大地測(cè)量技術(shù)

大地測(cè)量綜合測(cè)試知識(shí)

大地測(cè)量考試大綱基本要求1.根據(jù)國家、區(qū)域和工程測(cè)量的不同需求，優(yōu)化設(shè)計(jì)滿足要求的衛(wèi)星定位連續(xù)運(yùn)行參考站網(wǎng)、衛(wèi)星定位控制網(wǎng)、邊角控制網(wǎng)、高程控制網(wǎng)和重力控制網(wǎng)等空間框架基準(zhǔn)，并應(yīng)充分考慮到對(duì)似大地水準(zhǔn)面精化工作的要求。2.根據(jù)不同作業(yè)區(qū)域的地質(zhì)、環(huán)境、地物以及氣象等情況，選擇滿足設(shè)計(jì)要求的點(diǎn)(站)址，并建造適合該區(qū)域的測(cè)量標(biāo)志。3.根據(jù)控制網(wǎng)的布設(shè)情況，編寫實(shí)施方案，選擇滿足設(shè)計(jì)要求的儀器設(shè)備，進(jìn)行相應(yīng)的儀器設(shè)備檢驗(yàn)，并依據(jù)設(shè)計(jì)的作業(yè)方法進(jìn)行外業(yè)觀測(cè)。對(duì)外業(yè)觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行檢核，獲得合格的觀測(cè)成果。4.根據(jù)觀測(cè)方法和工程項(xiàng)目的要求，選擇經(jīng)過驗(yàn)證、可靠的數(shù)據(jù)處理軟件對(duì)外業(yè)觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，處理結(jié)果應(yīng)符合設(shè)計(jì)的要求。5.根據(jù)衛(wèi)星定位控制網(wǎng)的特點(diǎn)，依據(jù)工程需要進(jìn)行似大地水準(zhǔn)面(或高程異常模型)的精化工作，完成衛(wèi)星定位三維控制網(wǎng)的建設(shè)。6.根據(jù)作業(yè)區(qū)域的坐標(biāo)系統(tǒng)情況，進(jìn)行坐標(biāo)系之間的分析，確定不同等級(jí)、不同年代控制網(wǎng)間的相互關(guān)系。

1.1大地測(cè)量的任務(wù)和作用大地測(cè)量：是指在一定的時(shí)間與空間參考系中，測(cè)量和描繪地球形狀及其重力場并監(jiān)測(cè)其變化，為人類活動(dòng)提供關(guān)于地球的空間信息的一門學(xué)科。經(jīng)典大地測(cè)量：地球剛體不變、均勻旋轉(zhuǎn)的球體或橢球體；范圍小?，F(xiàn)代大地測(cè)量：空間測(cè)繪技術(shù)(人造地球衛(wèi)星、空間探測(cè)器)，空間大地測(cè)量為特征，范圍大。建立和維持國家和全球的測(cè)繪基準(zhǔn)、坐標(biāo)系統(tǒng)（天文大地水平控制網(wǎng)、工程控制網(wǎng)和精密水準(zhǔn)網(wǎng)以及海洋大地控制網(wǎng)），以滿足國民經(jīng)濟(jì)和國防建設(shè)的需要。研究為獲得高精度測(cè)量成果的儀器和技術(shù)方法。研究地球表面向橢球面或平面的投影數(shù)學(xué)變換及有關(guān)大地測(cè)量計(jì)算。研究大規(guī)模、高精度和多類別的地面網(wǎng)、空間網(wǎng)的數(shù)據(jù)處理的理論和方法，測(cè)量數(shù)據(jù)庫建立及應(yīng)用等?，F(xiàn)代大地測(cè)量的特點(diǎn)長距離、大范圍：洲際、全球高精度：比經(jīng)典提高1-2數(shù)量級(jí)實(shí)時(shí)、快速：內(nèi)外業(yè)幾乎可以同時(shí)完成四維：時(shí)間向量地心學(xué)科融合大地測(cè)量的作用組織、管理、融合和分析地球海量時(shí)空數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)，也是描述、構(gòu)建認(rèn)知地球進(jìn)而解決地球科學(xué)問題的時(shí)空平臺(tái)確定大地測(cè)量基準(zhǔn)為科學(xué)研究、國防、經(jīng)濟(jì)建設(shè)、維護(hù)國家權(quán)益、航空航天技術(shù)等提供服務(wù)1.2大地測(cè)量系統(tǒng)與參考框架大地測(cè)量系統(tǒng)規(guī)定了大地測(cè)量的起算基準(zhǔn)、尺度基準(zhǔn)、及其實(shí)現(xiàn)方式（包括理論、模型和方法）。大地測(cè)量系統(tǒng)主要包括坐標(biāo)系統(tǒng)、高程系統(tǒng)、深度基準(zhǔn)和重力參考系統(tǒng)大地測(cè)量參考框架是通過大地測(cè)量的手段，由固定在地面上的點(diǎn)所構(gòu)成的大地網(wǎng)點(diǎn)或其他實(shí)體按相應(yīng)于大地測(cè)量系統(tǒng)的規(guī)定模式構(gòu)建的，是對(duì)大地測(cè)量系統(tǒng)的具體實(shí)現(xiàn)。大地測(cè)量參考框架主要包括坐標(biāo)參考框架、高程參考框架、重力參考框架等大地測(cè)量坐標(biāo)系統(tǒng)和常數(shù)大地測(cè)量坐標(biāo)系統(tǒng)是指一種固定在地球上與地球一同旋轉(zhuǎn)的非慣性坐標(biāo)系統(tǒng)，可分為地心和參心或大地和空間直角坐標(biāo)系大地測(cè)量常數(shù)是指與地球一起旋轉(zhuǎn)且表面與地球有最佳溫和的一組旋轉(zhuǎn)橢球幾何參數(shù)和物理參數(shù)參心坐標(biāo)框架：坐標(biāo)原點(diǎn)位于參考橢球中心，由天文大地網(wǎng)實(shí)現(xiàn)與維持。如我國的54坐標(biāo)和80坐標(biāo)地心坐標(biāo)框架：坐標(biāo)原點(diǎn)位于地球質(zhì)心，由甚長基線干涉測(cè)量、激光測(cè)衛(wèi)、激光測(cè)月、GPS、多普勒等技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)與維持。如我國的2000坐標(biāo)系大地測(cè)量坐標(biāo)框架高程基準(zhǔn)定義了陸地上高程測(cè)量的起算點(diǎn)，一般可通過驗(yàn)潮的方式，確定海水面的平均位置作為高程基準(zhǔn)1956黃海高程系：7年的驗(yàn)潮結(jié)果，水準(zhǔn)原點(diǎn)高程為72.289米1985國家高程基準(zhǔn)：近19年的驗(yàn)潮結(jié)果，水準(zhǔn)原點(diǎn)高程為72.2604米高程系統(tǒng)和高程框架我國高程系統(tǒng)采用正常高系統(tǒng)，高程起算面為似大地水準(zhǔn)面我國的高程框架由國家二期一等水準(zhǔn)網(wǎng)以及復(fù)測(cè)結(jié)果維持與實(shí)現(xiàn)高程框架還可以由似大地水準(zhǔn)面來實(shí)現(xiàn)我國高程框架分為四個(gè)等級(jí)，分別定義為一、二、三、四等水準(zhǔn)控制網(wǎng)高程系統(tǒng)和高程框架重力測(cè)量就是為測(cè)定空間一點(diǎn)的重力加速度重力基準(zhǔn)就是標(biāo)定一個(gè)國家或地區(qū)的絕對(duì)重力值的標(biāo)準(zhǔn)重力參考系統(tǒng)則是指采用的橢球參數(shù)及其相應(yīng)的正常重力場重力測(cè)量框架是分布在各地的若干絕對(duì)重力點(diǎn)和相對(duì)重力點(diǎn)以及若干條基線組成重力系統(tǒng)和重力測(cè)量框架我國在20世紀(jì)50-70年代，使用波茨坦重力基準(zhǔn)，重力參考系統(tǒng)采用克拉索夫斯基橢球體參數(shù)20世紀(jì)80年代建立了國家1985重力基本網(wǎng)，參考系統(tǒng)采用IAG75橢球常數(shù)1999-2002完成了2000國家重力基本網(wǎng)建設(shè)，重力參考系統(tǒng)采用GRS80橢球常數(shù)深度基準(zhǔn)深度基準(zhǔn)一般采用當(dāng)?shù)氐某毕{(diào)和系數(shù)計(jì)算得出深度基準(zhǔn)可采用理論深度基準(zhǔn)、平均低潮面、最低低潮面或大潮平均低潮面等1956年前我國采用了平均低潮面、實(shí)測(cè)最低潮面或大潮平均低潮面，1957年后采用理論深度基準(zhǔn)面作為深度基準(zhǔn)。該面試按照前蘇聯(lián)弗拉基米爾計(jì)算的當(dāng)?shù)乩碚撟畹偷统泵鏁r(shí)間系統(tǒng)規(guī)定了時(shí)間測(cè)量的參考標(biāo)準(zhǔn)，包括時(shí)刻的參考標(biāo)準(zhǔn)和時(shí)間間隔的尺度標(biāo)準(zhǔn)。時(shí)間是物質(zhì)運(yùn)動(dòng)過程的連續(xù)的表現(xiàn)，選擇測(cè)量時(shí)間單位的基本原則是選取一種物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)。時(shí)間的特點(diǎn)是連續(xù)、均勻，故一種物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)也應(yīng)該連續(xù)、均勻。

1.3時(shí)間系統(tǒng)和時(shí)間系統(tǒng)框架計(jì)算時(shí)間的物質(zhì)運(yùn)動(dòng)必須滿足以下條件：運(yùn)動(dòng)是連續(xù)的；運(yùn)動(dòng)的周期具有足夠的穩(wěn)定性；運(yùn)動(dòng)是可觀測(cè)的。時(shí)間尺度是通過秒長定義的，而秒長又與頻率相關(guān)，因此時(shí)間基準(zhǔn)也稱時(shí)間頻率基準(zhǔn)時(shí)間系統(tǒng)框架是通過守時(shí)、授時(shí)和時(shí)間頻率測(cè)量技術(shù)來實(shí)現(xiàn)和維持的時(shí)間系統(tǒng)世界時(shí)：以格林尼治平子夜為零時(shí)起算的平太陽時(shí)，以地球自轉(zhuǎn)為周期，1960前作為國際時(shí)間的基準(zhǔn)原子時(shí)：以原子諧振信號(hào)周期為標(biāo)準(zhǔn)，在零磁場下，位于海平面的銫原子基態(tài)兩個(gè)超精細(xì)能級(jí)間躍遷輻射192631770周所持續(xù)的時(shí)間為原子時(shí)秒長。1958.1.1開始啟用，作為國際時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)力學(xué)時(shí):根據(jù)天體動(dòng)力學(xué)理論的運(yùn)動(dòng)方程定義的時(shí)間系統(tǒng)協(xié)調(diào)時(shí)：以原子時(shí)秒長和世界時(shí)起點(diǎn)定義的時(shí)間系統(tǒng)GPS時(shí)：由GPS星載原子鐘和地面監(jiān)控站的原子鐘組成的一種原子時(shí)基準(zhǔn)。與國際原子是由19秒的常數(shù)差，在1980.1.6零時(shí)與協(xié)調(diào)時(shí)相一致。2.1傳統(tǒng)大地控制網(wǎng)三角測(cè)量三邊測(cè)量邊角測(cè)量導(dǎo)線測(cè)量天文測(cè)量：在地面點(diǎn)上架設(shè)儀器，通過觀測(cè)天體(主要是恒星)并記錄觀測(cè)瞬間的時(shí)刻，來確定地面點(diǎn)的地理位置。特點(diǎn)：各點(diǎn)彼此獨(dú)立觀測(cè)，勿需點(diǎn)間通視，組織工作簡單、測(cè)量誤差不會(huì)積累；但因其定位精度不高，不能作為建立國家平面大地控制網(wǎng)的基本方法。

起算數(shù)據(jù)：為計(jì)算網(wǎng)中各點(diǎn)坐標(biāo)，必須要已知相鄰兩點(diǎn)坐標(biāo)或一個(gè)已知點(diǎn)坐標(biāo)和一條已知邊長以及一條邊的坐標(biāo)方位角觀測(cè)數(shù)據(jù)：為獲取各點(diǎn)坐標(biāo)而觀測(cè)得到的角度、距離等推算數(shù)據(jù)：由起算數(shù)據(jù)和觀測(cè)數(shù)據(jù)平差得出的各邊長、方位角和坐標(biāo)等布設(shè)原則分級(jí)布網(wǎng)，逐級(jí)控制要具有足夠的精度要具有足夠的密度要具有統(tǒng)一的規(guī)格國家平面控制網(wǎng)控制網(wǎng)分為一、二、三、四等，共四個(gè)等級(jí)測(cè)圖比例尺1：5萬1：2.5萬1：1萬平均每幅圖面積（km2）350~500100~12515~20平均每幅圖的三角點(diǎn)個(gè)數(shù)32~31每點(diǎn)控制的面積（km2）1505020三角網(wǎng)的平均邊長（km）1382~6相應(yīng)的三角網(wǎng)等級(jí)二等三等四等國家水平控制網(wǎng)的布網(wǎng)方案一等三角鎖是國家大地控制網(wǎng)的骨干，控制二等以下各級(jí)三角網(wǎng)，為地學(xué)研究提供資料沿經(jīng)緯線布設(shè)交叉處設(shè)起算邊，精度要求高于35萬分之一起算邊端點(diǎn)測(cè)定天文經(jīng)緯度和天文方位角，經(jīng)度高于0.3秒，緯度高于0.02秒，方位角高于0.5秒一等鎖長200km，平均邊長20-25km，三角形個(gè)數(shù)16-17個(gè)，測(cè)角中誤差0.7秒。 二等三角鎖、網(wǎng)是國家三交網(wǎng)的全面基礎(chǔ)，同時(shí)也是地形測(cè)圖的基本控制（1：5萬）二等基本鎖邊長15-20km,測(cè)角誤差應(yīng)小于1.2秒，基線精度高于1：20萬二等補(bǔ)充網(wǎng)平均邊長13km，測(cè)角誤差小于2.5秒二等全面網(wǎng)平均邊長13km，測(cè)角誤差應(yīng)小于1.0秒在二等網(wǎng)中央處應(yīng)測(cè)定起算邊，并在兩端點(diǎn)處測(cè)定天文經(jīng)緯度和天文方位角，精度與一等相同

三、四等三角網(wǎng)既可以采用插網(wǎng)也可以采用插點(diǎn)的形式對(duì)一、二等網(wǎng)進(jìn)行加密三等網(wǎng)平均邊長8km，測(cè)角中誤差為1.8秒，控制面積為50平方公里四等網(wǎng)邊長在2-6km內(nèi)變通，測(cè)角中誤差應(yīng)小于2.5秒，控制面積為15-20平方公里，可滿足1：2000測(cè)圖的需要我國統(tǒng)一的國家大地控制網(wǎng)的布設(shè)工作開始于20世紀(jì)50年代初，60年代末基本完成，歷時(shí)20多年。共布設(shè)一等三角鎖401條，一等三角點(diǎn)6182個(gè)，構(gòu)成121個(gè)一等鎖環(huán)，鎖長7.3萬km。一等導(dǎo)線點(diǎn)312個(gè)，構(gòu)成10個(gè)導(dǎo)線環(huán)，導(dǎo)線環(huán)總長約1萬km。1982年完成了天文大地網(wǎng)整體平差，網(wǎng)中包括一等三角鎖系，二等三角網(wǎng)，部分三等網(wǎng)，共48433個(gè)大地控制點(diǎn)，500條起始邊和近1000個(gè)正反起始方位角，311198個(gè)方向觀測(cè)值，1404條導(dǎo)線測(cè)距觀測(cè)值。國家水平控制網(wǎng)的布設(shè)概況平差結(jié)果表明：網(wǎng)中離大地原點(diǎn)最遠(yuǎn)點(diǎn)的點(diǎn)位中誤差為±0.9m，一等方向中誤差為±0.46″。采用條件聯(lián)系數(shù)法和附有條件的間接觀測(cè)平差法兩種方案獨(dú)立進(jìn)行平差，兩種方案平差后所得結(jié)果基本一致，坐標(biāo)最大差為4.8cm。這充分說明我國天文大地網(wǎng)的精度較高，結(jié)果可靠。光學(xué)經(jīng)緯儀、電子經(jīng)緯儀、全站型電子速測(cè)儀光學(xué)經(jīng)緯儀分類：DJ07,DJ,1DJ2,DJ6,DJ30電子經(jīng)緯儀分類：Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ2.2經(jīng)緯儀和光電測(cè)距儀及其檢驗(yàn)光學(xué)經(jīng)緯儀和電子經(jīng)緯儀的主要檢驗(yàn)項(xiàng)目包括：視準(zhǔn)軸誤差、水平軸誤差、垂直軸誤差、度盤刻劃誤差、行差、隙動(dòng)差等具體可參見有關(guān)規(guī)范比例誤差：固定誤差：在評(píng)定精度時(shí)一般采用如下經(jīng)驗(yàn)公式：同時(shí)要注意要利用內(nèi)外符合精度同時(shí)客觀的衡量2.3水平角觀測(cè)觀測(cè)誤差的主要來源：人差儀器誤差外界條件精密測(cè)角的一般原則1、觀測(cè)應(yīng)在目標(biāo)成像清晰、穩(wěn)定的有利于觀測(cè)的時(shí)間進(jìn)行，以提高照準(zhǔn)精度和減小旁折光的影響。2、觀測(cè)前應(yīng)認(rèn)真調(diào)好焦距，消除視差。在一測(cè)回的觀測(cè)過程中不得重新調(diào)焦，以免引起視準(zhǔn)軸的變動(dòng)。3、各測(cè)回的起始方向應(yīng)均勻地分配在水平度盤和測(cè)微分劃尺的不同位置上，以消除或減弱度盤分劃線和測(cè)微分劃尺的分劃誤差的影響。4、在上、下半測(cè)回之間倒轉(zhuǎn)望遠(yuǎn)鏡，以消除和減弱視準(zhǔn)軸誤差、水平軸傾斜誤差等影響，同時(shí)可以由盤左、盤右讀數(shù)之差求得兩倍視準(zhǔn)誤差2c，借以檢核觀測(cè)質(zhì)量。5、上、下半測(cè)回照準(zhǔn)目標(biāo)的次序應(yīng)相反，并使觀測(cè)每一目標(biāo)的操作時(shí)間大致相同，其目的在于消除或減弱與時(shí)間成比例均勻變化的誤差影響，如覘標(biāo)內(nèi)架或三腳架的扭轉(zhuǎn)等。6、為了克服或減弱在操作儀器的過程中帶動(dòng)水平度盤位移的誤差，要求每半測(cè)回開始觀測(cè)前，照準(zhǔn)部按規(guī)定的轉(zhuǎn)動(dòng)方向先預(yù)轉(zhuǎn)1～2周。7、使用照準(zhǔn)部微動(dòng)螺旋和測(cè)微螺旋時(shí)，其最后旋轉(zhuǎn)方向均應(yīng)為旋進(jìn)。8、為了減弱垂直軸傾斜誤差的影響，觀測(cè)過程中應(yīng)保持照準(zhǔn)部水準(zhǔn)器氣泡居中。方向觀測(cè)法：盤左從零方向開始，順時(shí)針依次照準(zhǔn)各個(gè)方向并讀數(shù)，最后再回到零方向；盤右也從零方向開始，逆時(shí)針依次照準(zhǔn)各個(gè)方向并讀數(shù)，最后再回到零方向的測(cè)角方法水平角觀測(cè)方法方向觀測(cè)法：一般用