大地測量學(xué)課件大地控制網(wǎng)數(shù)據(jù)處理.ppt

1、第八章 大地控制網(wǎng)數(shù)據(jù)處理,中國礦業(yè)大學(xué)環(huán)境與測繪學(xué)院,應(yīng)用大地測量學(xué),第八章 大地控制網(wǎng)數(shù)據(jù)處理,外業(yè)觀測：水平方向、變長、GPS基線向量、水準(zhǔn)高差、天文方位角 內(nèi)業(yè)計算：概算、平差,第八章 大地控制網(wǎng)數(shù)據(jù)處理,第一節(jié) 大地控制網(wǎng)概算（導(dǎo)線概算、GPS網(wǎng)概算） 第二節(jié) 控制網(wǎng)平差原理（條件平差、間接平差） 第三節(jié) 平面控制網(wǎng)平差（以導(dǎo)線網(wǎng)為例） 第四節(jié) 高程控制網(wǎng)平差（以水準(zhǔn)網(wǎng)為例） 第五節(jié) GPS基線向量網(wǎng)平差（基線解算、無約束平差、約束平差） 第六節(jié) 控制網(wǎng)精度與可靠性估算（精度估算、可靠性預(yù)計）,第八章 大地控制網(wǎng)數(shù)據(jù)處理,第一節(jié) 大地控制網(wǎng)概算 第二節(jié) 控制網(wǎng)平差原理 第三節(jié) 平面控

2、制網(wǎng)平差 第四節(jié) 高程控制網(wǎng)平差 第五節(jié) GPS基線向量網(wǎng)平差 第六節(jié) 控制網(wǎng)精度與可靠性估算,8.1 大地控制網(wǎng)概算,應(yīng)用大地測量學(xué),概算的主要目的： 系統(tǒng)地檢查外業(yè)觀測成果質(zhì)量，把好質(zhì)量關(guān)； 將地面上觀測成果化算到高斯平面上，按控制網(wǎng)幾何條件進(jìn)行檢核，為平差計算做好數(shù)據(jù)準(zhǔn)備工作。,第一節(jié)概算,應(yīng)用大地測量學(xué),8.1.1 導(dǎo)線測量概算 8.1.2 GPS控制網(wǎng)概算,8.1 大地控制網(wǎng)概算,應(yīng)用大地測量學(xué),8.1.1 導(dǎo)線測量概算 8.1.2 GPS控制網(wǎng)概算,8.1 大地控制網(wǎng)概算,8.1.1 導(dǎo)線測量概算,應(yīng)用大地測量學(xué),導(dǎo)線測量概算工作包括： 外業(yè)測量觀測數(shù)據(jù)的檢查 將觀測值化算到標(biāo)石中

3、心 將觀測值化算到橢球面上 將觀測值化算到高斯平面上,應(yīng)用大地測量學(xué),（一）外業(yè)成果資料的檢查 1、觀測手簿 2、觀測記薄 3、歸心投影用紙 4、儀器檢驗資料 5、已知數(shù)據(jù)表和控制網(wǎng)略圖的編制,8.1.1 導(dǎo)線測量概算,應(yīng)用大地測量學(xué),（二）觀測成果歸算到標(biāo)石中心的計算 1、水平方向觀測值歸算到標(biāo)石中心的計算 導(dǎo)線外業(yè)觀測中，有時儀器中心偏離測站點(diǎn)標(biāo)石中心，叫做測站偏心。而被觀測目標(biāo)如果偏離照準(zhǔn)點(diǎn)標(biāo)石中心，則稱為照準(zhǔn)點(diǎn)偏心。為了把水平方向觀測值歸算到標(biāo)石中心，必須將觀測方向值加上測站點(diǎn)歸心改正和照準(zhǔn)點(diǎn)歸心改正（詳見本書附錄4）。 測站點(diǎn)歸心改正： （8-1） 照準(zhǔn)點(diǎn)歸心改正： （8-2）,8.

4、1.1 導(dǎo)線測量概算,應(yīng)用大地測量學(xué),（二）觀測成果歸算到標(biāo)石中心的計算 2、邊長觀測值歸算到標(biāo)石中心的計算 邊長測量如果存在偏心（測距儀偏心或反射鏡偏心），要進(jìn)行邊長歸心改正，將觀測邊長歸算到標(biāo)石中心。 （8-3）,8.1.1 導(dǎo)線測量概算,應(yīng)用大地測量學(xué),（三）地面觀測值歸算到橢球面上的計算 1、觀測方向值歸算到橢球面的改正 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三差改正： 垂線偏差改正、標(biāo)高差改正和由法截弧方向化為大地線方向的截面差改正。由于這三項改正在邊長小于10公里時，影響值小于0.1，因此在短邊導(dǎo)線概算時一般不加三項改正。直接將地面方向觀測值作為橢球面方

5、向觀測值。,8.1.1 導(dǎo)線測量概算,應(yīng)用大地測量學(xué),（三）地面觀測值歸算到橢球面上的計算 2、觀測邊長歸算到橢球面的改正 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(diǎn)之間的水平觀測邊長d，水平邊長還要化算到橢球面上相應(yīng)的大地線長度S，其計算公式為： 式中Hm為測站點(diǎn)和鏡站點(diǎn)的平均大地高，RA為歸化邊長方向法截弧曲率半徑。a、e、Bm分別為橢球長半軸、第一偏心率、測站點(diǎn)和鏡站點(diǎn)的平均緯度。,8.1.1 導(dǎo)線測量概算,應(yīng)用大地測量學(xué),（四）橢球面上的觀測值歸算到高斯平面上的計算 為了在平面上進(jìn)行平差，還必須將橢球上觀測值化算到高斯投影平面上，

6、這項工作包括方向改化、距離改化和大地方位角化算為坐標(biāo)方位角等三項內(nèi)容。 1。方向改正：（8-6）式，（6-62），（6-64）式 2。距離改正：（8-7）式，（6-67）式 3。大地方位角化算為坐標(biāo)方位角：（8-8）式,8.1.1 導(dǎo)線測量概算,應(yīng)用大地測量學(xué),（五）概算步驟 1、角度歸心改正 2、高差計算 3、邊長斜距改平距、歸心改正和化算至高斯平面的改正 4、計算導(dǎo)線方位角條件和環(huán)形條件閉合差 5、計算導(dǎo)線測角中誤差 6、計算導(dǎo)線測距中誤差 7、計算導(dǎo)線相對閉合差,8.1.1 導(dǎo)線測量概算,應(yīng)用大地測量學(xué),（六）導(dǎo)線概算實例 P232234頁,8.1.1 導(dǎo)線測量概算,應(yīng)用大地測量學(xué),8.

7、1.1 導(dǎo)線測量概算 8.1.2 GPS控制網(wǎng)概算,8.1 大地控制網(wǎng)概算,8.1.2 GPS控制網(wǎng)概算,應(yīng)用大地測量學(xué),（一）數(shù)據(jù)預(yù)處理及其基線解算 數(shù)據(jù)傳輸將觀測記錄數(shù)據(jù)傳輸至計算機(jī)，形成觀測值文件、衛(wèi)星星歷文件、測站文件；基線解算一般采用雙差觀測值用軟件解算兩點(diǎn)間的坐標(biāo)差（基線向量）。 （二）觀測結(jié)果的外業(yè)檢核 剔除精度較差的基線；計算并檢核同步環(huán)閉合差；計算并檢核復(fù)測基線；計算并檢核異步環(huán)閉合差。,第八章 大地控制網(wǎng)數(shù)據(jù)處理,第一節(jié) 大地控制網(wǎng)概算 第二節(jié) 控制網(wǎng)平差原理 第三節(jié) 平面控制網(wǎng)平差 第四節(jié) 高程控制網(wǎng)平差 第五節(jié) GPS基線向量網(wǎng)平差 第六節(jié) 控制網(wǎng)精度與可靠性估算,應(yīng)用

8、大地測量學(xué),8.2.1 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 8.2.3 控制網(wǎng)平差前的準(zhǔn)備工作, 8.2 控制網(wǎng)平差原理,8.2 控制網(wǎng)平差原理,應(yīng)用大地測量學(xué),控制網(wǎng)多余觀測目的：（1）檢核和評定觀測質(zhì)量；（2）提高待定參數(shù)的精度和可靠性。 控制網(wǎng)平差目的：根據(jù)最小二乘原理，（1）消除網(wǎng)中各種幾何矛盾，求出觀測值的平差值；（2）求出各待定元素的最或然值；（3）評定精度。,8.2 控制網(wǎng)平差原理,應(yīng)用大地測量學(xué),平差分類： 經(jīng)典平差: 條件平差 間接平差 廣義平差,應(yīng)用大地測量學(xué),8.2.1 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 8.2.3

9、 控制網(wǎng)平差前的準(zhǔn)備工作, 8.2 控制網(wǎng)平差原理,8.2.1 條件平差,應(yīng)用大地測量學(xué),繪制控制網(wǎng)平差略圖（在圖上標(biāo)明各已知點(diǎn)、待定點(diǎn)點(diǎn)名和編號，觀測值編號，坐標(biāo)推算路線）； 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)； 列出觀測值條件方程式和權(quán)函數(shù)式; 組成法方程并解算; 計算觀測值改正數(shù)V及其平差值; 評定精度：計算單位權(quán)中誤差，平差值函數(shù)中誤差。,應(yīng)用大地測量學(xué),8.2.1 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 8.2.3 控制網(wǎng)平差前的準(zhǔn)備工作, 8.2 控制網(wǎng)平差原理,8.2.2 間接平差,應(yīng)用大地測量學(xué),繪制控制網(wǎng)平差略圖（在圖上標(biāo)明

10、各已知點(diǎn)、待定點(diǎn)點(diǎn)名和編號，觀測值編號，坐標(biāo)推算路線）； 編制起算數(shù)據(jù)表和觀測值表； 選取參數(shù)（高程控制網(wǎng)選擇待定高程點(diǎn)高程近似值的改正數(shù)為參數(shù)，平面控制網(wǎng)選擇待定控制點(diǎn)坐標(biāo)近似值的改正數(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,應(yīng)用大地測量學(xué),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； 解算法方程，求出未知數(shù); 計算觀測值改正數(shù)V及其平差值; 評定精度：計算單位權(quán)中誤差，未知數(shù)中誤差，未知數(shù)函數(shù)中誤差。,應(yīng)用大地測量學(xué),8.2.1 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 8.2

11、.3 控制網(wǎng)平差前的準(zhǔn)備工作, 8.2 控制網(wǎng)平差原理,8.2.3 控制網(wǎng)平差前段準(zhǔn)備工作,應(yīng)用大地測量學(xué),控制網(wǎng)平差計算是復(fù)雜而細(xì)致的工作。 （1）起算數(shù)據(jù)的收集與分析（精度和可靠性）。 （2）觀測數(shù)據(jù)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。 （3）平差計算的注意事項： 觀測值2個人獨(dú)立整理或一個人整理2次。 觀測值編號正確。 程序中數(shù)據(jù)格式輸入正確，2人檢核。 平差結(jié)果認(rèn)真分析、審核、檢驗。,第八章 大地控制網(wǎng)數(shù)據(jù)處理,第一節(jié) 大地控制網(wǎng)概算 第二節(jié) 控制網(wǎng)平差原理 第三節(jié) 平面控制網(wǎng)平差 第四節(jié) 高程控制網(wǎng)平差 第五節(jié) GPS基線向量網(wǎng)平差 第六節(jié) 控制網(wǎng)精度與可靠性估

12、算,第三節(jié) 平面控制網(wǎng)平差,應(yīng)用大地測量學(xué),總準(zhǔn)測：VTPV = min 根據(jù)選取的函數(shù)模型不同劃分： 一、平面控制網(wǎng)間接平差 以待定點(diǎn)的坐標(biāo)X、Y作為未知數(shù)（又稱坐標(biāo)平差），列出網(wǎng)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(guān)系式）。 二、導(dǎo)線網(wǎng)按條件平差,第三節(jié) 平面控制網(wǎng)平差,應(yīng)用大地測量學(xué),一、平面控制網(wǎng)間接平差（以導(dǎo)線測量為例） （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 （三）附加條件方程式的列立 （四）誤差方程式的組成 （五）法方程式的組成與解算 （六）平差成果計算 （七）精度評定,第三節(jié) 平面控制網(wǎng)平差,應(yīng)用大地測量學(xué),二、導(dǎo)線網(wǎng)按條件平差 導(dǎo)線

13、網(wǎng)結(jié)點(diǎn)之間（或附和導(dǎo)線兩已知點(diǎn)之間）的節(jié)點(diǎn)數(shù)量多，采用條件平差法效果較好；反之，結(jié)點(diǎn)密集的導(dǎo)線網(wǎng)易采用間接平差法進(jìn)行平差計算。 附和導(dǎo)線三種形式： （1）兩端均有定向角和已知點(diǎn) （2）兩端有已知點(diǎn)，一端有定向角 （3）兩端有已知點(diǎn)，沒有定向角（無定向附和導(dǎo)線）,第八章 大地控制網(wǎng)數(shù)據(jù)處理,第一節(jié) 大地控制網(wǎng)概算 第二節(jié) 控制網(wǎng)平差原理 第三節(jié) 平面控制網(wǎng)平差 第四節(jié) 高程控制網(wǎng)平差 第五節(jié) GPS基線向量網(wǎng)平差 第六節(jié) 控制網(wǎng)精度與可靠性估算,第四節(jié) 高程控制網(wǎng)平差,應(yīng)用大地測量學(xué),高程控制網(wǎng)：水準(zhǔn)網(wǎng)（等級高程控制）和三角高程網(wǎng) 一、水準(zhǔn)網(wǎng)條件平差法（嚴(yán)密條件平差） 多余觀測個數(shù)r = n t

14、 n為高差觀測總數(shù)，t為必要觀測個數(shù)。 適用于簡單網(wǎng)形。 二、結(jié)點(diǎn)平差法 以待定點(diǎn)近似高程點(diǎn)改正數(shù)為未知參數(shù)，以兩個高程點(diǎn)之間的高差為觀測值，列誤差方程式。 適用于復(fù)雜網(wǎng)形。,第四節(jié) 高程控制網(wǎng)平差,應(yīng)用大地測量學(xué),一、水準(zhǔn)網(wǎng)條件平差 二、高程控制網(wǎng)結(jié)點(diǎn)平差 （一）按間接平差法對結(jié)點(diǎn)進(jìn)行平差 （二）按單一水準(zhǔn)路線條件平差對各水準(zhǔn)路線進(jìn)行平差 （三）水準(zhǔn)網(wǎng)結(jié)點(diǎn)平差算例 （四）三角高程網(wǎng)結(jié)點(diǎn)平差,高程控制網(wǎng)結(jié)點(diǎn)平差法,觀測高差的誤差方程式： 法方程式： 解算未知數(shù)，計算結(jié)點(diǎn)高程平差值： 精度評定：,圖8-15,，,相鄰結(jié)點(diǎn)間的各測段高差 組成單一水準(zhǔn)路線； 先平差求出結(jié)點(diǎn)高程； 相鄰結(jié)點(diǎn)間再按單一

15、附合路線進(jìn)行平差。,高程控制網(wǎng)結(jié)點(diǎn)平差法直接解算結(jié)點(diǎn)高程,直接解算法方程可得： 解算方法：迭代法 1。先計算結(jié)點(diǎn)高程近似值，Xi=Hi+hi； 2。計算X1時，X2、X3以近似值代入；計算X2時X3以近似值代入，X1以第一次計算值代入；計算X3時，X1、X2以第一次計算值代入； 3。第二次計算X1時，X2、X3以第一次計算值代入；依次類推。 4。至X（i+1）-X（i）0。0001m，迭代計算結(jié)束。 5。精度評定：按最后結(jié)果計算高差與高差觀測值的改正數(shù)評定精度。,第八章 大地控制網(wǎng)數(shù)據(jù)處理,第一節(jié) 大地控制網(wǎng)概算 第二節(jié) 控制網(wǎng)平差原理 第三節(jié) 平面控制網(wǎng)平差 第四節(jié) 高程控制網(wǎng)平差 第五節(jié)

16、GPS基線向量網(wǎng)平差 第六節(jié) 控制網(wǎng)精度與可靠性估算,第五節(jié) GPS基線向量網(wǎng)平差,應(yīng)用大地測量學(xué),一。GPS基線向量網(wǎng)三維無約束平差（固定一點(diǎn)的坐標(biāo)）。 二。 GPS基線向量網(wǎng)三維約束平差（固定已知點(diǎn)的坐標(biāo)、固定高精度邊長、固定高精度方位角）。 三。GPS基線向量網(wǎng)二維無約束平差（固定一點(diǎn)平面坐標(biāo)）。 四。GPS基線向量網(wǎng)二維約束平差（固定已知點(diǎn)平面坐標(biāo)、固定高精度邊長、固定高精度方位角）。 五。GPS水準(zhǔn)高程：1。多項式擬合法。2。固定已知點(diǎn)水準(zhǔn)高程約束平差法。,第五節(jié)GPS網(wǎng)平差,第八章 大地控制網(wǎng)數(shù)據(jù)處理,第一節(jié) 大地控制網(wǎng)概算 第二節(jié) 控制網(wǎng)平差原理 第三節(jié) 平面控制網(wǎng)平差 第四節(jié)

17、高程控制網(wǎng)平差 第五節(jié) GPS基線向量網(wǎng)平差 第六節(jié) 控制網(wǎng)精度與可靠性估算,第六節(jié) 控制網(wǎng)精度與可靠性估算,應(yīng)用大地測量學(xué),大地控制網(wǎng)的設(shè)計： 選點(diǎn) 確定觀測方案（選擇儀器、觀測方法、構(gòu)網(wǎng)） 精度估算 控制網(wǎng)質(zhì)量的重要量化指標(biāo) 可靠性分析,第六節(jié)控制網(wǎng)精度與可靠性,第六節(jié) 控制網(wǎng)精度與可靠性估算,應(yīng)用大地測量學(xué),一、控制網(wǎng)精度估算 在圖上量測各控制點(diǎn)的近似坐標(biāo)，確定各類觀測量的誤差方程式的系數(shù)B，根據(jù)控制網(wǎng)等級和所選擇儀器設(shè)備確定觀測值的權(quán)P和單位權(quán)中誤差,第六節(jié)控制網(wǎng)精度與可靠性,第六節(jié) 控制網(wǎng)精度與可靠性估算,應(yīng)用大地測量學(xué),一、控制網(wǎng)精度估算 在圖上量測各控制點(diǎn)的近似坐標(biāo)，確定各類觀測

18、量的誤差方程式的系數(shù)B，根據(jù)控制網(wǎng)等級和所選擇儀器設(shè)備確定觀測值的權(quán)P和單位權(quán)中誤差 ，按間接平差方法組成法方程系數(shù)矩陣：,第六節(jié) 控制網(wǎng)精度與可靠性估算,應(yīng)用大地測量學(xué),二、可靠性理論簡介 測量觀測值除含有隨機(jī)誤差外，還常并存有系統(tǒng)誤差和粗差。系統(tǒng)誤差和粗差必須排除，才能獲得可靠的平差結(jié)果?？刂凭W(wǎng)的可靠性理論是研究在測量觀測值中發(fā)現(xiàn)粗差和消除粗差影響的理論與方法?？煽啃岳碚撝饕ㄒ韵聝蓚€方面的內(nèi)容： 第一，在理論上研究平差系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)、區(qū)分不同模型誤差能力及不可發(fā)現(xiàn)、不可區(qū)分模型誤差對平差結(jié)果的影響，前者稱為內(nèi)部可靠性，后者稱為外部可靠性。 第二，在實際數(shù)據(jù)處理過程中，尋求在平差過程中自動發(fā)現(xiàn)和區(qū)