2019年注冊測繪師考試測繪綜合能力考點知識點講解

2019年注冊溺繪師考試

潮繪象合能力

考點知識點講解

大地測量概論

2、現(xiàn)代大地測量的特點：1）長距離、大范圍；2）高精度；3）實時、快速；4）

四維；5）地心；6）學科融合。

4、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，包括:

坐標系統(tǒng)、高程系統(tǒng)、深度基準和重力系統(tǒng)。對應的大地參考框架有：坐標參

考框架、高程參考框架和重力參考框架。

5、大地測量坐標系統(tǒng)根據(jù)原點位置不同，可以分為地心坐標系統(tǒng)和參心坐標

系統(tǒng)，從表現(xiàn)形式可以分為空間直角坐標系統(tǒng)和大地坐標系統(tǒng)；空間直角坐標

一般用（X,Y,Z）表示，大地坐標一般用（經(jīng)度入，緯度山，大地高H）表示。

6、參心坐標框架

我國在20世紀50~80年代完成了全國天文大地網(wǎng)，分別定義了1954北京坐標

系統(tǒng)和1980西安坐標系統(tǒng)。

7、國家地面參考框架（ITRF）是國際地面參考系統(tǒng)（ITRS）的具體實現(xiàn)。它

以甚長基線干涉測量（VLBI）、衛(wèi)星激光測距（SLR）、激光測月（LLR）、GPS和

衛(wèi)星多普勒定軌定位（DORIS）等空間大地測量技術構成全球觀測網(wǎng)點，經(jīng)數(shù)據(jù)

處理，得到ITRF點（地面觀測點）站坐標和速度場等。目前，ITRF已成為國際

公認的應用最廣泛、精度最高的地心坐標框架。

2000國家大地控制網(wǎng)是定義在ITRS2000地心坐標系統(tǒng)中的區(qū)域性地心坐標框

架。

8、高程基準定義了陸地上高程測量的起算點，區(qū)域性的高程基準可以用驗潮站

的長期平均海面來確定。1954年，我國確定用青島驗潮站計算的黃海平均海水

面作為高程基準面，并在青島市觀象山修建了國家水準原點。1956年計算出我

國水準原點高程為72.289m,我國現(xiàn)行的1985年國家高程基準為72.2604m。

9、我國高程系統(tǒng)采用正常高系統(tǒng)，正常高的起算面是似大地水準面。

10、高程框架是高程系統(tǒng)的實現(xiàn)。我國水準高程框架由國家二期一等水準網(wǎng)，

以及國家二期一等水準復測的高精度水準控制網(wǎng)實現(xiàn)，另外一種高程框架形式

是通過(似)大地水準面精化來實現(xiàn)的。高程框架分四個等級：國家一、二、

三、四等水準控制網(wǎng)。

12、深度基準面的選擇與海區(qū)潮汐情況相關，常采用當?shù)氐某毕{和常數(shù)來計

算，由于各地潮汐性質不同，計算方法不同，一些國家和地區(qū)的深度基準面也

不同。我國1956年以前采用最低低潮面、大潮平均低潮面和實測最低潮面等為

深度基準，1957年起采樣理論深度基準為深度基準面。

13、時間系統(tǒng)規(guī)定了時間測量的參考標準，包括時刻參考標準、時間間隔的尺

度標準。

時間系統(tǒng)框架是某一區(qū)域或者全球范圍內，通過守時、授時和時間頻率測

量技術，實現(xiàn)和維持統(tǒng)一的時間系統(tǒng)。

14、常用的時間系統(tǒng)：1)世界時(UT)2)原子時(AT)3)力學時(DT)4)

協(xié)調時(UTC)5)GPS時(GPST)o

15、時間系統(tǒng)框架是對時間系統(tǒng)的實現(xiàn)，描述一個時間系統(tǒng)框架通常需要涉及

以下幾方面的內容：1)采用的時間頻率基準；2)守時系統(tǒng)；3)授時系統(tǒng)4)

覆蓋范圍。

傳統(tǒng)大地控制網(wǎng)

1、傳統(tǒng)大地測量技術建立平面大地控制網(wǎng)就是通過測角、測邊推算大地控制網(wǎng)

點的坐標的，具體的方法有：三角測量法、導線測量法、三邊測量法和邊角同

測法。我國建立天文大地網(wǎng)主要采用三角測量法，在西藏等困難地區(qū)采用導線

測量法。

2、三角網(wǎng)布設的原則：1）分級布網(wǎng)、逐級控制；2）具有足夠的精度；3）具

有足夠的密度；4）要有統(tǒng)一的規(guī)格。

3、全國天文大地網(wǎng)整體平差技術原則如下：1）地球橢球參數(shù)IAG-75橢球；2）

坐標系統(tǒng)，1980國家大地坐標系和地心坐標系；3）橢球定位于坐標軸指向，1980

國家大地坐標系的橢球短軸應平行于由地球質心指向1968.0地極原點（JYD）

的方向，首子午面應平行于格林尼治平均天文臺的子午面，橢球定位參數(shù)以我

國范圍內高程異常值平均和最小為條件求定。

4、經(jīng)緯儀一般分為光學經(jīng)緯儀、電子經(jīng)緯儀及全站型電子測速儀。

5、光學經(jīng)緯儀檢驗

6、電子經(jīng)緯儀或者全站儀檢驗

7、光電測距儀按測程分類，分為短程（小于3KM）、中程（3KM至15KM）、長程

（15KM至60KM）。

8、水平角觀測的主要誤差影響：使用經(jīng)緯儀在野外進行觀測時，其觀測誤差主

要來源于：1）觀測人員引起的誤差；2）外界觀測條件引起的誤差，如大氣條

件、太陽方位、地形、地物等；3）儀器精度引起的誤差。

9、水平角觀測方法1）方向觀測法；2）分組方向觀測法；3）全組合測角法。

三角測量觀測與外業(yè)驗算

1、觀測程序

2、三角測量外業(yè)驗算

1）檢查外業(yè)資料，包括觀測手簿、觀測記簿、歸心投影用紙等。

2）編制已知數(shù)據(jù)表和繪制三角鎖網(wǎng)圖。

3）三角形近似球面邊長計算和球面角超計算。

4）歸心改正計算，并將觀測方向值化至標石中心。

5）分組的測站平差。

6）三角形閉合差和測角中誤差的計算。

7）近似坐標和曲率改正計算。

8）極條件閉合差計算，基線條件閉合差計算，方位角條件閉合差計算等。

三角高程測量

1、垂直角觀測方法有兩種：中絲法和三絲法，

1）中絲法：以望遠鏡十字絲的水平中絲為準，照準目標測定垂直角。

2）三絲法：以望遠鏡三根水平絲為準，依次照準同一目標來測定垂直角。

當測站上均有若干個觀測方向時，應將所有方向分成若干組，每組包括2~4

個方向。每組一測回的觀測方法是：盤左時，依次照準改組中所有方向，并分

別讀取垂直度盤讀數(shù)；在盤右時，依相反的次序照準該組中所有方向，讀取垂

直度盤讀數(shù)。根據(jù)規(guī)定，各等級三角點上每一方向按中絲法觀測時應測四測回，

三絲法觀測時應測兩測回。

2、高差計算公式

1）單向觀測高差計算實用公式

在A點觀測B點的高程為：hu—Sotana12+CSo-a?

式中：So：A、B兩點間的水平距離C：垂直折光差與地球彎曲差綜合影響的系

數(shù)，又稱球氣差系數(shù)；a12：A點觀測B點的垂直角；3：A點儀器高；aZ：B點

覘標高。

2）用斜距d計算高差的單向公式

22

h12=dsina12+（（1-K）/2R）dcosa12+（1-H/R）+i,-a2

式中：H2：照準點的大地高；

d：A、B點之間的傾斜距離；

K：折光系數(shù)

a12：A點觀測B點的垂直角；

3：A點儀器高；

a2:B點覘標高。

導線測量

1、導線是布設國家水平大地控制網(wǎng)的方法之一，導線測量分一、二、三、四

等，其布設原則與三角測量類似。一、二、三、四等導線測角、測邊的精度要

求，應使導線推算的各元素精度與相應等級三角鎖網(wǎng)推算精度大體一致。

一、二等導線一般沿主要交通干線布設，縱橫交叉構成較大的導線環(huán)，幾個

導線環(huán)連接成導線網(wǎng)。三、四等導線是在一、二等導線網(wǎng)(或者三角鎖網(wǎng))的

基礎上進一步加密，應布設為符合導線。

2、導線邊方位角中誤差

3、導線測量作業(yè)及概算

導線測量的外業(yè)和三角測量基本相同，包括選點、造標、埋石、邊長測量、

水平角觀測、高程觀測和野外驗算等工作。

GPS控制網(wǎng)等級

1＞按照國家標準《全球定位系統(tǒng)(GPS)測量規(guī)范》(GB/T13814-2009),GPS

測量按其精度分為A、B、C、D、E五級。其中：

1)A級GPS網(wǎng)由衛(wèi)星定位連續(xù)運行基站構成，用于建立國家一等大地控制網(wǎng)，

進行全球性的地球動力學研究、地殼變形測量和衛(wèi)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(wǎng)，建立地方或者城市坐標基

準框架、區(qū)域性的地球動力學研究、地殼變形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(wǎng)，以及區(qū)域、城市及工程測量的基本

控制網(wǎng)等。

4)D級GPS測量用于建立四等大地控制網(wǎng)。

5)E級GPS測量用于測圖、施工等控制測量。

2、精度要求

3、衛(wèi)星定位連續(xù)運行基準站網(wǎng)的布設

1)CORS依據(jù)管理形式、任務要求和應用范圍，劃分為國家基準站網(wǎng)、區(qū)域基準

站網(wǎng)和專業(yè)應用站網(wǎng)。

(1)國家基準站網(wǎng)

(2)區(qū)域基準站網(wǎng)是指在省、市地區(qū)建立的連續(xù)運行基準站網(wǎng)，主要構成高精

度、連續(xù)運行的區(qū)域坐標基準框架，為省、市區(qū)域提供不同精度的位置服務和

相關信息服務。區(qū)域基準站網(wǎng)的布設按實時定位精度而選擇基準站間的距離，

當采用網(wǎng)絡RTK技術滿足厘米級實時定位，其區(qū)域基準站布設間距不應超過

80KMo

(3)專業(yè)應用站網(wǎng)的布設間距主要根據(jù)專業(yè)需求，當滿足實時定位分米級要求,

則基準站布設間距一般在100~150KM之間。

2)基準站應該選擇地質結構穩(wěn)定、安全僻靜、交通便利，并利用測量標志長期

保存和觀測的地方。同時基站周圍需要有穩(wěn)定、安全可靠的電源，用于接入公

用和專業(yè)通訊網(wǎng)絡。

基準站站點應距離易產(chǎn)生多路徑效應的地物不小于200M,應有10度以上地

平高度角的衛(wèi)星通視條件，距離電磁干擾區(qū)的距離不小于200M,同時要避開易

產(chǎn)生振動的地帶。

3)基礎設施的建設主要是依據(jù)基準站建筑整體設計及專項防護設計(如防風、

防雷)完成觀測墩、觀測室的建造，以及電力線、通訊線等管線敷設。觀測墩

一般為鋼筋混凝土結構，依據(jù)站址地質環(huán)境，觀測墩可建為基巖觀測墩或者土

層觀測墩。專業(yè)應用網(wǎng)站，根據(jù)情況也可建造屋頂觀測墩。觀測室面積不宜過

小，設計時應考慮防水、排水、防風、防雷等因素。電力和信號管線應分別布

設，預埋兩種管道，并進行動物防護處理，觀測室內的溫度和相對濕度應滿足

儀器設備正常運行的要求。

4）設備配置與安裝

5）數(shù)據(jù)中心以計算機及網(wǎng)絡技術為基礎，用于數(shù)據(jù)存儲、處理分析和產(chǎn)品服務。

建設時應考慮：安全性、可靠性、保密性和可恢復性。數(shù)據(jù)中心主要由基準站

網(wǎng)管理系統(tǒng)，數(shù)據(jù)處理分析系統(tǒng)和產(chǎn)品服務系統(tǒng)組成。其產(chǎn)品可以分為位置服

務、時間服務、氣象服務、源數(shù)據(jù)服務等類型。

6）數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡

GPS網(wǎng)布設

1、GPS網(wǎng)技術設計

GPSB、C、D、E級網(wǎng)主要是建立國家二、三、四等大地控制網(wǎng)，以及測圖

控制點。。

2、GPS網(wǎng)點選址與埋石

1）GPS網(wǎng)選點基本原則

GPSB級點必須選在一等水準路線結點或者一等與二等水準路線結點處，并

建在基巖上，如果原有水準點附近3KM處無基巖，可選在土層上。

GPSC級點作為水準路線的結點時應選建在基巖上，如結點處無基巖或不利

于今后水準聯(lián)測，可選在土層上。

點位應均勻布設，所選點位應該滿足GPS觀測和水準聯(lián)測條件。點位占地應

該得到土地使用者或者管理者的同意。

2）選點的基本要求

選點人員應由熟悉GPS、水準測量的測繪工程師和地質工程師組成。選點

前應該充分了解測區(qū)的地理、地質、水文、氣象、交通、通信和水電等信息。

實地勘察點位時，點位確定后用手持GPS接收機測定大地坐標，同時考察衛(wèi)星

通視環(huán)境與電磁干擾環(huán)境，確定可用標石類型，記錄點之記的相關內容，樹立

標志牌，拍攝照片。點位應該選擇在穩(wěn)定的基巖、巖石、土層、建筑物頂部等

能夠長期保存及滿足觀測、擴展、使用條件的地點，并做好選點標記。選點時

應該避開環(huán)境變化大、地質環(huán)境不穩(wěn)定的地區(qū)，遠離反射功率強大的無線電發(fā)

射源、微波信道、高壓線等，距離不小于200米。選點時應該避開多路徑影響，

點位周圍應保證高度角15度以上無遮擋。繪制水準聯(lián)測示意圖，完成后提交選

點圖、點之記信息、實地選點情況說明、對埋石工作的建議。

3）GPS點建造

B級點：基巖GPS、水準共用標石；C級點：基巖GPS、水準共用標石，或

者土層GPS、水準共用標石；E級：基巖GPS、水準共用標石，或者土層GPS、

水準共用標石，或者樓頂GPS、水準共用標石。

3、GPS接收機檢驗

作業(yè)所使用的GPS接收機及天線都必須送國家計量部門認可的儀器檢定單

位檢定，檢定合格后在有效期內使用。

4、GPS土層點埋石結束后，一般地區(qū)應該經(jīng)過一個雨季，凍土深度大于0.8M

的地區(qū)還應該過一個凍、解期，巖層上埋設的標石應經(jīng)過一個月，方可進行觀

測。

1）技術要求：最少觀測4顆星，采樣間隔30秒；靜態(tài)觀測模式，觀測衛(wèi)星截

止高度角10度，坐標和時間系統(tǒng)為WGS84和UTC；B級點連續(xù)觀測3個時間段，

每個時間段不少于23小時；C級點連續(xù)觀測不少于2個時間段，每個時間段不

少于4小時；D級點連續(xù)觀測不少于1.6個時間段，每個時間段不少于1小時;

E級點連續(xù)觀測不少于1.6個時間段，每個時間段不少于40分鐘。

2）各等級大地控制網(wǎng)觀測均要求采用雙頻大地型GPS接收機。

3）觀測方案：（1）基于GPS連續(xù)運行站的觀測模式；（2）同步環(huán)邊連接GPS靜

態(tài)相對定位觀測模式：同步觀測儀器臺數(shù)不少于5臺，同步環(huán)邊數(shù)不大于6條，

環(huán)長應不大于1500KMo

4）作業(yè)要求

架設天線時要嚴格整平、對中，天線定向線應指向磁北，定向誤差不大于

士5度；檢查儀器、天線及電源的連接情況，確認無誤后方可開機觀測；開機后

輸入測站編號、天線高等測站信息；在每個時間段的觀測前后各量測一次天線

高，讀數(shù)精確至1MM；觀測手簿必須在觀測現(xiàn)場填寫，嚴禁事后補記和涂改編造

數(shù)據(jù)；觀測員應該定時檢查接收機的各種信息，并在手簿中記錄需填寫的信息，

有特殊情況時應在備注欄中注明；觀測員要認真、細心操作儀器，防止人或者

牲畜碰動儀器、天線和遮擋衛(wèi)星信號；雷雨季節(jié)觀測時，儀器、天線要注意防

雷擊，雷雨過境時應關閉接收機并卸下天線。

5）數(shù)據(jù)下載與存儲

6）外業(yè)數(shù)據(jù)檢查與技術總結

數(shù)據(jù)質量檢查應該采用專門的軟件進行，檢查內容包括：觀測衛(wèi)星總數(shù)，

數(shù)據(jù)可利用率，L1、L2頻率的多路徑效應影響MP3MP2應小于0.5m,GPS接收

機時鐘的穩(wěn)定性不低于IO'等。

GPSRTK測量

1、臨時基站RTK測量

1）GPSRTK測量過程一般包括：基準站選擇和設置、流動站設置、中繼站的設

-X.AZr

O

1）基準站的設置包括：建立項目和坐標系統(tǒng)管理、基準站電臺頻率的選擇、GPS

RTK工作方式的選擇、基準站坐標輸入、基準站工作啟動等。

2）流動站GPS的設置包括：建立項目和坐標系統(tǒng)管理、流動電臺頻率的選擇、

有關坐標的輸入、GPSRTK工作方式的選擇、流動站RTK工作啟動、使用RTK

流動站測量地形點等。

3）中繼電臺只是轉發(fā)信號，只要中繼電臺能夠接收基準站電臺信號，同時能夠

將其發(fā)送給流動站使用，可以按需安排隨時任意安排位置。

2、實時網(wǎng)絡RTK服務，是利用基準站的載波相位觀測數(shù)據(jù)與流動站的觀測數(shù)據(jù)

進行實時差分處理，并解算整周模糊度，由于通過差分消去了絕大部分的誤差，

因而可以達到厘米級定位精度。網(wǎng)絡RTK不需要架設基準站，并傳統(tǒng)的RTK測

量效率提高30%左右。網(wǎng)絡RTK根據(jù)解算模式可以分為：

1）單基站RTK技術：服務半徑可以達到30KM。2）虛擬基準技術（VRS）03）主

副站技術（MAC）oVRS和MAC技術服務半徑一般可以達到40KM左右。

GPS測量數(shù)據(jù)處理

1、外業(yè)數(shù)據(jù)質量檢核

GPS外業(yè)觀測數(shù)據(jù)質量檢核主要包括以下內容：

1）數(shù)據(jù)剔除率。

同一時段內觀測值的數(shù)據(jù)剔除率不應該超過10%o

2）復測基線的長度差。

C、D級網(wǎng)基線處理和B級網(wǎng)外業(yè)預處理后，若某基線向量被多次重復，則任意

兩個基線長度差ds應該滿足以下條件：ds^2V2a

其中，。為相應級別規(guī)定的基線中誤差，計算時邊長按實際平均邊長計算。同

一點間不同時段的基線數(shù)據(jù)（與連續(xù)運行站網(wǎng)）長度較差，兩兩比較野應該滿

足上式。

3）同步觀測環(huán)閉合差。

第三邊處理結果與前兩邊的代數(shù)和之間的差值，應該滿足以下條件：P21

其中，。為相應級別規(guī)定的基線中誤差，計算時邊長按實際平均邊長計算。

4）獨立環(huán)閉合差及符合線路坐標閉合差。

C、D級網(wǎng)及B級網(wǎng)外業(yè)基線預處理結果，其獨立閉合環(huán)或符合線路坐標閉合差

應滿足以下條件：

其中，。為基線測量中誤差，n為閉合邊數(shù)，wx=（wx2+wy2+wz2）1/2計算時邊

長按實際平均邊長計算。

2、GPS網(wǎng)基線精處理結果質量檢核包括以下內容：

1）精處理后基線分量及邊長的重復性；

2）各時間段的比較差；

3）獨立閉合環(huán)差或者附和線路的坐標閉合差。精處理結果應該滿足相應規(guī)范。

3、GPS網(wǎng)平差

使用GPS數(shù)據(jù)處理軟件進行GPS網(wǎng)平差，首先提取基線向量，其次進行三維無

約束平差，再次進行約束平差和聯(lián)合平差，最后進行質量分析和控制。

常用坐標系統(tǒng)

一、大地坐標系是參心坐標系，其坐標原點位于參考橢球中心，以參考橢球面

為基準面，用大地經(jīng)度L、緯度B和大地高H表示地面點位置。

二、地心坐標也是以參考橢球為基準面，地心坐標系與上述大地坐標系不同之

處是，地面點P的緯度是以P的向徑P0與大地赤道面的交角，這個交角稱為地

心緯度。地心坐標系應該滿足以下4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(xié)議地極和零子午線，稱為地球定向

參數(shù)(EOP)；(4)定向隨時間的演變滿足地殼無整體運動的約束條件。

三、空間直角坐標系：以橢球體中心0為原點，起始子午面與赤道面交線為X

軸，在赤道面上與X軸正交的方向為Y軸，橢球體的旋轉軸為Z軸，構成右手

坐標系O.XYZ,在該坐標系中，P點的位置用X,Y,Z表示。

在測量應用中，常將地球空間直角坐標系的坐標原點選在地球質心(地心坐

標系)或參考橢球中心(參心坐標系)，z軸指向地球北極，x軸指向起始子午

面與地球赤道的交點，y軸垂直于XOZ面并構成右手坐標系。

四、在描述兩點間關系式，為方便直觀，一般采用站心坐標系。根據(jù)坐標表示

方法，有可以分為站心直角坐標系和站心極坐標系。

以P0點為中心的站心直角坐標系定義如下：

(1)原點位于P0;

(2)U軸與過P0點的參考橢球的法線重合，指向天頂；

(3)N軸垂直于U軸，指向參考橢球的短半軸；

(4)E軸垂直于U軸和N軸，形成左手系；

(5)在站心直角坐標系下的點N、E、U坐標為改點在三個坐標軸上投影長度。

以P0點為中心的站心極坐標定義如下：

(1)NPOE平面為基準面；

(2)極點位于P0；

(3)極軸為N軸。

點在站心極坐標系下的坐標用極距、方位角和高度角表示。

五、采用橫切圓柱投影-高斯-克呂格投影的方法來建立平面直角坐標系統(tǒng)，稱

為高斯-克呂格直角坐標系，簡稱為高斯直角坐標系。高斯-克呂格投影就是設

想用一個橫橢圓柱面，套在旋轉橢球體外面并與旋轉橢球體面上某一條子午線

相切，同時使橢圓柱的軸位于赤道面內并通過橢圓體的中心，相切的子午線稱

為中央子午線。然后將中央子午線附近的旋轉橢球面上的點、線投影至橫切圓

柱面上去，再順著過極點的母線，將橢圓柱面剪開，并展成平面，這個平面稱

為高斯-克呂格投影平面，簡稱高斯投影。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下中央子午線的曲線，其長度大于投影

前的長度，離中央子午線越遠長度變形越長，為了將長度變化限制在測圖精度

允許的范圍內，通常采用6度或者3度分帶法。

高程控制網(wǎng)

1、國家高程控制網(wǎng)主要是指國家一、二、三、四等水準網(wǎng)。我國水準點的高程

采用正常高系統(tǒng)，按照1985國家高程基準起算,青島國家原點高程為72.260m。

水準網(wǎng)的布設原則是由高級到低級，從整體到局部，逐級控制，逐級加密。

一等水準路線是國家高程控制網(wǎng)的骨干，同時也是研究地殼和地面垂直移

動及有關科學研究的主要依據(jù)。一等水準路線應該沿著地質結構穩(wěn)定'路面坡

度平緩的交通路線布設。水準路線應該合成環(huán)，構成網(wǎng)狀。二等水準路線是國

家高程控制的全面基礎，應在一等水準環(huán)內布設，二等水準路線盡量沿省、縣

級公路布設，如有特殊需要可以跨鐵路、公路及河流布設。三、四等水準網(wǎng)是

在一、二等水準網(wǎng)的基礎上進一步加密，根據(jù)需要在高等級水準網(wǎng)內布設成附

合路線、環(huán)線或者結點網(wǎng)，直接提供地形和各種工程建設的高程控制點。

2、水準路線的選擇和水準標石的埋設

(1)圖上設計

(2)實地選線和選點

(3)標石埋設

3、水準測量誤差來源

(1)儀器誤差

(2)外界因素引起的誤差

(3)觀測誤差

4、水準觀測的程序和基本要求

(1)觀測前30分鐘，應將儀器置于露天陰影下，使儀器與外界的氣溫趨于一

致；設站時，應用測傘遮蔽陽光，遷站時，應罩以儀器罩。使用數(shù)字水準儀前，

還應該進行預熱，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(xù)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(shù)，而把尺樁安置在壕坑中。

(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)每一測段的往返，其測站數(shù)均為偶數(shù)。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)在高差甚大地區(qū)應選用長度穩(wěn)定，標尺名義米長度偏差和劃分偶然誤差較

小的水準尺作業(yè)。

(9)對于數(shù)字水準儀，應避免望遠鏡直接對準太陽，盡量避免視線被遮擋，遮

擋不要超過標尺在望遠鏡中截長的20%,儀器只能在廠方規(guī)定的溫度范圍內工作,

確信震動源造成的震動消失后才能啟動測量鍵。

4、水準測量外業(yè)計算

(1)觀測數(shù)據(jù)的檢查

(2)外業(yè)高差和概略高程表的編算

(3)每千米水準測量的偶然中誤差計算

(4)每千米水準測量的全中誤差計算

5、水準網(wǎng)平差最常用的方法是間接平差和條件平差，即[pvv]=最小條件下，

求出觀測值的改正數(shù)和平差值，并對觀測值、平差值及其函數(shù)進行精度評定。

(1)水準測量的觀測值是高差，水準測量的中誤差可用下式表示：m=±口VL

式中：U為水準測量每千米中誤差，即以1千米為單位權觀測的單位權中誤差，

I為以千米為單位的高程觀測值的路線長度。高差觀測值的權為：P=C/I

式中：C為常數(shù)，C的選擇應使計算出的P值便于平差時使用。

對于山地水準測量，通常是統(tǒng)計水準路線的測站數(shù)n。這時，水準測量高差觀測

值的權可以按下式確定：P=C/n

式中：C可以根據(jù)水準網(wǎng)中各路線測站數(shù)的多少適當選擇，使得計算的p值便于

平差時使用。

(2)間接平差方法

間接平差計算的步驟：

確定未知數(shù)的個數(shù)3并選定t個函數(shù)獨立未知量作為未知數(shù)；

列出平差值方程和誤差方程；

列出未知數(shù)函數(shù)式；

組成誤差方程系數(shù)表；

組成法方程的系數(shù)、常數(shù)項，并進行“和檢核”；

解出未知數(shù)、［pw］V未知數(shù)函數(shù)的權倒數(shù)；

對解出結果進行檢核；

精度評定。

(3)條件平差法

條件平差計算步驟：

確定必要觀測個數(shù)，即確定條件方程的個數(shù)；

列出足夠數(shù)目且線性無關的條件方程；

列出平差值函數(shù)式；

寫出條件方程系數(shù)表；

組成法方程的系數(shù)及常數(shù)項，并進行“和檢核”；

解算法方程組，求［pvv］及平差值函數(shù)的權倒數(shù)；

求出改正數(shù)V,并作檢核；

計算單位權中誤差及函數(shù)的中誤差。

重力測量設計

1、國家重力控制網(wǎng)測量分為三級：國家重力基本網(wǎng)，國家一等重力網(wǎng)，國家二

等重力點。此外還有國家級重力儀標定基線。

重力基本網(wǎng)是重力控制網(wǎng)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(jīng)多臺、多次的高精度絕對重力儀測定?；军c以及引點由

多臺高精度的相對重力儀測定，并與國家重力基準點聯(lián)測。一等重力網(wǎng)是重力

控制網(wǎng)中次一級控制，由一等重力點組成，重力點由多臺高精度的相對重力儀

測定，并與國家重力基準點或國家重力基本點聯(lián)測。二等重力點是重力控制中

的最低級控制，主要是為加密重力測量而設定的重力控制點，其點位可由一臺

高精度的相對重力儀測定，并與國家重力基本點或一等重力點聯(lián)測。

國家級重力儀標定基線主要是為標定施測所用的相對重力儀格值，分為長基

線和短基線兩種。重力標定基線點具有較高的精度，可以作為重力控制點使用，

但在控制網(wǎng)中無級別。

2、重力控制測量設計原則

重力基準點的設計首先應該先根據(jù)國家絕對重力測量的能力，確定點數(shù)，其次

應該考慮點位的區(qū)域均勻分布，選擇地殼板塊穩(wěn)定，無較大質量搬遷地區(qū)，交

通便利，并遠離震動的基巖上?；局亓刂泣c應在全國構成多邊形網(wǎng)，點距

應在500KM左右。

一、二等重力點的布設應該滿足各部門進行區(qū)域重力測量的需要，在全國范

圍內分布，點間距應在300KM左右，由基本重力點開始聯(lián)測，可不設成附和形

式、閉合形式。在條件苦難地區(qū)，也可以聯(lián)測成支線形式。

長基線應基本控制全國范圍內重量差，大致沿南北方向布設，兩端重力值之

差應大于2000X1O's",每個基線點應為基準點；短基線按區(qū)域布設，兩端站

重力值之差應大于150X1O's)段差相對誤差應小于5X10、短基線至少一

個端點與國家重力控制點聯(lián)測。

3、加密重力測量的主要任務及服務對象：

(1)在全國建立5,X5Z的國家基本格網(wǎng)的數(shù)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直線偏差；

(4)為國家一、二等水準測量提供正常高系統(tǒng)改正。

重力測量儀器及檢驗

1、FG5型絕對重力儀檢查和調整

FG5型絕對重力儀安裝要點：

(1)首先將超長彈簧三腳基座安置于測點儀器墩上，使儀器墩的測量標志位于

基座中心，將超長彈簧筒置于基座上。

(2)將激光干涉儀置于超長彈簧上方。

(3)將落體艙基座安裝三條支撐腿，然后架在激光干涉儀上方。將塑膠墊塊置

于支撐腿下方的墩面上，在塑膠墊塊上分別安放托墊及瑪瑙球。轉動相應托墊

螺旋，使落體艙頂部的兩個相互垂直的水準器泡居中。

(4)根據(jù)儀器說明書的操作說明，連接各部件之間的連線，包括光纖連線，依

次接通各部件電源。

FG5型絕對重力儀在工作之前主要進行以下檢查和調整：

檢查和調整激光穩(wěn)頻器、激光干涉儀和時間測量系統(tǒng)；

調整測量光路的垂直性；

調整超長彈簧的參數(shù)；

熟人檢驗程序和觀測計算程序；

輸入測點有關數(shù)據(jù)(測點編號、經(jīng)緯度'高程、重力垂直梯度等)；

運行檢驗程序，檢查計算機運行狀態(tài)。

2、拉科斯特型相對重力儀檢驗與調整

我國使用拉科斯特型(簡稱LCR)相對重力儀，用于測定基本重力點和一等重力

點。儀器在作業(yè)前及作業(yè)期間需定期對重力儀進行檢驗和調整：

(1)光學位移靈敏度的測定與調整；

(2)正確讀數(shù)線的檢驗與調整；

(3)橫水準器的檢驗與調整；

(4)電子讀數(shù)零位與檢流計零位的檢驗與調整；

(5)電子靈敏度的測定與調整；

(6)光學位移線性度的檢驗；

(7)電子讀數(shù)線性度的檢驗。

3、石英彈簧重力儀檢驗和調整

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或者金

屬彈簧重力儀，對于石英彈簧重力儀進行如下檢驗和調整：

(1)面板位置的檢查與調整；

(2)縱、橫水準器的檢驗與調整；

(3)亮線靈敏度的檢驗與調整；

(4)量測范圍的調整。

重力測量

1、絕對重力測量

(a)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、氣體改正、

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1.3m處和墩面的觀測重力值。每個點的總均值標準差應小于±5*1()一-5一2。

當獲得足夠數(shù)量下落個數(shù)和滿足精度要求的觀測結果后，才能拆解儀器，結束

該點絕對重力儀觀測。

(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，也應同時測定重力垂直梯度，如果該點過去

未進行過水平梯度測量，則還需測定水平梯度。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，每月或大跨度轉移測區(qū)時應進行

電子（或光學）靈敏度、縱橫水準氣泡、正確讀書線和電子讀書線性度（或光

學位移線性度）四項檢驗。

2、基本重力點聯(lián)測

國家基本重力點（含引點）聯(lián)測應采取對稱聯(lián)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(tài)零漂。每

條側線一般在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(lián)測結果。

3、一等重力點聯(lián)測路線應組成閉合環(huán)或附合在兩基點間，其測段數(shù)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(lián)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(tài)零漂。每條側線一般在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(lián)測結果。

二等重力點聯(lián)測起算點為重力基本點、一等重力點或其引點。聯(lián)測組成的閉合

路線或附合路線中的二等重力點數(shù)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(lián)測應盡量采用三程循環(huán)法，即：A-B-A,B-A-B

作為兩條測線計算。每條側線一般在36小時內閉合，困難地區(qū)可以放寬到48

小時。

一、二等重力點聯(lián)測使用LCR重力儀，每點觀測程序與國家基本重力點（含引

點）聯(lián)測相同。一等重力點（含引點）段差聯(lián)測中誤差不得大于±25X1（）Tms-2,

二等重力點段差聯(lián)測中誤差不得大于±250X10TmsT。

4、加密重力點聯(lián)測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(qū)可以放寬到84小時。

5、每個重力點都必須測定平面坐標和高程。重力點坐標采用國家大地坐標系,

高程采用國家高程基準。各等級的重力點的平面坐標、高程測定中誤差不應超

過1.0m.

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100m,

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(qū)可

以放寬到2.0mo

6、重力觀測的數(shù)據(jù)計算及上交資料

(1)重力測量數(shù)據(jù)計算

絕對重力測量數(shù)據(jù)計算包括以下內容：

(a)墩面或離墩面1.3m高度處重力值計算；

(b)每組觀測重力值計算的平均值計算及精度估算；

(c)總平均值計算及精度估算；

(d)重力梯度計算。

(2)相對重力測量數(shù)據(jù)計算

相對重力測量數(shù)據(jù)計算包括以下內容：

(a)初步觀測值的計算；

(b)零漂改正后的觀測值計算。

(3)重力測量上交資料

絕對重力測量、相對重力測量和加密重力測量應上交的資料應符合規(guī)范和技術

設計的要求，資料應包括紙制與電子文檔。

似大地水準面精化

1、大地水準面是正高的起算面，地面點沿重力線到大地水準面的距離稱為正高。

似大地水準面在海洋上同大地水準面一致，但在陸地上有差別，它是正常高

的起算面，地面點沿重力線到似大地水準面的距離稱為正常高。以似大地水準

面定義的高程系統(tǒng)稱為正常高系統(tǒng)。我國目前采用的法定高程系統(tǒng)就是正常高

系統(tǒng)。

大地高：從地面點沿法線到我們采用的參考橢球面的距離。它的起算面也就是

我們所采用的參考橢球面。由此可以看出當采用不同的參考橢球時，所得到的

大地高也是不同的。

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，。如果設地面某一點的大地

高為H,它的正高為h正高，正常高為h正常高，則有：

H=h正高+N=h正常高+匕

所以，當我們知道某一點的大地高H和h正常高，則可以求出某一點的高程異

常匕o反之，若知道某一點的大地高H和高程異常匕,則可以求出某一點的正

常iW]h正常高。

精確求定大地水準面差距N,則是對似大地水準面的精化，精確求定高程異

常則是對似大地水準面的精化。我國采用的是正常高系統(tǒng)，正常高的起算

面是似大地水準面的精化，也就是按一定的分辨率精確求定高程異常學值。

2、似大地水準面精化方法

確定大地水準面的方法可歸納為：幾何法（如天文水準、衛(wèi)星測高及GPS水

準等）、重力學法及幾何與重力聯(lián)合法（或稱組合法）。目前，陸地局部大地水

準面的精化普遍采用組合法，即以GPS水準確定的高精度但分辨率較低的集合

大地水準面作為控制，將重力學方法確定的高分辨率但精度較低的重力大地水

準面與之擬合，以達到精化局部大地水準面的目的。

似大地水準面精化設計

1、似大地水準面精化設計原則

(1)與建設現(xiàn)代化的國家測繪基準相結合

(2)全面規(guī)劃和建設地方基礎測繪控制網(wǎng)

(3)充分利用已有數(shù)據(jù)

(4)與國家似大地水準面精化目標一致

2、GPS水準點邊長的確定：區(qū)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±5.0cm,平原、

丘陵±8.0cm,山區(qū)土15.0cm。其分辨率應為2.5'X2.5'。

在布設GPS水準點時，如果不考慮重力測量誤差，可按式(2T)計算布設GPS

水準格網(wǎng)邊長。

d=714.9mC"T/2(2-1)

式中，d為GPS水準格網(wǎng)邊長，以千米為單位；m,為高程異常，以米為單位；入

為平均重力異常柵格分辨率，以分為單位；c為地形類別與格網(wǎng)平均重力異常代

表誤差系數(shù)，平均為0.54,丘陵為0.81,山地位1.08,高山地為1.5。

3、GPS水準點大地高測定精度

區(qū)域似大地水準面精化的誤差源主要來自4方面：

G)GPS測定大地高的誤差；

(2)水準測量誤差：GPSC級網(wǎng)點聯(lián)測三等水準，每千米測量的偶然中誤差為

±3.0mm,；

(3)重力測量誤差：對15個省、市區(qū)域加密重力資料分析，重力值的精度大

部分優(yōu)于0.5毫伽；

(4)地形數(shù)據(jù)DEM的誤差：DEM格網(wǎng)間距在500m時，對大地水準面的影響最大

為0.006mo

在未考慮水準觀測起算誤差的情況下，如設GPS測定的大地高差為me,水準測定

的高程誤差為則GPS水準點計算的高程異常中誤差為

221/2

m,GS=(mG+m5)(2-2)

如果城市似大地水準面精化達到±5.0cm,則布設的GPS水準點測定的大地高

精度應在土3.0cm左右。

4、重力似大地水準面與GPS水準計算的似大地水準面擬合

(1)GPS水準計算實測似大地水準面

GPS水準為實測似大地水準面(高程異常)，高程異常計算公式如下：

flPs=H-h(1-7-4)

式中，H為GPS水準點大地高，單位為m；h為正常高；單位為m。

(2)任一點重力似大地水準面的計算

在完成規(guī)則格網(wǎng)重力似大地水準面的計算后，為完成對重力似大地水準面

的擬合計算，需要計算GPS水準點的重力似大地水準面，對任一GPS水準點重

力似大地水準面的計算，可采用插值法完成。

(3)區(qū)域重力似大地水準面的擬合計算

(a)由重力似大地水準面格網(wǎng)內插GPS水準點上的重力似大地水準面高程異常

匕作,并求解與GPS水準點上的實測似大地水準面高程異常XGPS的差值，組成不

符值序列；

(b)由不符值序列和相應GPS水準點的球面坐標組成多項式擬合“觀測方程”，

其中未知參數(shù)為多項式系數(shù)；

(c)按最小二乘原理求解擬合多項式系數(shù)；

(d)由擬合多項式系數(shù)和網(wǎng)格中心點坐標，對重力似大地水準面進行擬合糾正,

即可求得適配于該區(qū)域的GPS水準網(wǎng)的最終似大地水準面。

工程測量

2、工程測量的發(fā)展

3、工程控制網(wǎng)的定義和分類

工程控制網(wǎng)按用途可以分為：測圖控制網(wǎng)、施工（測量）控制網(wǎng)、變形監(jiān)測

網(wǎng)、安裝（測量）控制網(wǎng)、精密工程控制網(wǎng)等。其中，測圖控制網(wǎng)是在工程施

工前勘測設計階段建立的，其目的主要是為測繪地形圖服務。規(guī)范中測圖平面

控制網(wǎng)的等級依次分為：二、三、四等三角網(wǎng)，首級控制一般采用GPS網(wǎng)。施

工控制網(wǎng)的點位、密度以及精度取決于建設的性質。施工控制網(wǎng)點的精度一般

要高于測圖控制網(wǎng)，它具有控制范圍小，控制點的密度大，精度要求高，受施

工干擾大等特點。變形監(jiān)測控制網(wǎng)是在施工及運營期間為監(jiān)測建筑工程對象的

變形狀況而建立的控制網(wǎng)。

此外，工程控制網(wǎng)按網(wǎng)點性質可以分為：一級網(wǎng)（或稱水準網(wǎng)、高程網(wǎng)）、

二維網(wǎng)（或稱平面網(wǎng)）、三維網(wǎng)等；按網(wǎng)型可以分為：三角網(wǎng)'導線網(wǎng)、混合網(wǎng)、

方格網(wǎng)等；按施測方法可以分為：測角網(wǎng)、測邊網(wǎng)、邊角網(wǎng)、GPS網(wǎng)等；按坐標

系和基準可以分為：附和網(wǎng)（約束網(wǎng)）、獨立網(wǎng)、經(jīng)典自由網(wǎng)、自由網(wǎng)等；按其

標準劃分為：首級網(wǎng)、加密網(wǎng)、特殊網(wǎng)、專用網(wǎng)等。

4、工程控制網(wǎng)的特點

工程控制網(wǎng)的特點主要包括：

（1）控制網(wǎng)的大小、形狀、點位分布，應與工程的大小、形狀相適應，點位布

設要考慮施工的方便，如隧道控制網(wǎng)一定要保證隧道兩端有控制點；

（2）地面控制網(wǎng)的精度，不要求網(wǎng)的精度均勻，但要保證某一方向和某幾個點

的相對精度高，如隧道控制網(wǎng)要能保證隧道橫向貫通的準確性；

（3）投影面的選擇應滿足“控制點坐標反算的兩點間長度與實地兩點間長度之

差應盡能小”的要求，如隧道施工控制網(wǎng)一般投影到隧道貫通平面上，也可以

投影到定線放樣精度要求更高的平面上；

5、工程控制網(wǎng)的作用

工程控制網(wǎng)具有控制全局、提供基準和控制測量誤差積累的作用。

6、工程控制網(wǎng)的建立過程

工程控制網(wǎng)的建立步驟一般為設計、選點埋石、觀測和平差計算。

(1)工程控制網(wǎng)的設計：根據(jù)建立控制網(wǎng)的目的、要求和控制范圍，經(jīng)過圖上

規(guī)劃和野外選點，確定控制網(wǎng)的圖形和決定參考基準(起始點)；根據(jù)測量儀器

條件擬定觀測綱要(觀測方法和觀測值的預期精度)；根據(jù)觀測所需的人力、物

力進行成本預算；根據(jù)控制網(wǎng)圖形和觀測精度進行目標成果的精度估算與分析,

并與預定的要求相比較，作必要的方案修正。根據(jù)需要，可以進行控制網(wǎng)的優(yōu)

化設計。

(2)選點埋石：根據(jù)設計埋設標志，建立觀測墩、臺和觀測標志。平面點標石

類型包括普通標石、深埋式標石、帶強制對中裝置的觀測墩等；水準點標石類

型包括平面點標石、混凝土水準標石、地表巖石標、平幅巖石標、深埋式鋼管

標等。

(3)按預測綱要進行觀測，按觀測數(shù)據(jù)評定觀測精度。

(4)對觀測成果進行處理、平差計算，對目標成果的精度進行評定。

工程控制網(wǎng)的布設

1、工程控制網(wǎng)的質量準則

(1)精度準則

(2)可靠性準則

(a)內部可靠性

(b)外部可靠性

(3)靈敏度準則

(4)費用準則

2、工程控制網(wǎng)的布網(wǎng)原則

工程平面控制網(wǎng)布設原則一般為：

(1)分級布網(wǎng)，逐級控制。對于測圖用的工程平面控制網(wǎng)，根據(jù)測區(qū)面積的大

小，通常先在全區(qū)范圍內布設精度要求最高的首級控制網(wǎng)，隨后根據(jù)測圖需要，

再分區(qū)加密若干等級精度較低的控制網(wǎng)。用于工程建筑施工放樣的專用控制網(wǎng),

往往分二級布設。第一級做總體控制，第二級直接為建筑物施工放樣而布設。

用于變形監(jiān)測或其他專門用途的控制網(wǎng)，通常不分級，直接布設成高精度的控

制網(wǎng)。

(2)要有足夠的精度和可靠性。工程平面控制網(wǎng)一般要求最低一級控制點的點

位中誤差能滿足大比例的測圖需求。一般工程建設所采用的最大比例為1:500,

為使平面控制網(wǎng)能滿足1:500比例尺測圖精度要求，四等以下(包括四等)的

各級平面控制的最弱邊的邊長中誤差(或相鄰點的相對點位中誤差)顧及測量

誤差后應使碎部點的點位誤差不大于圖上0.1mm,由此即可算得碎部點的點位中

誤差應不大于5cmo這一數(shù)值可以作為測圖控制網(wǎng)精度的設計依據(jù)。對于大型工

程施工控制網(wǎng)和變形控制網(wǎng)，還應具有一定的可靠性。

(3)要有足夠的點位密度。布設工程平面控制網(wǎng)時，要求在測區(qū)內有足夠多的

控制點?？刂泣c的密度通常是用控制網(wǎng)的平均邊長來表示。

(4)要有統(tǒng)一的規(guī)格。工程平面控制網(wǎng)一般是由不同的測繪部門獨立實測的,

為了能夠互相利用和協(xié)調，應制定統(tǒng)一的規(guī)范，以便大家共同遵照執(zhí)行，工程

平面控制網(wǎng)規(guī)范主要有《城市測量規(guī)范》《工程測量規(guī)范》以及《精密工程測量

規(guī)范》等。

城市與工程測圖控制網(wǎng)是為測繪大比例尺地形圖而建立的，要求相鄰控制

點間相對點位誤差小于3cm。專門控制網(wǎng)是為工程建筑物的施工放樣和變形觀測

等專門建立的，其要求具有針對性。例如，橋梁控制網(wǎng)對于橋梁軸線方向的精

度要求應高于其他方向的精度，以利于提高橋墩放樣的精度；隧道控制網(wǎng)則對

于橋梁軸線方向的橫向精度的要求應高于其他方向的精度，以利于提高隧道貫

通的精度。

3、國家控制點的利用

工程控制網(wǎng)一般采用高斯投影方法，這樣既與國際慣例相一致，也便于利用

國家控制點的現(xiàn)有成果。

當實測邊長歸算到參考橢球面上及將參考橢球面上的邊長歸算到高斯投影二

9ywq'(a)零件設計：為基準(起始數(shù)據(jù))的設計，是在控制網(wǎng)圖形和觀測值

的先驗精度已定的情況下，選擇起始數(shù)據(jù)使網(wǎng)的精度達到最高。

(b)一類設計：為控制網(wǎng)圖形的設計，在控制網(wǎng)成果的精度要求及觀測手段可

能達到的精度已定的情況下，控制網(wǎng)圖形設計的優(yōu)化，即點位的最佳的觀測方

案。

(c)二類設計：為觀測值權的設計，？.，JHGFDSA在控制網(wǎng)的圖形和網(wǎng)的精度

要求已定的情況下，設計觀測值的精度，此時應受到觀測值權的總和(代表測

量費用)的約束、最大權(代表不能超過的最高精度)的約束和可靠性(多余

觀測分量不能小于某一定值)的約束。

(d)三類設計：為控制網(wǎng)改進的設計(加密設計)，通過增刪部分觀測值和改

變部分觀測值的權，以及增刪及移動點位來改善控制網(wǎng)成果的精度。

(2)優(yōu)化設計方法

控制網(wǎng)優(yōu)化設計有以下兩種方法：

(a)解析法：它適合于各類設計，是通過數(shù)學方程的表達，用最優(yōu)化方法解算。

零類設計采用S-變換法；一類設計中的最佳點位確定常采用變量輪換法、梯度

法等；二類和三類設計主要采用數(shù)學規(guī)劃法。

(b)模擬法：又稱試驗修正法。它適合一、二、三類設計。對于初步確定的網(wǎng)

形與觀測精度，模擬一組起始數(shù)據(jù)與觀測值，輸入計算機，按間接平差原理與

計算方法，組成觀測值方程式、法方程方式，求逆而得到未知參數(shù)的協(xié)因數(shù)陣，

并計算點位誤差橢圓和相對誤差橢圓的參數(shù)，與要求的精度相比較，若結果太

好或不滿足要求，可以通過增加或刪去某些觀測值、改變某些觀測值的權來修

改設計。當設計者輸入修改信息后，計算機將實時算出協(xié)因數(shù)陣，并顯示新的

誤差橢圓。重復這個過程，直至獲得符合各項設計要求的滿意的設計方案。

工程控制網(wǎng)的施測與數(shù)據(jù)處理

1、工程控制網(wǎng)的施測

(1)工程平面控制網(wǎng)的實測方法

目前，工程平面控制網(wǎng)建立的主要方法是GPS定位，也可采用三角網(wǎng)測量、導

線測量和交會測量等常規(guī)立法建立。

(2)工程高程控制網(wǎng)的實測方法

工程高程控制測量主要采用水準測量、三角高程測量和GPS水準方法。在地面

較平坦的地區(qū)，通常用水準測量的方法。工程水準測量按精度分為二、三、四、

五等以及用于地形測量的圖根水準測量。在地形起伏較大的地區(qū)，通常用三角

高程測量的方法。一般是在平面控制網(wǎng)的基礎上布設，分為獨立交會高程點、

附和或閉合三角高程路線和三角高程網(wǎng)，用于測定平面控制網(wǎng)的高程。在工程

高程控制測量中，光電測距高程導線采用對向觀測或中間設站觀測，可以代替

四等及四等以下水準測量。在地形較平坦的地區(qū)，可采用GPS水準的方法代替

四等及四等以下的水準測量。

2、工程控制網(wǎng)的數(shù)據(jù)處理

控制網(wǎng)平差的主要內容包括：求坐標未知數(shù)的最佳估值，評定總體精度、點位

精度、相對點位精度以及未知數(shù)函數(shù)精度等。

(1)邊角控制網(wǎng)平差

邊角控制網(wǎng)平差的方法通常有條件平差法和間接平差法。

(2)GPS工程控制網(wǎng)數(shù)據(jù)處理

GPS控制網(wǎng)測量數(shù)據(jù)的處理，一般均可借助相應的后處理軟件的完成。

對觀測數(shù)據(jù)進行處理的基本過程，大體分為：預處理；基線解算；平差計算；

坐標系統(tǒng)的轉換，或與已有地面網(wǎng)的聯(lián)合平差。

(a)觀測數(shù)據(jù)的預處理

預處理的主要目的是對原始觀測數(shù)據(jù)進行編輯、加工與處理，分派出各種專用

的信息文件，為進一步的平差計算做準備。

預處理工作的主要內容有：統(tǒng)一數(shù)據(jù)文件格式；觀測數(shù)據(jù)的平滑、濾波；衛(wèi)星

軌道的標準化；探測周跳'修復載波相位觀測值；對觀測值進行各項必要的改

正。

(b)平差計算和轉換

平差計算的主要內容包括：基線向量結算；無約束平差；坐標系統(tǒng)的轉換，或

與地面網(wǎng)的聯(lián)合平差等。

(3)高程控制測量數(shù)據(jù)處理

(a)水準測量

水準測量數(shù)據(jù)處理的目的是為了檢查外業(yè)觀測成果的質量，消除觀測數(shù)據(jù)中的

系統(tǒng)誤差，對偶然誤差進行平差處理，以及對觀測成果和平差結果進行精讀評

定。水準網(wǎng)平差的基本方法有條件平差法、間接平差法以及單一水準路線平差

法、單結點水準網(wǎng)平差法、等權代替水準網(wǎng)平差法等。

(b)三角高程測量

三角高程測量數(shù)據(jù)處理與水準網(wǎng)的計算方法基本相同，不同的是其定權方法不

同。

(c)GPS水準

GPS水準數(shù)據(jù)處理通常根據(jù)測區(qū)平均分布的GPS/水準公共點，求解測高程異常

模型參數(shù)。由GPS大地高和高程異常確定未知點的正常高。

1、概述

(1)測圖比例尺選擇

在工程建設的各個階段，一般都要使用地形圖。這些地形圖通常來自國家、省

級和城市基礎測繪成果。在某些情況下，當現(xiàn)有地形圖的內容、比例尺或現(xiàn)勢

性等不滿足工程應用需要時，則需要進行專門的地形測繪(包括水下地形測繪)。

工程建設所使用的地形圖比例尺，可根據(jù)工程設計、規(guī)模大小和運營管理的需

要進行選擇見表(1-1)o

對于一些大型水利樞紐、能源、交通等工程，在進行可行性研究和總體規(guī)劃階

段，經(jīng)常需要使用1:25000、1:50000甚至更小比例尺的地形圖。

(2)地形圖等高(深)距

按執(zhí)行《工程測量規(guī)范》，地形圖的基本等高距應按地形類別和測圖比例尺進行

選擇，見表1-2。一個測區(qū)的同一比例尺測圖宜采用一種基本等高距。對于水域

測圖，可按水底地形傾角和測圖比例尺選擇基本等高(深)距。

(3)地形圖的精度

(a)平面精度

按現(xiàn)行《工程測量規(guī)范》,地形圖上地物點相對于鄰近圖根點的平面點位中誤差,

對于一般地區(qū)不應超過0.8mm(圖上,下同)，城鎮(zhèn)建筑區(qū)和工礦區(qū)不超過0.6mm,

水域不超過1.5mm,對于隱蔽或施測困難的一般地區(qū)測圖，可放寬50%。

(b)高程精度

按現(xiàn)行《工程測量規(guī)范》，地形圖等高(深)線的插求點相對于鄰近圖根點的高

程中誤差不應超過表1-3的規(guī)定。對于隱蔽或施測困難的一般地區(qū)測圖，可放

寬50%。當作業(yè)困難、水深大于20m或工程精度要求不高時，水域測圖可放寬1

倍。

(4)地形圖其他要求

為工程應用測繪地形圖時，地形圖的分幅可采用正風行或矩形方式。地形圖圖

式和地形圖要素分類代碼應采用現(xiàn)行有關國家標準。

2、測繪方法

(1)全站儀數(shù)字測圖

全站儀數(shù)字測圖是工程大比例尺地形測繪的主要方法。給予全站儀的數(shù)字測圖

系統(tǒng)主要是兩種類型：一是全站儀采集數(shù)據(jù)，利用電子手簿自動或人工記錄數(shù)

據(jù)，再傳輸?shù)匠蓤D系統(tǒng)中精處理生成數(shù)字圖；另一是全站儀與便攜式計算機或

PDA(個人數(shù)據(jù)助理)組合，在數(shù)據(jù)采集的同時實時生成數(shù)字圖，實現(xiàn)“所見即

所測、所見即所得"。數(shù)字測圖系統(tǒng)除具有基本的數(shù)據(jù)編輯加工、圖形分層、符

號配置等功能外，有些還具備屬性錄入與掛接、由離散點構建不規(guī)則三角網(wǎng)進

而生成等高線、影像數(shù)據(jù)集成與疊加和進行不同數(shù)據(jù)格式轉換等功能。

(2)基于GPS的數(shù)字地圖

基于GPS的地形測圖技術主要有：GPSRTK數(shù)字測圖技術，這種方法完全類似全

站儀數(shù)字測圖，只是利用GPSRTK系統(tǒng)代替全站儀。車載移動測圖系統(tǒng)，又稱

移動道路測圖系統(tǒng)，它是在車上裝備GPS接收機、CCD、INS(慣性導航系統(tǒng))

等傳感器和設備，在車輛的行駛過程中，快速采集道路及道路兩旁地形數(shù)據(jù)。

(3)數(shù)字攝影測量與遙感

對于大范圍的地形測圖以及大型工程建設場地測繪等，可以利用航攝影像、高

分辨率衛(wèi)星遙感影像、機載激光掃描測繪系統(tǒng)(LIDAR)或使用輕型飛機攝取影

像，使用數(shù)字攝影測量或遙感圖像處理系統(tǒng)生成大比例尺DLG\DOM\DEM及三維

景觀模型。

工程地形圖測繪

3、測繪過程與質量控制

(1)作業(yè)流程

應用全站儀和GPSRTK技術進行大比例尺地形圖測繪的生產(chǎn)流程主要包括野外

踏勘、技術設計、圖根控測量、野外數(shù)據(jù)采集、內業(yè)成圖、質量檢查、成果驗

收等內容。

(2)工程測圖技術設計

在測圖開始前，應編寫技術設計書，擬定作業(yè)計劃，以保證質量工作在技術上

合理、可靠，在經(jīng)濟上節(jié)省人力、物力。

根據(jù)測量任務書和有關的測量規(guī)范，并依據(jù)所收集的材料，其中包括測區(qū)踏勘

等資料來編制技術計劃。

技術計劃的主要內容有：任務概述、測區(qū)情況，已有資料及其分析，技術方案

的設計，組織與勞動計劃，儀器配備及供應計劃，財務預算，檢查驗收計劃以

及安全措施等。

根據(jù)收集的資料及現(xiàn)場踏勘情況，在已有地形圖(或小比例尺地圖)上擬定地

形控制的布設方案，進行必要地精度估算。有時需要提出若干方案進行技術要

求與經(jīng)濟核算方面的比較。對地形控制網(wǎng)的圖形、施測、點的密度和平差就算

等因素進行全面的分析，并確定最后采用的方案。

根據(jù)技術計劃的方案，統(tǒng)計工作量，并結合規(guī)定計劃提交資料的時間，編制組

織措施和勞動計劃，統(tǒng)計工作量，并結合規(guī)定計劃統(tǒng)計資料的時間，編制組織

措施和勞動計劃，提出儀器配備計劃、經(jīng)費預算計劃和工作進度計劃，同時擬

定檢查驗收計劃。

(3)圖根控制測量

測區(qū)高級控制點的密度不可能滿足工程大比例尺測圖的需要，這時應布置適當

數(shù)量的圖根控制點(圖根點)，直接供測圖使用。圖根控制是在各等級控制下進

行加密，一般不超過兩次附和。在較小的獨立測區(qū)測圖時，圖根控制可作為首

級控制。

圖根平面控制點的布設，可采用圖根導線、圖根三角、交會和GPSRTK等方法。

圖根點的高程可采用圖根水準和圖根三角高程測定。圖根點的密度，相對于鄰

近等級控制點的點位中誤差，不應大于圖上0.1mm,高程中誤差不應大于測圖基

本等高距的1/10o

圖根控制點(包括已知高級點)的個數(shù)，應根據(jù)地形復雜、破碎程度或隱蔽情

況而決定其數(shù)量。就傳統(tǒng)成圖方法而言，一般平坦而開闊地區(qū)每平方公里圖根

點的密度，對于1:2000比例尺測圖應不少于15個，1:1000比例尺測圖應不少

于50個，1:500比例尺測圖應不少于150個。對數(shù)字測圖方法，每平方公里圖

根點的密度，對于1；2000比例尺測圖不少于4個，對于1:1000比例尺測圖不

少于16個，對于1:500比例尺測圖不少于64個。

(4)野外數(shù)據(jù)采集

工程大比例尺數(shù)字測圖野外采集，分別使用全站儀測量方法和GPSRTK測量方

法。觀測碎部點上放置的棱鏡，將方向、豎直角（或天頂距）和距離等觀測值

或碎部點的坐標和高程記錄在內存中。如果觀測條件可能也可采用GPSRTK測

定碎部點。

野外數(shù)據(jù)采集除碎部點的坐標數(shù)據(jù)外還需要有與繪圖有關的其他信息，如碎部

點的地形因素名稱、碎部點連接線型等，以由計算機生成圖形文件，進行圖形

處理。為了便于計算機識別，碎部點的地形要素名稱、碎部點連接線型信息也

都用數(shù)字代碼或英文字母代碼來表示，這些代碼稱為圖形信息碼。根據(jù)給予圖

形信息碼的方式不同，野外數(shù)據(jù)采集的工作程序分為兩種：一種是在觀測碎部

點時，繪制工作草圖，在工作草圖記錄地形要素名稱、碎部點連接關系，然后

在室內將碎部點顯示在計算機屏幕上，根據(jù)工作草圖，采用人機交互方式連接

碎部點，輸入圖形信息碼和生成圖形；另一種是采用筆記本電腦或PDA掌上電

腦作為野外數(shù)據(jù)采集記錄器，可以在觀測碎部點之后，對照實際地形輸入圖形

信息碼和生成圖形。野外數(shù)據(jù)采集時，應測繪地物和地貌。

（a）地物測繪

地物測繪應測繪下列要素：居民地；獨立地物；道路;管線與垣柵：水系；植被

與土質等。

（b）地貌測繪

在地形圖上，常用等高線表示地貌，并根據(jù)需要配以地貌符號和地貌注記。

等高線是地面上高程相等的相鄰點連成的閉合曲線。地形圖上的等高線主要有4

種：首曲線；計曲線；間曲線（1/2基本等高距）；助曲線（1/4基本等高距）。

地形圖上相鄰兩高程不同的等高線之間的高差，稱為等高距。等高距越小則圖

上等高線越密，地貌顯示就越詳細。等高距越大則圖上等高線愈稀，地貌顯示

就愈粗略。等高距的選擇就必須根據(jù)地形高低起伏程度、測圖比例尺的大小和

使用地形圖的目的等因素來決定。

(5)地形圖質量控制

(a)大比例尺數(shù)字地形圖的質量要求

大比例尺地形圖的質量要求通過對產(chǎn)品的質量說明、數(shù)學基礎、數(shù)據(jù)分類與代

碼'位置精度、屬性精度、邏輯一致性'完備性等質量特性的要求來描述。

(b)大比例尺數(shù)字地形圖平面和高程精度的檢查和質量評定

野外采集數(shù)據(jù)的數(shù)字地形圖，當比例尺大雨1：5000時，檢測點的平均坐標和

高程采用外業(yè)散點法按測站點精度施測，每幅圖一般各選取20-50個點。用鋼

尺或測距儀量測相鄰地物點間距離，量測邊數(shù)每幅圖一般不小于20處。平面檢

測點應為均勻分布、隨機選取的明顯地物點。

水下地形測量及工程地形圖應用

1、水下地形測量

(1)水下地形測量特點

水下地形測量是江河湖泊與海洋開發(fā)的前期基礎性工作。水下地形測量的主要

任務是測繪水下地形圖和水下斷面圖。水下地形圖在投影、坐標系統(tǒng)、基準面、

圖幅分幅與編號、內容表示、綜合原則以及比例尺確定等方面與陸地地形圖沒

有本質區(qū)別，但在測量方法上相差較大。

進行水下地形測量時，由于水下地形的起伏看不見，不像陸地測量時可以選擇

地形特征點，而只用測深線法或散點法均勻地布設一些測點。此外，水下地形

測量的內容不如陸地上多，一般只要求用等高線或等深線表示水下地形的變化。

為了與陸上地形圖實現(xiàn)拼接，水下地形圖宜采用與陸地統(tǒng)一的平面和高程標準。

(2)水下地形測量方法

水下地形測量主要包括定位和測深兩個部分。目前的水上定位手段主要采用衛(wèi)

星定位的形式。測深主要靠回聲測深儀或多波束測深系統(tǒng)進行。回聲測深儀是

利用水聲換能器垂直向下發(fā)射聲波并接收水底回波，根據(jù)回波時間和聲速來確

定被測點的水深，通過水深的變化就可以了解水下地形的情況。多波束測深系

統(tǒng)能一次給出與航線垂直的平面內幾十個甚至百余個海底被測點的水深值，形

成一定寬度的全覆蓋水深條帶，可以比較可靠地反映出水下地形的細微起伏，

比單波束的水深測量確定地下地形更真實。

水下地形測量的一般模式是利用GPS測定水底點的平面位置，利用測深儀測定

水底點的深度，附之以瞬時潮位資料，獲得點位的高程。當驗潮條件不具備時，

該模式將不能獲得測點的高程。目前出現(xiàn)了一種無驗潮模式的水下地形測量模

式，它不用專門測定潮位，而直接利用動態(tài)GPS技術測量轉換器的平面位置和

高程，利用測深儀測得水深，輔之以姿態(tài)測量和補償，計算獲得高精度的水底

點iW)程。

2、工程地形圖應用

(1)線劃地形圖應用

利用工程地形圖可以很容易地獲取各種地形信息，如：量測各個點的坐標；量

測點與點之間的距離；量測直線的方位角'點的高程'