现代大地控制测量
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。
常规大地测量基本技术与方法及国家大地控制网的建立
常规大地测量基本技术与方法1、国家平面大地控制网建立的基本原理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。
确定地面点的位置，实质上是确定点位在某特定坐标系中的三维坐标，通常称其为三维大地测量。
例如，全球卫星定位系统(GPS)就是直接求定地面点在地心坐标系中的三维坐标。
传统的大地测量是把建立平面授制网和高程控制网分开进行的，分别以地球椭球面和大地水准面为参考面确定地面点的坐标和高程。
因此，下面将分别进行介绍。
2、建立国家平面大地控制网的方法2.1 常规大地测量法2.1.1．三角测量法1)网形如下图所示，在地面上选定一系列点位1，2，…，使其构成三角形网状，观测的方向需通视，三角网的观测量是网中的全部(或大部分)方向值，由这些方向值可计算出三角形的各内角。
2)坐标计算原理如果已知点1的坐标(2t，y1)，又精密地测量了点l至点2的边长3，z和坐标方位角01z，就可用三角形正弦定理依次推算出三角网中其他所有边长，各边的坐标方位角及各点的坐标。
这些三角形的顶点称为三角点，又称大地点。
把这种测量和计算工作称为三角测量。
3)三角网的元素三角网的元素是指网中的方向(或角度)、边长、方位和坐标。
根据其来源的不同，以分为三类。
①起算元素：已知的坐标、边长和已知的方位角，也称起算数据。
②观测元素：三角网中观测的所有方向(或角度)。
②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。
2.2.2．导线测量法在地面上选定相邻点间互相通视的一系列控制点A、B、C…，连接成一条折线形状(如图)，直接测定各边的边长和相互之间的角度。
若已知A点的坐标(又d，y4)和一条边的方位角(例如AAJ边的方位角04“)，就可以推算出所有其他控制点的坐标。
这些控制点称为导线点，把这种测量和计算工作称为导线测量。
2.2.3．三边测量及边角同测法三边测量法的网形结构同三角测量法一样，只是观测量不是角度而是所有三角形的边长，各内角是通过三角形余弦定理计算而得到的。
测量学经典教材
测量学经典教材
测量学的经典教材有很多，以下是一些备受推崇的教材：
1. 《工程测量学》（第2版）：这本书系统地介绍了工程测量学的基本理论、技术和方法，包括测量学基础、测量仪器及其使用、测量误差及其处理、控制测量、施工测量等。
2. 《现代大地测量学》：这本书详细介绍了现代大地测量学的理论、技术和方法，包括大地测量基本知识、地球椭球及地球重力场、地球表面形态及其描述方法、卫星大地测量、全球定位系统等。
3. 《数字测图原理与方法》：这本书主要介绍了数字测图的基本原理、方法和应用，包括数字测图概述、数字测图系统、数字测图数据获取、数字测图数据编辑等。
4. 《精密工程测量与误差分析》：这本书系统地介绍了精密工程测量的理论、技术和方法，包括精密工程测量的基本知识、精密工程测量的数据处理等。
5. 《土木工程测量》：这本书主要介绍了土木工程测量的基本理论、技术和方法，包括测量学基础、测量仪器及其使用、大比例尺地形图的测绘和应用等。
这些教材都涵盖了测量学的基础知识、技术方法和应用实例，系统全面，被广泛应用于高等院校和培训机构的教学中，同时也是广大测量工作者的必备参考书。
如何进行大地测量工作
如何进行大地测量工作大地测量工作是测绘科学的重要组成部分，它是指利用现代测量和定位技术对地球进行测定和测绘的工作。
大地测量工作的目的是获取地球表面的地形特征和地理空间信息，为地图制作、地质勘探、土地利用规划等领域提供准确的基础数据。
在进行大地测量工作之前，需要做好充分的准备工作，包括测线选址、仪器器材的准备、团队的组织等。
首先，测线选址是大地测量工作的基础。
在选址过程中，需要考虑测量的目的和要求，以确保选址符合实际需求。
例如，在进行道路测量时，需要选择适当的起点和终点，以及沿线的标志物，以保证测量的准确性和连续性。
此外，选址还涉及地理环境的考虑，如地形、土壤条件等。
合适的选址能够最大程度地提高测量的效率和准确性。
其次，仪器器材的准备是大地测量工作的重要一环。
现代大地测量常用的仪器包括全站仪、GPS等。
全站仪是一种多功能仪器，可以实现高精度的位置测量和角度测量。
而GPS则可以通过卫星定位的方式获取地球各点的坐标信息。
在进行大地测量之前，需要保证仪器器材的正常运转，并进行校准和测试，以确保测量结果准确可靠。
在实际操作中，大地测量工作通常需要组成专业的测量团队。
团队的组织和协作能力对测量工作的顺利进行起着至关重要的作用。
团队成员应具备专业的测量知识和技能，并能够灵活应对各种复杂环境和挑战。
团队成员之间的沟通和合作应顺畅高效，以确保整个测量过程的连贯性和精确性。
大地测量工作的流程包括测点布设、测量观测、数据处理和结果分析等多个环节。
在测点布设阶段，测量人员需要根据选址结果确定各个测点的位置，并进行标志。
在测量观测阶段，测量人员需要根据测量需求使用合适的仪器和方法进行测量，同时注意环境因素对测量结果的影响，并进行必要的修正。
数据处理是大地测量工作中的关键环节，它包括数据的整理、清洗、校正和分析等。
在结果分析阶段，测量人员需要对测量结果进行综合分析和解释，并制作相应的测绘成果。
大地测量工作的精确性和可靠性对于相关领域的应用至关重要。
探究GPS大地测量作业的质量控制措施
探究GPS大地测量作业的质量控制措施GPS大地测量作业是一项非常重要的测量工作，对于地理信息系统、土地利用规划、地质勘探等领域都具有重要意义。
对于GPS大地测量作业的质量控制措施显得尤为重要。
本文将从数据采集、数据处理、数据分析和结果验证等几个方面来探究GPS大地测量作业的质量控制措施。
1. 数据采集在GPS大地测量作业中，数据的准确性直接关系到作业的质量。
在数据采集方面需严格控制质量。
需要选择合适的GPS设备和天线，保证其精度和稳定性。
需要对测量现场进行认真的勘测，选择合适的测量点和测量时间，避免遮挡物和电磁干扰。
还需要进行数据采集前的预处理工作，如进行卫星信号的预报、接收机的时间同步等，保证数据的完整性和准确性。
2. 数据处理在数据采集完成后，需要对采集到的数据进行处理。
在数据处理方面，首先需要对原始数据进行质量控制，包括对数据的完整性、一致性和准确性进行检查和验证。
需要对原始数据进行误差校正和精度提升处理，如进行载波平滑、码偏差修正等。
还需要对数据进行去除、填补和插值等处理，保证数据的连续性和稳定性。
还需要对处理后的数据进行质量评估，如进行残差分析、信号强度评估等，保证处理后的数据质量可靠。
3. 数据分析在数据处理完成后，需要对数据进行进一步的分析。
首先需要对处理后的数据进行统计分析，如计算均值、标准差等，评估数据的分布和变化规律。
需要对数据进行空间分析，如进行插值分析、空间关联分析等，评估数据的空间变化趋势和相关性。
还需要对数据进行时间序列分析，如进行周期性分析、趋势性分析等，评估数据的时间变化规律。
还需要对数据进行模型分析，如进行回归分析、聚类分析等，评估数据的规律性和规律性。
4. 结果验证在数据分析完成后，需要对分析结果进行验证。
在结果验证方面，首先需要对分析结果进行内部验证，如进行重复性验证、稳定性验证等，保证分析结果的可靠性和稳定性。
需要对分析结果进行外部验证，如进行地面实测验证、遥感验证等，评估分析结果的准确性和适用性。
控制测量中使用测绘技术的常见问题与解决方法
控制测量中使用测绘技术的常见问题与解决方法测绘技术在控制测量中的应用日益广泛，它可以提供高精度和高稳定性的数据，对于工程和建筑领域的测量任务起到了至关重要的作用。
然而，在实际应用中，使用测绘技术进行控制测量也会遇到一些常见问题。
本文将对这些问题进行探讨，并提供相应的解决方法。
一、仪器精度问题在控制测量中，仪器的精度是一个关键因素，它直接影响到测量结果的准确性和可靠性。
然而，由于仪器的制造和使用过程中存在一定的误差，测量结果可能会受到一定的影响。
为了解决这个问题，我们可以采取以下几点措施：1. 定期校准仪器：定期对使用的仪器进行校准是确保测量精度的重要步骤。
校准时，应选择合适的校准标准和准确性较高的校准仪器，以确保校准结果的可靠性。
2. 注意仪器使用环境：仪器的使用环境也会对测量精度产生影响。
如避免在温度较高或较低的环境中使用仪器，确保仪器的正常工作温度范围。
3. 精确控制操作技巧：控制测量的精确性还与操作者的技巧和经验有关。
因此，在使用仪器时，操作者应接受相关培训，并按照仪器的使用说明进行操作，以减少人为误差对测量结果的影响。
二、大地基准问题大地基准是控制测量的基础，是测量任务的重要参考。
然而，在实际测量中，由于地球表面的非均匀性等因素，大地基准的确定可能会存在一些问题。
针对这个问题，我们可以采取以下方法：1. 参考已有大地基准：在进行控制测量之前，可以查阅已有的大地基准数据，以获取参考信息。
这些数据通常是由国家测绘部门或其他权威机构发布的，可以提供较高的精度和准确性。
2. 建立局部大地基准：对于特定的工程或建筑项目，可以根据实际需要建立局部的大地基准。
这需要进行一系列的测量和计算，以确定局部大地基准的坐标和高程值。
3. 结合全球导航卫星系统：目前，全球导航卫星系统（如GPS、北斗系统等）已经广泛应用于测量领域。
通过结合这些系统的测量数据，可以提高大地基准的确定性和准确性。
三、大地形状问题大地形状的复杂性也会对控制测量造成一定的困扰。
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。
控制测量复习
1.1控制测量学的基本任务和主要内容控制测量的概念：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）的水平位置和高程位置，建立控制网，这种测量工作称为控制测量。
控制测量的基本任务1在设计阶段建立用于测绘大比例尺地形图的测图控制网。
2在施工阶段建立施工控制网。
3在工程竣工后的运营阶段，建立以监视建筑物变形为目的的变形观测专用控制网。
控制测量的作用1 为测绘地形图，布设全国范围内及局域性的大地测量控制网，为取得大地点的精确坐标，建立合理的大地测量坐标系以及确定地球的形状、大小及重力场等参数。
2 控制测量学在防灾、减灾、救灾及环境监测、评价与保护中发挥着特殊的作用。
控制测量学的研究内容研究建立和维持工程和国家水平控制网和精密水准网的原理和方法。
研究获得高精度测量成果的精密仪器和科学的使用方法。
研究地球表面测量成果向椭球面及平面的数学投影变换及有关问题的测量计算。
研究高精度和多类别的地面网、空间网及其联合网的数学处理的理论和方法。
大地水准面：水准面因其高度不同而有无数个. 与平均海水面相重合，并延伸到大陆下面处处与铅垂线相垂直的水准面。
1.3 控制测量的基准面和基准线铅垂线是外业测量工作的基准线大地水准面是外业测量工作的基准面3.大地高、正高及正常高H大=H正+NH大=H常+ζ4.垂线偏差地面一点上的重力向量g和相应椭球面上的法线向量n之间的夹角定义为该点的垂线偏差。
根据所采用的椭球不同可分为绝对垂线偏差及相对垂线偏差。
垂线同总地球椭球(或参考椭球)法线构成的角度称为绝对(或相对)垂线偏差，它们统称为天文大地垂线偏差。
测定垂线偏差方法：天文大地测量法；重力测量法；天文重力测量法；GPS方法。
作业1. 控制测量学的任务和主要研究内容是什么?简述其在国民经济建设中的地位。
2. 野外测量的基准面、基准线各是什么?测量计算的基准面、基准线各是什么?为什么野外作业和内业计算要采取不同的基准面?3. 什么是控制测量，其分类有哪些？4.名词解释大地水准面、总地球椭球、参考椭球、垂线偏差。
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主要内容：国家大地测量控制网(包括平面控制网和 高程控制网)建立的基本原理和方法，精密角度测量，距离 测量，水准测量；地球椭球数学性质，椭球面上测量计算， 椭球数学投影变换以及地球椭球几何参数的数学模型等。
现代大地控制测量
物理大地测量学：即理论大地测量学
❖ 建立和维持国家和全球的天文大地水平控制网、工程 控制网和精密水准网以及海洋大地控制网，以满足国民
❖ 研究为获得高精度测量成果的仪器和方法等。研究 地球表面向椭球面或平面的投影数学变换及有关大地测 量计算。
现代大地控制测量
❖ 研究大规模、高精度和多类别的地面网、空间网及其联合 网的数据处理的理论和方法，测量数据库建立及应用等。
现代大地控制测量
地球的表面
地球的自然表面大部分是海洋，占地球表面积的71％， 陆地仅占29％，故而地球可以基本看做是一个表面被 水体所包围的球体。
水——流动性——水往低处流 故而地球表面的水体在理想状态下（不考虑其它因素，
仅考虑地球重力），仅在地球重力的作用下，自由运 动的匀质水体最终会达到一个稳定的平衡状态。 此时我们可以将地球视为大概是一个表面被水体包围 的平滑的似球体。
现代大地控制测量
大地水准面
消除了洋流、盐度、温度、风浪、潮汐……等诸 多影响因素，仅考虑在地球重力作用下，达到稳 定平衡状态的水体表面——平均海水面。
假想一个曲面：它在海洋上与平均海水面重合， 并向大陆、岛屿内延伸而形成的包围了整个地球 表面的一个闭合的曲面，称之为大地水准面。
我们研究地球的形状与大小，指的就是研究大地 水准面的形状与大小，而并非是地球自然表面的 形状与大小。
大地水准面与垂线
问题： 垂线的方向决定了大地水准面的形状？？ 大地水准面的形状决定了垂线的方向？？ 答案： 前者正确！ 原因：大地水准面是在重力的作用下达到
稳定平衡状态的平均海水面。
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重力及其方向
W
N
引力 球心
离心力 重力
E
S
现代大地控制测量
重力方向与大地水准面形状
大地水准面为一个平面 重力线
彼此平行 大地水准面为一球面
重力线指向 同一个点时
现代大地控制测量
重力方向与大地水准面形状
空间大地测量为特征，范围大。
现代大地控制测量
1.2大地测量学的作用
❖ 大地测量学是一切测绘科学技术的基础，在国民经济 建设和社会发展中发挥着决定性的基础保证作用。如 交通運輸、工程建設、土地管理、城市建設等
❖ 大地测量学在防灾，减灾，救灾及环境监测、评价与 保护中发挥着特殊作用。如地震、山体滑坡、交通事 故等的監測與救援。
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第一章 绪 论
§1大地测量学的定义分类和任务 1.1大地测量学的定义
大地测量学 大地测量学是为人类活动提供空间信息的科学，着重研究地
球的几何特征（形状和大小）和基本物理特性（重力场）及其变 化。 ❖ 经典大地测量：地球刚体不变、均匀旋转的球体或椭球体；
范围小。 ❖ 现代大地测量：空间测绘技术(人造地球卫星、空间探测器)，
现代大地 控制测量
滁州学院地理信息与旅游学院
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现代大地控制测量
采用教材
参考教材
现代大地控制测量
课程安排
本课程讲授38学时，实验38学时。 成绩评定：考试（笔试）占60%，课间实
验占20%，平时上课、实验表现占20%。
第一章 绪论
内容提要：
1、大地测量学的定义、分类和任务 2、地球的形状与大小 3、大地测量坐标系统 4、参考椭球定位 5、地图投影
基本任务：是用物理方法(重力测量)确定地球形状 及其外部重力场。
主要内容：包括位理论，地球重力场，重力测量 及其归算，推求地球形状及外部重力场的理论与方法。
空间大地测量学：
主要研究以人造地球卫星及其他空间探测器为代 表的空间大地测量的理论、技术与方法。
现代大地控制测量
❖ 确定地球形状及外部重力场及其随时间的变化，建立 统一的大地测量坐标系，研究地壳形变(包括垂直升降及 水平位移)，测定极移以及海洋水面地形及其变化等。 研究月球及太阳系行星的形状及重力场。 2.2 大地测量学的任务
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大地水准面与垂线
大地水准面处处与重力线垂直。 与大地水准面正交（垂直）的直线称为铅
垂线（垂线），也就是重力的方向线，即 重力线。 原因：水面只有与重力线正交时，才会处 于稳定的平衡状态，否则会流动。
现代大地控制测量水的流动方向gP水面g
g 现代大地控制测量
大地水准面的形状
现代大地测量的特征：
⑴ 研究范围大（全球：如地球两极、海洋） ⑵ 从静态到动态，从地球内部结构到动力过程。 ⑶ 观测精度越高，相对精度达到10-8~10-9，绝对精度
可到达毫米。 ⑷ 测量与数据处理周期短，但数据处理越来越复杂。
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2、地球的形状及其大小
地球的认识 地球的形状 地球的大小 大地水准面 地球椭球
球形
椭球形
梨形
土豆形
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大地水准面的形状
地球形状——武汉大现学代测大绘地学控院制研测究量成果
大地水准面的形状
从上图可以看到：大地水准面的形状是不 规则的！为什么？？？？
原因在于地球的重力！！！！ 地球的重力＝地球的引力+地球的离心力 重力的方向即为引力与离心力合力的方向
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地球的认识
地球是太阳系中的一颗行星，它既围绕着太阳旋 转（公转，周期为365天），又绕着自己的旋转轴 旋转（自转，周期为24小时）。
地球的自然表面极其复杂：有高山、丘陵、盆地、 平原、海洋等等……地形起伏很大，但是从宏观 来看，地球仍为一球行星体。
地球最高处为珠穆朗玛峰——8844.43米； 地球最低处为马里亚纳海沟—深11022米；
❖ 大地测量是发展空间技术和国防建设的重要保障。如: 卫星、导弹、航天飞机、宇宙探测器等发射、制导、 跟踪、返回工作都需要大地测量作保证。
现代大地控制测量
1.3大地测量学的分类
应用大地测量、椭球大地测量、天文大地测量、大地 重力测量、测量平差等；新分支： 海样大地测量、行星大 地测量、卫星大地测量、地球动力学、惯性大地测量。 几何大地测量学（即天文大地测量学）