控制测量学ppt课件第二讲.ppt

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1、测量控制网的分类测量控制网的分类 按按范围范围大地控制网大地控制网工程控制网工程控制网测量控制网的分类测量控制网的分类 按按用途用途测图控制网测图控制网施工（测量）控制网施工（测量）控制网变形监测网变形监测网测量控制网的分类测量控制网的分类 按按网点性质网点性质 一维网（或称水准网、高程网）一维网（或称水准网、高程网）二维网（或称平面网）二维网（或称平面网） 三维网三维网控制网的控制网的特点特点 大地测量具有全局性、基础性的特点；而控大地测量具有全局性、基础性的特点；而控制测量相对于大地测量来说，具有局部性和对于制测量相对于大地测量来说，具有局部性和对于某项（些）工程的服务针对性较强的特点。某

2、项（些）工程的服务针对性较强的特点。 除较小面积（除较小面积（25平方公里）的控制测量外，平方公里）的控制测量外，控制测量和大地测量，在建立水平控制网中，控制测量和大地测量，在建立水平控制网中，都都必须考虑地球曲率的影响。必须考虑地球曲率的影响。水平控制网的布设方法水平控制网的布设方法 导线测量法导线测量法 三角测量法三角测量法 天文定位测量法天文定位测量法 GPS定位测量定位测量高程控制网的布设方法高程控制网的布设方法 几何水准测量方法几何水准测量方法 三角高程测量方法三角高程测量方法 GPS高程测量方法高程测量方法（1 1）大地测量参考系统大地测量参考系统 大地测量参考系统大地测量参考系统

3、包括：坐标系统、高程系包括：坐标系统、高程系统、重力系统和深度基准。其中坐标系统分为统、重力系统和深度基准。其中坐标系统分为天球坐标系统和地球坐标系统。天球坐标系统和地球坐标系统。天球坐标系：指在空间固定不动或做匀速天球坐标系：指在空间固定不动或做匀速直线运动的坐标系，也称为直线运动的坐标系，也称为惯性坐标系惯性坐标系。用于。用于研究天体、人造卫星以及太空飞行器的定位与研究天体、人造卫星以及太空飞行器的定位与运动。运动。 地球坐标系：与地球固连在一起，也称为地球坐标系：与地球固连在一起，也称为地固坐标系。地固坐标系。是以旋转椭球为参照体而建立是以旋转椭球为参照体而建立的坐标系，分为的坐标系，分

4、为大地坐标系和空间直角坐标大地坐标系和空间直角坐标系系。在控制测量学中，。在控制测量学中，只研究和应用地球坐只研究和应用地球坐标系标系。ONSGP赤道面赤道面起始大地子午面起始大地子午面：NGS椭球面法线椭球面法线n 基本面、线基本面、线参考椭球ONS参考椭球GP0PPK测站法线测站法线：PKP测站大地子午面测站大地子午面：NP0Sn 大地坐标（大地坐标（B，L，H）ONSGHBLP地面点大地经度：L， 0o360o或0o180o地面点大地维度：B， 0o90o地面点大地高：H，可正可负。0PPKLn 大地坐标（大地坐标（B，L，H）参考椭球说明：P0与P0的B、L对于任意地面点而言相差甚微；

5、H与H+N或H+也相差甚微。故现在常用赫尔默特投影。n 两种表示地面点大地坐标的方法两种表示地面点大地坐标的方法P参考椭球面0P0PH正HN法线铅垂线毕兹特投影毕兹特投影赫尔默特投影赫尔默特投影ONSGHBL0PPK原点原点：椭球中心OZ 轴轴：与椭球短轴重合，指 向北极方向X轴轴：指向起始大地子午面与椭球赤道的交点方向Y轴轴：构成右手坐标系参考椭球地面点X坐标：n 大地空间直角坐标大地空间直角坐标（X，Y，Z）地面点Y坐标：地面点Z坐标：ONSGHBP0PPKXYZL2P1PXYZ1OP21PP2PP参考椭球n 一个参考椭球（大小+定位）可以确定一套大地坐标系和一套大地空间直角坐标系，这些坐

6、标系之间必有一定的关系，坐标系的关系也即同一点的两套坐标之间的关系。ONSGHBP0PPKXYZL2P1PXYZ参考椭球n 大地测量学中，所说的地面点的大地坐标和大地大地坐标和大地空间直角坐标空间直角坐标都隐含着一个参考椭球，没有参考椭球也就没有这些坐标。ONSGHBP0PPKXYZL2P1PXYZ参考椭球n 实用中，经常说的某个点的某一坐标系下的坐标，也意味着有一个参考椭球，意味着有一个参考椭球，坐标是相对该参考椭球的。坐标是相对该参考椭球的。因此，大地测量学中，坐，坐标系与参考椭球是等价的。标系与参考椭球是等价的。ONSGHBP0PPKXYZL2P1PXYZ参考椭球n 地面点地面点沿法线在

7、参考椭球面上都有一个投影点投影点，这两点的B、L相同，如果知道了投影点的B、L，也就知道了地面点的水平坐标，这是今后在椭球面上在椭球面上推算地面点推算地面点B、L的思想的思想。ONSGHBP0PPKXYZL2P1PXYZ参考椭球n 相对参考椭球的坐标系也称为参心坐标系、相对坐标系，相对总地球椭球的坐标系也称为地心坐标系、绝对坐标系。ONSGHBP0PPKXYZL2P1PXYZ参考椭球（2）大地测量参考框架）大地测量参考框架大地测量参考框架是大地测量参考系统的具体实现，是通大地测量参考框架是大地测量参考系统的具体实现，是通过大地测量手段确定的固定在地面上的控制网（点）所构过大地测量手段确定的固定

8、在地面上的控制网（点）所构建的，分为坐标参考框架、高程参考框架、重力参考框架。建的，分为坐标参考框架、高程参考框架、重力参考框架。（3）惯性坐标系）惯性坐标系在空间固定不动或做匀速直线运动的坐标系。在实际应用在空间固定不动或做匀速直线运动的坐标系。在实际应用中是难以建立中是难以建立 的，通常根据同一的约定建立近似的惯性坐的，通常根据同一的约定建立近似的惯性坐标系，标系，称为协议惯性坐标系称为协议惯性坐标系。通常约定某一时刻。通常约定某一时刻t作为参作为参考历元，定义坐标轴的指向以及坐标系的原点等。考历元，定义坐标轴的指向以及坐标系的原点等。（4 4）地固坐标系）地固坐标系是固定在地球上的与地球

9、同步运动的坐标系。如是固定在地球上的与地球同步运动的坐标系。如果忽略地球潮汐和板块运动，地面上点的坐标值在地果忽略地球潮汐和板块运动，地面上点的坐标值在地固坐标系中是固定不变的。固坐标系中是固定不变的。（5 5）参心坐标系）参心坐标系 参心坐标即是以参考椭球的几何中心作为空间直参心坐标即是以参考椭球的几何中心作为空间直角坐标系的原点的坐标系。建立地球参心坐标系，需角坐标系的原点的坐标系。建立地球参心坐标系，需要进行如下几个方面的工作：要进行如下几个方面的工作： 选择或求定椭球的几何参数选择或求定椭球的几何参数 确定椭球中心的位置（椭球定位）确定椭球中心的位置（椭球定位） 确定椭球短轴的指向（椭

10、球定向）确定椭球短轴的指向（椭球定向） 建立大地原点建立大地原点（6 6）地心坐标系）地心坐标系 地心大地坐标系的定义是：地球椭球的中心与地球质心地心大地坐标系的定义是：地球椭球的中心与地球质心（包含海洋和大气的整个地球的质量中心）重合；椭球面与（包含海洋和大气的整个地球的质量中心）重合；椭球面与大地水准面在全球范围内最佳符合；椭球的短轴与地球的自大地水准面在全球范围内最佳符合；椭球的短轴与地球的自转轴重合（过地球质心并指向北极）。转轴重合（过地球质心并指向北极）。地球北极是地心坐标地球北极是地心坐标系的基准指向点，它的变动将引起坐标轴方向的变化。通常系的基准指向点，它的变动将引起坐标轴方向的

11、变化。通常由国际组织协商确定，故称为国际协议原点由国际组织协商确定，故称为国际协议原点CIOCIO。（1）旋转椭球）旋转椭球 由一个椭圆绕其短轴旋转而成的几何形体，地球形状由一个椭圆绕其短轴旋转而成的几何形体，地球形状最接近一个旋转椭圆体。最接近一个旋转椭圆体。（2）参考椭球）参考椭球 一个国家为处理其大地测量成果而采用与地球大小形一个国家为处理其大地测量成果而采用与地球大小形状接近的地球椭球，状接近的地球椭球，并并 确定它和大地原点的关系，确定它和大地原点的关系，所有有所有有关的地面测量成果都依法线归化到这个椭球面上，这样的关的地面测量成果都依法线归化到这个椭球面上，这样的椭球叫参考椭球。椭

12、球叫参考椭球。（3）正常椭球）正常椭球 表面的重力位等于常数表面的重力位等于常数的旋转椭球的旋转椭球（质量分布均匀的（质量分布均匀的旋转椭球）旋转椭球），用于代表地球的理想形体。正常椭球是大地，用于代表地球的理想形体。正常椭球是大地水准面的规则形状，所以也称为水准面的规则形状，所以也称为水准椭球，也叫等位椭球水准椭球，也叫等位椭球。物理大地测量学中引进的。将其真正的地球重力位分为物理大地测量学中引进的。将其真正的地球重力位分为正常重力位和扰动位两部分，实际的重力分为正常重力和正常重力位和扰动位两部分，实际的重力分为正常重力和重力异常两部分。重力异常两部分。（4）总地球椭球）总地球椭球从几何和核

13、物理两个方面来研究全球性的问题，从几何和核物理两个方面来研究全球性的问题，总地总地球椭球定义为最密合于大地体的正常椭球。球椭球定义为最密合于大地体的正常椭球。几何大地测量定义：几何大地测量定义：总地球椭球的中心和地球的质心总地球椭球的中心和地球的质心重合；总地球椭球的短轴和地球的短轴重合；起始大地子重合；总地球椭球的短轴和地球的短轴重合；起始大地子午面和起始天文子午面重合；同时还要求总地球椭球和大午面和起始天文子午面重合；同时还要求总地球椭球和大地体最为密合。地体最为密合。地球形状地球形状自然表面自然表面大地水准面大地水准面参考椭球面参考椭球面正常椭球面正常椭球面大小大小fM地轴地心大小大小长

14、半径短半径极曲率半径扁率 第一偏心率第二偏心率abbac2aba abae22bbae22地地球球椭椭球球定定位位参参考考椭椭球球（5）椭球的几何参数及其关系）椭球的几何参数及其关系椭球名称椭球名称年代年代a(m)克拉索夫斯基克拉索夫斯基194063782451 298.3 IUGG-1975197563781401 298.257WGS-84199663781371 298.257223563n 参数之间的关系参数之间的关系长半径短半径极曲率半径扁率 第一偏心率第二偏心率abbac2aba abae22bbae22几几何何参参数数第一辅助函数第一辅助函数W第二辅助函数第二辅助函数V大值大值=小值小值21e2222,11ee221,1ebaeab221,1eaceca221,1eeeeee221,1eWVeVW小值小值=大值大值21 e规规 律律n 参数之间的关系参数之间的关系