大地測量學課件__大地控制網數(shù)據(jù)處理

1、第八章第八章 大地控制網大地控制網數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理第八章第八章 大地控制網數(shù)據(jù)處理大地控制網數(shù)據(jù)處理外業(yè)外業(yè)觀測：水平方向、變長、觀測：水平方向、變長、GPS基線向量、水準高差、天文方位角基線向量、水準高差、天文方位角內業(yè)內業(yè)計算：計算：概算概算、平差平差第八章第八章 大地控制網數(shù)據(jù)處理大地控制網數(shù)據(jù)處理第八章第八章 大地控制網數(shù)據(jù)處理大地控制網數(shù)據(jù)處理8.1 大地控制網概算大地控制網概算 應用大地測量學應用大地測量學u 系統(tǒng)地檢查外業(yè)觀測成果質量，把好質量關；系統(tǒng)地檢查外業(yè)觀測成果質量，把好質量關；u 將地面上觀測成果化算到高斯平面上，按控制網幾何將地面上觀測成果化算到高斯平面上，按控制網幾

2、何條件進行檢核，為平差計算做好數(shù)據(jù)準備工作。條件進行檢核，為平差計算做好數(shù)據(jù)準備工作。第一節(jié)概算 應用大地測量學應用大地測量學8.1.1 導線測量概算導線測量概算8.1.2 GPS控制網概算控制網概算8.1 大地控制網概算大地控制網概算 應用大地測量學應用大地測量學8.1.1 導線測量概算導線測量概算8.1.2 GPS控制網概算控制網概算8.1 大地控制網概算大地控制網概算8.1.1 導線測量概算導線測量概算 應用大地測量學應用大地測量學導線測量概算工作包括：導線測量概算工作包括：外業(yè)測量觀測數(shù)據(jù)的檢查外業(yè)測量觀測數(shù)據(jù)的檢查將觀測值化算到標石中心將觀測值化算到標石中心將觀測值化算到橢球面上將觀

3、測值化算到橢球面上將觀測值化算到高斯平面上將觀測值化算到高斯平面上 應用大地測量學應用大地測量學 1 1、觀測手簿、觀測手簿 2 2、觀測記薄、觀測記薄 3 3、歸心投影用紙、歸心投影用紙 4 4、儀器檢驗資料、儀器檢驗資料 5 5、已知數(shù)據(jù)表和控制網略圖的編制、已知數(shù)據(jù)表和控制網略圖的編制 8.1.1 導線測量概算導線測量概算 應用大地測量學應用大地測量學 導線外業(yè)觀測中，有時儀器中心偏離測站點標石中心，導線外業(yè)觀測中，有時儀器中心偏離測站點標石中心，叫做測站偏心。而被觀測目標如果偏離照準點標石中心，則叫做測站偏心。而被觀測目標如果偏離照準點標石中心，則稱為照準點偏心。為了把水平方向觀測值歸

4、算到標石中心，稱為照準點偏心。為了把水平方向觀測值歸算到標石中心，必須將觀測方向值加上測站點歸心改正和照準點歸心改正必須將觀測方向值加上測站點歸心改正和照準點歸心改正（詳見本書附錄（詳見本書附錄4 4）。）。測站點歸心改正：測站點歸心改正： （8-18-1）照準點歸心改正：照準點歸心改正： （8-28-2） 8.1.1 導線測量概算導線測量概算ikTTkikyyiSMerSMeC21)sin()sin( 應用大地測量學應用大地測量學 邊長測量如果存在偏心（測距儀偏心或反射鏡偏心），邊長測量如果存在偏心（測距儀偏心或反射鏡偏心），要進行邊長歸心改正，將觀測邊長歸算到標石中心。要進行邊長歸心改正，

5、將觀測邊長歸算到標石中心。 （8-38-3） 8.1.1 導線測量概算導線測量概算22)sinsin()coscos(kkiikkiieeeedd 應用大地測量學應用大地測量學 水平方向觀測值歸算到橢球面上須在測站平差和歸水平方向觀測值歸算到橢球面上須在測站平差和歸心改正后的方向值中加入心改正后的方向值中加入三差改正三差改正：垂線偏差垂線偏差改正、改正、標高差標高差改正和由法截弧方向化為大地線改正和由法截弧方向化為大地線方向的方向的截面差截面差改正。由于這三項改正在邊長小于改正。由于這三項改正在邊長小于1010公里公里時，影響值小于時，影響值小于0.10.1，因此在短邊導線概算時一般不加，因此

6、在短邊導線概算時一般不加三項改正。三項改正。直接將地面方向觀測值作為橢球面方向觀測直接將地面方向觀測值作為橢球面方向觀測值。值。8.1.1 導線測量概算導線測量概算 應用大地測量學應用大地測量學 地面實際觀測邊長一般需要加氣象改正、儀器常數(shù)改正、傾斜地面實際觀測邊長一般需要加氣象改正、儀器常數(shù)改正、傾斜改正、歸心改正，計算得到測站、鏡站兩個控制點之間的水平觀測改正、歸心改正，計算得到測站、鏡站兩個控制點之間的水平觀測邊長邊長d d，水平邊長還要化算到橢球面上相應的大地線長度，水平邊長還要化算到橢球面上相應的大地線長度S S，其計算，其計算公式為：公式為：式中式中HmHm為測站點和鏡站點的平均大

7、地高，為測站點和鏡站點的平均大地高，R RA A為歸化邊長方向法截弧為歸化邊長方向法截弧曲率半徑。曲率半徑。a a、e e、BmBm分別為橢球長半軸、第一偏心率、測站點和鏡分別為橢球長半軸、第一偏心率、測站點和鏡站點的平均緯度。站點的平均緯度。2324)1 (AAmRdRHdSmABeeaR222sin118.1.1 導線測量概算導線測量概算 應用大地測量學應用大地測量學 為了在平面上進行平差，還必須將橢球上觀測值化為了在平面上進行平差，還必須將橢球上觀測值化算到高斯投影平面上，這項工作包括算到高斯投影平面上，這項工作包括、和和等三項內容。等三項內容。1。方向改正：。方向改正：（8-6）式，（

8、）式，（6-62），（），（6-64）式）式2。距離改正：（。距離改正：（8-7）式，（）式，（6-67）式）式3。大地方位角化算為坐標方位角：（。大地方位角化算為坐標方位角：（8-8）式）式8.1.1 導線測量概算導線測量概算 應用大地測量學應用大地測量學 1、角度歸心改正、角度歸心改正 2、高差計算、高差計算 3 3、邊長斜距改平距、歸心改正和化算至高斯平面的改正、邊長斜距改平距、歸心改正和化算至高斯平面的改正 4 4、計算導線方位角條件和環(huán)形條件閉合差、計算導線方位角條件和環(huán)形條件閉合差 5 5、計算導線測角中誤差、計算導線測角中誤差 6 6、計算導線測距中誤差、計算導線測距中誤差 7

9、7、計算導線相對閉合差、計算導線相對閉合差 8.1.1 導線測量概算導線測量概算 應用大地測量學應用大地測量學 P232234頁頁8.1.1 導線測量概算導線測量概算 應用大地測量學應用大地測量學8.1.1 導線測量概算導線測量概算8.1.2 GPS控制網概算控制網概算8.1 大地控制網概算大地控制網概算8.1.2 GPS控制網概算控制網概算 應用大地測量學應用大地測量學（一）數(shù)據(jù)預處理及其基線解算（一）數(shù)據(jù)預處理及其基線解算 數(shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)傳輸將觀測記錄數(shù)據(jù)傳輸至計算機，形成觀測將觀測記錄數(shù)據(jù)傳輸至計算機，形成觀測值文件、衛(wèi)星星歷文件、測站文件；值文件、衛(wèi)星星歷文件、測站文件；基線解算基線解算

10、一般采用一般采用雙差觀測值用軟件解算兩點間的坐標差（基線向量）。雙差觀測值用軟件解算兩點間的坐標差（基線向量）。（二）觀測結果的外業(yè)檢核（二）觀測結果的外業(yè)檢核 剔除精度較差的基線剔除精度較差的基線；計算并檢核；計算并檢核同步環(huán)閉合差同步環(huán)閉合差；計；計算并檢核算并檢核復測基線復測基線；計算并檢核；計算并檢核異步環(huán)閉合差異步環(huán)閉合差。第八章第八章 大地控制網數(shù)據(jù)處理大地控制網數(shù)據(jù)處理 應用大地測量學應用大地測量學8.2.1 條件平差的基本原理與方法條件平差的基本原理與方法8.2.2 間接平差的基本原理與方法間接平差的基本原理與方法8.2.3 控制網平差前的準備工作控制網平差前的準備工作 8.2

11、 控制網平差原理控制網平差原理8.2 控制網平差原理控制網平差原理 應用大地測量學應用大地測量學8.2 控制網平差原理控制網平差原理 應用大地測量學應用大地測量學 應用大地測量學應用大地測量學8.2.1 條件平差的基本原理與方法條件平差的基本原理與方法8.2.2 間接平差的基本原理與方法間接平差的基本原理與方法8.2.3 控制網平差前的準備工作控制網平差前的準備工作 8.2 控制網平差原理控制網平差原理8.2.1 條件平差條件平差 應用大地測量學應用大地測量學繪制控制網平差略圖（在圖上標明各已知點、待定點繪制控制網平差略圖（在圖上標明各已知點、待定點點名和編號，觀測值編號，坐標推算路線）；點名

12、和編號，觀測值編號，坐標推算路線）；編制起算數(shù)據(jù)表和觀測值表；編制起算數(shù)據(jù)表和觀測值表；確定條件方程總數(shù)和各類條件方程個數(shù)；確定條件方程總數(shù)和各類條件方程個數(shù)；列出觀測值條件方程式和權函數(shù)式列出觀測值條件方程式和權函數(shù)式; 組成法方程并解算組成法方程并解算; 計算觀測值改正數(shù)計算觀測值改正數(shù)V及其平差值及其平差值; 評定精度：計算單位權中誤差，平差值函數(shù)中誤差。評定精度：計算單位權中誤差，平差值函數(shù)中誤差。 應用大地測量學應用大地測量學8.2.1 條件平差的基本原理與方法條件平差的基本原理與方法8.2.2 間接平差的基本原理與方法間接平差的基本原理與方法8.2.3 控制網平差前的準備工作控制網

13、平差前的準備工作 8.2 控制網平差原理控制網平差原理8.2.2 間接平差間接平差 應用大地測量學應用大地測量學繪制控制網平差略圖（在圖上標明各已知點、待定點繪制控制網平差略圖（在圖上標明各已知點、待定點點名和編號，觀測值編號，坐標推算路線）；點名和編號，觀測值編號，坐標推算路線）；編制起算數(shù)據(jù)表和觀測值表；編制起算數(shù)據(jù)表和觀測值表；選取參數(shù)（高程控制網選擇待定高程點高程近似值的選取參數(shù)（高程控制網選擇待定高程點高程近似值的改正數(shù)為參數(shù)，平面控制網選擇待定控制點坐標近似值的改正數(shù)為參數(shù)，平面控制網選擇待定控制點坐標近似值的改正數(shù)為參數(shù)）；改正數(shù)為參數(shù)）；列出觀測量平差值對參數(shù)的誤差方程式列出觀

14、測量平差值對參數(shù)的誤差方程式; ;列出各參數(shù)間的條件方程（未知參數(shù)間的約束條件）列出各參數(shù)間的條件方程（未知參數(shù)間的約束條件）8.2.2間接平差間接平差 應用大地測量學應用大地測量學按附有條件的間接平差原理，由誤差方程和條件方程按附有條件的間接平差原理，由誤差方程和條件方程組成法方程；組成法方程；解算法方程，求出未知數(shù)解算法方程，求出未知數(shù); ; 計算觀測值改正數(shù)計算觀測值改正數(shù)V V及其平差值及其平差值; ; 評定精度：計算單位權中誤差，未知數(shù)中誤差，未知評定精度：計算單位權中誤差，未知數(shù)中誤差，未知數(shù)函數(shù)中誤差。數(shù)函數(shù)中誤差。 應用大地測量學應用大地測量學8.2.1 條件平差的基本原理與方

15、法條件平差的基本原理與方法8.2.2 間接平差的基本原理與方法間接平差的基本原理與方法8.2.3 控制網平差前的準備工作控制網平差前的準備工作 8.2 控制網平差原理控制網平差原理8.2.3 控制網平差前段準備工作控制網平差前段準備工作 應用大地測量學應用大地測量學控制網平差計算是控制網平差計算是復雜復雜而而細致細致的工作。的工作。（1 1）起算數(shù)據(jù)起算數(shù)據(jù)的收集與分析（精度和可靠性）。的收集與分析（精度和可靠性）。（2 2）觀測數(shù)據(jù)觀測數(shù)據(jù)的檢核與換算：是否超限、粗差和系統(tǒng)誤的檢核與換算：是否超限、粗差和系統(tǒng)誤差、換算到高斯平面上。差、換算到高斯平面上。（3 3）平差計算平差計算的注意事項：

16、的注意事項： 觀測值觀測值2 2個人獨立整理或一個人整理個人獨立整理或一個人整理2 2次。次。 觀測值編號正確。觀測值編號正確。 程序中數(shù)據(jù)格式輸入正確，程序中數(shù)據(jù)格式輸入正確，2 2人檢核。人檢核。 平差結果認真分析、審核、檢驗。平差結果認真分析、審核、檢驗。第八章第八章 大地控制網數(shù)據(jù)處理大地控制網數(shù)據(jù)處理第三節(jié)第三節(jié) 平面控制網平差平面控制網平差 應用大地測量學應用大地測量學根據(jù)選取的函數(shù)模型不同劃分：根據(jù)選取的函數(shù)模型不同劃分： 一、平面控制網間接平差一、平面控制網間接平差以待定點的坐標以待定點的坐標X X、Y Y作為未知數(shù)（又稱坐標平差），列出作為未知數(shù)（又稱坐標平差），列出網中各類

17、觀測值的誤差方程式（觀測值的改正數(shù)與未知數(shù)網中各類觀測值的誤差方程式（觀測值的改正數(shù)與未知數(shù)之間的函數(shù)關系式）。之間的函數(shù)關系式）。 二、導線網按條件平差二、導線網按條件平差第三節(jié)第三節(jié) 平面控制網平差平面控制網平差 應用大地測量學應用大地測量學（一）方向誤差方程式的列立與約化（一）方向誤差方程式的列立與約化（二）觀測邊誤差方程的列立（二）觀測邊誤差方程的列立（三）附加條件方程式的列立（三）附加條件方程式的列立（四）誤差方程式的組成（四）誤差方程式的組成（五）法方程式的組成與解算（五）法方程式的組成與解算（六）平差成果計算（六）平差成果計算（七）精度評定（七）精度評定第三節(jié)第三節(jié) 平面控制網平

18、差平面控制網平差 應用大地測量學應用大地測量學導線網結點之間（或附和導線兩已知點之間）的節(jié)點數(shù)量導線網結點之間（或附和導線兩已知點之間）的節(jié)點數(shù)量多，采用條件平差法效果較好；反之，結點密集的導線網多，采用條件平差法效果較好；反之，結點密集的導線網易采用間接平差法進行平差計算。易采用間接平差法進行平差計算。附和導線三種形式：附和導線三種形式：（1）兩端均有定向角和已知點）兩端均有定向角和已知點（2）兩端有已知點，一端有定向角）兩端有已知點，一端有定向角（3）兩端有已知點，沒有定向角（無定向附和導線）兩端有已知點，沒有定向角（無定向附和導線）第八章第八章 大地控制網數(shù)據(jù)處理大地控制網數(shù)據(jù)處理第四節(jié)

19、第四節(jié) 高程控制網平差高程控制網平差 應用大地測量學應用大地測量學高程控制網：水準網（等級高程控制）和三角高程網高程控制網：水準網（等級高程控制）和三角高程網 一、水準網條件平差法（嚴密條件平差）一、水準網條件平差法（嚴密條件平差）多余觀測個數(shù)多余觀測個數(shù)r = n t n為高差觀測總數(shù)，為高差觀測總數(shù)，t為必要觀測個數(shù)。為必要觀測個數(shù)。適用于簡單網形。適用于簡單網形。二、結點平差法二、結點平差法以待定點近似高程點改正數(shù)為未知參數(shù)，以兩個高程點之以待定點近似高程點改正數(shù)為未知參數(shù)，以兩個高程點之間的高差為觀測值，列誤差方程式。間的高差為觀測值，列誤差方程式。適用于復雜網形。適用于復雜網形。第四

20、節(jié)第四節(jié) 高程控制網平差高程控制網平差 應用大地測量學應用大地測量學（一）按間接平差法對結點進行平差（一）按間接平差法對結點進行平差（二）按單一水準路線條件平差對各水準路線進行平差（二）按單一水準路線條件平差對各水準路線進行平差（三）水準網結點平差算例（三）水準網結點平差算例（四）三角高程網結點平差（四）三角高程網結點平差 高程控制網結點平差法觀測高差的誤差方程式：觀測高差的誤差方程式：法方程式：法方程式：解算未知數(shù)，計算結點高程平差值：解算未知數(shù)，計算結點高程平差值：精度評定：精度評定：圖8-15663265521544314333322221111PlXXVPlXXVPlXXVPlXVPl

21、XVPlXV0)(0)(0)(336432614236265215134251541UXPPPXPXPUXPXPPPXPUXPXPXPPP111213122122233313233QQQXQQQXXQQQ122UUU) 3,2,1(0iXXHiiitnPVVmT00iiiHQmm0，相鄰結點間的各測段高差相鄰結點間的各測段高差 組成單一水準路線；組成單一水準路線； 先平差求出結點高程；先平差求出結點高程； 相鄰結點間再按單一附合相鄰結點間再按單一附合路線進行平差。路線進行平差。 直接解算法方程可得直接解算法方程可得：解算方法：迭代法解算方法：迭代法1。先計算結點高程近似值，。先計算結點高程近似

22、值，Xi=Hi+hi；2。計算。計算X1時，時，X2、X3以近似值代入；計算以近似值代入；計算X2時時X3以近似值代入，以近似值代入，X1以第一次計算值代入；計算以第一次計算值代入；計算X3時，時，X1、X2以第一次計算值代入；以第一次計算值代入；3。第二次計算。第二次計算X1時，時，X2、X3以第一次計算值代入；依次類推。以第一次計算值代入；依次類推。4。至。至X（i+1）-X（i）0。0001m，迭代計算結束。，迭代計算結束。5。精度評定：按最后結果計算高差與高差觀測值的改正數(shù)評定精度。精度評定：按最后結果計算高差與高差觀測值的改正數(shù)評定精度。) )P PP P) ) / /( (P Ph

23、 h( (x xP P) )h h( (x xP P) )h h( (H H p px xx xx x) )P PP P) ) / /( (P Ph h( (x xP P) )h h( (x xP P) )h h( (H H p px xx xx x) )P PP P) ) / /( (P Ph h( (x xP P) )h h( (x xP P) )h h( (H H p px xx xx x6 64 43 36 62 26 64 41 14 43 3C C3 33 30 03 33 36 65 52 26 63 36 65 51 15 52 2B B2 22 20 02 22 25 54

24、41 15 52 25 54 43 34 41 1A A1 11 10 01 11 1第八章第八章 大地控制網數(shù)據(jù)處理大地控制網數(shù)據(jù)處理第五節(jié)第五節(jié) GPS基線向量網平差基線向量網平差 應用大地測量學應用大地測量學第五節(jié)GPS網平差第八章第八章 大地控制網數(shù)據(jù)處理大地控制網數(shù)據(jù)處理第六節(jié)第六節(jié) 控制網精度與可靠性估算控制網精度與可靠性估算 應用大地測量學應用大地測量學大地控制網的設計：大地控制網的設計： 選點選點 確定觀測方案（選擇儀器、觀測方法、構網）確定觀測方案（選擇儀器、觀測方法、構網） 精度估算精度估算 控制網質量的重要量化指標控制網質量的重要量化指標 可靠性分析可靠性分析第六節(jié)控制網

25、精度與可靠性第六節(jié)第六節(jié) 控制網精度與可靠性估算控制網精度與可靠性估算 應用大地測量學應用大地測量學第六節(jié)控制網精度與可靠性第六節(jié)第六節(jié) 控制網精度與可靠性估算控制網精度與可靠性估算 應用大地測量學應用大地測量學在圖上量測各控制點的在圖上量測各控制點的近似坐標近似坐標，確定各類觀測量的誤，確定各類觀測量的誤差方程式的差方程式的系數(shù)系數(shù)B B，根據(jù)，根據(jù)控制網等級控制網等級和所選擇和所選擇儀器設備儀器設備確定觀確定觀測值的測值的權權P P和和單位權中誤差單位權中誤差 ，按，按間接平差間接平差方法組成法方程方法組成法方程系數(shù)矩陣：系數(shù)矩陣：PBBNTBB11)(PBBNQTBBXtXtXXtXXtXtXXXXXXtXXXXXXXQQQQQQQQQQ212221212111iixQi00第六節(jié)第六節(jié) 控制網精度與可靠性估算控制網精度與可靠性估算 應用大地測量學應用大地測量學 測量觀測值除含有測量觀測值除含有隨機誤差隨機誤差外，還常并存有外，還常并存有系統(tǒng)誤差系統(tǒng)誤差和和粗差粗差。系。系統(tǒng)誤差和粗差必須排除，才能獲得可靠