注冊測繪師資格考試培訓大地測量

注冊測繪師資格考試培訓

大地測量曹智翔大地測量考試基本要求

通過《大地測量學》的學習，了解大地測量的理論、手段和方法通過本課程的學習，學生們不僅要理解大地測量學的基礎理論知識，掌握大地測量的技術與方法，提高生產(chǎn)作業(yè)能力，進一步培養(yǎng)和訓練分析問題和解決問題的能力。

考試基本要求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)等空間框架基推，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、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)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。第一章大地測量概述本章介紹大地測量學的定義、任務和作用及大地測量的特點；大地測量坐標系統(tǒng)和坐標框架，高程系統(tǒng)和高程框架、重力系統(tǒng)和重力框架，時間系統(tǒng)與時間框架。本章內(nèi)容為大地測量的基本概念，必須掌握。本章重點：1、大地測量的任務、特點和作用2、大地測量的坐標框架，高程框架和重力測量框架3、時間系統(tǒng)和時間框架1.1大地測量的任務和作用學習提要：大地測量定義（參考書3，P2）大地測量的主要任務（參考書3，P2）大地測量的特點（參考書3，P2）大地測量的作用（參考書3，P2）一、大地測量學的定義定義：大地測量學是為人類活動提供空間信息的科學，著重研究地球的幾何特征（形狀和大?。┖突疚锢硖匦裕ㄖ亓觯┘捌渥兓檠芯康厍虻男螤罴捌浔砻嫣匦赃M行的實際測量工作。性質：地球科學的一個分支，是一門地球信息科學，既是基礎科學，又是應用科學。任務：測量和描繪地球并監(jiān)測其變化，為人類活動提供關于地球的空間信息；研究宇宙空間其它星球的狀態(tài)。經(jīng)典大地測量學：視地球為不變剛體，均勻旋轉球體或橢球體，在一定范圍內(nèi)測繪地球和研究其形狀、大小及外部重力場。1.1大地測量的任務和作用

現(xiàn)代大地測量學：以空間大地測量學為主要標志，研究地球及外部宇宙空間。與經(jīng)典大地測量學相比，在研究方法、手段方面有顯著不同。主要表現(xiàn)在人造衛(wèi)星、空間探測器、計算機、通訊技術等先進技術的應用。1.1大地測量的任務和作用現(xiàn)代在地測量的特點1)、測量范圍大，范圍從地區(qū)、全球乃至宇宙空間；2)、研究對象和范圍不斷深入、全面和精細，從靜態(tài)測量發(fā)展到動態(tài)測量，從地球表面測繪發(fā)展到地球內(nèi)部構造及動力過程的研究；3)、觀測精度高；4)、觀測周期短；5）、地心；6）、學科融合。1.1大地測量的任務和作用大地測量學的地位和作用1、是國民經(jīng)濟建設和社會發(fā)展基礎先行性的重要保證。確定地球的形狀、大小重力場參數(shù)；統(tǒng)一全國坐標框架，建立國家和精密城市控制網(wǎng)，精確測定控制點的坐標，為經(jīng)濟建設服務。國民經(jīng)濟建設需要地形圖及相關資料，測繪地形圖需要建立控制網(wǎng)，建立控制網(wǎng)需要建立坐標框架，建立坐標框架須知道地球的形狀、大小及重力參數(shù)。而這些方面正是大地測量學所研究的內(nèi)容。1.1大地測量的任務和作用2、在防災、減災、救災及環(huán)境保護、監(jiān)測、評價中的作用

1).建立大地形變監(jiān)測系統(tǒng)，為地震預報提供有關資料；

2).監(jiān)測泥石流、山體滑坡、雪崩、森林火災、洪水等災害，并為災后評估提供資料；

3).監(jiān)測海水面的變化；

4).為災難事件救援提供快速定位；如空難、海難、交通事故；

5).環(huán)境監(jiān)測，如沙漠，森林，土地利用情況等；這些監(jiān)測一般是利用GPS、遙感衛(wèi)星、VLBI、激光測衛(wèi)（SLR）等技術，必須要知道地球的形狀大小、重力場模型、地心坐標等。1.1大地測量的任務和作用3、是發(fā)展空間技術和國防建設的重要保障1).為衛(wèi)星、導彈、航天飛機及其它宇宙探測器提供精確的地球參考框架和全球重力場模型；2).為戰(zhàn)爭提供軍事測繪保障，超前儲備保障，動態(tài)實時保障。如提供戰(zhàn)區(qū)電子地圖、數(shù)字影像圖，打擊目標的精確三維坐標。4、在當代地球科學研究中有重要地位1).建立與維持高精度的坐標框架和區(qū)域性與全球的三維大地網(wǎng)，長期監(jiān)測網(wǎng)點隨時間的變化；2).監(jiān)測和分析各種地球動力學現(xiàn)象；提供有關地球動力（地殼板塊運動）過程中時空度量上的定量定性信息；3).測定地球形狀和外部重力場的精細結構及其隨時間的變化，進一步精化地球重力場模型；4).是測繪科學的各分支學科的基礎科學，極大地影響著測繪科學的發(fā)展。1.2大地測量系統(tǒng)與參考框架學習提要 大地測量系統(tǒng)是理論和原則的總體概念，大地測量參考框架是大地測量系統(tǒng)的具體體現(xiàn)。大地測量系統(tǒng)包括兩方面的概念：一是大地測量系統(tǒng)所采用的大地測量常數(shù)值的確定；二是大地測量系統(tǒng)應滿足的條件。 大地測量系統(tǒng)和參考框架（參考書3，P3） 大地測量坐標框架（參考書3，P3） 大地測量常數(shù)（參考書2，P27） 高程系統(tǒng)和高程框架（參考書3，P4） 重力系統(tǒng)和重力測量框架（參考書3，P4） 深度基準概念（參考書3，P4）

大地測量系統(tǒng)與參考框架的描述大地測量系統(tǒng)：規(guī)定了大地測量的起算基準、尺度標準及其實現(xiàn)方式（理論、模型與方法）。大地測量參考框架：是通過大地測量手段，由固定在地面上的點所構成的大地網(wǎng)(點）按大地測量系統(tǒng)所規(guī)定的模式構建的，是大地測量系統(tǒng)的具體實現(xiàn)。大地測量系統(tǒng)是總體概念，大地測量參考框架是大地測量系統(tǒng)的具體的應用形式。大地測量系統(tǒng)包括：坐標系統(tǒng)、高程系統(tǒng)與重力參考系統(tǒng)。大地測量參考框架包括：坐標參考框架、高程參考框架和重力參考框架。一、坐標系統(tǒng)與坐標參考框架1坐標系統(tǒng)1）參心坐標系統(tǒng)定義：參心坐標系統(tǒng)的原點位于參考橢球體的中心，Z軸即橢球的旋轉軸與地球的自轉軸平行，X軸指向平行于天文起始子午面的大地子午面與赤道面的交點，Y軸與X和Z軸構成右手坐標系。

參心坐標系的建立：建立地球參心坐標系，需如下幾個方面的工作：選擇或求定橢球的幾何參數(shù)(半徑a和扁率α)。確定橢球中心的位置(橢球定位)。確定橢球短軸的指向(橢球定向)。建立大地原點。1954年北京坐標系1954年北京坐標系可以認為是前蘇聯(lián)1942年坐標系的延伸。它的原點不在北京，而在前蘇聯(lián)的普爾科沃。相應的橢球為克拉索夫斯基橢球。1）參心坐標框架參心坐標框架1.3時間系統(tǒng)與時間系統(tǒng)框架1、常用時間系統(tǒng)1）世界時（UniversalTime－UT）定義：格林尼治零子午線處的民用時稱為世界時。2）力學時（DynamicTime－DT）定義：根據(jù)行星在太陽系中的運動所得到的時間，稱為力學時。3）原子時（AtomicTime－AT）定義：1967年10月，第十三屆國際度量衡大會通過：位于海平面上的銫133（Cs133）原子基態(tài)兩個超精細能級間在零磁場中躍遷輻射振蕩9192631770周所持續(xù)的時間為1原子時秒。（原子時秒長的定義）4）GPS時（GPST）原子時，1986年1月6日0h與UTC重合。IAT–GPST=19s從1986年1月6日0h到目前（2002.9.17），UTC又跳（閏）了13秒傳統(tǒng)大地測量是建立控制網(wǎng)的經(jīng)典方法，其基本的理論和觀測方法與數(shù)據(jù)處理在測繪生產(chǎn)工程實踐中應用廣泛，為大地測量的重點內(nèi)容之一。本章重點：1、傳統(tǒng)大地測量控制網(wǎng)的布設形式2、掌握三角網(wǎng)布設的原則3、了解全國天文大地網(wǎng)平差的技術原則4、了解測角、測距儀器的分類和檢驗掌握角度測量的方法和其誤差來源 第二章傳統(tǒng)大地控制網(wǎng)5、掌握三角高程測量原理、公式6、掌握導線測量的布設及其內(nèi)外業(yè)工作內(nèi)容學習提要掌握傳統(tǒng)大地測量控制網(wǎng)的布設形式，及其各自的優(yōu)缺點；三角網(wǎng)的布設原則；了解全國天文大地網(wǎng)平差的技術原則，了解測角、測距儀器的分類和檢驗掌握角度測量的方法和其誤差來源，掌握三角高程測量原理、公式，掌握導線測量的布設及其內(nèi)外業(yè)工作內(nèi)容。第二章傳統(tǒng)大地控制網(wǎng)2.1傳統(tǒng)大地控制網(wǎng)的布設2.4三角高程測量P112.5導線測量P12第三章空間大地控制網(wǎng) 空間大地測量是研究確定全球地面點三維坐標的一門學科，隨著測繪技術的不斷進步，GPS與傳統(tǒng)控制網(wǎng)相比有其巨大的優(yōu)勢，目前大范圍的控制已逐漸為GPS測量所代替。本章應為大地測量考試重點。本章重點1、掌握GPS控制網(wǎng)等級劃分2、掌握GPS網(wǎng)布設和觀測實施3、掌握GPS外業(yè)質量檢核內(nèi)容4、掌握GPS網(wǎng)平差流程5、了解網(wǎng)絡RTK測量學習提要GPS控制網(wǎng)等級（參考書3，P15）衛(wèi)星定位連續(xù)運行基準站的布設原則和建設（參考書3，P16）GPS網(wǎng)的技術設計（參考書3，P17）GPS網(wǎng)選點的基本要求（參考書3，P18）GPS觀測的技術要求和觀測實施（參考書3，P19）GPS測量外業(yè)數(shù)據(jù)質量檢核和GPS網(wǎng)平差（參考書3，P20-P23）GPS網(wǎng)形設計的一般原則應通過獨立觀測邊構成閉合圖形，以增加檢核條件，提高網(wǎng)的可靠性。應盡量與原有地面控制網(wǎng)相重合，重合點一般不少于3個，且分布均勻。應考慮與水準點相重合，或在網(wǎng)中布設一定密度的水準聯(lián)測點。點應設在視野開闊和容易到達的地方，聯(lián)測方向。可在網(wǎng)點附近布設一通視良好的方位點，以建立聯(lián)測方向。根據(jù)GPS測量的不同用途，GPS網(wǎng)的獨立觀測邊均應構成一定的幾何圖形，基本形式有：三角形網(wǎng)環(huán)形網(wǎng)附合導線網(wǎng)星形網(wǎng)各等級控制網(wǎng)中構成閉合環(huán)或附合路線的邊數(shù)不宜多于6條；對控制網(wǎng)內(nèi)的長邊，宜構成大地四邊形或中點多邊形；選點與埋石

選點工作開始之前，應充分收集和了解有關測區(qū)的地理情況以及原有測量標志點的分布及保持情況，以便確定適宜的觀測站位置。選點工作通常應遵守的原則是：①觀測站(即接收天線安置點)應遠離大功率的無線電發(fā)射臺和高壓輸電線，以避免其周圍磁場對GPS衛(wèi)星信號的干擾。接收機天線與其距離一般不得小于200m；②觀測站附近不應有大面積的水域或對電磁波反射(或吸收)強烈的物體，以減弱多路徑效應的影響；③觀測站應設在易于安置接收設備的地方，且視野開闊。在視場內(nèi)周圍障礙物的高度角，一般應大于10°～15°，以減弱對流層折射的影響；④觀測站應選在交通方便的地方，并且便于用其它測量手段聯(lián)測和擴展；⑤對于基線較長的GPS網(wǎng)，還應考慮觀測站附近具有良好的通訊設施(電話與電報、郵電)和電力供應，以供觀測站之間的聯(lián)絡和設備用電；⑥點位選定后(包括方位點)，均應按規(guī)定繪制點位注記，其主要內(nèi)容應包括點位及點位略圖，點位的交通情況以及選點情況等。⑦充分利用符合要求的舊有控制點。GPS觀測實施GPS觀測設備GPS觀測基本技術要求觀測作業(yè)要求觀測作業(yè)要求（續(xù)）觀測作業(yè)要求（續(xù)）GPS測量數(shù)據(jù)處理1、基線解算2、基線網(wǎng)平差3、約束平差和聯(lián)合平差4、質量分析與控制外業(yè)數(shù)據(jù)質量檢查GPS基線解算的過程是：原始觀測數(shù)據(jù)的讀入在進行基線解算時，首先需要讀取原始的GPS觀測值數(shù)據(jù)。一般說來，各接收機廠商隨接收機一起提供的數(shù)據(jù)處理軟件都可以直接處理從接收機中傳輸出來的GPS原始觀測值數(shù)據(jù)，而由第三方所開發(fā)的數(shù)據(jù)處理軟件則不一定能對各接收機的原始觀測數(shù)據(jù)進行處理，要處理這些數(shù)據(jù)，首先需要進行格式轉換。目前，最常用的格式是RINEX格式，對于按此種格式存儲的數(shù)據(jù)，大部分的數(shù)據(jù)處理軟件都能直接處理。2.外業(yè)輸入數(shù)據(jù)的檢查與修改在讀入了GPS觀測值數(shù)據(jù)后，就需要對觀測數(shù)據(jù)進行必要的檢查，檢查的項目包括：測站名、點號、測站坐標、天線高等。對這些項目進行檢查的目的，是為了避免外業(yè)操作時的誤操作。3.設定基線解算的控制參數(shù)

基線解算的控制參數(shù)用以確定數(shù)據(jù)處理軟件采用何種處理方法來進行基線解算，設定基線解算的控制參數(shù)是基線解算時的一個非常重要的環(huán)節(jié)，通過控制參數(shù)的設定，可以實現(xiàn)基線的精化處理。4.基線解算

基線解算的過程一般是自動進行的，無需過多的人工干預。5.基線質量的檢驗

基線解算完畢后，基線結果并不能馬上用于后續(xù)的處理，還必須對基線的質量進行檢驗，只有質量合格的基線才能用于后續(xù)的處理，如果不合格，則需要對基線進行重新解算或重新測量。6.結束1、基線解算時所設定的起點坐標不準確起點坐標不準確，會導致基線出現(xiàn)尺度和方向上的偏差；2、少數(shù)衛(wèi)星的觀測時間太短，導致這些衛(wèi)星的整周未知數(shù)無法準確確定當衛(wèi)星的觀測時間太短時，會導致與該顆衛(wèi)星有關的整周未數(shù)無法準確確定，而對與基線解算來講，對于參與計算的衛(wèi)星，如果與其相關的整周未知數(shù)沒有準確確定的話，就將影響整個基線計算結果；3、在整個觀測時段里，有個別時間段里周跳太多，致使周跳修復不完善；4、在觀測時段內(nèi)，多路徑效應比較嚴重，觀測值的改正數(shù)普遍較大；5、對流層或電離層折射影響過大。影響基線解算結果的主要因素：6、電磁波影響太大。7、接收機本身出現(xiàn)了問題，致使數(shù)據(jù)質量太差。比如接收機的測相精度的降低，接收機的時鐘不準確等等。影響基線解算結果的主要因素：影響GPS基線解算結果的判別1、概述對于影響GPS基線解算結果因素，有些是較容易判別的，如衛(wèi)星觀測時間太短、周跳太多、多路徑效應嚴重、對流層或電離層折射影響過大等；但對于另外一些因素卻不好判斷了，如起點坐標不準確。2、基線起點坐標不準確的判別對于由起點坐標不準確所對基線解算質量造成的影響，目前還沒有較容易的方法來加以判別，因此，在實際工作中，只有盡量提高起點坐標的準確度，以避免這種情況的發(fā)生。3、衛(wèi)星觀測時間短的判別關于衛(wèi)星觀測時間太短這類問題的判斷比較簡單，只要查看觀測數(shù)據(jù)的記錄文件中有關對與每個衛(wèi)星的觀測數(shù)據(jù)的數(shù)量就可以了。4、周跳太多的判別對于衛(wèi)星觀測值中周跳太多的情況，可以從基線解算后所獲得的觀測值殘差上來分析。處理軟件采用的是雙差觀測值，當在某測站對某顆衛(wèi)星的觀測值中含有未修復的周跳時，與此相關的所有雙差觀測值的殘差都會出現(xiàn)顯著的整數(shù)倍的增大。5、多路徑效應嚴重、對流層或電離層折射影響過大的判別對于多路徑效應、對流層或電離層折射影響的判別，我們也是通過觀測值殘差來進行的。不過與整周跳變不同的是，當多路徑效應嚴重、對流層或電離層折射影響過大時，觀測值殘差不是象周跳未修復那樣出現(xiàn)整數(shù)倍的增大，而只是出現(xiàn)非整數(shù)倍的增大，一般不超過1周，但卻又明顯地大于正常觀測值的殘差。應對措施

基線起點坐標不準確的應對方法要解決基線起點坐標不準確的問題，可以在進行基線解算時，使用坐標準確度較高的點作為基線解算的起點，較為準確的起點坐標可以通過進行較長時間的單點定位或通過與WGS-84坐標較準確的點聯(lián)測得到；也可以采用在進行整網(wǎng)的基線解算時，所有基線起點的坐標均由一個點坐標衍生而來，使得基線結果均具有某一系統(tǒng)偏差，然后，再在GPS網(wǎng)平差處理時，引入系統(tǒng)參數(shù)的方法加以解決。

衛(wèi)星觀測時間短的應對方法若某顆衛(wèi)星的觀測時間太短，則可以刪除該衛(wèi)星的觀測數(shù)據(jù)，不讓它們參加基線解算，這樣可以保證基線解算結果的質量。

周跳太多的的應對方法若多顆衛(wèi)星在相同的時間段內(nèi)經(jīng)常發(fā)生周跳時，則可采用刪除周跳嚴重的時間段的方法，來嘗試改善基線解算結果的質量；若只是個別衛(wèi)星經(jīng)常發(fā)生周跳，則可采用刪除經(jīng)常發(fā)生周跳的衛(wèi)星的觀測值的方法，來嘗試改善基線解算結果的質量。

多路徑效應嚴重由于多路徑效應往往造成觀測值殘差較大，因此，可以通過縮小編輯因子的方法來剔除殘差較大的觀測值；另外，也可以采用刪除多路徑效應嚴重的時間段或衛(wèi)星的方法。

對流層或電離層折射影響過大的應對方法對于對流層或電離層折射影響過大的問題，可以采用下列方法：提高截止高度角，剔除易受對流層或電離層影響的低高度角觀測數(shù)據(jù)。但這種方法，具有一定的盲目性，因為，高度角低的信號，不一定受對流層或電離層的影響就大。分別采用模型對對流層和電離層延遲進行改正。如果觀測值是雙頻觀測值，則可以使用消除了電離層折射影響的觀測值來進行基線解算。利用殘差圖對基線精化處理在基線解算時，經(jīng)常要判斷影響基線解算結果質量的因素，或需要確定哪顆衛(wèi)星或哪段時間的觀測值質量上有問題，殘差圖對于完成這些工作非常有用。所謂殘差圖就是根據(jù)觀測值的殘差繪制的一種圖表。正常的殘差圖一般為殘差繞著零軸上下擺動振幅一般不超過0.1周。重復處理一條基線當判明了影響基線質量的原因后，可以通過修改基線處理設置或編輯基線時段來重復處理一條基線。

在觀測數(shù)據(jù)圖中，拖動鼠標，可以選擇被刪除的數(shù)據(jù)。如圖所示，虛線框中的數(shù)據(jù)將被屏蔽，不被軟件處理。在基線測量中，有時發(fā)現(xiàn)基線處理不合格的情況，在這種情況下，可能需要多次修改基線處理設置或編輯時段，甚至出現(xiàn)基線不能求得合格解的情況。這種情況出現(xiàn)時，需要使這條基線不參與網(wǎng)平差、或將其刪除。如這條基線在基線控制網(wǎng)中是必不可少的，則就需要重測這條基線了。

GPS基線向量網(wǎng)平差

GPS基線解算就是利用GPS觀測值，通過數(shù)據(jù)處理，得到測站的坐標或測站間的基線向量值?；€向量處理后，用戶通常需要對基線處理結果進行進一步的檢驗，并將基線向量的成果進行優(yōu)化，并轉化成用戶需要的國家坐標或地方坐標，這就是網(wǎng)平差所完成的