国家平面控制网的建立.ppt

第二讲国家水平控制网的建立,建立平面大地控制网的方法建立国家平面大地控制网的基本原则国家平面大地控制网的布设方案利用现代测量技术建立国家大地测量控制网国家平面大地控制网的布设,一、建立国家平面大地控制网的方法,（一）常规大地测量法1.三角测量法1)网形三角测量的优点是：图形简单，结构强，几何条件多，便于检核，网的精度较高。不足之处是：在平原地区或隐蔽地区易受障碍物的影响，布设困难，增加了建标费用；推算而得的边长精度不均匀，距起始边越远边长精度越低。,2)坐标计算原理:正弦定理3)三角网的元素:起算元素：已知的坐标、边长和已知的方位角，也称起算数据。观测元素：三角网中观测的所有方向(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网中其他边长、坐标方位角和各点的坐标。,（图1）,（图2）,找出下图的已知数据？,2.导线测量法,导线测量的优点：故布设灵活，在隐蔽地区容易克服地形障碍；导线测量只要求相邻两点通视，故可降低觇标高度，造标费用少，且便于组织观测；网内边长直接测量，边长精度均匀。导线测量的缺点：导线结构简单，没有三角网那样多的检核条件，有时不易发现观测中的粗差，可靠性不高。,导线网,导线网的形状由多边形或多结点组成，测定网的所有边长和角度。需要一个起始点坐标和起始方位角或已知两点以上的坐标。对网形要求较低，对短边优先联测。,3.三边测量及边角同测法,三边网,测定网的所有边长，推算控制点坐标。需要一个起始点坐标和起始方位角或已知两点以上的坐标。对网形有要求，如三边网构成的三角形内角在30150之间。,边角网测定网的所有边长和角度，或部分边长与角度，推算控制点坐标。需要一个起始点坐标和起始方位角或已知两点以上的坐标。对网形要求较宽松，对短边优先联测。,边角全测网的精度最高，相应工作量也较大。故在建立高精度的专用控制网(如精密的形变监测网)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。,（二）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(主要是恒星)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。优点：各点彼此独立观测，也勿需点间通视，测量误差不会积累。缺点：精度不高，受天气影响大。用途：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。,（三）现代定位新技术简介,GPS测量,GPS测量原理,GPS控制网,异步环,同步环,同步环,同步环,同步环,GPS控制网的形状由多个边连结的多边形组成，测定构网所需的GPS基线向量。需要几台接收机同步观测。至少需要一个起始点的三维空间坐标。对网形没有要求，对短边优先联测。,2.甚长基线干涉测量系统(VLBI)甚长基线干涉测量系统是在甚长基线的两端(相距几千公里)，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。长度的相对精度可优于10-6，对测定射电源的空间位置，可达0.001，由于其定位的精度高，可在研究地球的极移、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和方向中得到广泛的应用。,3.惯性测量系统(INS)惯性测量是利用惯性力学基本原理，在相距较远的两点之间，对装有惯性测量系统的运动载体(汽车或直升飞机)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，其相对精度为(12)10-5，测定的平面位置中误差为25cm左右。优点主要是：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。缺点主要是：相对测量，精度不高。,二、建立国家平面大地控制网的基本原则,大地控制网应分级布设、逐级控制三角（导线）网：一等锁，二、三、四等网GPS网：A、B、C、D、E五级；A级为我国最高精度的坐标框架，B级相当一等大地控制网应有足够的精度首级图根点相对于起算三角点的点位误差，图上不超过0.1mm；相邻国家三角点的点位误差小于1/30.1Nmm大地控制网应有一定的密度大地控制网应有统一的技术规格和要求,大地测量法式、国家三角测量和精密导线测量规范全球定位系统（GPS）测量规范,不同比例尺地图对大地点的数量要求,三、国家平面大地控制网的布设方案,1.一等三角锁系布设方案,2.二等三角锁、网布设方案,3.三、四等三角网,1)插网法,3.三、四等三角网,2)插点法,4.我国天文大地网基本情况简介,我国统一的国家大地控制网的布设工作开始于20世纪50年代初，60年代末基本完成，先后共布设一等三角锁401条，一等三角点6182个，构成121个一等锁环，锁系长达7.3万km。一等导线点312个，构成10个导线环，总长约1万km。1982年完成了全国天文大地网的整体平差工作。网中包括一等三角锁系，二等三角网，部分三等网，总共约有5万个大地控制点，30万个观测量的天文大地网。平差结果表明：网中离大地点最远点的点位中误差为0.9m，一等观测方向中误差为0.46。,四、利用现代测量技术建立国家大地测量控制网,一般可把GPS网分为两大类：一类是全球或全国性的高精度的GPS网(A、B级网），另一类是区域性的GPS网（C、D、E级网）。1.92中国GPS大会战由国家测绘局、国家地震局、石油部、地矿部、煤炭部等部门共同施测。全网由27个点组成（其中有6个点有副站），平均边长800km，使用4台MINI-MAC2816、13台Trimble4000SST和17台AshtechMDXC/A双频接收机观测，平差后在ITRF91地心参考框架中的定位精度优于0.1m,2.96GPSA级网,96GPSA级网共包括33个主站，23个副站，与92GPSA级网点重合21个。96GPSA级网观测时共使用了53台双频GPS接收机。经数据精处理后基线分量重复性水平方向优于4mm+3ppm，垂直方向优于8mm+4ppm，地心坐标分量重复性优于2cm。全网整体平差后，在ITRF93参考框架中的地心坐标精度优于0.1m,基线边长的相对精度优于110-8,3.国家高精度GPSB级网,全网由818个点组成，分布全国各地(除台湾省外)。东部点位较密，平均站间5070km,中部地区平均站间100km，西部地区平均站间距150km。外业自1991年至1995年结束。经数据精处理后，点位中误差相对于已知点在水平方向优于0.07m，高程方向优于0.16m，平均点位中误差水平方向为0.02m，垂直方向为0.04m，基线相对精度达到10-7。,4.全国GPS一、二级网,全国GPS一、二级网是军测部门建立的，一级网由40余点组成，相邻点间距平均为683km。外业观测自1991年5月至1992年4月进行，使用10台MINIMAC2816接收机作业。网平差后点位中误差，绝大多数点在2cm以内。二级网由500多个点组成，二级网是一级网的加密。,5.中国地壳运动观测网络,中国地壳运动观测网络是中国地震局、总参测绘局、中国科学院和国家测绘局联合建立的，第一期于1999年10月观测结束，主要是服务于中长期地震预报，兼顾大地测量的目的。该网络是以GPS为主，辅以激光测卫(SLR)以及甚长基线干涉测量(VLBI)以及重力测量的观测网络，它由三个层次的网络组成，即25站连续运行的基准网、56站定期复测的基本网和1000站复测频率低的区域网。,6.2000国家GPS控制网,由国家测绘局GPSA、B级网；总参测绘局GPS一、二级网；中国地震局、总参测绘局、中国科学院、国家测绘局共建中国地壳运动观测网；其他地壳形变GPS监测网中除了CORS站以外的所有站点。,五、国家平面大地控制网的布设,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。1.技术设计1)收集资料2)实地踏勘3)图上设计4)编写技术设计书2.实地选点：选点图，点之记，选点技术总结。,3.建造觇标,寻常标双锥标(钢标),微相位差照准圆筒,微相位差照准圆筒直径求解：,设三角网平均边长s，目标成像占十字丝1/22/3，双丝宽30-40，则直径d：,S,高度为其直径的23倍。,4.标石埋设,大地点的坐标，实际上指的就是标石中心的坐标。,点之记,全国天文大地网的整体平差,全国天文大地网整体平差于1982年全部完成。网中包括一等、二等和部分三等三角网和导线网，共计48433个大地控制点，约31万个方向观测值，还包括467条起始边，458个拉普拉斯方位角。该在1980年大地坐标系的参考椭球面上进行的，方向观测值和边长都归算到参考椭球面上。在测定基线或有拉普拉斯方位角的方向观测值误差方程中，采用消去一个或两个