道長(zhǎng)度與方向n指示隧道開(kāi)挖方向，保證隧道正確貫通 (2) 地

3、球的物理特性1) 重力與鉛垂線重力與鉛垂線 重力地球質(zhì)點(diǎn)受萬(wàn)有引力與離心力的合力 鉛垂線方向重力方向2) 水準(zhǔn)面水準(zhǔn)面水準(zhǔn)面靜止不動(dòng)的水面延伸穿過(guò)陸地包圍整個(gè)地球，形成的封閉曲面處處與鉛垂線垂直的連續(xù)封閉曲面因高度可變，水準(zhǔn)面不唯一3) 大地水準(zhǔn)面大地水準(zhǔn)面與平均海水面吻合的水準(zhǔn)面靜止海水面向大陸延伸形成不規(guī)則的封閉曲面大地水準(zhǔn)面唯一(3) 參考橢球1) 大地水準(zhǔn)面有微小起伏、不規(guī)則、很難用數(shù)學(xué)方程表示2) 將地表地形投影到大地水準(zhǔn)面，計(jì)算困難3) 選擇一個(gè)與大地水準(zhǔn)面非常接近、能用數(shù)學(xué)方程表示的橢球面作為投影基準(zhǔn)面由橢圓NESW繞其短軸NS旋轉(zhuǎn)為旋轉(zhuǎn)橢球參考橢球表面參考橢球面4) 法線地表任

4、一點(diǎn)向參考橢球面作垂線5) 參考橢球元素橢圓長(zhǎng)半軸a，扁率f6) 參考橢球定位參考橢球相對(duì)大地水準(zhǔn)面的位置大地原點(diǎn)參考橢球面與大地水準(zhǔn)面相切的點(diǎn)在大地原點(diǎn)處，鉛垂線與法線重合(4) 我國(guó)現(xiàn)用參考橢球元素值1.3 測(cè)量坐標(biāo)系與地面點(diǎn)位的確定(1) 參心坐標(biāo)系與地心坐標(biāo)系物理空間三維空間表示地面點(diǎn)在某空間坐標(biāo)系的位置需三個(gè)參數(shù)確定地面點(diǎn)位確定其在某個(gè)空間坐標(biāo)系的三維坐標(biāo)空間坐標(biāo)系地心坐標(biāo)系和參心坐標(biāo)系“地心”地球質(zhì)心，WGS-84為地心坐標(biāo)系“參心”參考橢球中心，參心與地心一般不重合1954北京坐標(biāo)系，1980西安坐標(biāo)系屬參心坐標(biāo)系工程測(cè)量使用參心坐標(biāo)系地心坐標(biāo)系與參心坐標(biāo)系可以相互轉(zhuǎn)換測(cè)量三維坐

5、標(biāo)系2+1方式確定點(diǎn)球面位置的二維坐標(biāo)系確定點(diǎn)高度的一維高程系(2) 確定點(diǎn)球面位置的二維坐標(biāo)系 地理坐標(biāo)系，平面直角坐標(biāo)系 1) 地理坐標(biāo)系天文地理坐標(biāo)系，大地地理坐標(biāo)系 天文地理坐標(biāo)系地面點(diǎn)在大地水準(zhǔn)面上的位置基準(zhǔn)鉛垂線，大地水準(zhǔn)面球面坐標(biāo)天文經(jīng)度，天文緯度 天文子午面過(guò)地面P點(diǎn)鉛垂線與地球旋轉(zhuǎn)軸NS平行的平面天文子午線天文子午面與大地水準(zhǔn)面的交線首子午面過(guò)英國(guó)格林尼治天文臺(tái)的天文子午面P點(diǎn)天文經(jīng)度P點(diǎn)天文子午面與首子午面的兩面角從首子午面東或西計(jì)算，范圍0180首子午線以東東經(jīng)，以西西經(jīng)P點(diǎn)天文緯度P點(diǎn)鉛垂線與赤道面的夾角自赤道起南或北計(jì)算范圍 090赤道以北北緯，以南南緯用天文測(cè)量方法

6、測(cè)定地面點(diǎn)的天文經(jīng)度 ，天文緯度高斯平面坐標(biāo)系1637年法國(guó)數(shù)學(xué)家笛卡兒(1596-1660)發(fā)表幾何學(xué)創(chuàng)立了平面直角坐標(biāo)系。高斯投影保持球面上的角度不變邊長(zhǎng)存在變形，保角投影德國(guó)科學(xué)家高斯(1777-1855)在18201830年間為解決德國(guó)漢諾威地區(qū)大地測(cè)量投影問(wèn)題提出的一種投影方法1912年起，德國(guó)學(xué)者克呂格將高斯投影公式加以整理擴(kuò)充推導(dǎo)出實(shí)用計(jì)算公式使用高斯投影的國(guó)家德國(guó)、中國(guó)、前蘇聯(lián)地球按經(jīng)線劃分為帶投影帶用空心橢圓柱橫套在參考橢球外面橢圓柱與某一子午線相切中央(軸)子午線橢球面上圖形按保角投影原理投影到橢圓柱面上沿過(guò)南北極的母線切開(kāi)橢圓柱，展開(kāi)成平面定義平面直角坐標(biāo)系按投影經(jīng)度范圍

7、劃分按投影經(jīng)度范圍劃分 統(tǒng)一統(tǒng)一6帶高斯投影帶高斯投影首子午線起，每隔經(jīng)度6劃分一帶(稱(chēng)統(tǒng)一6帶)西東劃分地球60個(gè)帶帶號(hào)N從首子午線開(kāi)始，用阿拉伯?dāng)?shù)字表示第一個(gè) 6帶中央子午線的經(jīng)度為3帶號(hào)N與中央子午線經(jīng)度L0的關(guān)系L0=6N3一維高程系 高程定義A點(diǎn)高程A點(diǎn)到大地水準(zhǔn)面的垂直距離，HA表示大地水準(zhǔn)面的確定在海邊設(shè)立驗(yàn)潮站，長(zhǎng)期觀測(cè)求得海水面的平均高度作為高程零點(diǎn)以通過(guò)該點(diǎn)的大地水準(zhǔn)面為高程基準(zhǔn)面國(guó)家高程系統(tǒng)我國(guó)有兩個(gè)國(guó)家高程系統(tǒng)1956年黃海高程系1954年在青島市觀象山建立水準(zhǔn)原點(diǎn)采用青島大港驗(yàn)潮站一號(hào)軍用碼頭1950年1956年7年的潮汐記錄資料推算出的大地水準(zhǔn)面為基準(zhǔn)引測(cè)出水準(zhǔn)原點(diǎn)

8、的高程為72.289m以該大地水準(zhǔn)面為高程基準(zhǔn)建立的高程系1956年黃海高程系1985國(guó)家高程基準(zhǔn)國(guó)家高程基準(zhǔn)80年代，用青島驗(yàn)潮站1953年1977年25年的潮汐記錄資料推算出的大地水準(zhǔn)面為基準(zhǔn)引測(cè)出水準(zhǔn)原點(diǎn)的高程為72.260m以該大地水準(zhǔn)面為高程基準(zhǔn)建立的高程系1985國(guó)家高程基準(zhǔn)在水準(zhǔn)原點(diǎn)，85高程基準(zhǔn)大地水準(zhǔn)面比56黃海系大地水準(zhǔn)面高出0.029m2005年10月9日發(fā)布的珠穆朗瑪峰峰頂巖石面海拔高程為8844.43m屬于85高程基準(zhǔn)。水準(zhǔn)原點(diǎn)至1985國(guó)家高程基準(zhǔn)0海平面的高程WGS-84坐標(biāo)系WGSWorld Geodetic System(世界大地坐標(biāo)系)美國(guó)國(guó)防局為進(jìn)行GPS

9、導(dǎo)航定位于1984年建立的地心坐標(biāo)系，1985年投入使用屬地心坐標(biāo)系WGS-84坐標(biāo)系原點(diǎn)位于地球質(zhì)心z軸指向BIH1984.0定義的協(xié)議地球極(CTP)方向x軸指向BIH1984.0的零度子午面和CTP赤道的交點(diǎn)y軸通過(guò)右手規(guī)則確定n高程測(cè)量測(cè)量地面點(diǎn)高程n方法水準(zhǔn)測(cè)量、三角高程測(cè)量nGPS高程測(cè)量、氣壓高程測(cè)量n水準(zhǔn)測(cè)量精度最高水準(zhǔn)測(cè)量n水準(zhǔn)測(cè)量原理水準(zhǔn)測(cè)量原理 n水準(zhǔn)儀水平視線，水平視線在標(biāo)尺讀數(shù)n水準(zhǔn)測(cè)量方向ABnA尺后視尺， a后視讀數(shù)nB尺前視尺， b前視讀數(shù)nAB高差 hAB=abnA點(diǎn)高程HA已知， 求出B點(diǎn)高程 HB= HA + hABn視線高程 Hi= HA +anB點(diǎn)高程

10、 HB= Hi bn常用于施工測(cè)量，放樣點(diǎn)的高程nA，B兩點(diǎn)相距較遠(yuǎn)時(shí)，連續(xù)水準(zhǔn)測(cè)量n中間設(shè)置轉(zhuǎn)點(diǎn)(TP)，放置尺墊nh1=a1b1, h2=a2b2, h3=a3b3，, hn=anbnnhAB= h1 h2 h3 hn= hinhAB=aibin水準(zhǔn)路線n水準(zhǔn)點(diǎn)之間進(jìn)行水準(zhǔn)測(cè)量所經(jīng)過(guò)的路線 n附合水準(zhǔn)路線，閉合水準(zhǔn)路線，支水準(zhǔn)路線n檢核條件高差閉合差fhn附合水準(zhǔn)路線fh=hi(HBM2 HBM1)n閉合水準(zhǔn)路線fh=hi0=hi n支水準(zhǔn)路線fh=h往h返n水準(zhǔn)測(cè)量成果處理n根據(jù)已知水準(zhǔn)點(diǎn)的高程，水準(zhǔn)路線高差觀測(cè)值，n分配高差閉合差，計(jì)算出未知點(diǎn)的高程。n附合水準(zhǔn)路線fh=hi(H終 H

11、起)。n閉合水準(zhǔn)路線fh=hi0=hi 。n支水準(zhǔn)路線fh=h往h返。n圖根水準(zhǔn)高差閉合差允許值fh允n平坦地區(qū) fh允=40L(mm)n 山地fh允=12n(mm)nfh0n視線在水平線下俯角，豎直角0n鉛垂面內(nèi)安置刻度圓盤(pán) n視線水平時(shí)，豎盤(pán)讀數(shù)為90n視線傾斜時(shí)，豎盤(pán)讀數(shù)為L(zhǎng)n視線方向豎直角=90 Ln水平角測(cè)量方法水平角測(cè)量方法n測(cè)回法，方向觀測(cè)法n(1) 測(cè)回法測(cè)回法n觀測(cè)兩個(gè)方向間單角，一測(cè)回操作步驟：n盤(pán)左：照準(zhǔn)A點(diǎn)配水平盤(pán)讀數(shù)順時(shí)針轉(zhuǎn)C點(diǎn)讀數(shù)n盤(pán)右：照準(zhǔn)C點(diǎn)讀數(shù)逆時(shí)針轉(zhuǎn)A點(diǎn)讀數(shù)n(2) 方向觀測(cè)法方向觀測(cè)法n觀測(cè)三個(gè)及以上方向，一測(cè)回操作步驟：n選擇標(biāo)志十分清晰的點(diǎn)作零方向，如

12、A點(diǎn)n盤(pán)左照準(zhǔn)A點(diǎn)配水平度盤(pán)n盤(pán)左(順時(shí)針)：瞄A讀數(shù)瞄B讀數(shù)瞄C讀數(shù)瞄D讀數(shù)n再瞄A讀數(shù)(盤(pán)左歸零)n盤(pán)右(逆時(shí)針)：瞄A讀數(shù)瞄D讀數(shù)瞄C讀數(shù)瞄B讀數(shù)n再瞄A讀數(shù)(盤(pán)右歸零)n豎直角測(cè)量方法豎直角測(cè)量方法n(1) 豎直角的用途豎直角的用途 n傾斜距離化算為水平距離或計(jì)算三角高程n1) 傾斜距離化算為水平距離傾斜距離化算為水平距離 nD=Scosn2) 三角高程計(jì)算三角高程計(jì)算 nhAB=Ssin+i-vnHB=HA+hABn豎直角觀測(cè)豎直角觀測(cè) n經(jīng)緯儀安置點(diǎn)，量取儀器高in目標(biāo)點(diǎn)，量取覘標(biāo)高vn用十字絲橫絲照準(zhǔn)目標(biāo)特定位置，一般為覘標(biāo)頂nhAB=Ssin+i-vn水平角測(cè)量的誤差分析水平角

13、測(cè)量的誤差分析n儀器誤差、對(duì)中與目標(biāo)偏心誤差、觀測(cè)誤差、外界環(huán)境n(1) 儀器誤差儀器誤差 n1) 視準(zhǔn)軸誤差視準(zhǔn)軸誤差 n視準(zhǔn)軸誤差視準(zhǔn)軸CC不垂直于橫軸HH的偏差CnCC繞HH旋轉(zhuǎn)一周掃出兩個(gè)圓錐面n雙盤(pán)位方向觀測(cè)取平均消除視準(zhǔn)軸誤差影響 000180180)180(RLCRCLRLLn2) 橫軸誤差橫軸誤差n橫軸誤差i對(duì)水平角的影響(i)”與方向豎直角有關(guān)n雙盤(pán)位方向觀測(cè)取平均消除橫軸誤差影響tan)(ii n3) 豎軸誤差豎軸誤差 n豎軸VV偏離鉛垂線的偏差豎軸誤差n造成水平盤(pán)傾斜水平面角n盤(pán)左或盤(pán)右觀測(cè)，傾斜方向相同n豎軸誤差不能用雙盤(pán)位觀測(cè)取平均值消除n觀測(cè)前應(yīng)嚴(yán)格檢校儀器n觀測(cè)時(shí)

14、保持照準(zhǔn)部管水準(zhǔn)氣泡居中n觀測(cè)過(guò)程中氣泡偏離量應(yīng)32顆n均勻分布在6個(gè)與赤道傾角為55近似圓形軌道上n每個(gè)軌道4顆衛(wèi)星運(yùn)行，距地表平均高度20200kmn速度為3800m/s，運(yùn)行周期為11h58minn每顆衛(wèi)星覆蓋全球38面積n保證地球上任何地點(diǎn)、任何時(shí)刻、高度15以上天空n能同時(shí)觀測(cè)到4顆以上衛(wèi)星。 nGPS定位空間測(cè)距交會(huì)nP點(diǎn)安置GPS接收機(jī)，接收衛(wèi)星發(fā)射的測(cè)距碼信號(hào)n在接收機(jī)時(shí)鐘控制下n解出測(cè)距碼從衛(wèi)星接收機(jī)的時(shí)間tn乘光速c、加衛(wèi)星時(shí)鐘與接收機(jī)時(shí)鐘不同步改正n算出衛(wèi)星接收機(jī)的空間距離nvt衛(wèi)星鐘差，vT接收機(jī)鐘差nGPS用單程測(cè)距方式n接收機(jī)接收到的測(cè)距信號(hào)不再返回衛(wèi)星n接收機(jī)直接

15、解算傳播時(shí)間tn并算出衛(wèi)星接收機(jī)的距離)(tTvvctcn要求衛(wèi)星和接收機(jī)時(shí)鐘嚴(yán)格同步n衛(wèi)星在嚴(yán)格同步時(shí)鐘控制下發(fā)射測(cè)距信號(hào)n實(shí)際上，衛(wèi)星鐘與接收機(jī)鐘不可能?chē)?yán)格同步n產(chǎn)生鐘誤差n兩個(gè)時(shí)鐘不同步對(duì)測(cè)距結(jié)果的影響c(vTvt)n衛(wèi)星廣播含衛(wèi)星鐘差vT已知n接收機(jī)鐘差vT未知觀測(cè)方程解算n衛(wèi)星接收機(jī)的空間距離n沒(méi)有考慮大氣電離層和對(duì)流層折射誤差影響n不是衛(wèi)星接收機(jī)的幾何距離偽距)(tTvvctc我 們 必 定 在 以 R1 為 半 徑 的 球 面 的 某 個(gè) 點(diǎn) 上R12 個(gè) 球 面 相 交 成 一 個(gè) 圓 弧點(diǎn) 位 被 限 制 在 一 曲 線 上R1R23 個(gè)球面相交成一個(gè)點(diǎn)3 個(gè)距離段可以確定緯

16、度，經(jīng)度，和高程點(diǎn) 的 空 間 位 置 被 確 定R1R2R3n測(cè)距時(shí)刻tin接收衛(wèi)星Si廣播星歷解算出nSi在WGS-84坐標(biāo)系的三維坐標(biāo)(xi，yi，zi)n則Si衛(wèi)星P點(diǎn)的空間距離n偽距觀測(cè)方程n有xP，yP，zP，vT四個(gè)未知數(shù)n為了解算這四個(gè)未知數(shù)，應(yīng)同時(shí)鎖定4顆衛(wèi)星觀測(cè)222)()()(iPiPiPiPzzyyxxR222)()()()(iPiPiPiPTitiPiPzzyyxxRvvctcn觀測(cè)A，B，C，D四顆衛(wèi)星的偽距方程n解方程算出P點(diǎn)坐標(biāo)(xP，yP，zP) 222222222222)()()()()()()()()()()()()()()()(DPDPDPTDtDPDP

17、CPCPCPTCtCPCPBPBPBPTBtBPBPAPAPAPTAtAPAPzzyyxxvvctczzyyxxvvctczzyyxxvvctczzyyxxvvctcnGPS的組成n工作衛(wèi)星、地面監(jiān)控系統(tǒng)、用戶(hù)設(shè)備n8.2.1 地面監(jiān)控系統(tǒng)n衛(wèi)星廣播星歷包含描述衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)及其軌道的參數(shù)n每顆衛(wèi)星廣播星歷由地面監(jiān)控系統(tǒng)提供n地面監(jiān)控系統(tǒng)1個(gè)主控站、3個(gè)注入站、5個(gè)監(jiān)測(cè)站nGPS接收機(jī)任務(wù)n捕獲衛(wèi)星信號(hào)，跟蹤并鎖定衛(wèi)星信號(hào)n處理接收到的信號(hào)n測(cè)量測(cè)距信號(hào)從衛(wèi)星傳播到接收機(jī)天線的時(shí)間間隔n譯出衛(wèi)星廣播的導(dǎo)航電文n實(shí)時(shí)計(jì)算接收機(jī)天線三維坐標(biāo)、速度和時(shí)間n用途導(dǎo)航型、測(cè)地型和授時(shí)型n載波頻率單頻接收機(jī)(用

18、1個(gè)載波頻率)n雙頻接收機(jī)(用2個(gè)載波頻率)南方測(cè)繪NGS9600測(cè)地型單頻靜態(tài)GPS接收機(jī) n8.3 GPS定位的基本原理 n測(cè)距原理偽距、載波相位測(cè)量、GPS差分定位n待定點(diǎn)位運(yùn)動(dòng)狀態(tài)靜態(tài)定位、動(dòng)態(tài)定位n8.3.1 衛(wèi)星信號(hào)n載波、測(cè)距碼(C/A碼P碼)、數(shù)據(jù)碼(導(dǎo)航電文或稱(chēng)D碼)n同一原子鐘頻率f0=10.23MHz下產(chǎn)生n(1) 載波信號(hào)n頻率用無(wú)線電波段兩種不同頻率電磁波nL1載波：f1=154f0=1575.42MHz，1=19.03cmnL2載波：f2=120f0=1227.60MHz，2=24.42cmn載波L1調(diào)制有C/A碼、P碼、數(shù)據(jù)碼n載波L2調(diào)制有P碼、數(shù)據(jù)碼n測(cè)距碼由

19、0，1組成的二進(jìn)制編碼n一位二進(jìn)制數(shù)比特(bit)n每秒鐘傳輸比特?cái)?shù)稱(chēng)為數(shù)碼率n衛(wèi)星的兩種測(cè)距碼C/A碼和P碼屬于偽隨機(jī)碼n具有良好自相關(guān)特性和周期性，容易復(fù)制n測(cè)距碼測(cè)距原理n衛(wèi)星時(shí)鐘控制發(fā)射某結(jié)構(gòu)測(cè)距碼n經(jīng)t時(shí)間傳播后到達(dá)GPS接收機(jī)n接收機(jī)產(chǎn)生同結(jié)構(gòu)測(cè)距碼復(fù)制碼n復(fù)制碼延遲時(shí)間后與接收的衛(wèi)星測(cè)距碼比較n調(diào)整延遲時(shí)間使兩個(gè)測(cè)距碼完全對(duì)齊n復(fù)制碼延遲時(shí)間=tnC/A碼碼元寬度對(duì)應(yīng)距離293.1mn衛(wèi)星與接收機(jī)測(cè)距碼對(duì)齊精度1/100，測(cè)距精度2.9mnP碼碼元寬度對(duì)應(yīng)距離29.3mn衛(wèi)星與接收機(jī)測(cè)距碼對(duì)齊精度1/100，測(cè)距精度0.29mnP碼測(cè)距精度高于C/A碼10倍nC/A碼粗碼，P碼精

20、碼nP碼受美國(guó)軍方控制，一般用戶(hù)只能用C/A碼測(cè)距n偽距定位n1) 單點(diǎn)定位nGPS接收機(jī)安置于測(cè)點(diǎn)，鎖定4顆以上衛(wèi)星n將收到的衛(wèi)星測(cè)距碼與接收機(jī)產(chǎn)生的復(fù)制碼對(duì)齊n測(cè)量與鎖定衛(wèi)星測(cè)距碼到接收機(jī)傳播時(shí)間tin求出衛(wèi)星至接收機(jī)的偽距n從鎖定衛(wèi)星廣播星歷獲取衛(wèi)星空間坐標(biāo)n距離交會(huì)原理解算天線點(diǎn)三維坐標(biāo)n偽距觀測(cè)方程有4個(gè)未知數(shù)n鎖定4顆衛(wèi)星時(shí)方程有唯一解n沒(méi)考慮大氣電離層和對(duì)流層折射誤差、n星歷誤差影響，單點(diǎn)定位精度不高nC/A碼定位精度25m，P碼定位精度10mn2) 多點(diǎn)定位n多臺(tái)GPS接收機(jī)(23臺(tái))安置在不同測(cè)點(diǎn)n同時(shí)鎖定相同衛(wèi)星進(jìn)行偽距測(cè)量n大氣電離層和對(duì)流層折射誤差、星歷誤差n影響基本相

21、同n計(jì)算各測(cè)點(diǎn)間坐標(biāo)差(x,y,z)時(shí)n可消除上述誤差影響n測(cè)點(diǎn)之間的點(diǎn)位相對(duì)精度大大提高n8.3.3 載波相位定位n載波L1，L2頻率比測(cè)距碼(C/A碼和P碼)頻率高n波長(zhǎng)比測(cè)距碼短很多,1=19.03 cm,2=24.42cmn使用載波L1或L2作測(cè)距信號(hào)n將衛(wèi)星傳播到接收機(jī)天線的余弦載波信號(hào)n與接收機(jī)基準(zhǔn)信號(hào)比相求出相位延遲計(jì)算偽距n可獲得很高測(cè)距精度n如測(cè)量L1載波相位移誤差為1/100n偽距測(cè)量精度可達(dá)19.03cm/100=1.9mmn(1) 載波相位絕對(duì)定位載波相位絕對(duì)定位n相位測(cè)量只能測(cè)出不足一整周期相位移n存在整周數(shù)N0不確定問(wèn)題，N0整周模糊度nt0時(shí)刻(歷元t0)，某衛(wèi)星

22、發(fā)射載波信號(hào)n到接收機(jī)相位移2N0+n該衛(wèi)星接收機(jī)距離n載波波長(zhǎng)n對(duì)衛(wèi)星連續(xù)跟蹤觀測(cè)，接收機(jī)內(nèi)有多普勒計(jì)數(shù)器n只要衛(wèi)星信號(hào)不失鎖，N0不變n故在tk時(shí)刻，該衛(wèi)星發(fā)射載波信號(hào)到接收機(jī)相位移n變成2N0+int()+nint()接收機(jī)內(nèi)多普勒計(jì)數(shù)器自動(dòng)累計(jì)求出22200NNn考慮鐘差改正c(vTvt)n大氣電離層折射改正ionn對(duì)流層折射改正tropn的載波相位觀測(cè)方程n雖然對(duì)鎖定衛(wèi)星進(jìn)行連續(xù)跟蹤觀測(cè)n可修正ion和tropn但整周模糊度N0始終未知n能否準(zhǔn)確求出N0成為載波相位定位的關(guān)鍵問(wèn)題 RvvcNtropiontT)(20n(2) 載波相位相對(duì)定位n兩臺(tái)GPS接收機(jī)分別安置在兩測(cè)點(diǎn)n兩測(cè)點(diǎn)

23、連線基線n同步接收衛(wèi)星信號(hào)n相同衛(wèi)星相位觀測(cè)值線性組合n解算基線向量在WGS-84坐標(biāo)系的增量(x,y,z)n確定它們的相對(duì)位置n一個(gè)測(cè)點(diǎn)坐標(biāo)已知，可推算出另一個(gè)測(cè)點(diǎn)坐標(biāo)n按相位觀測(cè)的線性組合形式n載波相位相對(duì)定位單差法、雙差法、三差法n只介紹前兩種nGPS測(cè)量的實(shí)施n方案設(shè)計(jì)、外業(yè)觀測(cè)、內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理n全球定位系統(tǒng)城市測(cè)量技術(shù)規(guī)程n(1) 精度指標(biāo)n載波相位靜態(tài)相對(duì)定位法n兩臺(tái)或兩臺(tái)以上GPS接收機(jī)n同時(shí)對(duì)一組衛(wèi)星進(jìn)行同步觀測(cè)n控制網(wǎng)精度指標(biāo)是以網(wǎng)中基線觀測(cè)誤差定義nmD=a+b10-6Dna固定誤差， b比例誤差， D基線長(zhǎng)n(2) 觀測(cè)要求n同步觀測(cè)n測(cè)站從開(kāi)始接收衛(wèi)星信號(hào)到停止數(shù)據(jù)記錄觀

24、測(cè)時(shí)段n衛(wèi)星與接收機(jī)天線連線與水平面夾角衛(wèi)星高度角n點(diǎn)位圖形強(qiáng)度因子PDOPn一組衛(wèi)星與測(cè)站構(gòu)成的幾何圖形形狀與定位精度關(guān)系數(shù)nPDOP與觀測(cè)衛(wèi)星高度角及觀測(cè)衛(wèi)星空間分布有關(guān)n觀測(cè)衛(wèi)星高度角越小，分布范圍越大，PDOP值越小n衛(wèi)星高度角設(shè)為15，點(diǎn)位PDOP值0n邊長(zhǎng)方向位于、象限nyAB與xAB符號(hào)相反時(shí)，RAB 0n邊長(zhǎng)方向位于、象限n具體所在象限n由邊長(zhǎng)坐標(biāo)增量xAB，yAB的正負(fù)判斷ABABABxyR1 -tann導(dǎo)線測(cè)量n(1) 導(dǎo)線的布設(shè)n相鄰控制點(diǎn)連成直線構(gòu)成折線導(dǎo)線n控制點(diǎn)導(dǎo)線點(diǎn)n導(dǎo)線測(cè)量測(cè)導(dǎo)線邊平距，相鄰導(dǎo)線邊水平角n起算數(shù)據(jù)各邊方位角，求出導(dǎo)線點(diǎn)平面坐標(biāo)n水平角經(jīng)緯儀測(cè)量n

25、邊長(zhǎng)光電測(cè)距儀或鋼尺丈量n也可用全站儀測(cè)量水平角與邊長(zhǎng)n建立小地區(qū)平面控制網(wǎng)的常用方法n地物分布復(fù)雜建筑區(qū)，視線障礙多隱蔽區(qū)和帶狀區(qū)n布設(shè)形式閉合導(dǎo)線、附合導(dǎo)線、支導(dǎo)線導(dǎo)線布設(shè)形式n1) 閉合導(dǎo)線n起訖于同一已知點(diǎn)的導(dǎo)線n從高級(jí)控制點(diǎn)A，AB方向出發(fā)n經(jīng)1，2，3，4點(diǎn)，返回起點(diǎn)A，形成閉合多邊形n3個(gè)檢核條件1個(gè)多邊形內(nèi)角和條件n2個(gè)坐標(biāo)增量條件n2) 附合導(dǎo)線n兩個(gè)已知點(diǎn)間的導(dǎo)線n從高級(jí)點(diǎn)B、已知方向AB出發(fā)，經(jīng)5，6，7，8點(diǎn)n附合到另一高級(jí)點(diǎn)C和已知方向CDn3個(gè)檢核條件1個(gè)坐標(biāo)方位角條件n2個(gè)坐標(biāo)增量條件n3) 支導(dǎo)線n由已知點(diǎn)C和已知方向CD出發(fā)n延伸出去的導(dǎo)線C，9，10n支導(dǎo)線

26、只有必要起算數(shù)據(jù)，無(wú)檢核條件n僅限于圖根導(dǎo)線使用n支導(dǎo)線點(diǎn)數(shù)一般不應(yīng)超過(guò)3個(gè)n導(dǎo)線測(cè)量外業(yè)n踏勘選點(diǎn)、建立標(biāo)志、測(cè)角、量邊n1) 踏勘選點(diǎn)及建立標(biāo)志n收集測(cè)區(qū)原有地形圖與高等級(jí)控制點(diǎn)成果資料n地形圖上初步設(shè)計(jì)導(dǎo)線布設(shè)路線n按設(shè)計(jì)方案實(shí)地踏勘選點(diǎn)n 相鄰導(dǎo)線點(diǎn)間通視良好，便于測(cè)角、測(cè)距n 點(diǎn)位選在土質(zhì)堅(jiān)實(shí)并便于保存處n 點(diǎn)位視野開(kāi)闊，便于測(cè)繪周?chē)匚锏孛瞡 導(dǎo)線邊長(zhǎng)應(yīng)符合規(guī)范規(guī)定n最長(zhǎng)不超過(guò)平均邊長(zhǎng)兩倍，鄰邊長(zhǎng)懸殊不應(yīng)太大n 導(dǎo)線均勻分布在測(cè)區(qū)，便于控制整個(gè)測(cè)區(qū)n導(dǎo)線點(diǎn)位埋設(shè)n泥土地面打木樁，樁頂釘小釘臨時(shí)性標(biāo)志n碎石或?yàn)r青路面，鑿十字紋大鐵釘代替木樁n混凝土場(chǎng)地或路面，鑿十字紋，涂紅漆n需長(zhǎng)期

27、保存導(dǎo)線點(diǎn)，埋設(shè)混凝土導(dǎo)線點(diǎn)標(biāo)石n應(yīng)分等級(jí)統(tǒng)一編號(hào)，便于測(cè)量資料統(tǒng)一管理n為便于觀測(cè)時(shí)尋找n點(diǎn)位附近房角或電線桿等明顯地物n用紅油漆標(biāo)明指示導(dǎo)線點(diǎn)位置n為每個(gè)導(dǎo)線點(diǎn)繪制點(diǎn)之記n注記地名、路名、導(dǎo)線點(diǎn)編號(hào)n及導(dǎo)線點(diǎn)距離鄰近明顯地物點(diǎn)的距離n導(dǎo)線邊長(zhǎng)測(cè)量n圖根導(dǎo)線邊長(zhǎng)用檢定過(guò)鋼尺丈量n或檢定過(guò)的光電測(cè)距儀測(cè)量n鋼尺量距宜采用雙次丈量法n較差的相對(duì)誤差1/10000時(shí)加尺長(zhǎng)改正n量距時(shí)，平均尺溫與檢定時(shí)溫度相差10時(shí)n應(yīng)進(jìn)行溫度改正n尺面傾斜坡度1.5%時(shí)，應(yīng)進(jìn)行傾斜改正n導(dǎo)線轉(zhuǎn)折角測(cè)量n導(dǎo)線轉(zhuǎn)折角導(dǎo)線點(diǎn)相鄰導(dǎo)線邊構(gòu)成水平角n分左角、右角n導(dǎo)線前進(jìn)方向左側(cè)水平角左角n右側(cè)水平角右角n觀測(cè)無(wú)誤差時(shí)n同

28、一個(gè)導(dǎo)線點(diǎn)測(cè)得左右角之和=360n圖根導(dǎo)線轉(zhuǎn)折角n用DJ6級(jí)經(jīng)緯儀測(cè)回法觀測(cè)一測(cè)回n 閉合導(dǎo)線測(cè)量?jī)?nèi)業(yè)計(jì)算n計(jì)算各導(dǎo)線點(diǎn)坐標(biāo)n計(jì)算前，應(yīng)檢查導(dǎo)線測(cè)量外業(yè)記錄：n數(shù)據(jù)是否齊全，有無(wú)遺漏、記錯(cuò)或算錯(cuò)n成果是否符合規(guī)范要求n檢查無(wú)誤后，繪制導(dǎo)線略圖n將已知數(shù)據(jù)和觀測(cè)成果標(biāo)注于圖上閉合導(dǎo)線數(shù)據(jù)n坐標(biāo)增量閉合差nfx=x測(cè)x理=x測(cè)nfy=y測(cè)y理=y測(cè)n導(dǎo)線全長(zhǎng)閉合差22yxfffn交會(huì)定點(diǎn)的計(jì)算n測(cè)量交會(huì)點(diǎn)與周邊已知坐標(biāo)點(diǎn)構(gòu)成三角形的水平角n計(jì)算交會(huì)點(diǎn)平面坐標(biāo)，是加密平面控制點(diǎn)方法之一n前方交會(huì)、側(cè)方交會(huì)、后方交會(huì)n(1) 前方交會(huì)n已知點(diǎn)A ，B安置經(jīng)緯儀向待定點(diǎn)觀測(cè)水平角n交會(huì)角為30120之間

29、，最好近于90nP點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算公式余切公式 n適于計(jì)算器編程計(jì)算 cotcot)(cotcotcotcot)(cotcotBABAPABBAPxxyyyyyxxxn(2) 側(cè)方交會(huì)n已知A點(diǎn),待定點(diǎn)P安置經(jīng)緯儀n觀測(cè)水平角、檢查角n先算出=180()n按前方交會(huì)余切公式n計(jì)算交會(huì)點(diǎn)坐標(biāo)n(3) 后方交會(huì)n待定點(diǎn)P安置經(jīng)緯儀，觀測(cè)水平角,檢查角n危險(xiǎn)圓不在一直線上3點(diǎn)A，B，C構(gòu)成的圓nP點(diǎn)位于危險(xiǎn)圓上時(shí)，無(wú)法確定n選P點(diǎn)時(shí)，應(yīng)避免使P點(diǎn)位于危險(xiǎn)圓上n待定點(diǎn)P坐標(biāo)n式中系數(shù)值CBACCBBAAPCBACCBBAAPPPPyPyPyPyPPPxPxPxPxCCCPBBBPAAAPCBAtantantantancotcot1tantantantancotcot1tantantantancotcot1n 三、四等水準(zhǔn)測(cè)量 n(1) 三、四等水準(zhǔn)測(cè)量技術(shù)要求n(2) 三、四等水準(zhǔn)測(cè)量方法n1) 一站觀測(cè)順序n 后視水準(zhǔn)尺黑面n旋微傾螺旋居中管水準(zhǔn)氣泡n上、下視距絲讀數(shù)；中