大地测量仪器学优秀课件
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大地测量(大地控制网_参考资料)PPT课件
（3）国家测绘总局和总参测绘局分别完成的我国天文大地 网与2000国家GPS大地控制网的观测数据联合处理，获得 的我国48919个一、二等天文大地网点的高精度地心坐标， 平均点位精度达到± 0.11m（1分米级）。
二．2000国家GPS大地控制网概况
2000国家GPS大地控制网由以下GPS网构成： 1. 国家高精度GPS A、B级网（国家测绘局布设 2.“全国GPS一、二级网（总参测绘局布设） 3.“中国地壳运动观测网（络）(由中国地震局、总参测绘局、 中国科学院、国家测绘局共建) 4.GPS地壳运动监测网（中国地震局布设） 5.若区域GPS地壳形变监测网（中国地震局布设）。 参与平差计算的点： 最后经过筛选和相邻点合并，最后选取了国内2523（个 GPS点其中CORS站25个）和国外点（站）64个，共2587 个点参加了2000国家GPS大地控制网的数据处理。
验收专家组听取了项目首席科学家叶叔华院士的项目总结 报告和六个子课题的结题报告，审阅了有关材料，并进行了 认真的研讨和评论，认为该项目在中国科学院、国家地震局、 国家测绘局和总参测绘局的支持下，集中四大部委的有关研 究力量，团结合作，把各自的研究资源，历年观测数据和科 研成果，进行跨学科的合作研究，取得了丰硕成果。该项目 取得的突出成果是：
1998年8月完成选址和基建工程；1999年3月至8月、 2001年3月至8月完成了2次坐标测定工作，数据全部优良。
区域网设计的技术指标是：相邻站间GPS基线每期测定 精度为，水平分量优于5mm，垂直分量优于15mm。实测达 到的水平分量优于3mm，垂直分量优于10mm。
与传统测量方法相比较，观测效率提高了几十倍，精度提高 了近3个数量级，实现了全国准同时监测。
《高等应用测量》讲稿之11
二．2000国家GPS大地控制网概况
2000国家GPS大地控制网由以下GPS网构成： 1. 国家高精度GPS A、B级网（国家测绘局布设 2.“全国GPS一、二级网（总参测绘局布设） 3.“中国地壳运动观测网（络）(由中国地震局、总参测绘局、 中国科学院、国家测绘局共建) 4.GPS地壳运动监测网（中国地震局布设） 5.若区域GPS地壳形变监测网（中国地震局布设）。 参与平差计算的点： 最后经过筛选和相邻点合并，最后选取了国内2523（个 GPS点其中CORS站25个）和国外点（站）64个，共2587 个点参加了2000国家GPS大地控制网的数据处理。
验收专家组听取了项目首席科学家叶叔华院士的项目总结 报告和六个子课题的结题报告，审阅了有关材料，并进行了 认真的研讨和评论，认为该项目在中国科学院、国家地震局、 国家测绘局和总参测绘局的支持下，集中四大部委的有关研 究力量，团结合作，把各自的研究资源，历年观测数据和科 研成果，进行跨学科的合作研究，取得了丰硕成果。该项目 取得的突出成果是：
1998年8月完成选址和基建工程；1999年3月至8月、 2001年3月至8月完成了2次坐标测定工作，数据全部优良。
区域网设计的技术指标是：相邻站间GPS基线每期测定 精度为，水平分量优于5mm，垂直分量优于15mm。实测达 到的水平分量优于3mm，垂直分量优于10mm。
与传统测量方法相比较，观测效率提高了几十倍，精度提高 了近3个数量级，实现了全国准同时监测。
《高等应用测量》讲稿之11
大学测量《大地测量》教学课件：25我国的大地坐标系
7.4 协议地球参考系
2、协议地球参考系和协议地球参考框架的定义
极移和国际协议原点 地球极点是地球自转轴与地球表面的交点。由于地球自转轴在地球本 体内的运动，地球极点在地球表面上的位置随时间而变化，这种现象叫 做地极移动，简称极移(variation of the poles; polar motion) 。随时间而变 化的地球自转轴为瞬时轴，相应的极点叫瞬时极。 几十年来，对极移的研究不断深入，产生了多种地极系统。1967年在 意大利斯特米萨国际天文学联合会（IAU）和国际大地测量与地球物理联 合会（ IUGG）共同召开的 32 次讨论会上建议平极的位置用 5 个台站的 “ 1900 — 1905 年新系统”的平均纬度来确定，平极的这个位置相对于 1900—1905年平均历元（1903.0），叫做国际协议原点，简称CIO。 当前，CIO系统由IERS维持。IERS根据全球观测台站的资料，解算并定 期出版公报向用户提供瞬时极资料。
conventional terrestrial reference frame
7.4 协议地球参考系
3、协议地球参考框架的建立和维持
步骤 地球参考系从定义到实现需要完成以下几步工作： （1）如上所述，给出地球参考系的理论定义和协议约定； （2）建立地面观测台站，并进行空间大地测量； （3）根据对协议地球参考系的约定，采用国际推荐的一组模型和常数，对 观测数据进行数据处理，解算出各观测台站在某一历元的站坐标，即建立协 议地球参考框架。 （4）对于影响地面台站稳定的各种形变因素进行分析处理，建立相应的时 变模型，以维持协议地球参考框架的稳定。 CTRF是四维的，或者说是动态的，其动态特征表现在CTRF是由具有参考历 元的坐标和速度构成。随时间变化，即动态性是CTRF的固有性质。一方面， 板块运动﹑地壳形变等地球动力学因素的影响使固体地球表面点的瞬时位置 不断变化，需要同时给出点的站坐标和站速度；另一方面，新的观测资料不 断精化﹑新的观测站点不断增加，需要定期发布新的坐标和速度计算结果。
2-注册测绘师培训-大地测量.ppt
优点：各点独立观测，勿需点间通视，不会误差积累。 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。
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1.3 GNSS连续运行 基准站网
1.3.1 基准站网组成
基准站
基准站1
定向天线 Modem
市话网
用户
全向天线
基准站3
37
三边测量及边角同测法
边角网精度最高，工作量较大。 适用：
✓ 建立高精度的专用控制网 ✓ 不能选择良好布设图形地区采用此法而获得较高的精度。
38
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。
市话网
基准站2
市话网
用户
数据通 信网络 基准站4 市话网
FM电台
卫星定位信号 发射台
数据中心
监控分析中心
市
进入移动电
电
话系统
信
局
基准站5
市话网
1.3.2 分类与布设原则
国家基准站网 区域基准站网 专业应用站网
陆态网
布设原则
国家基准站网：站间距100-200km,全国均匀分布满足国
家地心参考框架建设的需要
Barc tan Z(NH )
(X2Y2)N [(1e)H ]
H Z N1e2 siB n
30
(3）ITRF参考框架及其相互转换
自1988年起，IERS已经发布了ITRF88、ITRF89、ITRF90、ITRF91、 ITRF92、ITRF93、ITRF94、ITRF96、ITRF97 、ITRF2000、 ITRF2019、 ITRF2019等全球坐标参考框架。
平角观测误差积累对推算方位角的影响。
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1.3 GNSS连续运行 基准站网
1.3.1 基准站网组成
基准站
基准站1
定向天线 Modem
市话网
用户
全向天线
基准站3
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三边测量及边角同测法
边角网精度最高，工作量较大。 适用：
✓ 建立高精度的专用控制网 ✓ 不能选择良好布设图形地区采用此法而获得较高的精度。
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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。
市话网
基准站2
市话网
用户
数据通 信网络 基准站4 市话网
FM电台
卫星定位信号 发射台
数据中心
监控分析中心
市
进入移动电
电
话系统
信
局
基准站5
市话网
1.3.2 分类与布设原则
国家基准站网 区域基准站网 专业应用站网
陆态网
布设原则
国家基准站网：站间距100-200km,全国均匀分布满足国
家地心参考框架建设的需要
Barc tan Z(NH )
(X2Y2)N [(1e)H ]
H Z N1e2 siB n
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(3）ITRF参考框架及其相互转换
自1988年起，IERS已经发布了ITRF88、ITRF89、ITRF90、ITRF91、 ITRF92、ITRF93、ITRF94、ITRF96、ITRF97 、ITRF2000、 ITRF2019、 ITRF2019等全球坐标参考框架。
《大地测量学基础》课件1
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§2大地测量学基本体系和内容 大地测量学基本体系和内容 2.1大地测量学的基本体系 大地测量学的基本体系
应用大地测量、椭球大地测量、天文大地测量、大地重力测量、 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、 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。 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） 几何大地测量学（即天文大地测量学） 基本任务：是确定地球的形状和大小及确定地面点的几何位置。 基本任务：是确定地球的形状和大小及确定地面点的几何位置。 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 包括平面控制网和高程控制网)建 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； 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， 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。 何参数的数学模型等。
γ ϕ = γ e (1 + β ⋅ sin 2 ϕ )
5 β = q − α 2
ω 2a q提出：为了确定重力与地球形状的关系， 2) 重力位函数的提出：为了确定重力与地球形状的关系， 法国的勒让德提出了位函数的概念。所谓位函数， 法国的勒让德提出了位函数的概念。所谓位函数，即 是有这种性质的函数：在一个参考坐标系中， 是有这种性质的函数：在一个参考坐标系中，引力位 对被吸引点三个坐标方向的一阶导数等于引力在该方 向上的分力。研究地球形状可借助于研究等位面。 向上的分力。研究地球形状可借助于研究等位面。因 位函数把地球形状和重力场紧密地联系在一起。 此，位函数把地球形状和重力场紧密地联系在一起。 地壳均衡学说的提出：英国的普拉特(J.H.Pratt)和艾 3) 地壳均衡学说的提出：英国的普拉特(J.H.Pratt)和艾 G.B.Airy)几乎同时提出地壳均衡学说 几乎同时提出地壳均衡学说， 黎(G.B.Airy)几乎同时提出地壳均衡学说，根据地壳 均衡学说可导出均衡重力异常以用于重力归算。 重力测量有了进展。 4) 重力测量有了进展。设计和生产了用于绝对重力测量 以及用于相对重力测量的便携式摆仪。 以及用于相对重力测量的便携式摆仪。极大地推动了 重力测量的发展 的发展。 重力测量的发展。
武汉大学 大地测量学基础课件 第一章 绪论
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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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• 大地测量仪器：望远镜，游标尺，十字丝，测微器； • 大地测量方法：1615年荷兰斯涅耳(W.Snell)首创三角测 量法; • 行星运动定律：1619年德国的开普勒(J.Kepler)发表了行 星运动三大定律； • 重力测量：1673年荷兰的惠更斯(C.Huygens)提出用摆进 行重力测量的原理； • 英国物理学家牛顿(L.Newton)提出地球特征：1）是两极 扁平的旋转椭球，其扁率等于1/230；2）重力加速度由 赤道向两极与sin２φ(φ——地理纬度)成比例地增加。
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第三阶段：大地水准面阶段
从19世纪下半叶至20世纪40年代，人们将对椭球的认 识发展到是大地水准面包围的大地体。 几何大地测量学进展： 天文大地网的布设有了重大发展。全球三大天文大地 网的建立（1800－1900印度，一等三角网2万公里，平 均边长45公里；1911－1935美国一等7万公里；19241950苏联，7万多公里) 因瓦基线尺出现，平行玻璃板测微器的水准仪及因瓦 水准尺使用。
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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。 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。
大地测量学课件 地球椭球与测量计算
整理课件
2
第五章 地球椭球及椭球面上的计算
第一节 地球椭球及其定位（基础） 第二节 椭球面上法截线曲率半径（基础） 第三节 椭球面上弧长计算（基础） 第四节 地面观测值归算至椭球面（重点） 第五节 椭球面上大地问题解算（重点）
整理课件
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第五章 地球椭球及椭球面上的计算
第一节 地球椭球及其定位（基础） 第二节 椭球面上法截线曲率半径（基础） 第三节 椭球面上弧长计算（基础） 第四节 地面观测值归算至椭球面（重点） 第五节 椭球面上大地问题解算（重点）
2地面观测元素化算至椭球面3椭球面上大地坐标的计算问题a2ssb1l1平面坐标计算球面坐标计算x1y1未来的组织要解决总部业务能力逐渐弱化的问题要逐步整合各项目的能力形成总部的能力提高集团公司的核心竞争力第一节第一节地球椭球及其定位基础地球椭球及其定位基础第二节第二节椭球面上法截线曲率半径基础椭球面上法截线曲率半径基础第三节第三节椭球面上弧长计算基础椭球面上弧长计算基础第四节第四节地面观测值归算至椭球面重点地面观测值归算至椭球面重点第五节第五节椭球面上大地问题解算重点椭球面上大地问题解算重点未来的组织要解决总部业务能力逐渐弱化的问题要逐步整合各项目的能力形成总部的能力提高集团公司的核心竞争力第一节第一节地球椭球及其定位基础地球椭球及其定位基础第二节第二节椭球面上法截线曲率半径基础椭球面上法截线曲率半径基础第三节第三节椭球面上弧长计算基础椭球面上弧长计算基础第四节第四节地面观测值归算至椭球面重点地面观测值归算至椭球面重点第五节第五节椭球面上大地问题解算重点椭球面上大地问题解算重点未来的组织要解决总部业务能力逐渐弱化的问题要逐步整合各项目的能力形成总部的能力提高集团公司的核心竞争力应用大地测量学测量的外业工作主要是在地球表面进行的或者说主要是对地球表面进行观测的由于地球表面不是一个规则的数学曲面在其上面无法进行严密的测量计算
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由于眼睛到物镜的距离比眼睛到目标的距离小 得多，所以，目标Pm对眼睛的张角可近似地认为是 ω1。又由于眼睛到目镜的距离也远远小于眼睛到 虚象P″m″的距离，所以，虚象对眼睛的张角也可 近似地认为是ω2。而一般望远镜的物镜焦距比目 镜焦距要大上几十倍，这样，虚象对眼睛的张角 ω2也就比原目标对眼睛的张角ω1，扩大了几十倍。 或者说，眼睛观察远处目标的能力，通过望远镜之 后，提高了几十倍。所以，原来眼睛不能直接看清 楚的目标通过望远镜就能看清楚。由于目标对眼睛 的张角的扩大与目标由远移近的实质是一样的，所 以，从望远镜中看到的目标总比原目标要近。物镜 和目镜把远处目标变成象，从而扩大了对眼睛的张 角，这就是望远镜能够望远的原因。
的望远镜中就出现了折反射式物镜。如蔡司 Theo 010经纬仪物镜(图2—6)及克恩厂的DKM3 经纬仪物镜均属这一类型。
在这种物镜组中，除了折射面外，还有反射面， 光线在物镜中来回折转一次之后才能到达十字 丝面上。这样，焦距f没有缩短，而镜筒的长度 上反而变短了。这种结构特征，从仪器的外表 上就能看出来：物镜的通光孔径0很大，望远镜 的放大倍数也高，但整个望远镜的长度却很短。
2．双分离式 如图所示。这种物镜与双胶合
物镜相比，增加了一个折射面和一 个空气间隔。通过修正折射面的曲 率半径及调整空气间隔，能更方便 地消除物镜的成象误差，因此，物
镜的相对孔径D/f值可以适当的增
大一点。但两片的同心度就不如双 胶合式容易保证。它仍只能用在J6 这一精度级的经纬仪上。如杭州红 旗光学仪器厂生产的CJH—1型光学 经纬仪及蔡司Theo 030型及Theo 020型光学经纬仪上的物镜就是这 种双分离式。
这种折反射式物镜的主要缺点是： 1．镜片的共轴性要求高； 2．对折射面及反射面的加工精度要求高，
折射面的局部误差不能超出1/8λ(波长)，反 射面的局部误差不能超出1/20λ；
3．装校工艺要求高； 4．反射面上的反光材料容易因潮湿等原 因而产生氧化，降低反光效率。
物镜片都是装在金属的物镜框里面，一般都 是通过螺牙压圈将镜片固紧。压圈如果旋得过紧， 镜片就会因受力过大而破裂，如果旋得过松，镜 片就会晃动，使象质时好时坏。当镜片与镜片之 间的距离大时，一般用垫圈隔开，当距离小时， 用锡箔纸垫上几层就可以了，但垫的厚度应均匀， 垫的位置要对称，总之，不应破坏镜片的主面与 光轴的垂直度，否则，会引起象差。暴露在外面 的镜面，不要用粗糙的布或纸之类的东西去擦拭， 以免破坏面上的增透膜和使面上产生许多划痕， 影响透光能力和成象的清晰度。
§2-2 望远镜的基本构造
望远镜是大地测量仪器上的一个重要部 件，它由许多光学零件和机械零件组成。按光 学成象的原理，一般将望远镜分为物镜、十字 丝分划板、调焦镜及目镜四大基本部分。
一、物镜
望远镜上朝向目标的透镜称为物镜。它 一般由两块以上的厚透镜组合而成，因此，又 称为物镜组。不管由几块组成，最后应组合成 一个会聚系统，只有这样，才能使远处目标在 它的后焦点附近成一个实象，然后，使这个实 象，连同十字丝面上的分划线，第二次被目镜 去成象与放大，最后供人眼去观察。
1．双胶合式
满足精度要求。
当望远镜的放大倍数要求不太高、物
镜的相对孔径D/f 不大于1/5～1/6时，
物镜的三种主要象差(即球差、色差和彗
差)均能满足精度要求。
这种形式的最大好处是加工、装配、调整方 便。这种结构形式主要用在J6级及J6级以下的各 级光学经纬仪或相当于这一精度等级的其他测量 仪器上。如北光厂的DJ6—1型光学经纬仪、Ni— 2型自动安平水准仪的望远镜物镜就是这种双胶 合形式。
大地测量仪器学
望远镜的另一大任务是用来测量距离。只要在 十字丝板上加上两条专门的标志线，即视距线，再 配上专门的瞄准目标—一标尺，这个问题就解决了。
二、望远镜的成象原理
1、望远镜为什么比人的眼睛看得更远呢? 物体能否被眼睛看清楚的关键，不在于它离眼 睛有多远，也不在于它本身有多大，而在于该物体 对眼睛所成的张角的大小。望远镜之所以能看清远 处目标的关键也就在于它通过对目镜成象后扩大了 这个张角。 2、望远镜的成象原理。 把物镜AB及目镜CD安放到同一条光轴上，并使 AB的后焦点F1′和CD的前焦点F2重合，就构成了望 远镜的成象系统。
(二)折反射式物镜
要获得成象性能良好，放大倍率高的望远 物镜，折射式物镜的有效通光孔径D必然增大，
焦距f也必然加长，只有这样，才能保证相对 孔径D/f值不超过所容许的范围。但f加长后，
镜筒的长度L必须跟着加长，仪器的体积随之 增大，不利于野外作业。为了解决镜筒长度L
不随焦距f的增加而增加这个问题，在经纬仪
设Pm为一个远处目标，根据薄透镜的成象原 理可知，该目标首先被物镜成一个倒立的、缩小
的实象P′m′在f1′之外，且离F1′很近的地方。
对目镜来说，则是在它的前焦点F2以内，因 m″，当然它对原 目标Pm来说已经是倒立的了。
象的位置则在离目镜约250毫米的地方。当 眼睛放在目镜的后焦点F2′附近时，就能从视场 中看到这个位于眼睛的明视距离处的倒象。这就 是在望远镜中看到的目标为什么都是倒立的原因。
归纳起来，物镜形式可相分对为孔径两D/大f (类D为:物镜的有效通
(一)折射式物镜
光孔径，f为物镜的焦距，D/f这
个值可以理解为物镜对光线的偏
物镜中各透镜的每折个程面度，均D/为f值折越射大，面偏，折得越厉
不存在有反射面。常见害的，引有起下的成列象三误种差就形越大)不大
式：
于1/5～1/6时，物镜的三种主要 象差(即球差、色差和彗差)均能
3．三片分离式 由于这种形式的折射面数目增多， 空气间隙的数量增加，校正物象差 的性能就更好，相对孔径可以再提 高一点。多用在精度较高的测量仪 器的望远镜上。如苏一光JGJ2型， 瑞士克思厂生产的DKM2型及苏联 TB-1型等光学经纬仪的物镜就是这 种三片分离式。缺点是增加了装配 调整的困难。当象质不好时，主要 是通过反复地绕光轴转动每块镜片 的位置和仔细地调整镜片间的距离 来解决。