控制測量學(xué) 緒論

1、第章 緒論第章 緒論一、控制測量的任務(wù)及其基本內(nèi)容一、控制測量的任務(wù)及其基本內(nèi)容GPS空間大地測量大地測量理論物理幾何大地測量現(xiàn)代大地測量第章 緒論幾何大地測量幾何大地測量 幾何大地測量學(xué)亦即天文大地測量學(xué)。它的基本任務(wù)是確定地球的形狀和大小及確定地基本任務(wù)是確定地球的形狀和大小及確定地面點的幾何位置面點的幾何位置。主要內(nèi)容是關(guān)于國家大地測量控制網(wǎng)(包括平面控制網(wǎng)和高程控制網(wǎng))建立的基本原理和方法，精密角度測量，距離測量，水準測量；地球橢球數(shù)學(xué)性質(zhì)，橢球面上測量計算，橢球數(shù)學(xué)投影變換以及地球橢球幾何參數(shù)的數(shù)學(xué)模型等。 第章 緒論物理大地測量物理大地測量 物理大地測量學(xué)也有稱為理論大地測量學(xué)。它

2、的基本任務(wù)是用物理方法(重力測量)確定地球形狀及其外部重力場。主要內(nèi)容包括位理論，地球重力場，重力測量及其歸算，推求地球形狀及外部重力場的理論與方法等。第章 緒論空間大地測量空間大地測量GPS 空間大地測量學(xué)主要研究以人造地球衛(wèi)星及其他空間探測器為代表的空間大地測量的理論、技術(shù)與方法。GPS衛(wèi)星定位技術(shù)是空間大地測量的主要技術(shù)。第章 緒論 1991年國際大地測量協(xié)會（LAG）決定在全球范圍內(nèi)建立一個IGS（國際GPS地球動力學(xué)服務(wù)）觀測網(wǎng)，并于1992年69月間實施了第一期聯(lián)測，在這一年，我國由10多個單位合作，使用30多臺GPS雙頻接收機 ，在全國范圍內(nèi)組織了一次盛況空前的“中國92 GPS

3、會戰(zhàn)”，在我國建成了平均邊長約定100km的GPS A級網(wǎng)，確定精確的地心坐標，建立起我國新一代的地心參考框架及其與國家坐標系的轉(zhuǎn)換參數(shù)。我國GPS A級網(wǎng)第章 緒論在A級網(wǎng)的基礎(chǔ)上，我國又布設(shè)了B級網(wǎng)（平均邊長在我國東部地區(qū)為50km，中部地區(qū)為 100km，西部地區(qū)為150km，經(jīng)整體平差后，點位地心坐標精度達0.1m，GPS基線邊長 相對中誤差可達 2.010-8 ，高程分量相對中誤差為3.010-8） 。全國約2500個點。A、B級GPS網(wǎng)點都聯(lián)測了幾何水準。為我國各部門的測繪工作，建立各級測量控制網(wǎng)，提供了高精度的平面和高程基準。我國已完成西沙、南沙群島各島嶼與大陸的GPS聯(lián)測，使海

4、島與全國大地網(wǎng)聯(lián)成一整體。我國GPS B級網(wǎng)第章 緒論GPS的應(yīng)用在工程測量工程測量方面，應(yīng)用GPS靜態(tài)相對定位技術(shù)，布設(shè)精密工程控制網(wǎng)，用于城市和礦區(qū)油田地面沉降監(jiān)測、大壩變形監(jiān)測、高層建筑變形監(jiān)測、隧道貫通測量等精密工程。加密測圖控制點，應(yīng)用GPS實時動態(tài)定位技術(shù)（簡稱RTK）測繪各種比例尺地形圖和用于施工放樣。 在航空攝影測量航空攝影測量方面，我國測繪工作者也應(yīng)用GPS技術(shù)進行航測外業(yè)控制測量、航攝飛行導(dǎo)航、機載GPS航測等航測成圖的各個階段。第章 緒論GPS的應(yīng)用在地球動力學(xué)地球動力學(xué)方面，GPS技術(shù)用于全球板塊運動監(jiān)測和區(qū)域板塊運動監(jiān)測。我國已開始用GPS技術(shù)監(jiān)測南極洲板塊運動、青藏

5、高原地殼運動、四川鮮水河地殼斷裂運動，建立了中國地殼形變觀測網(wǎng)、三峽庫區(qū)形變觀測網(wǎng)、首都圈GPS形變監(jiān)測網(wǎng)等。GPS技術(shù)已經(jīng)用于海洋測量、水下地形測繪。我國的全球定位系統(tǒng)（GPS）測量規(guī)范己于1992年10月1日起實施。第章 緒論地心參考框架和國家坐標的轉(zhuǎn)換地心參考框架和國家坐標的轉(zhuǎn)換新布成的國家A、B級網(wǎng)已成為我國現(xiàn)代大地測量和基礎(chǔ)測繪的基本框架，它以其特有的高精度把我國傳統(tǒng)天文大地網(wǎng)進行了全面改善和加強，從而克服了傳統(tǒng)天文大地網(wǎng)的精度不均勻 ，系統(tǒng)誤差較大等傳統(tǒng)測量手段不可避免的缺點。通過求定A、B級GPS網(wǎng)與天文大地網(wǎng)之間的轉(zhuǎn)換參數(shù)，建立起了地心參考框架和我國國家坐標的數(shù)學(xué)轉(zhuǎn)換關(guān)系，從而

6、使國家大地點的服務(wù)應(yīng)用領(lǐng)域更寬廣，克服我國西部大地水準面存在較大系統(tǒng)誤差的缺陷。 第章 緒論1、控制測量的任務(wù)和作用、控制測量的任務(wù)和作用 控制測量的任務(wù)控制測量的任務(wù) 在設(shè)計階段，建立用于測繪各種大比例尺地形圖的測圖控制網(wǎng)。 在施工階段，為工程建設(shè)建立施工控制網(wǎng)，作為放樣工程建筑物的基礎(chǔ)，以滿足設(shè)計和施工的要求。 在運營階段，建立以監(jiān)視建筑物變形為目的的變形觀測專用控制網(wǎng)。第章 緒論1、控制測量的任務(wù)和作用、控制測量的任務(wù)和作用 控制測量的作用控制測量的作用 建立統(tǒng)一的坐標系，控制誤差的積累，便于開展各種測量工作。 控制測量的分類控制測量的分類 按性質(zhì)分為平面控制測量和高程控制測量； 按精度

7、分為一、二、三、四等； 按測量方法分為天文測量、三角測量、導(dǎo)線測量、衛(wèi)星定位測量等。第章 緒論2、控制測量學(xué)的主要內(nèi)容、控制測量學(xué)的主要內(nèi)容 研究建立控制網(wǎng)的理論和方法。研究建立控制網(wǎng)的理論和方法。 與大地測量的主要區(qū)別：控制測量學(xué)研究的對象是工程控制網(wǎng)，而大地測量學(xué)研究的對象是國家控制網(wǎng)。大地測量學(xué)著重點研究一、二等控制問題，控制測量學(xué)著重研究專用控制網(wǎng)專用控制網(wǎng)和工程控制網(wǎng)工程控制網(wǎng)的建立問題。 工程控制網(wǎng)與國家控制網(wǎng)有相同和不可分割的地方，如國家控制網(wǎng)中的三、四等控制點，它本身就是為工程建設(shè)和測繪地形服務(wù)的；控制測量中的二、三、四等控制測量又基本上是按大地測量的理論、方法和精度施測的。第

8、章 緒論二、建立控制網(wǎng)的基本方法二、建立控制網(wǎng)的基本方法 控制測量是由平面控制測量平面控制測量和高程控制測量高程控制測量組成。平面控制測量平面控制測量是通過建立平面控制網(wǎng)，以確定地面點在參考橢球面上或某一投影平面上的位置；高程控制高程控制測量測量是通過建立高程控制網(wǎng)，以確定地面點的高程-地面點至某一基準面（大地水準面）的距離。 控制測量方法控制測量方法分為常規(guī)地面測量常規(guī)地面測量和GPS衛(wèi)星定位衛(wèi)星定位測量測量。 第章 緒論1、水平控制網(wǎng)的布設(shè)形式、水平控制網(wǎng)的布設(shè)形式 三角網(wǎng)三角網(wǎng) 在地面上，按一定的要求選定一系列的點（三角點），以三角形在地面上，按一定的要求選定一系列的點（三角點），以三角

9、形的圖形把它們連接起來，構(gòu)成地面上的三角網(wǎng)或鎖。的圖形把它們連接起來，構(gòu)成地面上的三角網(wǎng)或鎖。第章 緒論以圖1-4為例，待定點3的坐標可按下式計算： (1-1) (1-2) (1-3) (1-4) 觀測量：方向或角度。 起算數(shù)據(jù)：獨立網(wǎng)4個： 或兩點坐標。 推算元素：坐標，邊長，坐標方位角。CBsssin/sin2 . 13 . 1A2 . 13 . 13 . 13 . 13 . 1cossx3 . 13 . 13 . 1sinsy3 . 113xxx3 . 113yyy，syx在三角網(wǎng)中，只有一套必要的起算數(shù)據(jù)的三角網(wǎng)，稱為獨立網(wǎng)。在三角網(wǎng)中，只有一套必要的起算數(shù)據(jù)的三角網(wǎng)，稱為獨立網(wǎng)。 第

10、章 緒論三角網(wǎng)的優(yōu)缺點 優(yōu)點優(yōu)點：控制面積大，測角精度高，檢核角度觀測質(zhì)量的幾何條件多（易于發(fā)現(xiàn)觀測中的粗差），相鄰三角點間的相對點位誤差小。 缺點缺點：易受障礙物影響；布網(wǎng)困困難大；各邊的邊長和方位角的精度不均勻（除起始邊和起始方位角外，其余各邊的邊長和方位角都是用水平角推算出來的，由于測角誤差的傳播，距離起始邊和起始方位角越遠，它們的精度就越低）第章 緒論 導(dǎo)線網(wǎng)導(dǎo)線網(wǎng) 在地面上，按一定的要求選定一系列的點（導(dǎo)線點），以折線的形式把它們連接起來，構(gòu)成導(dǎo)線。 觀測量：方向（或角度）和邊長。 起算數(shù)據(jù)：獨立導(dǎo)線網(wǎng)3個：x，y，。 推算元素：坐標，邊長（平差值），坐標方位角。第章 緒論導(dǎo)線網(wǎng)的優(yōu)

11、缺點 優(yōu)點優(yōu)點：呈單線布設(shè)，坐標傳遞迅速坐標傳遞迅速；布設(shè)靈活布設(shè)靈活（只需前后兩個相鄰導(dǎo)線點通視，易于越過地形、地物障礙）；各導(dǎo)線邊精度均勻各導(dǎo)線邊精度均勻（均直接測定）；導(dǎo)線導(dǎo)線縱向誤差小縱向誤差?。▽?dǎo)線的縱向誤差完全由測距誤差產(chǎn)生的）。 缺點缺點：控制面積小；檢核觀測成果質(zhì)量的幾何條控制面積小；檢核觀測成果質(zhì)量的幾何條件少（件少（不易發(fā)現(xiàn)觀測中的粗差）；橫向誤差較大）；橫向誤差較大（導(dǎo)線的橫向誤差完全由測角誤差產(chǎn)生的）。第章 緒論導(dǎo)線網(wǎng)的適用范圍 適用范圍適用范圍：障礙較多的平坦地區(qū)或隱蔽地區(qū)。 我國的國家平面控制網(wǎng)是以三角測量為主，導(dǎo)線測量為輔的方法建立的。 隨著測距儀向高精度、多功能

12、、輕小型、自隨著測距儀向高精度、多功能、輕小型、自動化方向發(fā)展（全站儀），導(dǎo)線測量將會被更廣動化方向發(fā)展（全站儀），導(dǎo)線測量將會被更廣泛地采用泛地采用。第章 緒論 邊角網(wǎng)和三邊網(wǎng)邊角網(wǎng)和三邊網(wǎng) 以往主要是通過三角測量（即觀測全部水平角）的方法來建立三角網(wǎng)。隨著電磁波測距儀測距精度及自動化程度的日益提高，不斷改進著測量的傳統(tǒng)方法。三邊網(wǎng)測量（觀測全部邊長）和邊角網(wǎng)測量得到了廣泛應(yīng)用，三角網(wǎng)也隨之擴展為三邊網(wǎng)和邊角網(wǎng)。尤其是邊角網(wǎng)，既測角又測邊，能有效地提高整個網(wǎng)形的結(jié)構(gòu)強度和點位精度，已成為目前最常用的布網(wǎng)形式（常用于變形觀測）。 第章 緒論邊角網(wǎng)有以下幾種情況a.觀測全部邊長和全部角度；b.在

13、測邊網(wǎng)中加測部分角度；c.在測角網(wǎng)中加測部分邊長；d.觀測部分邊長和部分角度。第章 緒論2、高程控制網(wǎng)的布設(shè)形式、高程控制網(wǎng)的布設(shè)形式。 水準測量（精度高）。 三角高程測量（精度較低）。 詳細內(nèi)容設(shè)將在后續(xù)章節(jié)介紹 第章 緒論3、GPS衛(wèi)星定位測量衛(wèi)星定位測量 GPS是全球定位系統(tǒng)的英文縮寫是全球定位系統(tǒng)的英文縮寫。它的含義是利用衛(wèi)星的測時和測距進行導(dǎo)航，以構(gòu)成全球定位系統(tǒng)?，F(xiàn)在國際上公認，將這一全球定位系統(tǒng)簡稱為GPS，它是美國國防部主要為滿足軍事部門對海上、陸地和空中設(shè)施進行高精度導(dǎo)航和定位的要求而建立的 ，該系統(tǒng)自1973年開始設(shè)計、研制，歷時20年，于1993年全部建成。 第章 緒論

14、GPS是目前世界上最先進、最完善的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)與定位系統(tǒng)，它不僅具有全球性、全天候、實時高精度，三維導(dǎo)航與定位能力，而且具有良好的抗干擾和保密性。 近年來，GPS精密定位技術(shù)已在我國得到廣泛的應(yīng)用，在大地測量中、工程測量與變形監(jiān)測、資源勘察及地殼動力監(jiān)測等方面取得了良好的效果和成功經(jīng)驗，充分地證明了GPS精密定位技術(shù)的優(yōu)越性和巨大潛力。 第章 緒論GPS衛(wèi)星定位技術(shù)的優(yōu)點： 選點靈活選點靈活。GPS點之間不要求相互通視，對GPS網(wǎng)的幾何圖形也沒有嚴格的要求，因而使GPS點位的選擇更為靈活，可以自由布設(shè)。 定位精度高定位精度高。目前采用載波相位進行相對一位，精度 可達1ppm。 觀測速度快觀測速度快。目前，利用靜態(tài)定位方法，完成一條基線的相對定位所需要的，根據(jù)要觀測的精度不同，一般約為13小時。如果采用快速靜態(tài)相對定位技術(shù)，觀測時間可縮短到數(shù)分鐘。 功能齊全功能齊全。GPS測量可同時測定測點的平面位置和高程，采用實時動態(tài)測量可進行施工放樣。第章 緒論