测绘案例分析DOC.docx

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测绘案例分析

第1章大地测量

1建立大地控制网的方法

1）常规大地测量

三角测量法：

控制网构成三角形网状，观测方向需要通视。

三角网的观测量是网中的全部（或大部分）方向值。

导线测量法：

选定相邻点相互通视的一系列控制点构成导线，直接测定导线的各边边长及相邻导线边之间的角度，已知一个点的坐标和一条边的方位角就可以推算出所有其他控制点的坐标。

三边测量及边角同测法：

三边测量的观测量是所有三角形的边长，边角同测法是观测部分边长、部分方向。

2）卫星定位技术

2.1GPS观测基本要求

最少观测卫星数4颗；采样间隔30s；观测卫星截止高度角10°；坐标和时间系统：

WGS-84，UTC；

观测时段及时长：

B级点连续观测3个时段，每个时段长度≥23h；C级点连续观测≥2个时段，每个时段长度≥4h；D级点连续观测≥1.6个时段，每个时段长度≥1h；E级点连续观测≥1.6个时段，每个时段长度≥40min。

2.2GPS网平差

1．基线向量提取：

提取基线向量，构建GPS基线向量网，遵循的原则是：

选取相对独立的基线，选取的基线应构成闭合的几何图形，选取质量好的基线，选取能构成边数较少的异步环的基线向量，选取边长较短的基线向量。

2．三维无约束平差，根据无约束平差结果，判别所构成的GPS网中是否含有粗差基线，如发现含有粗差的基线，必须进行处理，以使构网的所有基线向量均满足质量要求；调整各基线向量观测值的权数，使得它们相互匹配。

3．约束平差和联合平差：

指定进行平差的基准和坐标系统；指定起算数据；检验约束条件的质量；进行平差结算。

4．质量分析和控制：

（1）基线向量改正数。

根据基线向量改正数的大小，判断基线向量中是否含有粗差；

（2）相邻点的中误差和相对中误差。

如果发现构成GPS网的基线向量中含有粗差，则需要采用删除含有粗差的基线重新对含有初查的基线进行结算或重测含有粗差的基线等方法加以解决；如果发现个别起算数据有质量问题，则应放弃有质量问题的起算数据。

5．独立基线向量：

N—1（N接收机数）；同步观测基线：

N（N—1）/2；同步环个数：

（n-1）/（m-1）的最小整数，其中n为设计观测点数，m为同步仪器总数。

6．理论最少观测时段数：

若某GPS网由n个点组成，要求每点重复设站观测m次，若采用N台GPS收机进行观测，则该网的理论最少观测时段数Smin为：

Smin=ceil（n*m/n）ceil为向上取整。

2建立大地控制网的基本原则

大地控制网按照精度和用途分为一、二、三、四等大地控制网。

在保证精度、密度等技术要求时可以跨级布设。

1）一等大地控制网

一等大地控制网由卫星连续运行基准站构成，她是国家大地基准的骨干和主要支撑，以实现和维持我国三维、动态地心坐标系统，保证大地控制点三维地心坐标的精度可现势性。

一等大地控制网的卫星定位连续运行基准站地心坐标分量年平均中误差应不大于±0.5mm，相对精度不低于1*10-8，坐标年变化率中误差水平方向应不大于±2mm，垂直方向应不大于±3mm。

2）二等大地控制网

二等大地控制网布测的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、四等大地控制网和大地控制网的建立提供起始数据。

二等大地控制网相邻点基线水平分量的中误差不应大于±5mm，垂直分量的中误差不应大于±10mm，各控制点的相对精度不低于1*10-7，其点间平均距离不应超过50Km。

3）三等大地控制网

三等大地控制网布测的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要求；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基线水平分量的中误差不应大于±10mm，垂直分量的中误差不应大于±20mm，各控制点的相对精度不低于1*10-6，其点间平均距离不应超过20Km。

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。

等大地控制网相邻点基线水平分量的中误差不应大于±20mm，垂直分量的中误差不应大于±40mm，各控制点的相对精度不低于1*10-5，其点间平均距离不应超过5Km。

3大地控制网的布设

包括技术设计、实地选点、造标埋石、外业观测和数据处理等工作

1）技术设计制定切实可行的技术方案，保证测绘产品符合相应的技术标准和要求，并获得最佳的社会效益和经济效益。

一般包括：

收集资料、实地踏勘、图上设计、编写技术设计书。

1.3高程控制网

1建立高程控制网的方法

高程控制测量分为水准测量、三角高程测量。

分为1、2、3、4等水准

1）国家一等水准网

国家一等水准网是国家高程控制网的骨干，主要的目的是实现国家高程基准的高精度传递。

一等水准网应闭合成环形，并构成网状；环的周长不应超过2000km。

国家一地水准网水准测量用往返测量不符值计算的每千米偶然中误差应不大于±0.45mm，用环闭合差计算的每千米全中误差应不大于±1.0mm

2）国家二等水准网

国家二等水准网是国家一等水准网的加密，在国家一等水准网内布设成附和导线或环形。

国家二地水准网水准测量用往返测量不符值计算的每千米偶然中误差应不大于±1mm，用环闭合差计算的每千米全中误差应不大于±2.0mm

3）三、四等水准网

三、四等水准网是国家一、二等水准网的进一步加密。

三等水准路线一般应构成环形，或闭合于高等级水准路线。

四等水准路线应闭合于高等级水准路线间或形成支线。

三、四等水准测量用往返测量不符值计算的每千米偶然中误差应分别不大于±3mm和±5mm，用环闭合差计算的每千米全中误差应分别不大于±6mm和±10mm。

3高程控制网的布设

高程控制网的布设可分为技术设计编制、选点埋石、观测、数据处理等过程。

4影响水准测量精度的因素

影响水准测量的因素有：

1）仪器误差，如i角误差、水准标尺每米真长误差、一对水准尺零点不等差等；2）外界因素引起的误差，如温度变化对i角的影响，大气垂直折光的影响、仪器及尺乘沉降的影响所引起的误差等；3）观测误差，指人为因素引起的误差；4）客观因素的误差，如如月引力的误差、重力误差、温度变化误差等。

减弱影响的方法：

严格控制观测时间，选择最佳观测条件；作业前把仪器放在阴凉处半小时，设站时用测伞遮阳；每测段设为偶数段，奇数段和偶数段采用相反的观测程序；每站前后视距劲量相等，视线离开地面足够高度，坡度较大的地段应适当缩短视线；往返测应沿同一路线进行，并使用同一仪器和尺乘；对于客观因素产生的误差只能通过改正数的办法予以减弱。

5大地高、正常高、正高定义。

大地高和正常高的关系。

大地高：

由地面点沿通过该点的椭球面法线到椭球面的距离。

正高：

以大地水准面为高程基准。

地面上任意一点的正高系指该点沿垂线方向至大地水准面的距离。

正常高：

以似大地水准面为高程基准。

地面上任意一点的正高系指该点沿垂线方向至似大地水准面的距离。

大地高=正常高+高程异常

6高程异常控制点布设原则

1）均匀分布于测区；2）控制点应具有代表性，点位分布估计不同的地形类别区域，并在不同地形类别区域占有一定的比例；3）在地形变化剧烈地区应适当加大高程异常控制点分布密度；4）各级似大地水准面的高程异常控制点宜利用不低于《区域似大地水准面精化基本技术规定》中规定精度的大地控制网点和水准网点。

7似大地水准面计算流程

按照GB/T18314-2009的要求完成高程异常控制点GPS测量数据处理。

按照GB/T12898-2009的要求完成高程异常控制点水准测量数据处理。

高程异常值=大地高（GPS测量方法获得）—正常高（水准测量方法获得）

收集似大地水准面精化区域的重力资料与数字高程模型资料，并按格网平均重力异常计算要求对数据进行整理。

采用地形均衡重力归算等方法完成重力点重力归算与格网平均重力异常计算。

根据不同情况选择适当的参考重力场模型，采用移去——恢复技术，完成重力似大地水准面计算。

采用融合技术消除或消弱高程异常控制点与对应的重力似大地水准面的不符值，完成与国家高程系统一致的似大地水准面计算。

8似大地水准面精度检验原则和精度评定方法

检验点布设原则：

1）检验点的点位应分布均匀，在平原、丘陵和山区等不同的地形类别以及有效区域边缘地区均应布设检验点；应采用未参加似大地水准面计算的实测高程异常点作为检验点。

2）国家似大地水准面相邻检验点的间距不宜超过300km，检验点总数不应少于200个；省级似大地水准面相邻检验点的间距不宜超过100km，检验点的总数不应少于50个；城市似大地水准面相邻检验点的间距不宜超过30km，检验点的总数不应少于20个。

3）检验点用于区域似大地水准面精化的高程异常控制点的距离不应小于似大地水准面格网间距。

4）检验点应满足GPS观测与水准联测条件。

5）在利用旧点做为检验点时，应检查旧点的稳定性、可靠性和完好性，以及是否满足GPS观测与水准观测，符合要求方可利用

检验点数据处理：

1）GPS数据处理按照GB/T18314-2009的要求执行；

2）水准数据处理按照GB/T12897-2006和GB/T12898-2009的要求执行；

3）按公式计算检验点的实测高程异常；

4）利用检验点的大地坐标和拟合后似大地水准面模型计算各检验点的高程异常。

似大地水准面精度评定：

由似大地水准面模型计算的各检验点高程异常与其实测高程异常不符值计算的中误差，作为似大地水准面精度。

1.5坐标转换案例

1.5.2分析要点

1．坐标系及分类

大地测量中采用的坐标系主要有两大类型，即地球坐标系和天球坐标系。

地球坐标系为固定在地球上并和地球一起自传和公转的坐标系，天球坐标系为不和地球一起自转单和地球一起公转的坐标系。

根据所选取的坐标原点的位置的不同，地球坐标系可分为参心坐标系和地心坐标系。

2．参心坐标系

参心坐标系是各个国家为了研究局部地球表面的形状，在使地面测量数据归算至椭球的各项改正数最小的原则下，选择和局部区域的大地水准面最为密合的椭球作为参考椭球建立的坐标系。

“参心”指参考椭球的中心。

由于参考椭球的中心一般和地球质心不一致，因而参心坐标系又称非对称坐标系，局部坐标系或相对坐标系。

参心坐标系的定义为：

原点位于参考椭球的中心O，Z轴平行于参考椭球的旋转轴，X轴指向起始大地子午面和参考椭球赤道的交点，Y轴垂直于与XOZ平面构成右手坐标系。

参心坐标系有两种表现形式：

参心大地坐标系和参心空间直角坐标系。

我国的1954北京坐标系、1980西安坐标系、新1954北京坐标系以及高斯-克吕格平面直角坐标系均是参心坐标系。

1）1954北京坐标系

坐标原点在前苏联普尔科沃；参考椭球为克拉索夫斯基椭球，其主要参数是：

长半轴a=6378245m，扁率f=1/298.3；高程基准为1956年青岛验潮站求出的黄海平均海水面；高程异常以前苏联1955年大地水准面重新平差结果为起算数据，按我国天文水准路线推算而得。

2）1980西安坐标系

坐标原点在陕西泾阳县永乐镇。

椭球参数采用的是国际大地测量与地球物理学联合会1975年推荐的椭球参数，包括几何参数和物理参数共计4个：

椭球长半轴a=6378140m；地球重力场二阶带球谐系数j2=1082.63*10-6；引力常数与地球质量的乘积GM=3.986005*1014m3/s2；地球自转角速度ω=7.292115*10-5rad/s

3）新1954北京坐标系

新1954北京坐标系是在1980西安坐标系的基础上，将基于国际大地测量与地球物理学联合会1975年椭球1980西安坐标系平差成果整体转换为基于克拉索夫斯基椭球的坐标值，并将1980西安坐标系坐标原点空间平移建立起来的。

新1954北京坐标系和1954北京坐标系之间并无全国范围内统一的转换参数，只能进行局部的转换。

5）高斯