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第一章：大地測量

1、大地測量概論；       

2、傳統大地控制網

3、gnss連續運行基準站網

4、衛星大地控制網；  

5、高程控制網；        

6、重力控制網

7、似大地水準面精化；

8、大地測量數據庫

 

第1節  大地測量概論

主要內容（基準問題）：

1、坐標系統；

2、高程系統；

3、深度基準；

4、重力基準；

5、時間基準；

6、常用坐標系統、轉換、投影。

考點1、坐標系統

根據其原點位置不同，分為地心坐標系統和參心坐標系統。

參心坐標系統：參考橢球，坐標原點

地心坐標系統：條件和建立方法

參心坐標系統

54坐標系、80坐標系所采用參考橢球、大地原點；54坐標系：克拉索夫斯基橢球，前蘇聯的普爾科沃；80坐標系：1975年國際橢球體；陜西西安；

地心坐標系統

2000國家大地控制網是定義在itf's 2000地心坐標系統中的區域性地心坐標框架。

 

考點2 高程坐標系統

1985國家高程基準是我國現采用的高程基準，青島水準原點高程為72. 260 4 m。

我國高程系統采用正常高系統，正常高的起算面是似大地水準面。存在水準面不平行性

注意三個概念：正高、正常高、大地高；

n為大地水準面差距

【例題】gps點 大地高h，正常高h和高程異常ξ三者之間的正確關系是（  ）。

a、ξ=h-h

b、ξ<h-h

c、ξ=h-h

d、ξ<h-h

答案：a

 

考點2 高程坐標系統

1985國家高程基準是我國現采用的高程基準，青島水準原點高程為72. 260 4 m。

我國高程系統采用正常高系統，正常高的起算面是似大地水準面。存在水準面不平行性

注意三個概念：正高、正常高、大地高；

n為大地水準面差距

【例題】gps點 大地高h，正常高h和高程異常ξ三者之間的正確關系是（  ）。

a、ξ=h-h

b、ξ<h-h

c、ξ=h-h

d、ξ<h-h

答案：a

 

考點5：時間基準

大地測量中常用的時間系統有：

世界時、原子時、力學時、協調時、gps

描述時間系統框架通常需要涉及以下的內容：

采用的時間頻率基準、守時系統、授時系統、覆蓋范圍

考點6：常用坐標系

地心坐標系應滿足以下四個條件：

(1)原點位于整個地球（包括海洋和大氣）的質心；

(2)尺度是廣義相對論意義下某一局部地球框架內的尺度；

(3)定向為國際時間局測定的某一歷元的協議地極和零子午線，稱為地球定向參數(eop)；

(4)定向隨時間的演變滿足地殼無整體運動的約束條件。

 

考點7 高斯投影坐標系統

高斯直角坐標系：高斯投影3條件、投影坐標系的分帶規則、坐標系的加常數；

高斯投影平面上的中央子午線投影為直線且長度不變，其余的子午線均為凹向中央子午線的曲線，其長度大于投影前的長度，離中央子午線愈遠長度變形愈長.

中央子午線投影后為直線；

中央子午線投影后長度不變；

投影具有正形投影性質，即正形投影條件；

投影坐標y=帶號+（500km+自然坐標）

帶號=[經度/6]+1；

3度帶投影：1（1.5-4.5）

考點8 坐標系轉換

不同坐標系的三維轉換模型很多，常用的有布爾沙模型（b模型）和莫洛堅斯基模型(m模型)。（七參數法；三個平移參數、三個旋轉參數、比例縮放因子）

規范

《國家大地測量基本技術規定》

精度要求、作業流程、觀測時間、觀測要求等

 

第2節  傳統大地控制網

1、傳統大地控制網的布設

2、經緯儀和光電測距儀及其檢驗

3、水平角觀測

4、三角高程測量

5、導線測量

1、分級布網、逐級控制

2、具有足夠的精度

各等級三角網觀測精度要求

3、具有足夠的密度

4、要有統一的規格

考點2：水平角觀測

水平角觀測的主要誤差影響:

觀測過程中引起的人差

外界條件對觀測精度的影響

儀器誤差對測角精度的影響

儀器誤差，如視準軸誤差、水平軸不水平的誤差、垂直軸傾斜誤差、測微器行差、照準部及水平度盤偏心差、度盤和測微器分劃誤差等。照準部轉動時的彈性帶動誤差，腳螺旋的空隙帶動差，水平微動螺旋的隙動差。

 

考點3：水平角觀測方法

水平角觀測一般采用方向觀測法、分組方向觀測法和全組合測角法。當觀測方向多于6個時采用分組方向觀測法；在一等三角觀測，或在高標上的二等三角觀測采用全組合測角法。各等級三角測量觀測使用儀器、觀測方法和測回數按表1- 2-5規定執行。

精密測角的一般方法：

1、觀測應在目標成像清晰、穩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、觀測前應認真調好焦距，消除視差。在一測回的觀測過程中不得重新調焦，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、盤右讀數之差求得兩倍視準誤差2c，借以檢核觀測質量。

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，如覘標內架或三腳架的扭轉等。

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，照準部按規定的轉動方向先預轉1～2周。

7、使用照準部微動螺旋和測微螺旋時，其最后旋轉方向均應為旋進。

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。

方向觀測法測站限差:  

① 2次讀數的秒差（光學經緯儀）,

②半測回歸零差

③l-r=2c的各方向互差

④各測回同一方向的方向值之差

 

考點4：三角高程測量

垂直角觀測方法有兩種，一是中絲法，二是三絲法。

大氣折光：k值在一天之內的變化情況是：中午附近k值最小，并且比較穩定；日出日落時k值較大，而且變化較快；減弱大氣垂直折光影響的措施：選擇有利觀測時間、對向觀測、提高觀測視線的高度、利用短邊傳算高程等

考點5：導線測量

測邊的精度要求。

 

規范

《國家三角測量》

精度、觀測要求

例題：

在導線交叉點上，當觀測方向數多于2個時，對于一、二等導線采用（）進行觀測。

a．方向觀測法   b. 測回法   c. 全組合測角法  d.都不是

正確答案：c

解析：在導線交叉點上，當觀測方向數多于2個時，對于一、二等導線采用全組合測角法進行觀測；對于三、四等導線采用方向觀測法進行觀測。

 

第3節：gnss連續運行基準站網

1、基準站組成

2、分類與布設原則

3、基準站建設

4、數據中心

5、數據通訊網絡

6、基準站測試

7、基準站維護

考點1：基準站網組成

布設原則

國家基準站網：站間距100～200 km

區域基準站網： 70（km）公里

 

考點2：觀測環境

觀測環境

 (1)距易產生多路徑效應的地物（如高大建筑、樹木、水體、海灘和易積水地帶等）的距離應大于200 m；

 (2)應有10度。以上地平高度角的衛星通視條件；

 (3)距微波站、無線電發射臺、高壓線穿越地帶等電磁干擾區距離應大于200 m;

 

第四節：衛星大地控制測量

1、gnss控制網等級

2、gnss網布設

3、gps測量數據處理

考點1：控制網等級要求

gps測量按其精度分為a、b、c、d、e五級。

（1）a級gps網由衛星定位連續運行基準站構成，用于建立國家一等大地控制網，進行全球性的地球動力學研究、地殼形變測量和衛星精密定軌測量；

（2）b級gps測量主要用于建立國家二等大地控制網，建立地方或城市坐標基準框架、區域性的地球動力學研究、地殼形變測量和各種精密工程測量等；

（3）c級gps測量用于建立三等大地控制網，以及區域、城市及工程測量的基本控制網等；

（4）d級gps測量用于建立四等大地控制網；

 

（5）e級gps測量用于測圖、施工等控制測量。

 

考點2：gnss網選址與埋石

選點時應避開環境變化大、地質環境不穩定的地區。應遠離發射功率強大的無線發射源、微波信道、高壓線（電壓高于20萬伏）等，距離不小于200 m。

（5）選點時應避開多路徑影響，點位周圍應保證高度角15。以上無遮擋，困難地區高度角大于15。的遮擋物在水平投影范圍總和不應超過30°。50 m以內的各種固定與變化反射體應標注在點之記環視圖上。

考點3：gps觀測技術要求（控制網）

1．基本技術要求

(1)最少觀測衛星數4顆；

(2)采樣間隔30 s；

(3)觀測模式：靜態觀測；

(4)觀測衛星截止高度角10。；

(5)坐標和時間系統：wgs-84，utc；

(6)觀測時段及時長：b級點連續觀測3個時段，每個時段長度大于等于23 h；c級點觀測大于等于2個時段，每個時段長度大于等于4h；d級點觀測大于等于1.6個時段，每個時段長度大于等于1h；e級點觀測大于等于1.6個時段，每個時段長度大于等于40 min。

2．觀測設備：均應采用雙頻大地型gps接收機。

 3．觀測方案

 gps觀測可以采用以下兩種方案：

 (1)基于gps連續運行站的觀測模式；

 (2)同步環邊連接gps靜態相對定位觀測模式：同步觀測儀器臺數大于等于5臺，異步環邊數小于等于6條，環長應小于等于1500 km。

 

考點4：gps作業要求

作業要求

1、架設天線時要嚴格整平、對中，天線定向線應指向磁北，定向誤差不得大于±5。

考點5：外業數據質量檢核

1．數據剔除率： 同一時段內觀測值的數據剔除率，不應超過10%。

2．復測基線的長度差

3．同步觀測環閉合差

4．獨立環閉合差及附合路線坐標閉合差

 

考點6：gps網平差

進行gps網質量的評定。評定的指標：

(1)基線向量改正數。 (2)相鄰點的中誤差和相對中誤差。

規范《全球定位系統測量規范》

例題：

按現行《全球定位系統（gps）測量規范》，隨gps接收機配備的商用軟件智能用于（ ）。

a：c級及以下各級gps網基線解算

b：a級gps網基線預處理

c：b級gps網基線精處理

c：a級gps網基線精處理

答案：a

 

第五節：高程控制網

1、水準網的布設；

2、水準儀和水準標尺檢驗；

3、水準測量作業方法及誤差來源；

4、水準測量外業計算；

5、水準網評差；

考點1：水準網的布設要求

各等級每千米水準測量的偶然中誤差和全中誤差    單位：mm

 

考點2：水準儀器的種類

主要儀器包括：水準儀、經緯儀、光電測距儀、gps接收機；

 

考點3：水準儀和水準尺檢驗

水準儀檢驗：光學測微器隙動差和分劃值的測定、視準軸和水準軸相互關系檢查、傾斜螺旋隙動差和分劃值測定、調焦誤差、自動補償誤差等。

水準尺的檢查：水準尺分劃面彎曲差的測定、標尺名義米長和分劃偶然誤差、零點不等差和基輔分劃誤差。

考點4：水準測量的基本要求

（1）觀測前30分鐘，應將儀器置于露天陰影下，使儀器與外界氣溫趨于一致；設站時，應用測傘遮蔽陽光；遷站時，應罩以儀器罩。使用數字水準儀前，還應進行預熱，預熱不少于20次單次測量。

（2）對氣泡式水準儀，觀測前應測出傾斜螺旋的置平零點，并作標記，隨著氣溫變化，應隨時調整零點位置。對于自動安平水準儀的圓水準器，應嚴格置平。

 

（3）在連續各測站上安置水準儀的三腳架時，應使其中兩腳與水準路線的方向平行，而第

三腳輪換置于路線方向的左側與右側。

（4）除路線轉彎處，每一測站上儀器與前后視標尺的三個位置，應接近一條直線。

（5）不應為了增加標尺讀數，而把尺樁（臺）安置在壕坑中。

（6）轉動儀器的傾斜螺旋和測微鼓時，其最后旋轉方向，均應為旋進。

（7）每一測段的往測與返測，其測站數均為偶數。由往測轉向返測時，兩支標尺應互換位置，并應重新整置儀器。

（8）在高差很大的地區，應選用長度穩定的、標尺名義米長度偏差和分劃偶然誤差較小的水準標尺作業。

 

考點5：水準測量的觀測順序

二等水準往測時每站應采取的觀測程序為：

  1.對于奇數站：后-前-前-后

  2.對于偶數站：前-后-后-前

二等水準返測時每站應采取的觀測程序為：

  1.對于奇數站：前-后-后-前

  2.對于偶數站：后-前-前-后

 

表8-14

 

考點7：水準測量的主要誤差來源

1．儀器誤差

儀器誤差主要有視準軸與水準器軸不平行的誤差、水準標尺每米真長誤差和兩根水準標尺零點差。

2．外界因素引起的誤差

外界因素引起的誤差主要有溫度變化對i角的影響、大氣垂直折光影響、儀器腳架和尺臺（樁）升降的影響等。

3．觀測誤差

 

考點8：外業高差和概略高程表

在國家一、二等水準測量外業高差和概略高程表編算時，所用的高差應加天水準標尺長度改正、水準標尺溫度改正、正常水準面不平行改正、重力異常改正、固體潮改正、環閉合差改正。

在國家三，．四等水準測量外業高差和概略高程表編算時，所用的高差只加入水準標尺長度改正、正常水準面不平行改正、路（環）線閉合差改正。

規范

 

7.6.1

 

8.2

 

第六節：重力控制網

1、重力測量設計；

2、重力控制網選點與埋石

3、重力測量儀器及檢驗

4、重力測量

5、重力觀測的數據計算及上交資料；

考點1：重力控制測量設計原則

重力基本網是重力控制網中最高級控制，它由重力基準點和基本點以及引點組成。重力基準點經多臺、多次的高精度絕對重力儀測定。

重力基本網的設計原則：應有一定的點位密度和精度。

基本重力控制點應在全國構成多邊形網，其點距應在500 km左右。一、二等可布設成閉合、附合等形式，點間距約300km；長基線兩端均須為基準點，短基線至少一端須與國家點聯測。

 考點2：加密重力測量設計原則

（1）在全國建立5'×5'的國家基本格網的數字化平均重力異常模型；

（2）為精化大地水準面，采用天文、重力、gps水準測量方法確定全國范圍的高程異常值；

（3）為內插大地點求出天文大地垂線偏差；

（4）為國家一、二等水準測量正常高系統改正。

加密重力測線附合或閉合時間一般不應超過60小時。

 

考點3：重力測量儀器及檢驗

絕對重力儀是fgs型，

“拉科斯特型”（簡稱lcr，分為g型和d型）相對重力儀，用于測定基本重力點和一等重力點。

測定二等重力點及加密重力點的相對重力儀，可以采用石英彈簧重力儀(如：zsm、

worden)或金屬彈簧重力儀(如：lcr)

考點4：重力測量

重力測量包括：絕對重力測量、基本重力點聯測、一、二等重力點聯測、加密重力點聯測、平面坐標和高程測定；

1、絕對重力儀觀測

由每次下落采集的距離和時間對組成觀測方程，解算出落體下落初始位置高度處的觀測重力值g，，繪制下落結果直方圖，進行固體潮改正、氣壓改正、極移改正和光速有限改正，并將重力值g，進行觀測高度改正，分別歸算至離墩面1.3 m和墩面，以獲得1.3 m處和墩面的觀測重力值。

 2、重力垂直梯度和水平梯度的測定

每個絕對重力點在測定重力值時，應同時測定重力垂直梯度，測定水平梯度。在測量前應對所用的重力儀進行電子（或光學）靈敏度和縱橫氣泡的檢驗，應進行電子（或光學）靈敏度、縱橫水準氣泡、正確讀數線和電子讀數線性度（或光學位移線性度）四項檢驗。

 

3、基本重力點聯測

國家基本重力點（含引點）聯測應采用對稱觀測，即：a—b—c……c—b—a，觀測過程中儀器停放超過2小時，則在停放點應重復觀測，以消除靜態零漂。每條測線一般在24小時內閉合，特殊情況可以放寬到48小時。每條測線計算一個聯測結果。

4、一、二等重力點聯測

一等重力點聯測路線應組成閉合環或附合在兩基本點間，其測段數一般不超過5段，特殊情況下可以按輻射狀布測一個一等點。聯測時應采用對稱觀測，即：a-b-c……c-b-a，觀測過程中儀器停放超過2小時，則在停放點應重復觀測，以消除靜態零漂。每條測線一般在24小時內閉合，特殊情況可以放寬到48小時。每條測線計算一個聯測結果。

二等重力點聯測起算點為重力基本點、一等重力點或其引點。聯測組成的閉合路線或附合路線中的二等重力點數不得超過4個，在支測路線中允許支測2個二等重力點。一般情況下，二等聯測應盡量采用三程循環法，即：a-b-a，b-a-b作為兩條測線計算。每條測線一般在36小時內閉合，困難地區可以放寬到48小時。

5、加密重力點聯測

加密重力測量的起算點為各等級重力控制點，重力測線應形成閉合或附合路線，其閉合時間一般不應超過60小時，困難地區可以放寬到84小時

6、平面坐標和高程測定

各等級的重力點的平面坐標、高程測定中誤差不應超過1.0 m。

加密重力點的點位相對于國家大地控制點的平面點位中誤差不得超過100 m，相對精度不低于國家四等水準點的高程點的中誤差不應超過1.0m，困難地區可以放寬到2.0 m。

 

考點5：重力觀測的數據計算及上交資料

1．絕對重力測量數據計算

絕對重力測量數據計算包括以下內容：

(1)墩面或離墩面1.3 m高度處重力值計算；

(2)每組觀測重力值的平均值計算及精度估算；

(3)總平均值計算及精度估算；

(4)重力梯度計算。

2．相對重力測量數據計算

 相對重力測量數據計算包括以下內容：

 (1)初步觀測值的計算；

 (2)零漂改正后的觀測值計算。

 

規范

《國家一等重力測量規范》和《加密重力測量規范》

 

第七節：似大地水準面精化

1、概述

2、似大地水準面精化設計

3、控制網建設與數據處理

4、似大地水準面精化計算

考點1：似大地水準面的概念

參考橢球面與大地水準面之差的距離稱為大地水準面差距，記為n；參考橢球面與似大地水準面之差的距離稱為高程異常，記為ξ，

精確求定大地水準面差距n，則是對大地水準面的精化，精確求定高程異常r，則是對似大地水準面的精化。

現代采用gps定位技術，點位大地高與坐標直接求出，只要在一個區域內精確確定高程異常ξ，則可以求出正常高h_正常高，改變了以前為得到點位的正常高必須進行傳統水準測量。

考點2：gps水準點邊長

區域似大地水準面精化后要達到gps技術代替低等級水準測量目的，滿足大比例尺測圖，其精度指標應為：城市±5.0 cm，平原、丘陵±8.0 cm，山區±15.0 cm。其分辨率應為2.5'×2.5'。

 

考點3：gps水準點大地高測定精度

區域似大地水準面精化精度主要取決于gps測定大地高的精度。如果城市似大地水準面精化達到±5.0 cm，則布設的gps水準點測定的大地高精度應在±3.0 cm左右。區域似大地水準面精化誤差源主要來自四方面：    

(1) gps測定大地高的誤差；

(2)水準測量誤差：gps c級網點聯測三等水準，每千米測量的偶然中誤差為±30mm;

(3)重力測量誤差：對15個省、直轄市區域加密重力資料分析，重力值的精度大部分優于0.5 mgal；

(4)地形數據dem的誤差：dem格網間距在500 m時，對大地水準面的影響最大為0. 006 m。

區域似大地水準面精化精度主要取決于gps測定大地高的精度。

 

《區域似大地水準面精化基本技術規定》

 

第8節：大地測量數據庫

1、概述

2、組成、分級和結構

3、大地測量數據；

4、管理系統；

5、支撐環境

6、臨時基站rtk測量

7、網絡rtk測量

 

考點1：數據庫設計

包括四個主要步驟：1、數據分析與建模；2、概念模型設計；3、邏輯模型設計；4、物理模型設計；

概念設計：設置各類實體的屬性和主鍵，根據實體之間的相互關系連接實體，設計概念結構模型實體一關系(e-r)圖。屬性、實體、聯系的表示方法；

邏輯設計：按照關系規范化理論要求將概念模型轉化為關系模型，形成邏輯結構。

考點2：數據管理系統

1.數據輸入；2.數據輸出；3.查詢統計；4.數據維護；5.安全管理；

具有用戶管理、權限管理、日記管理、事務管理、數據庫備與與恢復功能。

考點3：網絡rtk測量

1、單基站rtk技術

網絡rtk模式下，每個基準站服務半徑可以達到30 km。

2、虛擬基站技術(vrs)

3、主副站技術(mac)

vrs技術和mac技術服務半徑可以達到40 km左右。

《rtk測量技術規程》：精度、作業方法、要求等