3+大地测量控制网的建立

1、第三章 大地测量 控制网的建立,山东科技大学地科学院测绘系,应用大地测量学,第一节 国家平面控制网与高程控制网的建立,应用大地测量学,一、国家大地控制网及其作用 1、为地形测图提供精密控制 限制测图误差积累，保证成图精度。 统一坐标系统，保证相邻图幅拼接。 提供点位的平面坐标，保证平面测图。 2、为研究地球形状、大小和其他科学问题提供资料 3、为国防建设和空间技术提供资料,第一节 国家平面控制网与高程控制网的建立,应用大地测量学,二、国家平面控制网 （一）平面控制网的测量方法 1、三角测量法,第一节 国家平面控制网与高程控制网的建立,应用大地测量学,二、国家平面控制网 （一）平面控制网的测量方

2、法 2、精密导线测量,第一节 国家平面控制网与高程控制网的建立,应用大地测量学,二、国家平面控制网 （一）平面控制网的测量方法 3、三边测量 4、边角同测法,第一节 国家平面控制网与高程控制网的建立,应用大地测量学,二、国家平面控制网 （二）国家平面控制网的布设原则 1、分级布网，逐级控制 2、保持必要的精度,表3-1 不同比例尺测图对相邻三角点相对点位精度的要求 m,第一节 国家平面控制网与高程控制网的建立,应用大地测量学,二、国家平面控制网 （二）国家平面控制网的布设原则 3、应有一定的密度,表3-2 航测成图对三角点的密度要求,4、应有统一的规格,第一节 国家平面控制网与高程控制网的建立

3、,应用大地测量学,二、国家平面控制网 （三）我国天文大地网布设概况 1、一等三角锁系示意图 它一般沿经纬线方向布设。锁系两个相邻交叉处之间的三角锁称为锁段，图中AB-CD，CD-GH，AB-EF，EF-GH等即为四个锁段。锁段的长度一般在200km左右。由互相连接的纵横锁段构成锁环。三角锁段的平均边长为25km左右。由三角形闭合差计算的测角中误差小于0.7。,第一节 国家平面控制网与高程控制网的建立,应用大地测量学,二、国家平面控制网 （三）我国天文大地网布设概况 2、二等三角网,二等补充网,二等全面网,第一节 国家平面控制网与高程控制网的建立,应用大地测量学,二、国家平面控制网 （三）我国天

4、文大地网布设概况 3、三四等三角网,插网示意图,插点示意图,第一节 国家平面控制网与高程控制网的建立,应用大地测量学,二、国家平面控制网 （四）我国各级三角网的布设规格和精度,表3-3 1958年以前我国国家三角网布设规格,第一节 国家平面控制网与高程控制网的建立,应用大地测量学,二、国家平面控制网 （四）我国各级三角网的布设规格和精度,表3-4 1958年起我国国家三角网布设规格,m,=,0.5 m,=,0.3 m,=,第一节 国家平面控制网与高程控制网的建立,应用大地测量学,二、国家平面控制网 （四）我国各级三角网的布设规格和精度,表3-5 我国各级三角网推算元素的实际精度,m,=,0.5

5、 m,=,0.3 m,=,第一节 国家平面控制网与高程控制网的建立,应用大地测量学,中国天文大地网示意图,表3-5 我国各级三角网推算元素的实际精度,m,=,0.5 m,=,0.3 m,=,第一节 国家平面控制网与高程控制网的建立,应用大地测量学,二、国家平面控制网 （五）选点、造标、埋石,m,=,0.5 m,=,0.3 m,=,第一节 国家平面控制网与高程控制网的建立,应用大地测量学,二、国家平面控制网 （五）选点、造标、埋石,m,=,0.5 m,=,0.3 m,=,第一节 国家平面控制网与高程控制网的建立,应用大地测量学,三、国家高程控制网 （一）国家高程控制网概述 1、任务 （1）地形测

6、图和工程测量的高程控制 （2）为地壳垂直形变、平均海水面变化等科研提供资料。 2、布网原则 采用几何水准测量方法，由高级到低级、整体到局部，分级布网、逐级控制、依次加密。各级高程系统统一、精度一致、密度均匀。 国家水准测量分为一、二、三、四等。,m,=,0.5 m,=,0.3 m,=,第一节 国家平面控制网与高程控制网的建立,应用大地测量学,三、国家高程控制网 （二）水准原点的建立 1、1956黄海平均海水面 1950-1956共7年青岛验潮站观测的平均海水面，作为高程基准面。 青岛水准原点的高程为72.298m 。 2、1985国家高程基准面 1952-1979年共27年平均海水面。青岛水准

7、原点高程为72.2604m。可见比1956平均海水面高了0.0286m。,m,=,0.5 m,=,0.3 m,=,第一节 国家平面控制网与高程控制网的建立,应用大地测量学,三、国家高程控制网 （三）国家水准网的布设方案 一等水准路线沿交通路线布成网环状，环线周长：平原丘陵地区10001500km，山区2000km左右。 二等水准路线布设在一等水准环内，沿交通路线成环线，环线周长：平原丘陵地区500750km，山区酌情放宽。 三等水准路线布设成附合路线，附合路线长：200km，环线周长：300km。 四等水准路线布设成附合路线或环线。长度80km。,m,=,0.5 m,=,0.3 m,=,第一节

8、 国家平面控制网与高程控制网的建立,应用大地测量学,三、国家高程控制网 （四）水准测量的精度,m,=,0.5 m,=,0.3 m,=,表3-6 国家水准网点基本精度 mm,第一节 国家平面控制网与高程控制网的建立,应用大地测量学,三、国家高程控制网 （四）水准测量的精度 是按测段往返测高差不符值计算的每公里高差中数中误差，计算公式为: 式中n为测段数；R为测段长度，以公里计。 是按水准环线闭合差计算的每公里高差中数中误差，计算公式为： 式中N为水准环个数，W为经过正常位水准面不平行改正后的环线闭合差，F为环线周长，以公里计。按规范要求，当环线个数N超出20时才计算此项精度指标。,m,=,0.5

9、 m,=,0.3 m,=,第一节 国家平面控制网与高程控制网的建立,应用大地测量学,三、国家高程控制网,m,=,0.5 m,=,0.3 m,=,第一节 国家平面控制网与高程控制网的建立,应用大地测量学,三、国家高程控制网 （五）我国高程控制测量的现状 1、5060年代，一等水准路线9.3万km，100多个环，普通水准标石2万个，基岩水准标石109个，联测海岸线上42个永久性验潮站。二等水准测量视线长度13.7万km，793个环，1138条水准路线。1976年起重新设计，观测一等水准网，1985年完成平差计算。二十世纪90年代，结合GPS测量，布设观测GPS、水准网。 2、对青岛原点高程与平均海

10、水面高差值问题进行研究，得出1956黄海高程基准、1985国家高程基准。 3、完成海岛高程联测（如海南岛等）、珠峰海拔高测（8844.43m）。,m,=,0.5 m,=,0.3 m,=,第二节 国家GPS网简介,应用大地测量学,现今，GPS定位技术已经成为全球、区域及局部地区高精度定位的主要技术手段。我国大陆地区已经布设了4个大规模的全国GPS网，它们是国家测绘部门建立的全国GPS A、B级网，国家 GPS一、二级网，攀登计划项目“现代地壳运动与地球动力学研究”布设的GPS监测网和国家重大科学工程“中国地壳运动观测网络”的三级GPS网。尽管布设这些全国性GPS网的主要目的有所侧重，其中包括：监

11、测研究地壳形变与块体运动；检核和加强各地区天文大地网，建立统一的高精度大地基准；建立地心参考系，精确确定参心坐标系与地心坐标系之间的转换参数；精化大地水准面等等，但这些全国网的建立与复测都可以成为建立我国新一代高精度地心参考系、监测和研究地壳运动的基础。,m,=,0.5 m,=,0.3 m,=,第二节 国家GPS网简介,应用大地测量学,一、国家GPS A、B级网 国家GPS A、B级网由国家测绘部门设计实施，如下页图所示。A级网由30个主点和22个副点组成，主点中有9个与攀登项目GPS网的点位重合。为了将A级网纳入ITRF参考框架，选择国内外17个IGS跟踪站数据与A级网数据联合处理。其基线分

12、量重复性水平方向优于4mm+ 垂直方向优于8mm+ 。 国家GPS B级网由818点组成，是在GPS A级网基础上布设的。GPS B级网与地面网联系紧密，许多点与原三角点、天文点和水准点重合，新埋设点仅89个。相邻点间距，沿海发达地区平均为5070km，东部地区平均为100km，西部地区平均为150km。以A级网点为起算数据，在ITRF93框架下进行整网约束平差。B级网平差结果表明，平均点位中误差水平方向为13mm，垂直方向为26mm，基线相对精度达到 。,m,=,0.5 m,=,0.3 m,=,第二节 国家GPS网简介,应用大地测量学,一、国家GPS A、B级网,m,=,0.5 m,=,0.

13、3 m,=,第二节 国家GPS网简介,应用大地测量学,二、全国GPS 一、二级网 全国GPS 一、二级网由军事测绘部门建立。 一级网由40多个点组成，大部分点为国家天文大地网点，同时与水准高程点进行了联测。相邻点间距离最大1667km，最小86km，平均683km。据估计，平差后基线分量相对误差平均在 左右。 二级网由500多个点组成，其中有200多个点与国家三角点或导线点重合，所有的点都进行了水准联测，相邻点间的距离平均为164.7km。据估计，平差后基线分量相对误差优于 ，各点坐标相对于ITRF的中误差，水平分量优于20mm，垂直分量优于80mm。,m,=,0.5 m,=,0.3 m,=,

14、第二节 国家GPS网简介,应用大地测量学,三、攀登项目GPS网 攀登项目“现代地壳运动与地球动力学研究”设计并实施的GPS监测网，其目的就是为监测我国现今地壳运动。全国有关地质、天文和大地测量方面的专家，精心讨论并制定了布设方案。网的平均边长约为1000km，全国共布设22个测站，布设在我国大陆主要构造块体上。 攀登项目GPS全网有三期复测，跨6个年度的数据(其中10个站有四期复测，跨8年度数据)，采用GAMIT软件进行处理，表明所获得测站位移速度精度优于3mm/a。,m,=,0.5 m,=,0.3 m,=,第二节 国家GPS网简介,应用大地测量学,四、中国地壳运动观测网络 “中国地壳运动观测

15、网络”（Crustal Movement Observation Network of China，CNONOC）是我国“九五”期间实施的国家重大科学工程。该工程以监测地壳运动服务于地震预测预报为主要目标，同时兼顾大地测量和国防建设的需要。由中国地震局牵头、联合总参测绘局、中国科学院和国家测绘局共同承担，于19972000年实施。 “中国地壳运动观测网络”以GPS技术为主，以VLBI、SLR、精密重力和精密水准为辅，构成大范围、高精度、高时空分辨率的现今地壳运动观测网络，其规模、布网密度和观测精度等方面都使我国地壳运动观测和研究达到前所未有的新高度。网络工程由基准网、基本网、区域网和数据传输与

16、分析处理系统四大部分组成。,m,=,0.5 m,=,0.3 m,=,第二节 国家GPS网简介,应用大地测量学,四、中国地壳运动观测网络,m,=,0.5 m,=,0.3 m,=,表3-7 地壳运动观测网络基本情况 mm,第二节 国家GPS网简介,应用大地测量学,四、中国地壳运动观测网络,m,=,0.5 m,=,0.3 m,=,第二节 国家GPS网简介,应用大地测量学,五、2000国家GPS网 2000国家GPS网包括了国家GPS A、B级网，全国GPS一、二级网和中国地壳运动GPS监测网络工程中的基准网、基本网和区域网。2000国家GPS网共有28个GPS连续运行站，2518个GPS网点。200

17、4年完成了2000国家GPS网的计算，其精度优于 ，坐标系统定义在ITRS2000地心坐标系统中的区域性地心坐标框架（归算历元为2000.0）。,m,=,0.5 m,=,0.3 m,=,第三节 国家重力网简介,应用大地测量学,一、重力基准和重力系统 在重力测量中，大量进行的是相对重力测量，因此必须有属于一个统一系统的已知重力值的起始点。如果这些起始点的重力值是用绝对重力测量求定的，这些点又称为重力基准点，其重力值就是重力基准值，通常简称它们为重力基准。不同时期的重力基准都有特定的名称，如维也纳重力基准，波茨坦重力基准等。根据某一重力基准来推算重力值的重力点，都属于该重力基准的同一重力系统。例如

18、，根据波茨坦重力基准来推算重力值的重力点，都属于波茨坦系统。就全球范围而言，又有单点基准和多点基准之分。,m,=,0.5 m,=,0.3 m,=,第三节 国家重力网简介,应用大地测量学,一、重力基准和重力系统 （一）维也纳重力基准 1900年在巴黎举行的国际大地测量协会会议上，决定采用维也纳重力基准，即奥地利维也纳天文台的重力值为基准，其值为： 此值是Oppolzer在1884年用绝对重力测量方法测定的。,m,=,0.5 m,=,0.3 m,=,第三节 国家重力网简介,应用大地测量学,一、重力基准和重力系统 （二）波茨坦重力基准 1909年在伦敦举行的国际大地测量协会会议上决定采用波茨坦重力基

19、准，即以德国波茨坦大地测量研究所摆仪厅的重力值作为基准，代替过去的维也纳重力基准，其值为： 此值是18981906年由Kuhnen和Furtwangler用可倒摆测定的。1967年国际大地测量协会决定对波茨坦重力值采用 的改正值。,m,=,0.5 m,=,0.3 m,=,第三节 国家重力网简介,应用大地测量学,一、重力基准和重力系统 （三）国际重力基准网1971（IGSN-71） 1971年在前苏联莫斯科举行的国际大地测量与地球物理联合会（IUGG）第15届大会上通过决议，决定采用国际重力基准网1971（IGSN-71），以代替波茨坦国际重力基准。IGSN-71以多点基准结束了单点基准的时代。

20、 IGSN-71包括1854个点，其中绝对重力测量的点只有8个。相对重力测量包括了摆仪测量和重力仪测量，前者的观测结果约1200个，后者的观测结果约23700个。IGSN-71的精度为0.1l0-5m/s2。,m,=,0.5 m,=,0.3 m,=,第三节 国家重力网简介,应用大地测量学,一、重力基准和重力系统 （四）国际绝对重力基本网（IAGBN） 1982年提出了国际绝对重力基本点网（IAGBN）的布设方案，IAGBN的主要任务是长期监测重力随时间的变化，其次是作为重力测量的基准，以及为重力仪标定提供条件。因此，这些点建立后按规则间隔数年进行重复观测。,m,=,0.5 m,=,0.3 m,

21、=,第三节 国家重力网简介,应用大地测量学,二、我国重力基准简介 （一）国家57重力基本网 我国第一个国家重力控制网建于20世纪50年代，称为国家57重力基本网，该网由27个基本点和82个一等点组成。57网没有绝对重力点，通过联测前苏联重力网引入，属于波茨坦重力基准。,m,=,0.5 m,=,0.3 m,=,第三节 国家重力网简介,应用大地测量学,二、我国重力基准简介 （二）国家85重力基准网 到80年代初，我国又更新建立了国家85重力基准网，相对于57网，该网重力精度提高了约2个数量级。现在提供使用的国家85重力基准中的重力系统是由国家85重力基本网中的绝对重力点所定义的，重力系统的实现则由

22、该网和一等重力网完成。国家85重力基准网由6个基准重力点、46个基本重力点和5个引点组成，实际精度为25106 cm/s2。,m,=,0.5 m,=,0.3 m,=,第三节 国家重力网简介,应用大地测量学,二、我国重力基准简介 （三）2000国家重力基准网 1999年开始筹建2000国家重力基准网。该网由22个基准点和126个基本点组成，还包括若干重力基线和重力引点，并改造国内现有的9条重力基线。该网的完成对我国现有的重力基准精度和分辨率的提高起了重要作用。重力基准点的重力观测精度优于5106cm/s2；重力基本点的相对重力联测精度优于10106cm/s2 ；由于该网使用了FG5绝对重力仪施测

23、，并增多了绝对重力点的数量，2000重力基准网的精度有所提高，平差后重力基本网的中误差不大于10106cm/s2 。国家2000重力基准网，已替代遭到严重损毁和精度略逊的国家85重力基准网。,m,=,0.5 m,=,0.3 m,=,第三节 国家重力网简介,应用大地测量学,二、我国重力基准简介 （三）2000国家重力基准网,m,=,0.5 m,=,0.3 m,=,第四节 工程平面控制网的建立,应用大地测量学,一、工程控制网的分类 测图控制网 施工控制网 变形监测网,m,=,0.5 m,=,0.3 m,=,第四节 工程平面控制网的建立,应用大地测量学,二、工程平面控制网的布设 （一）布网原则与技术

24、要求,m,=,0.5 m,=,0.3 m,=,表3-8 城市三角网主要技术要求,第四节 工程平面控制网的建立,应用大地测量学,二、工程平面控制网的布设 （一）布网原则与技术要求,m,=,0.5 m,=,0.3 m,=,表3-9 电磁波测距导线的主要技术要求,第四节 工程平面控制网的建立,应用大地测量学,二、工程平面控制网的布设 （一）布网原则与技术要求,m,=,0.5 m,=,0.3 m,=,表3-10 城市或工程GPS网主要技术要求,第四节 工程平面控制网的建立,应用大地测量学,二、工程平面控制网的布设 （二）布网方案 城市和工程测量控制网的布设方案有三角网、三边网、导线网、GPS网等形式。

25、实际应用中，首级控制网以GPS网的布设为主要形式，次级加密网有GPS网、导线网等多种形式。布设工程控制网应尽量与国家控制网联测。工程平面控制网有以下的特点： 1、同相应等级的国家三角网比较，其平均边长显著地缩短。 2、工程测量控制网的等级分类较多。 3、各等级控制网均可作为测区的首级控制网。 4、三、四等三角网的起算边，首级网和加密网分别对待。,m,=,0.5 m,=,0.3 m,=,第四节 工程平面控制网的建立,应用大地测量学,二、工程平面控制网的布设 （三）工程控制网技术设计的一般步骤 1、收集资料 2、实地踏勘 3、图上设计 4、写出控制网技术设计书 5、上交资料,m,=,0.5 m,=,0.3