注冊(cè)測(cè)繪師講義第一章 大地測(cè)量 第一節(jié)

1、第一章 大地測(cè)量第一節(jié) 大地測(cè)量概論主要內(nèi)容（基準(zhǔn)問(wèn)題）：1、 坐標(biāo)系統(tǒng)；2、 高程系統(tǒng)；3、 深度基準(zhǔn)4、 重力基準(zhǔn)；5、 時(shí)間基準(zhǔn)知識(shí)點(diǎn)1：參心坐標(biāo)系統(tǒng)：根據(jù)其原點(diǎn)位置不同，分為地心坐標(biāo)系統(tǒng)和參心坐標(biāo)系統(tǒng)。大地測(cè)量常數(shù)是指與地球一起旋轉(zhuǎn)且和地球表面最佳吻合的旋旋轉(zhuǎn)橢球（即地球橢球）幾何參數(shù)和物理參數(shù)。54坐標(biāo)系、80坐標(biāo)系所采用參考橢球、大地原點(diǎn)；54坐標(biāo)系：克拉索夫斯基橢球，前蘇聯(lián)的普爾科沃；80坐標(biāo)系：1975年國(guó)際橢球體；陜西西安；三個(gè)概念：大地線、子午圈、卯酉圈；高斯投影、蘭伯特投影；知識(shí)點(diǎn)2：地心坐標(biāo)系國(guó)際地面參考框架(itrf)是國(guó)際地面參考系統(tǒng)(itrs)的具體實(shí)現(xiàn)。它以甚長(zhǎng)

2、基線干涉測(cè)量(vlbi)、衛(wèi)星激光測(cè)距(slr)、激光測(cè)月(llr)、gps和衛(wèi)星多普勒定軌定位(doris)等空間大地測(cè)量技術(shù)構(gòu)成全球觀測(cè)網(wǎng)點(diǎn)，經(jīng)數(shù)據(jù)處理，得到itrf點(diǎn)（地面觀測(cè)點(diǎn)）站坐標(biāo)和速度場(chǎng)等。2000國(guó)家大地控制網(wǎng)是定義在itf's 2000地心坐標(biāo)系統(tǒng)中的區(qū)域性地心坐標(biāo)框架。區(qū)域性地心坐標(biāo)框架一般由三級(jí)構(gòu)成。第一級(jí)為連續(xù)運(yùn)行站構(gòu)成的動(dòng)態(tài)地心坐標(biāo)框架，它是區(qū)域性地心坐標(biāo)框架的主控制；第二級(jí)是與連續(xù)運(yùn)行站定期聯(lián)測(cè)的大地控制點(diǎn)構(gòu)成的準(zhǔn)動(dòng)態(tài)地心坐標(biāo)框架；第三級(jí)是加密大地控制點(diǎn).（itrf）已成為國(guó)際公認(rèn)的應(yīng)用最廣泛、精度最高的地心坐標(biāo)框架。知識(shí)點(diǎn)3：高程系統(tǒng)：1985國(guó)家高程基準(zhǔn)

3、是我國(guó)現(xiàn)采用的高程基準(zhǔn)，青島水準(zhǔn)原點(diǎn)高程為72. 260 4 m。水準(zhǔn)原點(diǎn)網(wǎng)由主點(diǎn)-原點(diǎn)、參考點(diǎn)、附點(diǎn)共6個(gè)點(diǎn)組成我國(guó)高程系統(tǒng)采用正常高系統(tǒng)，正常高的起算面是似大地水準(zhǔn)面。正常高：由地面點(diǎn)沿垂線向下至似大地水準(zhǔn)面之間的距離，就是該點(diǎn)的正常高，即該點(diǎn)的高程。正高：沿重力（垂）到大地水準(zhǔn)面的距離大地高：沿法線到橢球面的距離n為大地水準(zhǔn)面差距，為高程異常測(cè)量外業(yè)作業(yè)大基準(zhǔn)面、基準(zhǔn)線（大地水準(zhǔn)面，鉛垂線）；內(nèi)業(yè)作業(yè)的基準(zhǔn)面、基準(zhǔn)線（參考橢球面，法線）存在水準(zhǔn)面不平行性，需要進(jìn)行水準(zhǔn)概算；知識(shí)點(diǎn)4：例題：gps點(diǎn) 大地高h(yuǎn)，正常高h(yuǎn)和高程異常三者之間的正確關(guān)系是（ a）。a、=h-hb、<h-hc

4、、=h-hd、<h-h知識(shí)點(diǎn)5：重力系統(tǒng)框架：重力參考系統(tǒng)則是指采用的橢球常數(shù)及其相應(yīng)的正常重力場(chǎng)。重力測(cè)量框架則是由分布在各地的若干絕對(duì)重力點(diǎn)和相對(duì)重力點(diǎn)構(gòu)成的重力控制網(wǎng)，以及用作相對(duì)重力尺度標(biāo)準(zhǔn)的若干條長(zhǎng)短基線。1999年至2002年，我國(guó)完成了2000國(guó)家重力基本網(wǎng)建設(shè)，簡(jiǎn)稱“2000網(wǎng)”。它由259個(gè)點(diǎn)組成，其中基準(zhǔn)點(diǎn)21個(gè)、基本點(diǎn)126個(gè)和基本點(diǎn)引點(diǎn)112個(gè)；長(zhǎng)基線網(wǎng)1個(gè)，重力儀格值標(biāo)定場(chǎng)8處，聯(lián)測(cè)了1985國(guó)家重力基本網(wǎng)及中國(guó)地殼運(yùn)動(dòng)觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)重力網(wǎng)點(diǎn)66個(gè)。該網(wǎng)使用了fg5絕對(duì)重力儀施測(cè)，并增加了絕對(duì)重力點(diǎn)的數(shù)量，覆蓋面大，是我國(guó)新的重力測(cè)量基準(zhǔn)。重力系統(tǒng)采用grs 80橢球

5、常數(shù)及其相應(yīng)正常重力場(chǎng)。80年代初，我國(guó)建立了“國(guó)家1985重力基本網(wǎng)”，簡(jiǎn)稱為“85網(wǎng)”。它由6個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)、46個(gè)基本點(diǎn)和5個(gè)基本點(diǎn)引點(diǎn)組成。重力參考系統(tǒng)則采用iag75橢球常數(shù)及其相應(yīng)正常重力場(chǎng)。知識(shí)點(diǎn)6：深度基準(zhǔn)有的采用理論深度基準(zhǔn)面，有的采用平均低潮面、最低低潮面、大潮平均低潮面等。我國(guó)1956年以前主要采用了最低低潮面、大潮平均低潮面和實(shí)測(cè)最低潮面等為深度基準(zhǔn)。從1957年起采用理論深度基準(zhǔn)面為深度基準(zhǔn)。該面是按蘇聯(lián)弗拉基米爾計(jì)算的當(dāng)?shù)乩碚撟畹偷统泵妗ＶR(shí)點(diǎn)7：時(shí)間基準(zhǔn)大地測(cè)量中常用的時(shí)間系統(tǒng)有：(1)世界時(shí)(universal time，ut)：以地球自轉(zhuǎn)周期為基準(zhǔn)，在1960年以前

6、一直作為國(guó)際時(shí)間基準(zhǔn)。(2)原子時(shí)(atomic time，at)：以位于海平面（大地水準(zhǔn)面，等位面）的銫(133cs)原子內(nèi)部?jī)蓚€(gè)超精細(xì)結(jié)構(gòu)能級(jí)躍遷輻射的電磁波周期為基準(zhǔn)，從1958年1月1日世界的零時(shí)開(kāi)始啟用。(3)力學(xué)時(shí)(dynamic time，dt)：在天文學(xué)中，天體的星歷是根據(jù)天體動(dòng)力學(xué)理論的運(yùn)動(dòng)方程而編算的，其中所采用的獨(dú)立變量是時(shí)間參數(shù)t，這個(gè)數(shù)學(xué)變量t，便被定義為力學(xué)時(shí)。(4)協(xié)調(diào)時(shí)(unlversal time coordinated，utc)：它并不是一種獨(dú)立的時(shí)間，而是時(shí)間服務(wù)工作鐘把原子時(shí)的秒長(zhǎng)和世界時(shí)的時(shí)刻結(jié)合起來(lái)的一種時(shí)間。(5)gps時(shí)(gps time，gps

7、t)：由gps星載原子鐘和地面監(jiān)控站原子鐘組成的一種原子時(shí)基準(zhǔn)，與國(guó)際原子時(shí)保持有19 s的常數(shù)差，并在gps標(biāo)準(zhǔn)歷元1980年1月6日零時(shí)與utc保持一致。描述時(shí)間系統(tǒng)框架通常需要涉及如下幾個(gè)方面的內(nèi)容：采用的時(shí)間頻率基準(zhǔn)、守時(shí)系統(tǒng)、授時(shí)系統(tǒng)、覆蓋范圍(1)采用的時(shí)間頻率基準(zhǔn)。時(shí)間系統(tǒng)決定了時(shí)間系統(tǒng)框架采用的時(shí)間頻率基準(zhǔn)。(2)守時(shí)系統(tǒng)。守時(shí)系統(tǒng)用于建立和維持時(shí)間頻率基準(zhǔn)，確定時(shí)刻。(3)授時(shí)系統(tǒng)。授時(shí)系統(tǒng)主要是向用戶授時(shí)和時(shí)間服務(wù)。授時(shí)和時(shí)間服務(wù)可通過(guò)電話、網(wǎng)絡(luò)、無(wú)線電、電視、專用（長(zhǎng)波和短波）電臺(tái)、衛(wèi)星等設(shè)施和系統(tǒng)進(jìn)行，它們具有不同的傳遞精度，可滿足不同用戶的需要。(4)覆蓋范圍。覆蓋范

8、圍是指區(qū)域或是全球。20世紀(jì)90年代自美國(guó)gps廣泛使用以來(lái)，通過(guò)與gps信號(hào)的比對(duì)來(lái)校驗(yàn)本地時(shí)間頻率標(biāo)準(zhǔn)或測(cè)量?jī)x器的情況越來(lái)越普遍，原有的計(jì)量傳遞系統(tǒng)的作用相對(duì)減少。知識(shí)點(diǎn)8：常用坐標(biāo)系：大地坐標(biāo)系、地心坐標(biāo)系、空間直角坐標(biāo)系、站心坐標(biāo)系、高斯直角坐標(biāo)系地心坐標(biāo)系應(yīng)滿足以下四個(gè)條件：(1)原點(diǎn)位于整個(gè)地球（包括海洋和大氣）的質(zhì)心；(2)尺度是廣義相對(duì)論意義下某一局部地球框架內(nèi)的尺度；(3)定向?yàn)閲?guó)際時(shí)間局測(cè)定的某一歷元的協(xié)議地極和零子午線，稱為地球定向參數(shù)(eop)；(4)定向隨時(shí)間的演變滿足地殼無(wú)整體運(yùn)動(dòng)的約束條件。知識(shí)點(diǎn)9：高斯直角坐標(biāo)系高斯直角坐標(biāo)系：高斯投影3條件、投影坐標(biāo)系的分帶規(guī)

9、則、坐標(biāo)系的加常數(shù)；高斯投影平面上的中央子午線投影為直線且長(zhǎng)度不變，其余的子午線均為凹向中央子午線的曲線，其長(zhǎng)度大于投影前的長(zhǎng)度，離中央子午線愈遠(yuǎn)長(zhǎng)度變形愈長(zhǎng)，為了將長(zhǎng)度變化限制在測(cè)圖精度允許的范圍內(nèi)，通常采用6°分帶法，即從首子午線起每隔經(jīng)度差6°為一帶，將旋轉(zhuǎn)橢球體面由西向東等分為60帶。高斯投影平面上的中央子午線投影為直線且長(zhǎng)度不變，其余的子午線均為凹向中央子午線的曲線，其長(zhǎng)度大于投影前的長(zhǎng)度。 中央子午線投影后為直線；中央子午線投影后長(zhǎng)度不變；投影具有正形投影性質(zhì)，即正形投影條件；投影坐標(biāo)y=帶號(hào)+（500km+自然坐標(biāo)）帶號(hào)=經(jīng)度/6+1；3度帶投影：1（1.5-

10、4.5）知識(shí)點(diǎn)10：坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換不同坐標(biāo)系的三維轉(zhuǎn)換模型很多，常用的有布爾沙模型（b模型）和莫洛堅(jiān)斯基模型(m模型)。（七參數(shù)法；三個(gè)平移參數(shù)、三個(gè)旋轉(zhuǎn)參數(shù)、比例縮放因子）理論上，布爾沙模型與莫洛堅(jiān)斯基模型的轉(zhuǎn)換結(jié)果是等價(jià)的。但在應(yīng)用中有差別，布爾沙模型在全球或較大范圍的基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換時(shí)較為常用，在局部網(wǎng)的轉(zhuǎn)換中采用莫洛堅(jiān)斯基模型比較有利。知識(shí)點(diǎn)11：規(guī)范國(guó)家大地測(cè)量基本技術(shù)規(guī)定大地測(cè)量采用中誤差作為精度的技術(shù)指標(biāo)，以2倍中誤差作為極限誤差。4.2.2.1 國(guó)家一等大地控制網(wǎng)4.2.2.1.1 國(guó)家一等大地控制網(wǎng)由衛(wèi)星定位連續(xù)運(yùn)行基準(zhǔn)站構(gòu)成，它是國(guó)家大地基準(zhǔn)的骨干和主要支撐，以實(shí)現(xiàn)和維持我國(guó)三維、動(dòng)態(tài)

11、地心坐標(biāo)系統(tǒng)，保證大地控制網(wǎng)點(diǎn)位三維地心坐標(biāo)的精度和現(xiàn)勢(shì)性。4.2.2.1.2 國(guó)家一等大地控制網(wǎng)的衛(wèi)星定位連續(xù)運(yùn)行基準(zhǔn)站地心坐標(biāo)各分量年平均中誤差應(yīng)不大于±0.5mm，相對(duì)精度應(yīng)不低于1×10-8，坐標(biāo)年變化率中誤差水平方向應(yīng)不大于±2mm，垂直方向應(yīng)不大于±3mm。4.2.2.2 國(guó)家二等大地控制網(wǎng)4.2.2.2.1 國(guó)家二等大地控制網(wǎng)布測(cè)目的是事項(xiàng)對(duì)國(guó)家一、二等水準(zhǔn)網(wǎng)的大尺度穩(wěn)定性監(jiān)測(cè)；結(jié)合精密水準(zhǔn)測(cè)量、重力測(cè)量等技術(shù)，精化我國(guó)似大地水準(zhǔn)面；為三、四等大地控制網(wǎng)和地方大地控制網(wǎng)的建立提供起始數(shù)據(jù)。4.2.2.2.2 國(guó)家二等大地控制網(wǎng)相鄰點(diǎn)間基線水

12、平分量的中誤差應(yīng)不大于±5mm，垂直分量的中誤差應(yīng)不大于±10mm；各控制點(diǎn)的相對(duì)精度應(yīng)不低于1×10-7，其點(diǎn)間評(píng)價(jià)距離應(yīng)不超過(guò)50km。4.2.2.2.3 國(guó)家二等大地控制網(wǎng)點(diǎn)應(yīng)在均勻布設(shè)的基礎(chǔ)上，綜合考慮應(yīng)用服務(wù)和對(duì)國(guó)家一、二等水準(zhǔn)網(wǎng)的大尺度穩(wěn)定性檢測(cè)等因素。4.2.2.2.4 國(guó)家二等大地控制網(wǎng)復(fù)測(cè)周期為5年，每次復(fù)測(cè)執(zhí)行時(shí)間應(yīng)不超過(guò)2年。4.2.2.3 三等大地控制網(wǎng)4.2.2.3.1 三等大地控制網(wǎng)布測(cè)目的是建立和維持省級(jí)（或區(qū)域）大地控制網(wǎng)，滿足國(guó)家基本比例尺測(cè)圖的基本要求。結(jié)合水準(zhǔn)測(cè)量、重力測(cè)量技術(shù)，凈化省級(jí)（或區(qū)域）似大地水準(zhǔn)面。4.2.2.3.

13、2三等大地控制網(wǎng)相鄰點(diǎn)間基線水平分量的中誤差應(yīng)不大于±10mm，垂直分量的中誤差應(yīng)不大于±20mm；各控制點(diǎn)的相對(duì)精度應(yīng)不低于1×10-6，其點(diǎn)間平均距離不超過(guò)20km。4.2.2.4 四等大地控制網(wǎng)4.2.2.4.1 四等大地控制網(wǎng)是三等大地控制網(wǎng)的加密。4.2.2.4.2 四等大地控制網(wǎng)相鄰間點(diǎn)基線水平分量的中誤差應(yīng)不大于±20mm，垂直分量的中誤差應(yīng)不大于±40mm；各控制點(diǎn)的相對(duì)精度應(yīng)不低于1×10-5，其點(diǎn)間平均距離應(yīng)不超過(guò)5km。4.2.2.4.3 四等大地控制網(wǎng)應(yīng)根據(jù)需要進(jìn)行復(fù)測(cè)或更新。5.2.2 國(guó)家一等水準(zhǔn)網(wǎng)5.2.

14、2.1 國(guó)家一等水準(zhǔn)網(wǎng)是國(guó)家高程控制網(wǎng)的骨干，其主要目的是實(shí)現(xiàn)國(guó)家高程基準(zhǔn)的高精度傳遞。5.2.2.2 國(guó)家一等水準(zhǔn)網(wǎng)的布設(shè)應(yīng)充分顧忌地質(zhì)構(gòu)造背景，選擇最適當(dāng)?shù)穆肪€。國(guó)家一等水準(zhǔn)路線應(yīng)閉合成環(huán)形，并構(gòu)成網(wǎng)狀。環(huán)的周長(zhǎng)在我國(guó)東部地區(qū)應(yīng)不超過(guò)1600km，西部地區(qū)不超過(guò)2000km。5.2.2.3 國(guó)家一等水準(zhǔn)測(cè)量用往返測(cè)量不符值計(jì)算的每千米偶然中誤差應(yīng)不大于±0.45mm，用環(huán)閉合差計(jì)算的每千米全中誤差應(yīng)不大于±1.0mm。5.2.2.4 國(guó)家一等水準(zhǔn)網(wǎng)每15年復(fù)測(cè)一次，每次復(fù)測(cè)執(zhí)行時(shí)間不超過(guò)5年。5.2.3 國(guó)家二等水準(zhǔn)網(wǎng)5.2.3.1 國(guó)家二等水準(zhǔn)網(wǎng)是國(guó)家一等水準(zhǔn)網(wǎng)的加密

15、，在國(guó)家一等水準(zhǔn)網(wǎng)內(nèi)布設(shè)成符合路線或環(huán)形。國(guó)家二等水準(zhǔn)環(huán)線的周長(zhǎng)，在平原和丘陵地區(qū)應(yīng)不大于750mm，山區(qū)和困難地區(qū)經(jīng)批準(zhǔn)可適當(dāng)放寬。5.2.3.2 國(guó)家二等水準(zhǔn)測(cè)量用往返測(cè)量不符值計(jì)算的每千米偶然中誤差應(yīng)不大于±1.0mm，用還閉合差計(jì)算的每千米全中誤差應(yīng)不大于±2.0mm。5.2.3.3 國(guó)家二等水準(zhǔn)網(wǎng)應(yīng)根據(jù)需要進(jìn)行復(fù)測(cè)，復(fù)測(cè)周期最長(zhǎng)不超過(guò)20年。5.3.2 國(guó)家似大地水準(zhǔn)面5.3.2.1 國(guó)家似大地水準(zhǔn)面的分辨率應(yīng)不低于15×15，其精度：平地、丘陵地應(yīng)不低于±0.3m，山地及高山地應(yīng)不低于±0.6m。5.3.2.2 國(guó)家似大地水準(zhǔn)面的高

16、程異?？刂泣c(diǎn)，其坐標(biāo)和高程精度應(yīng)不低于國(guó)家二等大地控制網(wǎng)點(diǎn)和國(guó)家二等水準(zhǔn)網(wǎng)點(diǎn)的精度。5.3.3 省級(jí)似大地水準(zhǔn)面5.3.3.1 省級(jí)似大地水準(zhǔn)面的分辨率應(yīng)不低于5×5，其精度：平地、丘陵地應(yīng)不低于±0.1m，山地、高山地應(yīng)不低于±0.3m。5.3.3.2 省級(jí)似大地水準(zhǔn)面的相鄰高程異?？刂泣c(diǎn)，其高程異常差的精度在平地、丘陵地不低于±0.1m，在山地、高山地不低于±0.3m。6.2 重力測(cè)量控制網(wǎng)6.2.1 國(guó)家重力測(cè)量控制網(wǎng)的目的是建立和維持國(guó)家重力基準(zhǔn)，為各類重力測(cè)量提供統(tǒng)一的重力起算值。遵循逐級(jí)控制原則布設(shè)，分為重力基本網(wǎng)、一等重力網(wǎng)和二等

17、重力點(diǎn)。6.2.2 重力基本網(wǎng)由重力基準(zhǔn)點(diǎn)、基本點(diǎn)及其引點(diǎn)組成，并包括一定數(shù)量的重力儀格值標(biāo)定基線。其密度應(yīng)有效覆蓋國(guó)土范圍，以滿足控制一等重力點(diǎn)相對(duì)聯(lián)測(cè)的精度要求和國(guó)民經(jīng)濟(jì)及國(guó)防建設(shè)的需要?；鶞?zhǔn)點(diǎn)絕對(duì)重力值的測(cè)定中誤差應(yīng)不大于±5×10-8m·s-2。在重力基準(zhǔn)點(diǎn)與基本點(diǎn)及其引點(diǎn)之間進(jìn)行相對(duì)重力測(cè)量，相對(duì)重力測(cè)量重力段差聯(lián)測(cè)中誤差應(yīng)不大于±10×10-8m·s-2。6.2.3 一等重力網(wǎng)是重力基本網(wǎng)的擴(kuò)展，應(yīng)布設(shè)成閉合環(huán)線。一等重力點(diǎn)與重力基本網(wǎng)點(diǎn)的重力段差聯(lián)測(cè)中誤差應(yīng)不大于±25×10-8m·s-2。6.2.4 二等重力點(diǎn)是一等重力網(wǎng)的加密。二等重力點(diǎn)根據(jù)不同時(shí)期不同地區(qū)加密重力測(cè)量的實(shí)際需要布設(shè)，其聯(lián)測(cè)中誤差應(yīng)不大于±250×10-8m·s-2。知識(shí)點(diǎn)12：大地測(cè)量的任務(wù)（了解）：大地測(cè)量是為研究地球的形狀及表面特性進(jìn)行的實(shí)際測(cè)量工作。其主要任務(wù)是建立國(guó)家或大范圍的精密控制測(cè)量網(wǎng)，內(nèi)容有三角測(cè)量、導(dǎo)線測(cè)量、水準(zhǔn)測(cè)量、天文測(cè)量、重力測(cè)量、