大地测量控制网的建立.ppt
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1、大地测量控制网的建立一、大地测量控制网概述一、大地测量控制网概述1、基本任务:、基本任务:确定大地测量系统确定大地测量系统建立大地测量框架建立大地测量框架1、常规大地测量法、常规大地测量法三角测量法三角测量法1)网形网形 2)坐标计算原理坐标计算原理:正弦定理正弦定理3)三角网的元素三角网的元素:起算元素:已知的坐标、边长和已知的方位角起算元素:已知的坐标、边长和已知的方位角.观测元素:三角网中观测的所有方向观测元素:三角网中观测的所有方向(或角度或角度)。推算元素:由起算元素和观测元素的平差值推算的三角推算元素:由起算元素和观测元素的平差值推算的三角网中其他边长、坐标方位角和各点的坐标。网中
2、其他边长、坐标方位角和各点的坐标。优点:优点:图形简单,结构强,几何条件多,便于检核,图形简单,结构强,几何条件多,便于检核,网的精度较高。网的精度较高。缺点:缺点:易受障碍物的影响,布设困难,增加了建标费易受障碍物的影响,布设困难,增加了建标费用;推算边长精度不均匀,距起始边越远边长精度越低。用;推算边长精度不均匀,距起始边越远边长精度越低。导线测量法导线测量法:优点:布设灵活,容易克服地形障碍;导线测优点:布设灵活,容易克服地形障碍;导线测量只要求相邻两点通视,故可降低觇标高度,造量只要求相邻两点通视,故可降低觇标高度,造标费用少,且便于组织观测;网内边长直接测量,标费用少,且便于组织观测
3、;网内边长直接测量,边长精度均匀。边长精度均匀。缺点:导线结构简单,没有三角网那样多的检缺点:导线结构简单,没有三角网那样多的检核条件,不易发现粗差,可靠性不高。核条件,不易发现粗差,可靠性不高。三边测量及边角同测法三边测量及边角同测法边角全测网的精度最高,相应工作量也较大。边角全测网的精度最高,相应工作量也较大。在建立高精度的专用控制网在建立高精度的专用控制网(如精密的形变监测如精密的形变监测网网)或不能选择良好布设图形的地区可采用此法或不能选择良好布设图形的地区可采用此法而获得较高的精度。而获得较高的精度。2、天文测量法、天文测量法 天文测量法是在地面点上架设仪器,通过观测天体天文测量法是
4、在地面点上架设仪器,通过观测天体(主主要是恒星要是恒星)并记录观测瞬间的时刻,来确定地面点的地理位并记录观测瞬间的时刻,来确定地面点的地理位置,即天文经度、天文纬度和该点至另一点的天文方位角。置,即天文经度、天文纬度和该点至另一点的天文方位角。优点:优点:各点彼此独立观测,也勿需点间通视,测量误各点彼此独立观测,也勿需点间通视,测量误差不会积累。差不会积累。缺点:缺点:精度不高,受天气影响大。精度不高,受天气影响大。用途用途:在每隔一定距离的三角点上观测天文来推求大:在每隔一定距离的三角点上观测天文来推求大地方位角,控制水平角观测误差积累对推算方位角的影响。地方位角,控制水平角观测误差积累对推
5、算方位角的影响。3、现代定位新技术简介、现代定位新技术简介GPS测量测量全球定位系统全球定位系统GPS(GlobalPositioningSystem)可为各位用户提供精密的三维坐标、三可为各位用户提供精密的三维坐标、三维速度和时间信息。维速度和时间信息。GPS系统的应用领域相当广泛,可以进行海、系统的应用领域相当广泛,可以进行海、空和陆地的导航,导弹的制导,大地测量和工程空和陆地的导航,导弹的制导,大地测量和工程测量的精密定位,时间的传递和速度的测量等。测量的精密定位,时间的传递和速度的测量等。甚长基线干涉测量系统甚长基线干涉测量系统(VLBI)甚长基线干涉测量系统甚长基线干涉测量系统(VL
6、BI)是在甚长基线的两是在甚长基线的两端端(相距几千公里相距几千公里),用射电望远镜,接收银河系或,用射电望远镜,接收银河系或银河系以外的类星体发出的无线电辐射信号,通过银河系以外的类星体发出的无线电辐射信号,通过信号对比,根据干涉原理,直接测定基线长度和方信号对比,根据干涉原理,直接测定基线长度和方向的一种空间技术。向的一种空间技术。长度的相对精度长度的相对精度10-6,可达,可达0.001,由于其定位,由于其定位的精度高,在研究地球的极移、地球自转速率的短的精度高,在研究地球的极移、地球自转速率的短周期变化、地球固体潮、大地板块运动的相对速率周期变化、地球固体潮、大地板块运动的相对速率和方
7、向中得到广泛的应用。和方向中得到广泛的应用。惯性测量系统惯性测量系统(INS)惯性测量是利用惯性力学基本原理,在相距较远惯性测量是利用惯性力学基本原理,在相距较远的两点之间,对装有惯性测量系统的运动载体的两点之间,对装有惯性测量系统的运动载体(汽车汽车或直升飞机或直升飞机)从一个已知点到另一个待定点的加速度,从一个已知点到另一个待定点的加速度,分别沿三个正交的坐标轴方向进行两次积分,从而分别沿三个正交的坐标轴方向进行两次积分,从而求定其运动载体在三个坐标轴方向的坐标增量,进求定其运动载体在三个坐标轴方向的坐标增量,进而求出待定点的位置,它属于相对定位,其相对精而求出待定点的位置,它属于相对定位
8、,其相对精度为度为(12)10-5,测定的平面位置中误差为,测定的平面位置中误差为25cm左左右。右。优点:完全自主式,点间也不要求通视;全天候,优点:完全自主式,点间也不要求通视;全天候,只取决于汽车能否开动、飞机能否飞行。只取决于汽车能否开动、飞机能否飞行。缺点:相对测量,精度不高。缺点:相对测量,精度不高。3、布设方案、布设方案1)一等三角锁)一等三角锁国家控制网的基础和骨干国家控制网的基础和骨干沿经纬线方向布设成纵横交叉的网状图形;在沿经纬线方向布设成纵横交叉的网状图形;在交叉处设置起算边;用拉普拉斯方位角;两起算边交叉处设置起算边;用拉普拉斯方位角;两起算边之间锁长约之间锁长约200
9、km,约由,约由1617个三角形组成,平个三角形组成,平均边长山区约均边长山区约25km,平原约,平原约20km;测角中误差小;测角中误差小于于0.7。2)二等三角锁(网)二等三角锁(网)国家三角网的全面基础国家三角网的全面基础地形测图的基本控制地形测图的基本控制布设方案:布设方案:20世纪世纪60年代前年代前:在一等锁环内,先沿经纬线纵横交叉:在一等锁环内,先沿经纬线纵横交叉布设二等基本锁(平均边长约布设二等基本锁(平均边长约1520km,测角中误差小于,测角中误差小于1.2),将一等锁环分为大致相等的四个区域,然后在这四,将一等锁环分为大致相等的四个区域,然后在这四个区域中处再补充布设二等
10、补充网(平均边长约为个区域中处再补充布设二等补充网(平均边长约为13km,测,测角中误差小于角中误差小于2.5)。)。20世纪世纪60年代后年代后:二等网以全面三角网的形式布设在一:二等网以全面三角网的形式布设在一等锁环内,四周与一等锁衔接。其平均边长约为等锁环内,四周与一等锁衔接。其平均边长约为13km,测角,测角中误差小于中误差小于1.0。3)三、四等三角网)三、四等三角网为了测图和各为了测图和各种工程建设的需要,在一、种工程建设的需要,在一、二等三角网的基础上,采用插网和插点的方二等三角网的基础上,采用插网和插点的方法布设。三等网的平均边长约为法布设。三等网的平均边长约为8km,测角,测
11、角中误差为中误差为1.8。四等网的平均边长为约为。四等网的平均边长为约为26km,测角中误差为,测角中误差为2.5。插网法插网法插点法插点法4控制网的布设控制网的布设包括以下工作:技术设计,实地选点,建造包括以下工作:技术设计,实地选点,建造觇标,标石埋设,外业测量,平差计算等觇标,标石埋设,外业测量,平差计算等 1)技术设计)技术设计 收集资料收集资料 实地踏勘实地踏勘 图上设计图上设计 编写技术设计书编写技术设计书 2)实地选点:)实地选点:选点图,点之记,选点工作技术总结。选点图,点之记,选点工作技术总结。3)建造觇标)建造觇标(传统大地测量法传统大地测量法)寻常标寻常标双锥标双锥标4)
12、标石埋设)标石埋设 大地点的坐标,实际上指的就是标石中心的坐标。大地点的坐标,实际上指的就是标石中心的坐标。三、国家高程控制网的建立三、国家高程控制网的建立国家高程控制网的布设原则国家高程控制网的布设原则目的和任务有两个:目的和任务有两个:1)建立统一的高程控制网,为地形测图和各项建建立统一的高程控制网,为地形测图和各项建设提供必要的高程控制基础;设提供必要的高程控制基础;2)为地壳垂直运动、平均海面倾斜及其变化和大为地壳垂直运动、平均海面倾斜及其变化和大地水准面形状等地球科学研究提供精确的高程数据。地水准面形状等地球科学研究提供精确的高程数据。从高到低、逐级控制从高到低、逐级控制一等水准测量
13、是国家高程控制网的骨干,同时也一等水准测量是国家高程控制网的骨干,同时也为相关地球科学研究提供高程数据;二等水准测量为相关地球科学研究提供高程数据;二等水准测量是国家高程控制网的全面基础;三、四等水准测量是国家高程控制网的全面基础;三、四等水准测量是直接为地形测图和其他工程建设提供高程控制点。是直接为地形测图和其他工程建设提供高程控制点。水准点满足一定的密度水准点满足一定的密度 水准标石类型间距(km)布设具体要求一 般地区经 济发 达地区荒 漠地区基 岩水 准标石500只设于一等水准路线上,大城市和断裂带附近应增设,基岩较深地区可适当放宽,每省(市、自治区)至少两座。基 本水 准标石4020
14、-3060设于一二等水准路线上及交叉处,大、中城市两侧及县城附近。尽量设置在坚固岩层上。普 通水 准标石4-82-410设于各等级水准路线上,以及山区水准路线高程变换点附近,长度超过300米的遂道,跨河水准测量的两岸标尺附近。水准测量达到足够的精度水准测量达到足够的精度 各等级水准测量的精度,是用每公里高差中数的偶然中误差 和每公里高差中数的全中误差来表示的。一等水准网应定期复测一等水准网应定期复测水准测量等级一等二等三等四等M的限值0.45mm1.0mm3.0mm5.0mmMW的限值1.0mm2.0mm6.0mm10.0mm国家水准网的布设方案及精度国家水准网的布设方案及精度我国的水准测量分
15、为四等,各等级水准测量路线必我国的水准测量分为四等,各等级水准测量路线必须自行闭合或闭合于高等级的水准路线上,与其构须自行闭合或闭合于高等级的水准路线上,与其构成环形或附合路线,以便控制水准测量系统误差的成环形或附合路线,以便控制水准测量系统误差的积累和便于在高等级的水准环中布设低等级的水准积累和便于在高等级的水准环中布设低等级的水准路线。路线。一等闭合环线周长,在平原和丘陵地区为一等闭合环线周长,在平原和丘陵地区为10001500km,一般山区为,一般山区为2000km左右。左右。二等闭合环线周长,在平原地区为二等闭合环线周长,在平原地区为500750km,山山区一般不超过区一般不超过100
16、0km。三、四等水准用于加密,根据高等级水准环的大小三、四等水准用于加密,根据高等级水准环的大小和实际需要布设,其中环线周长、附合路线长度和和实际需要布设,其中环线周长、附合路线长度和结点间路线长度,三等水准分别为结点间路线长度,三等水准分别为200km、150km和和70km;四等分别为;四等分别为100km、80km和和30km。水准测量等级一等二等三等四等M的 限值0.451.03.05.0mmMW的 限值1.02.06.010.0mm每公里高差中数偶然中误差:每公里高差中数偶然中误差:每公里高差中数的全中误差:每公里高差中数的全中误差:水准路线的设计、选点和埋石水准路线的设计、选点和埋
17、石1、技术设计技术设计 技术设计是根据任务要求和测区情况,在小比例技术设计是根据任务要求和测区情况,在小比例尺地图上,拟定最合理的水准网或水准路线的布设方尺地图上,拟定最合理的水准网或水准路线的布设方案。案。一等水准路线应沿路面坡度平缓、交通不太繁忙一等水准路线应沿路面坡度平缓、交通不太繁忙的交通路线布设,二等水准路线尽量沿公路、大河及的交通路线布设,二等水准路线尽量沿公路、大河及河流布设,沿线交通较为方便。河流布设,沿线交通较为方便。水准路线应避开土质松软的地段和磁场甚强的地水准路线应避开土质松软的地段和磁场甚强的地段,并应尽量避免通过大的河流、湖泊、沼泽与峡谷段,并应尽量避免通过大的河流、
18、湖泊、沼泽与峡谷等障碍物。等障碍物。2、选选点点图上设计完成后,须进行实地选线,其目的在于使设计图上设计完成后,须进行实地选线,其目的在于使设计方案能符合实际情况,以确定切实可行的水准路线和水准方案能符合实际情况,以确定切实可行的水准路线和水准点的具体位置。选定水准点时,必须能保证点位地基稳定、点的具体位置。选定水准点时,必须能保证点位地基稳定、安全僻静,并利于标石长期保存与观测使用。水准点应尽安全僻静,并利于标石长期保存与观测使用。水准点应尽可能选在路线附近的机关、学校、公园内。不宜在易于淹可能选在路线附近的机关、学校、公园内。不宜在易于淹没和土质松软的地域埋设水准标石,也不宜在易受震动和没
19、和土质松软的地域埋设水准标石,也不宜在易受震动和地势隐蔽而不易观测的地方埋石。地势隐蔽而不易观测的地方埋石。水准点点位选定后,应填绘点之记,绘制水准路线图及水准点点位选定后,应填绘点之记,绘制水准路线图及结点接测图。结点接测图。3、埋、埋石石按用途区分,水准标石有基岩水准标石、基本水准标按用途区分,水准标石有基岩水准标石、基本水准标石和普通水准标石三种类型。石和普通水准标石三种类型。各类水准标石的制作材料和埋设规格及其埋设方法等,各类水准标石的制作材料和埋设规格及其埋设方法等,在国家一、二等水准测量规范都有具体的规定和说在国家一、二等水准测量规范都有具体的规定和说明。明。水准路线上的重力测量水
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