大地測量技術

大地測量綜合測試知識

大地測量考試大綱基本要求1.根據(jù)國家、區(qū)域和工程測量的不同需求，優(yōu)化設計滿足要求的衛(wèi)星定位連續(xù)運行參考站網(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，并應充分考慮到對似大地水準面精化工作的要求。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，選擇滿足設計要求的點(站)址，并建造適合該區(qū)域的測量標志。3.根據(jù)控制網(wǎng)的布設情況，編寫實施方案，選擇滿足設計要求的儀器設備，進行相應的儀器設備檢驗，并依據(jù)設計的作業(yè)方法進行外業(yè)觀測。對外業(yè)觀測數(shù)據(jù)進行檢核，獲得合格的觀測成果。4.根據(jù)觀測方法和工程項目的要求，選擇經(jīng)過驗證、可靠的數(shù)據(jù)處理軟件對外業(yè)觀測數(shù)據(jù)進行處理，處理結(jié)果應符合設計的要求。5.根據(jù)衛(wèi)星定位控制網(wǎng)的特點，依據(jù)工程需要進行似大地水準面(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。6.根據(jù)作業(yè)區(qū)域的坐標系統(tǒng)情況，進行坐標系之間的分析，確定不同等級、不同年代控制網(wǎng)間的相互關系。

1.1大地測量的任務和作用大地測量：是指在一定的時間與空間參考系中，測量和描繪地球形狀及其重力場并監(jiān)測其變化，為人類活動提供關于地球的空間信息的一門學科。經(jīng)典大地測量：地球剛體不變、均勻旋轉(zhuǎn)的球體或橢球體；范圍小?，F(xiàn)代大地測量：空間測繪技術(人造地球衛(wèi)星、空間探測器)，空間大地測量為特征，范圍大。建立和維持國家和全球的測繪基準、坐標系統(tǒng)（天文大地水平控制網(wǎng)、工程控制網(wǎng)和精密水準網(wǎng)以及海洋大地控制網(wǎng)），以滿足國民經(jīng)濟和國防建設的需要。研究為獲得高精度測量成果的儀器和技術方法。研究地球表面向橢球面或平面的投影數(shù)學變換及有關大地測量計算。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，測量數(shù)據(jù)庫建立及應用等?，F(xiàn)代大地測量的特點長距離、大范圍：洲際、全球高精度：比經(jīng)典提高1-2數(shù)量級實時、快速：內(nèi)外業(yè)幾乎可以同時完成四維：時間向量地心學科融合大地測量的作用組織、管理、融合和分析地球海量時空數(shù)據(jù)的基礎，也是描述、構建認知地球進而解決地球科學問題的時空平臺確定大地測量基準為科學研究、國防、經(jīng)濟建設、維護國家權益、航空航天技術等提供服務1.2大地測量系統(tǒng)與參考框架大地測量系統(tǒng)規(guī)定了大地測量的起算基準、尺度基準、及其實現(xiàn)方式（包括理論、模型和方法）。大地測量系統(tǒng)主要包括坐標系統(tǒng)、高程系統(tǒng)、深度基準和重力參考系統(tǒng)大地測量參考框架是通過大地測量的手段，由固定在地面上的點所構成的大地網(wǎng)點或其他實體按相應于大地測量系統(tǒng)的規(guī)定模式構建的，是對大地測量系統(tǒng)的具體實現(xiàn)。大地測量參考框架主要包括坐標參考框架、高程參考框架、重力參考框架等大地測量坐標系統(tǒng)和常數(shù)大地測量坐標系統(tǒng)是指一種固定在地球上與地球一同旋轉(zhuǎn)的非慣性坐標系統(tǒng)，可分為地心和參心或大地和空間直角坐標系大地測量常數(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)參心坐標框架：坐標原點位于參考橢球中心，由天文大地網(wǎng)實現(xiàn)與維持。如我國的54坐標和80坐標地心坐標框架：坐標原點位于地球質(zhì)心，由甚長基線干涉測量、激光測衛(wèi)、激光測月、GPS、多普勒等技術手段實現(xiàn)與維持。如我國的2000坐標系大地測量坐標框架高程基準定義了陸地上高程測量的起算點，一般可通過驗潮的方式，確定海水面的平均位置作為高程基準1956黃海高程系：7年的驗潮結(jié)果，水準原點高程為72.289米1985國家高程基準：近19年的驗潮結(jié)果，水準原點高程為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面我國的高程框架由國家二期一等水準網(wǎng)以及復測結(jié)果維持與實現(xiàn)高程框架還可以由似大地水準面來實現(xiàn)我國高程框架分為四個等級，分別定義為一、二、三、四等水準控制網(wǎng)高程系統(tǒng)和高程框架重力測量就是為測定空間一點的重力加速度重力基準就是標定一個國家或地區(qū)的絕對重力值的標準重力參考系統(tǒng)則是指采用的橢球參數(shù)及其相應的正常重力場重力測量框架是分布在各地的若干絕對重力點和相對重力點以及若干條基線組成重力系統(tǒng)和重力測量框架我國在20世紀50-70年代，使用波茨坦重力基準，重力參考系統(tǒng)采用克拉索夫斯基橢球體參數(shù)20世紀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，重力參考系統(tǒng)采用GRS80橢球常數(shù)深度基準深度基準一般采用當?shù)氐某毕{(diào)和系數(shù)計算得出深度基準可采用理論深度基準、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、實測最低潮面或大潮平均低潮面，1957年后采用理論深度基準面作為深度基準。該面試按照前蘇聯(lián)弗拉基米爾計算的當?shù)乩碚撟畹偷统泵鏁r間系統(tǒng)規(guī)定了時間測量的參考標準，包括時刻的參考標準和時間間隔的尺度標準。時間是物質(zhì)運動過程的連續(xù)的表現(xiàn)，選擇測量時間單位的基本原則是選取一種物質(zhì)的運動。時間的特點是連續(xù)、均勻，故一種物質(zhì)的運動也應該連續(xù)、均勻。

1.3時間系統(tǒng)和時間系統(tǒng)框架計算時間的物質(zhì)運動必須滿足以下條件：運動是連續(xù)的；運動的周期具有足夠的穩(wěn)定性；運動是可觀測的。時間尺度是通過秒長定義的，而秒長又與頻率相關，因此時間基準也稱時間頻率基準時間系統(tǒng)框架是通過守時、授時和時間頻率測量技術來實現(xiàn)和維持的時間系統(tǒng)世界時：以格林尼治平子夜為零時起算的平太陽時，以地球自轉(zhuǎn)為周期，1960前作為國際時間的基準原子時：以原子諧振信號周期為標準，在零磁場下，位于海平面的銫原子基態(tài)兩個超精細能級間躍遷輻射192631770周所持續(xù)的時間為原子時秒長。1958.1.1開始啟用，作為國際時間標準力學時:根據(jù)天體動力學理論的運動方程定義的時間系統(tǒng)協(xié)調(diào)時：以原子時秒長和世界時起點定義的時間系統(tǒng)GPS時：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基準。與國際原子是由19秒的常數(shù)差，在1980.1.6零時與協(xié)調(diào)時相一致。2.1傳統(tǒng)大地控制網(wǎng)三角測量三邊測量邊角測量導線測量天文測量：在地面點上架設儀器，通過觀測天體(主要是恒星)并記錄觀測瞬間的時刻，來確定地面點的地理位置。特點：各點彼此獨立觀測，勿需點間通視，組織工作簡單、測量誤差不會積累；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)：為計算網(wǎng)中各點坐標，必須要已知相鄰兩點坐標或一個已知點坐標和一條已知邊長以及一條邊的坐標方位角觀測數(shù)據(jù)：為獲取各點坐標而觀測得到的角度、距離等推算數(shù)據(jù)：由起算數(shù)據(jù)和觀測數(shù)據(jù)平差得出的各邊長、方位角和坐標等布設原則分級布網(wǎng)，逐級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，共四個等級測圖比例尺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個數(shù)32~31每點控制的面積（km2）1505020三角網(wǎng)的平均邊長（km）1382~6相應的三角網(wǎng)等級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，控制二等以下各級三角網(wǎng)，為地學研究提供資料沿經(jīng)緯線布設交叉處設起算邊，精度要求高于35萬分之一起算邊端點測定天文經(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，三角形個數(shù)16-17個，測角中誤差0.7秒。 二等三角鎖、網(wǎng)是國家三交網(wǎng)的全面基礎，同時也是地形測圖的基本控制（1：5萬）二等基本鎖邊長15-20km,測角誤差應小于1.2秒，基線精度高于1：20萬二等補充網(wǎng)平均邊長13km，測角誤差小于2.5秒二等全面網(wǎng)平均邊長13km，測角誤差應小于1.0秒在二等網(wǎng)中央處應測定起算邊，并在兩端點處測定天文經(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)也可以采用插點的形式對一、二等網(wǎng)進行加密三等網(wǎng)平均邊長8km，測角中誤差為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，測角中誤差應小于2.5秒，控制面積為15-20平方公里，可滿足1：2000測圖的需要我國統(tǒng)一的國家大地控制網(wǎng)的布設工作開始于20世紀50年代初，60年代末基本完成，歷時20多年。共布設一等三角鎖401條，一等三角點6182個，構成121個一等鎖環(huán)，鎖長7.3萬km。一等導線點312個，構成10個導線環(huán)，導線環(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個大地控制點，500條起始邊和近1000個正反起始方位角，311198個方向觀測值，1404條導線測距觀測值。國家水平控制網(wǎng)的布設概況平差結(jié)果表明：網(wǎng)中離大地原點最遠點的點位中誤差為±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平差法兩種方案獨立進行平差，兩種方案平差后所得結(jié)果基本一致，坐標最大差為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。光學經(jīng)緯儀、電子經(jīng)緯儀、全站型電子速測儀光學經(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)緯儀和光電測距儀及其檢驗光學經(jīng)緯儀和電子經(jīng)緯儀的主要檢驗項目包括：視準軸誤差、水平軸誤差、垂直軸誤差、度盤刻劃誤差、行差、隙動差等具體可參見有關規(guī)范比例誤差：固定誤差：在評定精度時一般采用如下經(jīng)驗公式：同時要注意要利用內(nèi)外符合精度同時客觀的衡量2.3水平角觀測觀測誤差的主要來源：人差儀器誤差外界條件精密測角的一般原則1、觀測應在目標成像清晰、穩(wěn)定的有利于觀測的時間進行，以提高照準精度和減小旁折光的影響。2、觀測前應認真調(diào)好焦距，消除視差。在一測回的觀測過程中不得重新調(diào)焦，以免引起視準軸的變動。3、各測回的起始方向應均勻地分配在水平度盤和測微分劃尺的不同位置上，以消除或減弱度盤分劃線和測微分劃尺的分劃誤差的影響。4、在上、下半測回之間倒轉(zhuǎn)望遠鏡，以消除和減弱視準軸誤差、水平軸傾斜誤差等影響，同時可以由盤左、盤右讀數(shù)之差求得兩倍視準誤差2c，借以檢核觀測質(zhì)量。5、上、下半測回照準目標的次序應相反，并使觀測每一目標的操作時間大致相同，其目的在于消除或減弱與時間成比例均勻變化的誤差影響，如覘標內(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水平度盤位移的誤差，要求每半測回開始觀測前，照準部按規(guī)定的轉(zhuǎn)動方向先預轉(zhuǎn)1～2周。7、使用照準部微動螺旋和測微螺旋時，其最后旋轉(zhuǎn)方向均應為旋進。8、為了減弱垂直軸傾斜誤差的影響，觀測過程中應保持照準部水準器氣泡居中。方向觀測法：盤左從零方向開始，順時針依次照準各個方向并讀數(shù)，最后再回到零方向；盤右也從零方向開始，逆時針依次照準各個方向并讀數(shù)，最后再回到零方向的測角方法水平角觀測方法方向觀測法：一般用