水平控制网学习.pptx
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1、2.1 2.1 水平控制网的布设原则和方案水平控制网的布设原则和方案本次课程主要内容:国家天文大地网布设原则 国家水准网 国家GPS控制网 工程控制网 控制网精度估算 测量标志第1页/共88页2.1 2.1 水平控制网的布设原则和方案水平控制网的布设原则和方案一、国家天文大地网(Astrogeodetic Network)布设时间 1951年-1971年 布设原则 分级布网,逐级控制 具有足够的精度 具有足够的密度 具有统一的规格测量基准是什么第2页/共88页2.1 2.1 水平控制网的布设原则和方案水平控制网的布设原则和方案第3页/共88页2.1 2.1 水平控制网的布设原则和方案水平控制网
2、的布设原则和方案一、国家天文大地网布设原则 第4页/共88页一等三角锁(Triangulation Chain)控制骨干,精度为主,控制二等一下各级三角测量。2.1 2.1 水平控制网的布设原则和方案水平控制网的布设原则和方案一、国家天文大地网布设原则 布设情况 沿经纬线布设段长200km1:350000、1:150000测角中误差 0.7,天文精度 0.3天文纬度 0.3方位角 0.5第5页/共88页国家一等三角锁国家一等三角锁2.1 2.1 水平控制网的布设原则和方案水平控制网的布设原则和方案一、国家天文大地网布设原则 第6页/共88页 二等基本锁(Secondary Fundamenta
3、l Chain)2.1 2.1 水平控制网的布设原则和方案水平控制网的布设原则和方案一、国家天文大地网布设原则 平均边长1520km,测角中误差 1.2 ,基线测量精度1:200000。二等补充网平均边长13km测角中误差 2.5 第7页/共88页 二等全面网 四周与一等锁衔接 1:350000、1:150000 测角中误差 1.0 天文精度 0.3;天文纬度 0.3,方位角 0.5 2.1 2.1 水平控制网的布设原则和方案水平控制网的布设原则和方案一、国家天文大地网布设原则 第8页/共88页三、四等三角网布设方案 加密控制点,满足测图和工程建设需要。常采用插点法、插网法或越级布网。精度 三
4、等:1.8、8km、1:80000 四等:2.5、4km、1:400002.1 2.1 水平控制网的布设原则和方案水平控制网的布设原则和方案一、国家天文大地网布设原则 第9页/共88页只附和于高级网点,边长较短三、四等三角网插网布设方案2.1 2.1 水平控制网的布设原则和方案水平控制网的布设原则和方案一、国家天文大地网布设原则 和高级网的边尽可能直接相接,边长较长第10页/共88页三、四等三角网差点布设方案2.1 2.1 水平控制网的布设原则和方案水平控制网的布设原则和方案一、国家天文大地网布设原则 v 内插点位于高级三角形内切圆心附近,不得位于图中阴影 部分第11页/共88页三、四等三角网
5、差点布设方案2.1 2.1 水平控制网的布设原则和方案水平控制网的布设原则和方案一、国家天文大地网布设原则 特殊地区和要求可以布设附和锁和线形锁。最好联测高等级的边。第12页/共88页2.1 2.1 水平控制网的布设原则和方案水平控制网的布设原则和方案二、国家天文大地网的建立 利用常规测量技术建立国家大地测量控制网时间:20世纪50年代初-20时世纪60年代末 1982年完成天文大地网整体平差精度:最远点位中误差 0.9m 一等观测方向中误差 0.46 采用条件联系数法和附有条件的间接平差法 两种平差坐标最大不符值 4.8cm第13页/共88页2.1 2.1 水平控制网的布设原则和方案水平控制
6、网的布设原则和方案二、国家天文大地网的建立 利用现代测量技术建立国家大地测量控制网1、92 GPS A 级网组织:中国资源卫星应用中心和中国测绘规划设计中心 国家测绘局、地震局、中石油等单位实施 概况:27个点组成,平均边长800km MINI-MAC2816 4 MINI-MAC2816 4台 Trimble 4000SST 13 Trimble 4000SST 13台 Ashtech MDX 17Ashtech MDX 17台精度:定位精度优于 0.1m,边长相对精度优于110-8目的:确定全国地心坐标系,建立地心参考框架及其与国家坐标 系的转换参数,作为国家高精度卫星大地网的骨架,并为地
7、壳运动和地球动力学运动奠定基础第14页/共88页2.1 2.1 水平控制网的布设原则和方案水平控制网的布设原则和方案第15页/共88页2.1 2.1 水平控制网的布设原则和方案水平控制网的布设原则和方案利用现代测量技术建立国家大地测量控制网2、96 GPS A 级网概况:33个主站,23个副站 Leica 200/Rogue 8000 Leica 200/Rogue 8000 8 8台/6/6台 Trimble 4000SSE 17 Trimble 4000SSE 17台 Ashtech MD12/Z12 14Ashtech MD12/Z12 14台/8/8台精度:水平方向4mm 3 3ppm
8、ppmD D,垂直方向8mm 4 4ppmppmD D 目的:改造92 GPS A 级网,完善全国地心框架第16页/共88页2.1 2.1 水平控制网的布设原则和方案水平控制网的布设原则和方案利用现代测量技术建立国家大地测量控制网3、GPS B 级网概况:818个点,19911995年测量 采用TrimbleTrimble和AshtechAshtech接收机精度:水平方向优于 0.07m,垂直方向优于 0.16m 基线相对精度10-7目的:精化大地水准面,建立海洋和陆地大地测量统一系统第17页/共88页2.12.1水平控制网的布设原则和方案水平控制网的布设原则和方案利用现代测量技术建立国家大地
9、测量控制网4、GPS 一级网概况:军测部门建立,19911992年测量 基本与国家三角点(导线点)重合,联测高程 MINI-MAC2816 10 MINI-MAC2816 10台 精度:基线分量相对误差0.01ppm 点位中误差优于2cm 第18页/共88页2.12.1水平控制网的布设原则和方案水平控制网的布设原则和方案利用现代测量技术建立国家大地测量控制网5、GPS 二级网概况:军测部门建立,500多个点 200 200多点与国家三角点(导线点)重合,联测高程 1992 199219941994年 MINI-MAC2816MINI-MAC2816接收机测量 1995199519971997年
10、 Ashtech Z12Ashtech Z12接收机测量精度:基线分量相对误差0.02ppm 大地纬度中误差 0.18cm 大地经度中误差 0.21cm 大地高中误差 0.81cm 第19页/共88页2.12.1水平控制网的布设原则和方案水平控制网的布设原则和方案6、中国地壳运动观测网络概况:地震局、总参测绘局、中科院、国家测绘局 25站的基准网 56站的基本网 1000站的区域网目的:精化服务于中长期地震预报,兼顾大地测量 第20页/共88页广州站永兴岛鼎新站嵩山站嵩山站 25站的基准网 1000站的区域网 56站的基本网 2.1 2.1 水平控制网的布设原则和方案水平控制网的布设原则和方案
11、第21页/共88页2.2 2.2 工程水平控制网的布设原则和方案工程水平控制网的布设原则和方案布设原则 分级布网,逐级控制 具有足够的精度 具有足够的密度 具有统一的规格 与国家控制网的关系 一般需要联测国家控制网 一般使用独立坐标系 要求精度但不追求剩余精度 第22页/共88页2.2 2.2 工程水平控制网的布设原则和方案工程水平控制网的布设原则和方案布设原则 不同行业的工程测量控制网遵循不同的测量标准:城市测量规范 工程测量规范 交通测量规范 地质矿产勘查测量规范 水利工程测量规范第23页/共88页2.2 2.2 工程水平控制网的布设原则和方案工程水平控制网的布设原则和方案布设方案 工测三
12、角控制网具有等级多、首级控制网等级不确定、边长相对较短等特点,电磁波导线也可代替三角控制网作为工测各级控制网,其中三四等导线对应三四等三角网。第24页/共88页2.3 2.3 控制网推算元素的精度估算控制网推算元素的精度估算精度估算的目的 技术报告的主要内容是论述控制网的精度能否满足需要。精度估算的目的是推求控制网中边长、方位角或点坐标的中误差。控制网精度估算的步骤q确定平差方法q列出误差方程q平差计算q精度估算第25页/共88页2.3 2.3 控制网推算元素的精度估算控制网推算元素的精度估算1、单三角形中边长中误差角度条件式 边长函数式对角度求偏导数:第26页/共88页2.3 2.3 控制网
13、推算元素的精度估算控制网推算元素的精度估算转换为条件误差方程式中:则法方程:则边长的权倒数:第27页/共88页2.3 2.3 控制网推算元素的精度估算控制网推算元素的精度估算则边长中误差为:则边长相对中误差为:则边长对数中误差为:第28页/共88页2.3 2.3 控制网推算元素的精度估算控制网推算元素的精度估算则边长对数中误差为:进一步变化可以得到:其中:令:第29页/共88页2.3 2.3 控制网推算元素的精度估算控制网推算元素的精度估算则边长对数中误差为:测角中误差m和方向中误差r的关系:进一步可以得到:R仅与三角形的内角有关,即与三角形形状有关,被称为三角形的图形权倒数。第30页/共88
14、页2.3 2.3 控制网推算元素的精度估算控制网推算元素的精度估算2、三角形的最有利形状对二元函数求最小值:为使两条推算边的精度相等,则两个内角应该相等,则有:对一元函数求最小值得到:存在的问题第31页/共88页2.3 2.3 控制网推算元素的精度估算控制网推算元素的精度估算3、三角锁的推算边长中误差 三角锁在平差过程中,将每个三角形的角度闭合差平均分配在三个内角上,因此不同三角形之间的各角度是互不相关的,每个三角形对推算边长的误差影响是互相独立的,则推算边的三角形图形权倒数为:s0C1 A1B1s1 A2B2C2s2C3 A3B3s3Cn AnBnsn第32页/共88页2.3 2.3 控制网
15、推算元素的精度估算控制网推算元素的精度估算4、大地四边形的推算边长中误差矩形大地四边形:棱形大地四边形:任意角度大地四边形:v 两个近似相等的三角形内不宜加测长对角线。第33页/共88页2.3 2.3 控制网推算元素的精度估算控制网推算元素的精度估算5、中点多边形的最弱推算边长中误差中点五边形:中点六边形:中点七边形:v 中点五边形和中点六边形较为有利,实际中不可能实现等 边,因此常采用近似公式:第34页/共88页2.4 2.4 导线网精度估算导线网精度估算 误差椭圆PPyxPyxOv 工程测量控制网的精度要求:1、点位误差 2、点位在特定方向上 的误差则点位真误差在任意方向 的分量为:=X
16、cos+Y sin 第35页/共88页2.4 2.4 导线网精度估算导线网精度估算 误差椭圆则在任意方向 上的方差为:其中x、y坐标的方差为:则:m 随 的变化而变化,利用微分求极值的方法可以得到m 的极值点:第36页/共88页2.4 2.4 导线网精度估算导线网精度估算 由E、F 为长短半轴的椭圆即为P点的误差椭圆(球)。利用三角公式,将 0代入误差计算公式可以得到最大值E和最小值F分别为:0的意义为:tan 0与Qxy的符号相同,为长半轴与x轴正向的夹角,反之,则为短半轴与x轴正向的夹角。y x 0P第37页/共88页2.4 2.4 导线网精度估算导线网精度估算 误差椭圆点位误差曲线:xy
17、 点位误差曲线的本质是垂直于任意方向的误差的椭圆切线的垂足的集合(轨迹)。是点位误差曲线的内切椭圆,也可以认为是点位误差曲线的近似表示。第38页/共88页2.4 2.4 导线网精度估算导线网精度估算 误差椭圆的特殊情况1、Qxx=Qyy,且Qxy=0时:所以:x y 从中可以发现,m为定值,与角度无关,此时点位误差曲线为圆。第39页/共88页2.4 2.4 导线网精度估算导线网精度估算 误差椭圆的特殊情况 x y2、时:从中可以发现,此时点位误差曲线为两个相切圆。第40页/共88页2.4 2.4 导线网精度估算导线网精度估算 相对点位误差椭圆 仅需要控制网中任意两点相对位置的精度,避免点位精度
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