国家大地控制网
控制测量的概念
2、控制测量的概念：在一定区域内，按测量任务所要求的精度，测定一系列地面标志点（控制点）的平面坐标和高程，建立控制网，这种测量工作称控制测量。
高斯投影：是一种横轴椭圆柱面正形投影，是地球椭球面与平面间正形投影的一种，先由德国数学家，大地测量学家高斯提出，后由德国另一位测量学家克吕格推导出实用的坐标投影公式后，这种投影才得到推广，所以该投影又称之为高斯-克吕格投影。
15、国家大地控制网：在一个国家范围内的广大地面上，按一定要求选定一系列的点，并使其依一定的比例图形构成网状，在网中测量角度，边长和高差，然后在一个统一坐标系统中算出这一些点的精确位置，这个网状统一整体称之为国家大地控制网。
视准轴误差：望远镜的物镜光心与十字线中心的连线称为仪器的视准轴。
仪器的视准轴与水平轴不垂直所产生的误差称为视准轴误差。
高程基准面：就是地面点和空间点高程的统一起算面。
3、三角高程测量：利用控制点间距离，测定点间垂直角，用以计算高差、推算控制点高程。
4、边连式：指同步图形之间由一条公共基线连接，这种布网方案网的几何强度较高，有较多的复测边和非同步图形闭合条件，在相同的仪器台数条件下观测时段将比点连式大大增加。
2、工程水平控制网布设原则：分级布网，逐级控制——要有足够的精度——要有足够的密度——统一的规格3、导线测量法： a优点：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，故同降低觇标高度，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。
b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误差，可靠性不高，单线推进，控制面积不如三角网大c适用：地形平缓的地区三差改正：垂线偏差改正：在每一个平面点上，把以垂线为依据的地面观测的水平方向值归算到以法线为依据的方向值而应加的改正定义为垂线偏差改正。
标高差改正：当进行水平方向观测时，如果照准点高出椭球面某一高度，则照准面就不能通过照准点的法线同椭球面的交点，由此引起的方向偏差的改正。
国家大地控制网
国家大地控制网大地控制网规范(1)国家一等大地控制网国家一等大地控制网由卫星定位连续运行基站组成，它是国家大地基准的骨干和主要支撑，以实现我国三维、动态的地心坐标系统，保证大地控制网点位三维地心坐标的精度和现势性。
国家一等大地控制网的卫星定位连续运行基站地心坐标各分量年平均中误差应不大于±0.5mm，相对精度应不低于1*10-8，坐标年平均变化率中误差水平方向应不大于±2mm，垂直方向应不大于±3mm。
国家一等大地控制网应均匀分布，覆盖我国国土，在满足条件的情况下，宜布设在国家一等水准路线附近和国家一等水准网结点处。
(2)国家二等大地控制网国家二等大地控制网布测目的是实现对国家一、二等水准网的大尺度稳定性监测，结合精密水准测量、重力测量等技术，精化我国似大地水准面;为三、四等大地控制网和地方大地控制网的建立提供起始数据。
国家二等大地控制网相邻控制点间基线水平分量的中误差应不大于±5mm，垂直分量的中误差应不大于±10mm;各控制点的相对精度应不低于1*10-7，其点间平均距离应不超过50km。
国家二等大地控制网点应在均匀分布的基础上，综合考虑应用服务和对国家一、二等水准网大尺度稳定性监测等因素。
国家二等大地控制网复测周期为5年，每次复测执行时间应不超过两年。
(3)三等大地控制网三等大地控制网布测目的是建立和维持省级(或区域)大地控制网，满足国家基本比例尺测图的基本需求。
结合水准测量、重力测量技术，精化省级(或区域)似大地水准面。
三等大地控制网相邻点间基线水平分量的中误差应不大于±10mm，垂直分量的中误差应不大于±20m m;各控制点的相对精度应不低于1*10-6，其点间平均距离应不超过20km。
三等大地控制网的布设应与省级基础测绘服务、现有技术状况、应用水平及似大地水准面精化等目标相一致，并应尽可能布设在三、四等水准线路上。
控制测量学2控制网
②起算数据和推算元素：为了得到所有三角点 的坐标，必须已知三角网中某边长s1,2和某一边的坐标方位角α1,2及某点的起算 左边（x1，y1），统称为起算数据。三角点上观测的水平角（或方向）为观测 元素。由起算元素和观测元素的平差值推算出来的三角形边长、坐标方位角 和三角点的坐标统称为三角测量的推算元素。
约15-20km，测角中误差小于±1.2″），将一等锁分为四个部分，再在每个部 分中布设二等补充网（平均边长约为13km，测角中误差小于±2.5″）。
②1958年后：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13km，测角中误差小于±1.0″。
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（3）：国家水平大地控制网的布设方案 布设方案： ①1958年前：在一网的方法
2.天文测量法
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，无需通视，组织工作简单，误差不累计。
缺点：定位精度不高。
为了控制水平角观测误差积累对推算方位角的影响，需要在每隔一定距 离的三角点上进行天文观测，以推求大地方位角：
求高。
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（1）：工程测量水平控制网的分类 根据工程建设的不同阶段对控制网提出的不同要求，工程测量控制网一
般可分为三类： ①测图控制网（地籍测量的基本控制）特点：精度低，精度要求均匀。 ②施工控制网（专用控制网）特点：精度高，精度具有方向性，网形强
已有成果可利用时，可用天文测量方法测定三角网某一边的天文方位角再换 算为起算方位角。在特殊情况下，也可用陀螺经纬仪测定起算方位角。
大地测量控制网的建立
大地测量控制网的建立建立大地测量控制网，精确测定控制网点的坐标、高程和重力值，是大地测量的基本任务。
经典大地测量控制网分为平面控制网、高程控制网和重力控制网。
20世纪70年代以来开始应用GPS等空间大地测量技术建立大地测量控制网。
本章首先介绍国家平面控制网和高程控制网的建立原理和方法。
介绍国家GPS网、国家重力网。
最后重点叙述实用的工程控制网的建立原理和方法。
第一节国家平面控制网与高程控制网的建立一、国家大地控制网及其作用1、为地形测图提供精密控制国家大地控制网是具有统一坐标系统的高精度测量控制网，它是地形测量、航空摄影测量和工程测量中加密控制网的基础，测绘地形图时所建立的图根控制网，就是以大地控制网点为基础进一步加密而成的。
在测绘地形图中，大地控制网的重要作用具体体现在以下三个方面：（1）限制测图误差积累，保证成图精度。
测绘工作中测量误差是不可避免的，例如平板测图中，每描绘一条方向线，丈量一段距离，都会产生误差。
这种误差在小范围内不易觉察出来，而在大面积测图中将逐渐传递和积累起来，使地形、地物点在图上的位置产生较大误差，甚至使相邻图幅不能很好地拼接。
如果以大地控制网的精确点位为基础，再进一步根据需要加密图根点作为测图控制，就能把误差限制在相邻控制点之间而不致积累传播，从而保证了成图的精度。
（2）统一坐标系统，保证相邻图幅拼接。
由于全国各地区经济建设开发时间上的差异，国家基本地形图通常是各个测绘部门在不同时期、不同地区分幅测绘的。
由于大地控制网点的坐标系统在全国是统一的，精度是一致的，这样，不管在任何地区、任何时间开展测图工作，都不会出现漏测或重叠，从而保证了相邻图幅的良好拼接，形成统一整体。
（3）提供点位的平面坐标，保证平面测图。
地球接近于旋转椭球，其表面是不可展平的曲面，强制展平就会出现皱褶或破裂，也就是说，用一般的方法是不能把球面上的地形测绘在平面图上的。
但大地控制点在椭球面上的位置是可以精密确定的，并且可以在保证必要精度的前提下，通过一定的数学方法把它化算为投影平面上的点位（x,y），进而计算出图根点的平面坐标。
第2章 国家大地控制网建立原理
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第二章
龙岩学院
2.3.1 国家平面控制网的布设原则
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2.应有足够的精度
控制网的精度应根据需要和可能来确定。作为国 家大地控制网骨干的一等控制网，应力求精度更高些 才有利于为科学研究提供可靠的资料。 为了保证国家控制网的精度，必须对起算数据和 观测元素的精度、网中图形角度的大小等，提出适当 的要求和规定。这些要求和规定均列于《国家三角测 量和精密导线测量规范》（以下简称国家规范）中。
水准面：处于静止状态的水 面。 水平面：与水准面相切的平 面。 铅垂线：重力方向线，铅垂 线是测量工作的基准线。 大地水准面：假设一个静止 不动的海水面延伸并穿过 陆地，包围整个地球，形 成的一个闭合曲面，称为 水准面。
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第二章
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北极 P
P
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洋
自转轴 赤道
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第二章
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2.3.2 国家平面控制网布设方案
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1.一等三角锁布设方案
一等三角锁是国家大地控制网的骨干，其主要作用是控 制二等以下各级三角测量，并为地球科学研究提供资料。一等 三角锁尽可能沿经纬线方向布设成纵横交叉的网状图形，如下 图所示。
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空间直角坐标系中P2 P 的相当于子午平面直角 坐标系中的y，前者的 OP2 相当于后者的x，并且 二者的经度L相同。
X x cos L Y x sin L Zy
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第二章
3）空间直角坐标系同大地坐标系的关系
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大地测量控制网的建立
2、 选 点 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 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 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 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 结点接测图。
水准测 量等级 一等 二等 三等 四等
MΔ 的 限 值
MW 的限 值
≤±0.45 mm
≤±1.0 mm
≤±1.0 mm
≤±2.0 mm
≤±3.0m m
≤±6.0m m
≤±5.0m m
≤±10.0 mm
一等水准网应定期复测
国家水准网的布设方案及精度 • 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 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 路线。 • 一等闭合环线周长，在平原和丘陵地区为1 000～1 500km，一般山区为2 000km左右。 • 二等闭合环线周长，在平原地区为500～750km,山 区一般不超过1 000km。 • 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 结点间路线长度，三等水准分别为200km、150km 和70km；四等分别为100km、80km和30km。
四、国家GPS网的建立
用GPS技术建立的控制网就叫GPS 网。GPS网分为A、B、C、D、E五个等 级，其中A、B级网主要是指全球或全国 性的高精度的GPS网，C、D、E级网则 主要指区域性的GPS网。
大地测量学
第一章1.大地测量学是通过在广大的地面上建立大地控制网，精确测定大地控制网点的坐标，研究测定地球形状、大小和地球重力场的理论、技术与方法的学科。
2.大地测量的基本任务(1)技术任务:精确测定大地控制点的位置及其随时间的变化也就是它的运动速度场，建立精密的大地控制网，作为测图的控制，为国家经济建设和国防建设服务。
(2)科学任务:测定地球形状、大小和重力场，提供地球的数学模型，为地球及其相关科学服务。
3.大地测量的作用(1)为地形测图与大型工程测量提供基本控制；(2)为城建和矿山工程测量提供起始数据；(3)为地球科学的研究提供信息；(4)在防灾、减灾和救灾中的作用；(5)发展空间技术和国防建设的重要保障。
4.大地测量学的主要研究内容大地测量、椭球测量学、天文测量大地重力学、卫星大地测量学、惯性大地测量学第二章1.大地水准面:设想海洋处于静止平衡状态时，将它延伸到大陆下面且保持处处与铅垂线正交的包围整个地球的封闭的水准面. 特点：重力方向不规则变化:原因是地表起伏不平、地壳内部物质密度分布不均匀大地水准面处处与铅垂线正交，所以大地水准面是一个无法用数学公式表示的不规则曲面。
2.参考椭球:把形状和大小与大地体相近，且两者之间相对位置确定的旋转椭球称为参考椭球。
参考椭球面是测量计算的基准面，椭球面法线则是测量计算的基准线。
另外，水准面是外业观测时的基准面，铅垂线是外业观测时的基准线3.总地球椭球：从全球着眼，必须寻求一个和整个大地体最为接近、密合最好的椭球，这个椭球又称为总地球椭球或平均椭球。
总地球椭球满足以下条件：（1）椭球质量等于地球质量，两者的旋转角速度相等。
（2）椭球体积与大地体体积相等，它的表面与大地水准面之间的差距平方和为最小。
（3）椭球中心与地心重合，椭球短轴与地球平自转轴重合，大地起始子午面与天文起始子午面平行。
大地水准面与椭球面在某一点上的高差称为大地水准面差距，用N表示。
4.垂线偏差：同一测站点上铅垂线与椭球面法线不会重合。
国家平面控制网建立的基本原理
3）三、四等三角网
目的：为了控制大比例尺地形测图和工程建设需要，在
一、二等锁网基础上，还需加密三、四等三角网。使大地点
的密度与测图比例尺相适应，以便作为图根测量的基础。
（1）三、四等插网
插（2）三、四等插点
三等网的平均边长为8km。由三角形闭合差计算的测角中 误差小于1.8″。
四等网的平均边长为2-6km。由三角形闭合差计算的测角 中误差小于2.5″.
5.1 国家平面大地控制网建立的基本原理
本节内容：
建立国家平面大地控制网方法； 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； 大地控制网优化设计。
大地测量学的基本任务之一：
是在全国范围内建立高精度的大地测量控制网， 以精密确定地面点的位置。 地面点位置：坐标和高程。 控制网分为：平面控制网和高程控制网。
4）导线控制网
我国20世纪60年代青藏高原大部地区是采用导线法 布设稀疏的一、二等控制网的。
优点：布设灵活，推进迅速，易克服地形障碍等。 缺点：控制面积、检核条件以及控制方位角传算误差 时不如三角测量。
导线测量分为四个等级，一等沿主要交通干线布设， 二等导线布设在一等导线（或三角锁）环内；三、四 等是在一、二等导线网（或三角锁网）基础上进一步 加密。
优点：各点彼此独立观测，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进行天文观测，以推求 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。
3、现代定位新技术简介
1）GPS测量
全球定位系统 GPS(Global Positioning System)可为用户 提供精密的三维坐 标、三维速度和时 间信息。
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大地控制网规范
(1)国家一等大地控制网国家一等大地控制网由卫星定位连续运行基站组成，它是国家大地基准的骨干和主要支撑，以实现我国三维、动态的地心坐标系统，保证大地控制网点位三维地心坐标的精度和现势性。
国家一等大地控制网的卫星定位连续运行基站地心坐标各分量年平均中误差应不大于±
0.5mm，相对精度应不低于1*10-8，坐标年平均变化率中误差水平方向应不大于±2mm，垂直方向应不大于±3mm。
国家一等大地控制网应均匀分布，覆盖我国国土，在满足条件的情况下，宜布设在国家一等水准路线附近和国家一等水准网结点处。
(2)国家二等大地控制网国家二等大地控制网布测目的是实现对国家一、二等水准网的大尺度稳定性监测，结合精密水准测量、重力测量等技术，精化我国似大地水准面;为三、四等大地控制网和地方大地控制网的建立提供起始数据。
国家二等大地控制网相邻控制点间基线水平分量的中误差应不大于±5mm，垂直分量的中误差应不大于±10mm;各控制点的相对精度应不低于1*10-7，其点间平均距离应不超过50km。
国家二等大地控制网点应在均匀分布的基础上，综合考虑应用服务和对国家一、二等水准网大尺度稳定性监测等因素。
国家二等大地控制网复测周期为5年，每次复测执行时间应不超过两年。
(3)三等大地控制网三等大地控制网布测目的是建立和维持省级(或区域)大地控制网，满足国家基本比例尺测图的基本需求。
结合水准测量、重力测量技术，精化省级(或区域)似大地水准面。
三等大地控制网相邻点间基线水平分量的中误差应不大于±10mm，垂直分量的中误差应不大于±20mm;各控制点的相对精度应不低于1*10-6，其点间平均距离应不超过20km。
三等大地控制网的布设应与省级基础测绘服务、现有技术状况、应用水平及似大地水准面精化等目标相一致，并应尽可能布设在三、四等水准线路上。
(4)四等大地控制网四等大地控制网是三等大地控制网的加密。
四等大地控制网相邻点间基线水平分量的中误差应不大于±20mm，垂直分量的中误差应不大于±40mm;各控制点的相对精度应不低于1*10-5，其点间平均距离应不超过5km。
布设方案
方法
国家大地网一般采用三角测量方法，有时也兼用导线测量或三边测量方法，采取由大到小，逐级控制的原则来布设。
两种方案
利用三角测量布设国家大地网有两种方案。
一是全面布网法，一等三角测量用互相连接的、毫无间隙的大三角形布满全国，然后在一等网中用次等三角测量加密，以达到必要的控制密度。
这种方法适用于领域不大的国家。
二是纵横锁系布网法，一等三角测量沿着经线和纬线布设成纵横交叉的三角锁系，以构成许多锁环。
一等锁环内的二等三角测量有两种布设方式：一是用纵横交叉的两条二等三角锁将一等锁环分成 4个大致相等的部分，这4个空白部分用二等三角网填充；
二是在一等锁环内布设二等全面三角网。
纵横锁系布网法适用于领域辽阔的国家。
二等填充网或全面网还可以用三等三角测量加密。
加密方式也有两种：一是布设连续三角形，二是插入个别的或成组的三等点。
大地网还可以进一步用四等三角测量加密。
中国国家大地网
中国除了青藏高原采用精密导线测量方法布设国家大地网之外，其他地区一律采用三角测量，按纵横锁系布网法分成一、二、三、四等布设大地网。