大地测量学课件大地控制网数据处理 (一)
大地测量学基础：第5章 大地测量基本技术与方法(1)
§5－1 建立国家平面大地控制网的基本原理 §5－2 建立国家高程控制网的基本原理 §5－3 建立工程测量控制网的基本原理 §5－4 大地测量仪器 §5－5 精密角度测量方法 §5－6 精密距离测量方法 §5－7 精密高差测量方法 备讲1—精密水准仪与水准尺的检验 备讲2—球气差系数和大气折光系数 备讲3—三角高程测量的精度 备讲4—垂线偏差对三角高程的影响
折角，折线上的转折点叫导线点（控制点）。 • 测定导线点平面坐标的工作叫导线测量。通过测量导线边长和转
折角，再根据起算点及附合点的已知数据，可求出所有导线点的 平面坐标。
β
D
• 导线的形式：附合导线、闭合导线、支导线和导线网。
• 导线网是由若干条附合导线或闭合导线构成的网状图形。 • 导线网包括：一个节点的导线网、两个以上节点的导线网和两个
A
a
az B
• VLBI测量长度的相对精度可达10-6。
• 该技术在研究地球极移、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，在常规 大地测量中很少用。
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对加速度分 量进行两次积分，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。
• 因此，在普遍应用全站仪和GPS定位技术的现代，城市控制测量 和工程控制测量基本上不采用三角网。
2. 导线测量法 • 导线：由设站点（控制点）连成的折线（若干条直线首尾相连）。 • 布设控制点时，使点与点之间单线相连形成链状折线，测量出边
《大地测量学》课件
激光雷达地形测量
利用激光雷达技术获取高 精度地形数据，常用于数 字高程模型（DEM）的建 立。
激光雷达遥感
通过激光雷达技术获取地 表信息，用于地质、环境 监测等领域。
其他大地测量技术与方法
重力测量
利用重力加速度的差异来测定地球重力场参数，常用于地球 物理研究。
惯性导航
利用惯性传感器来测定运动物体的姿态、位置和速度，常用 于海洋和航空导航。
大地测量学的应用领域
• 总结词：大地测量学的应用领域非常广泛，包括地理信息系统、资源调 查、城市规划、灾害监测等。
• 详细描述：大地测量学在地理信息系统中的应用主要是提供高精度、高分辨率的地理信息数据，用于地图制作、土地规 划、环境监测等领域。在资源调查方面，大地测量学可以通过对地球的重力场和磁场进行测量，探测地下矿产资源，并 对海洋资源进行调查和监测。此外，大地测量学在城市规划中也有广泛应用，例如通过卫星遥感技术对城市环境进行监 测和评估，以及利用GPS技术对城市交通进行管理和优化。最后，大地测量学在灾害监测方面也发挥了重要作用，例如 通过大地测量技术对地震、火山、滑坡等自然灾害进行监测和预警。
大地测量在地理信息系统中的应用领域
基础地理信息获取
大地测量提供高精度的地 理坐标和地形数据，是GIS 获取基础地理信息的重要 手段。
地图制作与更新
大地测量数据可用于制作 高精度地图，并定期更新 以确保地图的准确性和现 势性。
空间分析与应用
大地测量数据与其他空间 数据结合，可进行空间分 析、规划、决策等应用。
大地测量在地理信
05
息系统中的应用
地理信息系统概述
地理信息系统定义
地理信息系统（GIS）是一种用于采集、存储、处理、分析和显示 地理数据的计算机系统。
第五章 大地测量的基本技术与方法(1)
② 技术设计的内容和方法 [1] 搜集和分析资料 （1）测区内各种比例尺的地形图。 （2）已有的控制测量成果（包括全部有关技术文件、图表、手簿 等等）。 （3）有关测区的气象、地质等情况，以供建标、埋石、安排作业 时间等方面的参考。 （4）现场踏勘了解已有控制标志的保存完好情况。 （5）调查测区的行政区划、交通便利情况和物资供应情况。若在 少数民族地区，则应了解民族风俗、习惯。 对搜集到的上述资料进行分析，以确定网的布设形式，起始 数据如何获得，网的未来扩展等。 其次还应考虑网的坐标系投影带和投影面的选择。 此外还应考虑网的图形结构，旧有标志可否利用等问题。
上海港GPS扩展网网图
2 甚长基线干涉测量（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，直接确定基线长度和方向 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）从安全生产方面考虑 点位离公路、铁路和其他建筑物以及高压电线等应有一定的 距离。 图上设计的方法及主要步骤 图上设计宜在中比例尺地形图（根据测区大小，选用1：25 000～1 ：100 000地形图）上进行，其方法和步骤如下： a 展绘已知点； b 按上述对点位的基本要求，从已知点开始扩展； c 判断和检查点间的通视； d 估算控制网中各推算元素的精度； e 据测区的情况调查和图上设计结果，写出文字说明，并拟定作业 计划。
2. 大地控制网应有足够的精度。 国家三角网的精度，应能满足大比例尺测图的要求。在测图中 ，要求首级图根点相对于起算三角点的点位误差，在图上应不 超过±0.1mm，相对于地面点的点位误差则不超过 ±0.1Nmm(N 为测图比例尺分母)。 为使国家三角点的误差对图点的影响可以忽略不计，应使相邻国 家三角点的点位误差小于(1/3) ×0.1Nmm。
《大地测量学基础》课件
1
地球自转是指地球围绕自己的轴线旋转的运动， 其周期为24小时，即一天。
2
地球参考系是大地测量的基准，包括国际地球参 考系（ITRS）和世界时（UTC）等。
3
地球自转对大地测量具有重要的意义，因为地球 自转会导致天文经度变化，从而影响大地测量结 果。
大地水准面和地球椭球
大地水准面是指与平均海水面重合且与地球表面大致相吻合的虚拟静止水准面。
合成孔径雷达干涉测量技术
01
合成孔径雷达干涉测量技术是一种利用雷达信号干涉原理获取 地球表面形变的测量技术。
02
该技术在地壳形变监测、地震预报、冰川运动监测等领域具有
广泛的应用前景。
合成孔径雷达干涉测量技术具有全天候、全天时、高精度等优
03
点，但也存在数据处理复杂、对信号源要求高等挑战。
人工智能和大数据在大地测量中的应用
为地球第一偏心率。
地球重力场
地球重力场是由地球质量分布不均匀 引起的引力场，其特点是随地理位置 和时间变化。
地球重力场的研究方法包括大地测量 、卫星轨道测量和地球物理等方法。
地球重力场对大地测量具有重要的意 义，因为大地水准面是大地测量中重 要的参考面，而大地水准面的变化与 地球重力场密切相关。
地球自转和地球参考系
三角测量和导线测量
三角测量
利用三角形原理进行距离和角度的测 量，主要用于建立大地控制网和精密 测量。
导线测量
通过布设导线，逐段测量导线的长度 、角度等参数，以确定点的平面位置 。
GPS定位技术
GPS定位原理
利用卫星信号接收机接收多颗卫星信号，通过测距交会原理确定接收机所在位置。
GPS在大地测量中的应用
海洋大地测量的方法
大地测量学
大地测量学的定义：大地测量学是在一定的时间—空间参考系统中，测量和描绘地球及其他星体的一门学科。
（研究和确定地球的形状、大小、重力场、整体与局部运动和地表面点的几何位置以及它们的变化的理论和技术的学科）。
现代定义精确测定地面点的空间位置，研究如何确定地球形状、大小和地球外部重力场的精细结构及重力场随时间的变化，探索地球动力学的一门科学。
大地测量学的基本内容：1建立统一的大地测量坐标系 2建立和维持国家和全球大地控制网 3研究为获得高精度测量成果的仪器和方法 4研究数据处理的理论的方法。
参考椭球：其大小及定位定向最接近于本国或本地区的地球椭球。
水准面高度：大地水准面高度又称大地水准面差距N，似大地水准面高度又称高程异常ζ理论闭合差：由于水准面不平行，对应的Δh和Δh’不相等，水准环线高程闭合差也不等于零，称为理论闭合差。
大地水准面：我们把完全静止的海水面所形成的重力等位面，专称它为大地水准面正高：正高系统是以大地水准面为高程基准面，地面上任一点的正高是该点沿垂线方向至大地水准面的距离。
正常高：正常高系统是地面点到一个与大地水准面极为接近的基准面的距离，这个基准面称为似大地水准面。
空间直角坐标系：坐标原点位于总地球椭球(或参考椭球)质心；Z轴与地球平均自转轴相重合，亦即指向某一时刻的平均北极点；X轴指向平均自转轴与平均格林尼治天文台所决定的子午面与赤道面的交点G；Y轴与此平面垂直，且指向东为正。
法截面：过椭球面上任意一点可作垂直于椭球面的法线，包含这条法线的平面就叫法截面。
法截线（法截弧）：法截面与椭球面的交线。
卯酉圈：过某点法线的无数个法截面中，与子午面相垂直的法截面同椭球面相截形成的闭合圈就称为卯酉圈。
大地线：椭球面上两点间的最短曲线叫做大地线。
大地主题正解：已知一点的大地经度、大地纬度以及该点至待求点的大地线长度和大地方位角，计算待求点的大地经度、大地纬度和待求点至已知点的大地方位角的解算。
大地主题反解：已知两点的大地经度和大地纬度，计算这两点间的大地线长度和正反大地方位角的解算。
2大地测量学.ppt
学科性质：地球科学/地学(Geosciences )
学科任务：获取和研究地球几何空间的和地 球重力场的静态和动态信息。
内容举例： ➢测定地球形状和大小(Shape & size)；
➢测定地面点空间坐标(coordinates)；
➢点间距离和方向(distance & azimuth)；
➢测定和描述地球重力场等(gravitative
28 8/14/2021
重力测量-- 绝对重力测量
自由落体原理
h
h0
0t
1 2
gt
2
当 v0=0, h0=0
M H (t)
v0=0 h0=0
h 1 gt2 2
g 2h / t 2
重力仪：
*用激光干涉测h *用石英钟测 t
❖相对重力仪，LCR重力仪，精度±15μgal ❖绝对重力仪，FG 5重力仪，精度±5 μgal
A
传递：
P
交会
已知：XA，XB
XP
传递
B
控制
A
B
XA，XB XP’
C XB，XC XP”
检查： XP’ - XP” =?
P
提高精度: (XP’+ XP” )/2
10 8/14/2021
按等级高低分为：I～IV等4级控制网类型：
➢测角三角网 ➢边角导线网 ➢测边网
11 8/14/2021
经纬仪 theodolites
29 8/14/2021
❖FG5绝对重力仪(absolute gravimeter )
❖精度(precision)±5μgal
称为“伽”或
者“盖”，是为纪
念第一个重力测量
大地测量数据处理
Xˆ j Yˆj Zˆ j
Xˆ i Yˆi Zˆi
X
ij
Yij
Zij
vXij vYij vZij
基线向量观测方程为：
XYˆˆiijj
Zˆij
221.87
100.91
33.46
0
0
0
0 p 0
0
0
0
0
0
0
0
100.91 116.84 78.74
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
33.46 78.74 109.75
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 222.21 56.87 46.08 0 0 0 0 0 0 0 0 0
大地测量学基础
大地测量数据处理的数学模型
一、地面平面控制网平差数学模型
1、三角网 测角网、测边网、边角网 2、导线网 边角网 三维导线网
导线网的三维间接平差
在导线测量中可以将水平角、斜距、高度角放在一 起考虑，进行三维导线平差。
1）.三维导线测量原理 三维导线就是带有三角高程
测量的导线测量。
0
0
Dg
33
D1、 D2、┅、 Dg为各基线向量观测值的协方差块阵。
由基线向量协方差阵可以得到权阵（也是块对角阵）：
P
(D
/
2 0
)1
式中：单位权方差的先验值可任意选定。
大地测量学基础ppt课件
3
二、大地水准面
与平均海水面相重合，不受潮汐、风浪及大气压变化影响， 并延伸到大陆下面处处与铅垂线相垂直的水准面称为大地水 准面，由它包围的形体称为大地体，可近似地把它看成是地 球的形状。
我国曾规定采用青岛验潮站求得的1956年黄海平均海水面 作为我国统一高程基准面，1988年改用“1985国家高程基准” 作为高程起算的统一基准。
Z轴：与地球平均自转轴相 重合，亦即指向某一时刻的平 均北极点。
X轴：指向平均自转轴与平 均格林尼治天文台所决定的子 午面与赤道面的交点。
16
五、天文坐标系
1）天文坐标系是以铅垂线为依 据建立起来的。
2）一点的坐标用天文经度 及
天文纬度 表示。
3）所谓天文纬度是P点的铅垂线 与地球赤道面形成的锐角，
A、B两点平均高度(可用近似值代替)
(g
m o
)m
H AB
是ＡＢ路线上的正常重力
42
3.3 高程系统概论
3.3.４ 国家高程基准 一、高程基准面
1956年黄海高程系统：1957年确定青岛验潮站为我国 基本验潮站，该站1950年至1956年7年间的潮汐资料推求 的平均海水面作为我国的高程基准面。
正常重力并不顾及地球内部质量和密度分布的不规 则，而仅仅与纬度有关，其计算公式为：r＝r0－ 0.3086H
(r0:平均椭球面上的重力值）
6
四、 正常椭球和水准椭球 总地球椭球和参考椭球
正常椭球的定位和定向：
其中心和地球质心重合 其短轴与地轴重合 起始子午面与起始天文子午面重合
39
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
大地测量学课件大地控制网数据处理 (一)
大地测量学是研究地球形状、地球重力场、大地水平和垂直方向上的
形变以及相关领域的基础科学。
大地控制网是大地测量学中最为重要
的一环，是大地信息和地理信息基础设施的重要组成部分。
本文主要
介绍大地测量学课件中的大地控制网数据处理。
一、大地控制网的概念
大地控制网是指通过大地测量方法满足一定精度要求而在大范围内布
设的，有一定地位和作用的地面控制网。
它是大地测量的重要基础，
提供了测量参照系，为各类测量提供准确的参考。
二、大地控制网数据处理的流程
大地控制网数据处理包括数据检核、数据编辑、数据平差和精度分析。
下面分别介绍这四个步骤：
1. 数据检核：首先对野外测量获得的初始观测数据进行检核，如检查
仪器、观测环境、观测时间等，确保数据的有效性和可靠性。
2. 数据编辑：对数据检核通过的数据进行编辑，其中主要包括数据筛选、数据平滑等处理。
数据筛选指针对某些不符合要求的数据进行删除；数据平滑主要是通过对重复观测数据的平均值或加权平均值来消
除数据中的随机误差。
3. 数据平差：数据平差是大地控制网数据处理的核心步骤，通过对经
纬高三个方向的观测数据进行最小二乘平差或精确平差，确定控制网
各个点的位置和坐标精度，同时也确定大地测量学中的基准面和基准
点。
4. 精度分析：最后对数据平差得到的结果进行精度分析，即对各点坐标的观测精度和计算精度进行比较，确定大地控制网的精度范围。
三、大地控制网数据处理的应用
大地控制网数据处理的应用范围非常广泛，包括测量、地理信息、导航、地震预警等。
大地控制网数据处理的结果非常重要，不仅用于地图编制和测图工作，还可以作为各种空间信息系统的基础数据，如地理信息系统、全球定位系统等。
四、注意事项
大地控制网数据处理虽然是一个有序的流程，但是其中有很多技术和熟练度的要求。
在具体操作中需要特别注意以下几点：
1. 数据采样和处理应该在标准的天气和环境下进行。
2. 数据校核和方差分析工作应遵循国际、行业、行政规章制度和工作规范。
3. 在数据编辑和数据平滑时，应该对异常数据进行严密的检查，确保结果的准确性。
4. 数据平差应该选择合适的方法和参数，以获得尽量准确和合理的数据。