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第一节1.1大地测量概论
识点一、大地测量的任务和特点[熟悉]:
大地测量的任务和特点
（一）任务
大地测量是为建立和维持测绘基准与测绘系统而进行的确定位置、地球形状、重力场及其随时间和空间变化的测绘活动。
其任务是建立与维持大地基准、高程基准、深度基准和重力基准;确定与精化似大地水准面和地球重力场模型。
（二）特点
①高精度;②长距离、大范围;③实时、快速;④“四维”：
能提供在合理复测周期内有时间序列的、高于10-7相对精度的大地测量数据;⑤地心;⑥学科融合
知识点二、大地测量系统与参考框架[熟悉]:
大地测量系统与参考框架
大地测量系统（规定了大地测量的起算基准、尺度标准及其实现方式，包括理论、模型和方法）是总体概念，大地测量参考框架是大地测量系统的具体应用形式。
大地测量系统包括坐标系统、高程系统、深度基准和重力参考系统。
与大地测量系统相对应大地参考框架有坐标（参考）框架、高程（参考）框架和重力测量（参考）框架三种。
（一）大地测量坐标系统和大地测量坐标框架
1.参心坐标框架
以参考椭球的几何中心为基准的大地坐标系，通常分为：
参心空间直角坐标系（以x，y，z为其坐标元素）和参心大地坐标系（以b，l，h为其坐标元素）。
80西安坐标系和54北京坐标系，都是参心坐标系
2.地心坐标框架
以地球质心为原点的大地坐标系，通常分为地心直角坐标系（以x，y，z为其坐标元素）和地心大地坐标系（以b，l，h为其坐标元素）。
2000国家大地坐标系、wgs-84坐标系、glonass是采用pz-90坐标，都是属于地心坐标系
（二）高程系统和高程框架
1.高程基准
高程基准定义了陆地上高程测量的起算点。
1985国家高程基准是我国现采用的高程基准，青岛水准原点高程为72.2604m。
2.高程系统
高程系统是相对于不同性质的起算面（如大地水准面、似大地水准面、椭球面等）所定义的高程体系。
1）正高系统。
以大地水准面为高程基准面，地面上任一点的正高是指该点沿重力线方向至大地水准面的距离。
2）正常高系统。
正常高的起算面是似大地水准面。
地面一点沿该点的正常重力线到似大地水准面的距离就是该点的正常高。
我国高程系统采用正常高系统。
3）大地高程。
以椭球面为基准面，是由地面点沿其法线到椭球面的距离。
3.高程框架
我国水准高程框架由国家二期一等水准网，以及国家二期一等水准复测的高精度水准控制网实现，以青岛水准原点为起算基准，以正常高系统为水准高差传递方式。
高程框架分为四个等级，分别称为国家一、二、三、四等水准控制网。
（三）深度基准
深度基准是计算水体深度的起算面，深度基准与国家高程基准之间通过验潮站的水准联测建立联系。
我国从1957年起采用理论深度基准面为深度基准。
（四）重力系统和重力测量框架
重力测量测定的是空间一点的重力加速度。
重力系统是指采用的椭球常数及其相应的正常重力场。
重力测量框架是由分布在各地的若干绝对重力点和相对重力点构成的重力控制网，以及用作相对重力尺度标准的若干条长短基线。
2000国家重力基本网是由21个重力基准点和126个基本重力点组成的重力基准网。
（五）时间系统与时间系统框架
1.常用的时间系统
（1）世界时（ut）：
以地球自转周期为基准，在1960年以前一直作为国际时间基准;
（2）原子时（at）：
以位于海平面（大地水准面，等位面）的铯原子内部两个超精细结构能级跃迁辐射的电磁波周期为基准，从1958年1月1日世界的零时开始启用;
（3）力学时（dt）：
在天文学中，天体的星历是根据天体动力学理论的运动方程而编算的，其中所采用的独立变量是时间参数t，这个数学变量t，便被定义为力学时;
（4）世界协调时（utc）：
它并不是一种独立的时间，而是时间服务工作钟把原子时的秒长和ut的时刻结合起来的一种时间;
（5）gps时（gpst）：
由gps星载原子钟和地面监控站原子钟组成的一种原子时基准，与国际原子时保持有19s的常数差，并在gps标准历元1980年1月6日零时与utc保持一致。
2.时间系统框架
时间系统框架是对时间系统的实现，描述一个时间系统框架通常需要涉及四个方面的内容：
①采用的时间频率基准;②守时系统;③授时系统;④覆盖范围。
知识点三、常用坐标系及其转换[熟悉]:
常用坐标系及其转换
（一）常用坐标系
1.大地坐标系
用大地经度l、大地纬度b和大地高h表示地面点位置。
参心坐标系和地心坐标系中都有大地坐标系。
2.空间直角坐标系
以地心或参考椭球中心为直角坐标系的原点，椭球旋转轴为z轴，x轴位于起始子午面与赤道的交线上，赤道面上与x轴正交的方向为y轴，指向符合右手规则，便构成了空间直角坐标系。
3.高斯直角坐标系
采用横切椭圆柱投影（高斯一克吕格投影）方法建立的平面直角坐标系统，称为高斯一克吕格直角坐标系，简称为高斯直角坐标系。
高斯直角坐标系以中央子午线为纵轴，以赤道投影为横轴构成。
4.站心坐标系
以测站为原点的坐标系称为站心坐标系。
根据坐标表示方法，可以将站心坐标系分为站心直角坐标系和站心极坐标系。
知识点四、高程系统[掌握]:
1985国家高程基准是我国现采用的高程基准，青岛水准原点高程为72.2604m。
水准原点网由主点-----原点、参考点、附点共6个点组成
我国高程系统采用正常高系统，正常高的起算面是似大地水准面。
由地面点沿垂线向下至似大地水准面之间的距离，就是该点的正常高，即该点的高程。
正高：
沿重力（垂）到大地水准面的距离
大地高：
沿法线到椭球面的距离
N为大地水准面差距，为高程异常
测量外业作业大基准面、基准线（大地水准面，铅垂线）;内业作业的基准面、基准线（参考椭球面，法线）
知识点五、深度基准[掌握]:
有的采用理论深度基准面，有的采用平均低潮面、最低低潮面、大潮平均低潮面等。
我国1956年以前主要采用了最低低潮面、大潮平均低潮面和实测最低潮面等为深度基准。
从1957年起采用理论深度基准面为深度基准。
该面是按苏联弗拉基米尔计算的当地理论最低低潮面。
知识点六、地心坐标系[熟悉]:
国际地面参考框架（ITRF）是国际地面参考系统（ITRS）的具体实现。
它以甚长基线干涉测量（VLBI）、卫星激光测距（SLR）、激光测月（LLR）、G（P）S和卫星多普勒定轨定位（DORIS）等空间大地测量技术构成全球观测网点，经数据处理，得到ITRF点（地面观测点）站坐标和速度场等。
2000国家大地控制网是定义在ITF'S2000地心坐标系统中的区域性地心坐标框架。
区域性地心坐标框架一般由三级构成。
第一级为连续运行站构成的动态地心坐标框架，它是区域性地心坐标框架的主控制;第二级是与连续运行站定期联测的大地控制点构成的准动态地心坐标框架;第三级是加密大地控制点.（ITRF）已成为国际公认的应用最广泛、精度最高的地心坐标框架。
知识点七、地心坐标系应满足四个条件[掌握]:
1、原点位于整个地球（包括海洋和大气）的质心;
2、尺度是广义相对论意义下某一局部地球框架内的尺度;
3、定向为国际时间局测定的某一历元的协议地极和零子午线，称为地球定向参数（EO（P））;
4、定向随时间的演变满足地壳无整体运动的约束条件。
知识点八、高斯直角坐标系高斯投影3条件、投影坐标系的分带规则、坐标系的加常数[掌握]:
高斯投影平面上的中央子午线投影为直线且长度不变，其余的子午线均为凹向中央子午线的曲线，其长度大于投影前的长度，离中央子午线愈远长度变形愈长，为了将长度变化限制在测图精度允许的范围内，通常采用6°分带法，即从首子午线起每隔经度差6°为一带，将旋转椭球体面由西向东等分为60带。
高斯投影平面上的中央子午线投影为直线且长度不变，其余的子午线均为凹向中央子午线的曲线，其长度大于投影前的长度。
中央子午线投影后为直线;
中央子午线投影后长度不变;
投影具有正形投影性质，即正形投影条件;
投影坐标Y=带号+（500Km+自然坐标）
带号=[经度/6]+1;
知识点九、坐标系转换[熟悉]:
不同坐标系的三维转换模型很多，常用的有布尔沙模型（B模型）和莫洛坚斯基模型（M模型）。
（七参数法）
理论上，布尔沙模型与莫洛坚斯基模型的转换结果是等价的。
但在应用中有差别，布尔沙模型在全球或较大范围的基准转换时较为常用，在局部网的转换中采用莫洛坚斯基模型比较有利。
第2节1.2传统大地控制网
知识点一、传统大地控制网的布设[熟悉]:
传统大地控制网的布设
（一）传统大地控制网的建设
采用传统大地测量技术建立平面大地控制网是通过测角、测边推算大地控制网点的坐标。
其方法有：
三角测量法、导线测量法、三边测量法和边角同测法。
（二）国家三角网布设的原则
1）分级布网、逐级控制
先以高精度的稀疏的一等三角锁网，纵横交叉地布满全国，形成统一坐标系统骨干网。
然后，按不同地区、不同特点的实际需要，再分别布设二、三、四等三角网。
2）具有足够的精度
3）具有足够的密度
4）要有统一的规格
知识点二、水平角观测[熟悉]:
水平角观测
（一）主要误差
人为误差、外界条件对观测精度的影响、仪器误差对测角精度的影响三个方面。
（二）水平角观测方法
一般采用方向观测法、分组方向观测法和全组合测角法（每次只测两个方向间的夹角）三种方法。
方向观测法一般广泛用于三、四等三角观测，或在地面点、低觇标点和方向较少的二等三角观测;当观测方向多于六个时，考虑采用分组方向观测法;在一等三角观测，或在高标上的二等三角观测采用全组合测角法。
知识点三、光学经纬仪和全站仪及其检验[熟悉]:
光学经纬仪和全站仪及其检验
（一）光学经纬仪
1.光学经纬仪分级
光学经纬仪按标称一测回水平方向标准偏差分为dj07、dj1、dj2、dj6、dj30。
2.光学经纬仪检验
光学经纬仪，在作业前应通过有相应仪器检验资质的仪器检测机构进行检验，经检定完全符合规定和要求的经纬仪，发给检定证书;不符合要求的经纬仪，发给检定结果通知书，并注明其不合格项目。
（二）全站仪
知识点四、三角高程测量[熟悉]:
三角高程测量
三角高程测量是通过两点间的距离和垂直角（或天顶距），利用三角公式推求其高差，确定待定点高程的技术和方法。
在传统大地测量中，三角高程测量是测定各等级大地点高程的基本方法。
（一）垂直角观测方法
垂直角观测方法有中丝法、三丝法两种。
各等级三角点上每一方向按中丝法观测时应测四测回，三丝法观测时应测二测回。
中丝法：
以望远镜十字丝的水平中丝为准，照准目标测定垂直角。
三丝法：
以望远镜三根水平丝为准，依次照准同一目标来测定垂直角。
（二）高差计算公式
用水平距离和垂直角计算;
用倾斜距离和垂直角计算。
知识点五、导线测量[熟悉]:
导线测量
（一）导线布设
导线布设的原则同三角网布设原则。
一、二等导线一般沿主要交通干线布设，纵横交叉构成较大的导线环，几个导线环连接成导线网。
三、四等导线是在一、二等导线网的基础上进一步加密，应布设为附合导线。
（二）导线边方位角中误差
一等导线布设成两端有方位角控制的自由导线;二等以下都布设成附合导线;某些特种控制导线也有采用一端有起始方位角的自由导线。
1.一端有已知方位角的自由导线
一端有已知方位角的自由导线最弱边方位角中误差计算公式为
式中，mt0为已知方位角t0的中误差;mβ为折角观测中误差;n是导线中折角的个数（或边数）。
2.两端有已知方位角的自由导线
两端有已知方位角的自由导线最弱边方位角中误差计算公式为
（三）导线测量作业及概算
导线测量的外业包括选点、造标、埋石、边长测量、水平角观测、高程测量和野外验算等工作。
知识点六、三角网布设原则[掌握]:
1、分级布网、逐级控制
国家三角网分为一、二、三、四等，G（P）S网分为A、B、C、D、E五级。
2、具有足够的精度
各等级三角网观测精度要求
3、具有足够的密度
4、要有统一的规格
国家三角测量规范GB/T17942-2000
全球定位系统测量规范GB/T18314-2009
知识点七、光电测距仪[熟悉]:
分类：
脉冲式和相位式
光电测距仪的主要误差：
加常数、乘常数;
第3节1.3GNSS连续运行基准站网
知识点一、基准站网组成[掌握]:
知识点基准站网组成
由若干连续运行基准站（以下简称“基准站”）及数据中心、数据通信网络组成的，提供数据、定位、定时及其他服务的系统。
知识点二、分类与布设原则[熟悉]:
知识点分类与布设原则
1.国家基准站网
是国家地理空间信息的重要基础设施，主要用于维持和更新国家地心坐标参考框架，开展全国范围内高精度定位、导航、工程建设、地震监测、气象预报等国民经济建设、国防建设和科学研究服务。
国家基准站网应覆盖我国领土及领海，全国范围内均匀分布、站间距100—200km。
2.区域基准站网
是省级区域地理空间信息的重要基础设施，用于维持和更新区域地心坐标参考框架，开展区域内位置服务和相关信息服务。
区域地心坐标参考框架应与国家地心坐标参考框架保持一致。
均匀覆盖省级行政辖区，并兼顾地方经济发展现状、自然条件和定位服务需求等因素。
3.专业应用站网
专业应用网是由专业部门或机构根据专业需求建立的基准站网，用于开展专业信息服务。
专业应用网的布设应根据专业服务目标进行设计，按照专业需求确定基准站分布。
知识点三、基准站建设[熟悉]:
知识点基准站建设
（一）技术设计
进行建筑、结构、电气（防雷）、室外工程等内容的施工设计，以及基准站设备集成、供电系统、数据传输等内容的设计。
（二）选址
1.观测环境
（1）距易产生多路径效应的地物（如高大建筑、树木、水体、海滩和易积水地带等）的距离应大于200m;
（2）应有10度以上地平高度角的卫星通视条件;
（3）距微波站、无线电发射台、高压线穿越地带等电磁干扰区距离应大于200m;
（4）避开采矿区、铁路、公路等易产生震动的地带;
（5）应顾及未来的规划和建设，选择周围环境变化较小的区域进行建设;
（6）应进行24小时以上的实地环境测试，对于国家基准站和区域基准站，数据可用率应大于85%，多路径影响应小于0.5m。
2.地质环境
（1）国家基准站应建立在稳定地质构造条件的块体上，避开地质构造不稳定地区和易受水淹或地下水位变化较大的地区;
（2）区域基准站网的基准站按国家基准站网要求或依据需求建立在稳定地质构造的块体或结构稳定的屋顶上;
（3）专业应用站网的基准站依据专业需求选择建站环境。
3.依托保障
（1）便于接人公共或专用通信网络;
（2）具有稳定、安全可靠的电源;
（3）交通便利，便于人员往来和车辆运输;
（4）具有良好的土建施工条件;
（5）具有建设用地及基本基础设施保障;
（6）具有良好的安全保障环境，便于人员维护和站点的长期保存。
4.提交成果
勘选报告;站点照片;土地使用意向书或其他用地文件;地质勘查证明或建筑物结构证明;选址点之记;实地测试数据和结果分析;收集的其他资料（所属行政区划、自然地理、地震地质概况，交通、通信、物质、水电、治安等情况）。
（三）基建
主要包括：
观测墩、观测室、工作室的建设以及防雷、电气、通信、室外工程等辅助工程的建设。
（四）设备组成
基准站设备主要由gnss接收机、gnss天线、气象设备、不间断电源、通信设备、雷电防护设备、计算机和机柜等组成。
知识点四、数据通信网络[熟悉]:
知识点数据通信网络
数据通信网络一般利用现有通信网络资源，实现基准站到数据中心、数据中心到用户，实时或事后数据交换。
知识点六、数据中心[熟悉]:
知识点数据中心
数据中心主要由：
数据管理系统、数据处理分析系统、产品服务系统等业务系统组成。
第4节1.4卫星大地控制网
知识点一、gnss控制网等级[掌握]:
知识点gnss控制网等级
1.控制网等级及其用途
gnss采用全球导航卫星无线电导航技术确定时间和目标空间位置的系统，主要包括全球定位系统（gps）、格洛纳斯导航卫星系统（glonass）、伽利略卫星导航系统（galileo）、北斗卫星导航系统（beidou）等。
gps测量按其精度分为a、b、c、d、e五级：
●a级gps网，由卫星定位连续运行基准站构成，用于建立国家一等大地控制网，进行全球性的地球动力学研究、地壳形变测量和卫星精密定轨测量;
●b级gps测量主要用于建立国家二等大地控制网，建立地方或城市坐标基准框架、区域性的地球动力学研究、地壳形变测量和各种精密工程测量等;
●c级gps测量用于建立三等大地控制网，以及区域、城市及工程测量的基本控制网等;
●d级gps测量用于建立四等大地控制网;
●e级gps测量用于测图、施工等控制测量。
2.精度要求
知识点二、gnss测量数据处理[熟悉]:
知识点gnss测量数据处理
（一）外业数据质量检核
1.数据剔除率
同一时段内观测值的数据剔除率，不应超过10%。
2.复测基线长度差
c、d级网基线处理和b级网外业预处理后，任意两个重复观测基线长度之差ds应满足上式，式中，σ为相应级别规定的基线中误差，计算时边
长按实际平均边长计算。
3.同步观测环闭合差
对三边同步环闭合差值进行检验，闭合差应小于下列数值，
式中，σ为相应级别规定的基线中误差，计算时边长按实际平均边长计算。
4.独立环闭合差及附合路线坐标闭合差
c、d级网及b级网外业基线预处理的结果，其独立环闭合差及附合路线坐标闭合差应满足下列公式
基线测量中误差;
（二）gps网基线精处理结果质量检核
精处理后基线分量及边长的重复性;
各时间段的较差;
独立环闭合差或附合路线的坐标闭合差。
（三）gps网平差
gps网平差按先后顺序分为提取基线向量、三维无约束平差、约束平差和联合平差、质量分析与控制四步。
1.基线向量提取
提取基线向量时需要遵循以下原则：
（1）必须选取相对独立的基线;
（2）所选取的基线应构成闭合的几何图形;
（3）选取质量好的基线向量;
（4）选取能构成边数较少的异步环的基线向量;
（5）选取边长较短的基线向量。
2.三维无约束平差
无约束平差主要达到以下两个目的：
（1）根据无约束平差结果，判别在所构成的gps网中是否有粗差基线;
（2）调整各基线向量观测值的权，使得它们相互匹配。
3.约束平差和联合平差
约束平差和联合平差的具体步骤是：
（1）指定进行平差的基准和坐标系统;
（2）指定起算数据;
（3）检验约束条件的质量;
（4）进行平差解算。
4.质量分析与控制
采用下面的指标进行gps网质量的评定：
（1）基线向量改正数;
（2）相邻点的中误差和相对中误差。
知识点三、gnss网布设[熟悉]:
知识点gnss网布设
（一）技术设计
同连续运行基准站网技术设计
（二）选址与埋石
1.gps网选点基本原则
gpsb级点必须选在一等水准路线结点或一等与二等水准路线结点处，并建在基岩上，如原有水准结点附近3km处无基岩，可选在土层上;
gpsc级点作为水准路线的结点时应选建在基岩上，如结点处无基岩或不利于今后水准联测，可选在土层上;
点位应均匀布设，所选点位应满足gps观测和水准联测条件;
点位所占用的土地，应得到土地使用者或管理者的同意。
2.gps点建造
（三）gps接收机检验
作业所用的gps接收机及天线都必须送国家计量部门认可的仪器检定单位检定，检定合格后在有效期限内使用。
在某些特殊情况或在使用过程中如发现仪器有异常情况，可依照行业标准ch8016-1995《全球定位系统（gps）测量型接收机检定规程》所述方法进行检验。
（四）gps观测实施
gps土层点埋石结束后，一般地区应经过一个雨季，冻土深度大于0.8m的地区还应经过一个冻、解期，岩层上埋设的标石应经一个月，方可进行观测。
1.基本技术要求
1）最少观测卫星数4颗;2）采样间隔30s;3）观测模式：
静态观测;4）观测卫星截止高度角10度;5）坐标和时间系统：
wgs-84，世界协调时（utc）;6）观测时段及时长：
b级点连续观测3个时段，每个时段长度大于等于23h;c级点观测大于等于2个时段，每个时段长度大于等于4h;d级点观测大于等于1.6个时段，每个时段长度大于等于1h;e级点观测大于等于1.6个时段，每个时段长度大于等于40min。
2.观测方案
1）基于gps连续运行站的观测模式;
2）同步环边连接gps静态相对定位观测模式：
同步观测仪器台数大于等于5台，异步环边数小于等于6条，环长应小于等于1500km。
3.作业要求
略。
4.数据下载与存储
略。
（五）外业数据检查与技术总结
1.数据质量检查
包括：
1）观测卫星总数;
2）数据可利用率（≥80%）;
3）l1、l2频率的多路径效应影响mp1、mp2应小于0.5m;
4）gnss接收机钟的日频稳定性不低于10-8等。
2.技术总结
外业技术总结编写执行ch/t1001-2005《测绘技术总结编写规定》，应包括：
任务来源、任务内容、完成情况、测区概况、作业依据、采用基准及已有资料利用情况、作业组织实施、仪器检验、质量控制、技术问题的处理、存在问题和建议、提交成果内容等。
知识点四、G（P）S观测技术要求（控制网）[掌握]:
1、基本技术要求
（1）最少观测卫星数4颗;
（2）采样间隔30s;
（3）观测模式：
静态观测;
（4）观测卫星截止高度角10。
;
（5）坐标和时间系统：
WGS-84，UTC;
（6）观测时段及时长：
B级点连续观测3个时段，每个时段长度大于等于23h;C级点观测大于等于2个时段，每个时段长度大于等于4h;D级点观测大于等于1.6个时段，每个时段长度大于等于th;E级点观测大于等于1.6个时段，每个时段长度大于等于40min。
2、观测设备
各等级大地控制网观测均应采用双频大地型G（P）S接收机。
3、观测方案
G（P）S观测可以采用以下两种方案：
（1）基于G（P）S连续运行站的观测模式;
（2）同步环边连接G（P）S静态相对定位观测模式：
同步观测仪器台数大于等于5台，异步环边数小于等于6条，环长应小于等于1500km。
第5节1.5高程控制网
知识点一、水准网的布设原则及其精度（P
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