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综合能力备考资料汇总大地测量与海洋测绘
2017注册测绘师考试
综合能力知识点汇总之
大地测量与海洋测绘
姜小白
目录
大地测量1
1.1概论1
1.1.1大地测量坐标系统和大地测量常数1
1.1.2高程系统和高程框架1
1.1.3深度基准1
1.1.4重力系统和重力测量框架1
1.1.5时间系统与时间系统框架1
1.1.6常用坐标及其转换1
1.2传统大地控制网2
1.2.1传统大地控制网2
1.2.2测量仪器分类2
1.2.3水平角观测2
1.2.4三角高程测量3
1.2.5导线测量3
1.3GNSS连续运行基准站网3
1.3.1基准站网组成3
1.3.2分类与分布原则4
1.3.3基准站建设4
1.3.4数据中心4
1.3.5数据通信网络5
1.4卫星大地控制网5
1.4.1GNSS控制网等级5
1.4.2GNSS网布设5
1.4.3GNSS测量数据处理6
1.5高程控制网6
1.5.1水准网的布设6
1.5.2水准测量误差来源7
1.5.3水准测量外业计算7
1.5.4水准网平差7
1.6重力控制网7
1.6.1重力测量设计7
1.6.2重力控制网选点与埋石8
1.6.3重力测量仪器及检验8
1.6.4重力测量8
1.6.5重力观测数据计算8
1.7似大地水准面精化8
1.7.1概述8
1.7.2似大地水准面精化设计9
1.7.3似大地水准面精化计算9
1.8大地测量数据库9
1.8.1大地测量数据9
1.8.2数据组织原则9
1.8.3数据库设计9
1.8.4网络RTK测量10
1.9.1大地测量相关知识点汇总10
海洋测绘11
2.1海洋测绘基础11
2.1.1概述11
2.1.2海洋测绘基准、方法、及海图11
2.2海洋测量11
2.2.1控制测量11
2.2.2海洋测量定位12
2.2.3水文观测12
2.2.4水深测量12
2.2.5海道和海底地形测量13
2.3海图制图13
2.3.1编辑设计13
2.3.2制图综合13
2.3.3航海图制作14
2.3.4海底地形图制作14
2.4质量控制和成果归档14
2.4.1测量成果检验14
2.4.2制图成果检验14
2.4.3测绘成果归档14
2.5海洋测绘相关知识点汇总14
大地测量
1.1概论
大地测量任务：
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。
现代大地测量特点：
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相对数度的大地测量数据⑤地心⑥学科融合。
大地测量系统：
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。
包括：
坐标系统、高程系统、深度基准和重力参考系统。
大地测量参考框架：
通过大地测量手段，由固定在地面上的点所构成的大地网（点）或其他实体（静止或运动的物体）按相应于大地测量系统的规定模式构建的，是对大地测量系统的具体实现，是大地测量系统的具体应用形式。
有坐标（参考）框架、高程（参考）框架、重力测量（参考）框架。
1.1.1大地测量坐标系统和大地测量常数
大地测量常数：
指与地球一起旋转且和地球表面最佳温和的旋转椭球（地球椭球）几何参数和物理参数。
分为基本常数和导出常数。
基本常数唯一定义了大地测量系统。
导出常数由基本常数导出，便于大地测量应用。
按属性分为几何常数（长、短半轴、扁率、第一、第二偏心率）物理常数（地心引力常数、自转角速度、地球动力形状因子）。
大地测量坐标框架：
①参心：
1954北京坐标系和1980西安坐标系（IUGG75椭球、地极原点JYD1968椭球定向基准，多点定位建立）。
②地心：
2000国家大控制网是定义在ITRS2000地心坐标系统中的区域性地心坐标框架（IUGG75椭球、X轴指向1984定义0子午面协议赤道交点，Z由指向1984协议地级）。
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，是主控制；第二级是与连续运行站定期联测的大地控制点的准动态地心坐标框架；第三级是加密大地控制点。
1.1.2高程系统和高程框架
高程基准：
高程基准定义了陆地高程测量的起算点。
1985国家高程基准，青岛水准原点72.2604m。
高程系统：
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）所定义的高程体系。
我国高程系统采用正常高系统，起算面是似大地水准面。
高程框架：
是高程系统的实现。
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网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。
共分为四个等级，为国家一、二、三、四等水准控制网。
框架点的正常高采用逐级控制，其现势性通过一、二等水准控制网的定期复测维持。
高程框架的别一种形式是通过似大地水准面精化来实现。
1.1.3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1957年采用理论深度基准面（理论最低潮面）为深度基准。
1.1.4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。
重力基准是标定一个国家或地区绝对重力值的标准。
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的若干条长短基线。
国家重力基准由2000国家重力基本网实现。
由21个重力基准点，126个基本重力点组成。
使用FG5绝对重力仪施测。
重力系统采用GRS80椭球常数及相应的正常重力场。
1.1.5时间系统与时间系统框架
时间系统规定了时间测量的参考标准，包括时刻的参考标准和时间间隔的尺度标准。
也称为时间基准或时间标准。
频率基准规定了秒长的尺度。
任何一种时间基准都必须建立在某个频率基准的基础上。
时间系统框架是在某一区域或全球范围内，通过守时、授时和时间频率测量技术，实现和维持统一的时间系统。
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）：
以铯原子电磁波周期为基准；③力学时（DT）；
④世界协调时（UTC）：
把原子时的秒长和UT的时刻结合起来的一种时间。
⑤GPS时（GPST）：
与AT保持有19s的常数差，并在GPS标准历元1980.1.6零时与UTC保持一致。
时间系统框架：
是对时间系统的实现，涉及四方面：
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。
1.1.6常用坐标及其转换
1.1.6.1常用坐标系
坐标系包括定义原点、基本平面和坐标轴指向，同时还包括基本的数学和物理模型。
常用的有大地、空间直角、高斯直角坐标系等，按原点不同可进一步分为参心、地心、站心坐标系。
大地坐标系：
用大地经度L、大地纬度B、大地高H表示地面点位置。
以参考椭球几何中心为原点的称为参心坐标系（建立原则：
使地面测量数据归算至椭球的各项改正数最小的原则下，选择和局部区域大地水准面最为密合的椭球作为参考建立）。
以地球质心或几何中心为原点的称为地心坐标系（四个条件：
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ITRS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EOP；④定向随时间的演变满足地壳无整体运动的约束条件）。
空间直角坐标系：
以地心或参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上，赤道面上与X轴正交方向为Y轴。
符合右手定则。
高斯直角坐标系：
横切椭圆柱投影方法建立的平面直角坐标系，以中央子午线为X（纵）轴，赤道投影为Y（横）轴构成。
特点：
中央子午线投影为直线且长度不变，其余子午线均为凹向中央子午线的曲线，长度大于投影前的长度，离中央子午线越远变形越长。
站心坐标系：
以测站为原点的坐标系。
可分为站心直角坐标系和站心极坐标系。
1.1.6.2坐标转换
坐标正算：
由一条线段的一个端点坐标、线段长及方位角计算另一端点坐标。
坐标反算：
由两端点坐标计算线段长和方位角。
高斯正算：
由大地坐标（B、L）计算高斯平面坐标（x、y）。
高斯反算：
由高斯平面坐标（x、y）计算大地坐标（B、L）。
大地主题正解：
已知一点的大地经纬度以及该点至待求点的大地线长度和大地方位角，计算待求点的大地经纬度和待求点至已知点的大地方位角的解算。
大地主题反解：
已知两点的大地经纬度，计算这两点间的大地线长度和正反大地方位角的解算。
大地主题正反解常用做弹道导弹轨道计算。
不论是参心转地心，地心转参心，以及其他参考椭球体之间坐标系的转换，一般都是奖椭球坐标换算为相应空间直角坐标，通过空间直角坐标之间关系计算出转换参数。
如果已知两个空间直角坐标系之间的转换参数，则可以使用三维转换模型将其转换为所需要的空间直角坐标系的坐标，然后利用空间直角坐标系（XYZ）与大地坐标系（BLH）之间的转换关系，将其转换为椭球坐标。
布尔莎模型（B模型）：
多用于全球或较大范围的基准转换。
莫洛坚斯模型（M模型）：
多用于局部网的转换。
实现三维坐标转换需要7参数，3个公共点。
二维坐标转换需要4参数，2个公共点。
1.2传统大地控制网
1.2.1传统大地控制网
传统大地测量建立的平面大地控制网是通过测角、测边推算大地控制点的坐标。
方法：
三角测量、导线测量、三边测量、边角同测。
三角测量优点：
检核条件多、图形结构强度高、控制面积大、精度高。
缺点：
隐蔽地区布网困难，网中推算边长精度不均匀，距起始边越远精度越低。
在网中适当位置加测起算边和起算方位角可以控制误差传播。
三角测量是我国建立天文大地网的主要方法。
导线测量优点：
单线推进速度快、容易克服地形障碍，边长直接测定，精度均匀。
缺点：
几何条件少，图形结构强度低，控制面积小。
导线测量在西藏天文大地网布设中。
三角网布设原则：
①分级布网、逐级控制（一等三角锁、二三四等三角网）；②有足够的精度；③有足够的密度；④有统一的规格。
大地控制三角网精度：
首级图根点相对于起算三角点的点位中误差≤图上±0.1mm，相对于地面点点位中误差≤±0.1Nmm（N为比例尺分母）。
相邻国家三角点的点位中误差≤±1/3（0.1Nmm）。
国家三角网控制点精度要求（m）
测图比例尺
1:
2000
1:
5000
1:
1万
1：
2.5万
1：
5万
图根点对三角点点位中误差
±0.2
±0.5
±1.0
±2.5
±5.0
相信三角点点位中误差
±0.07
±0.17
±0.33
±0.83
±1.7
三角点布设密度（按航测成图要求）
测图比例尺
每幅图
要求点数
每个三角点控制面积km2
三角网平均边长km
等级
1：
5万
3
150
13
二等
1：
2.5万
2-3
50
8
三等
1：
1万
1
20
2-6
四等
三角网数度指标
等级
平均边长km
测角中误差
三角形最大闭合差
起始边长
边长相对中误差
一等锁
20-25
±0.7
±2.5
1：
35万
1/150000
二等网
13
±1.0
±3.5
1：
35万
1/150000
三等网
8
±1.8
±7.0
1/80000
四等网
6
±2.5
±9.0
1/40000
三角形任一内角＞40，大地四边形或中多边形的传距角＞30。
全国天文大地网整体平差：
1978-1984年完成，1984.6通过鉴定。
建立了1980国家大地坐标系。
主要参数：
⑴地球椭球参数：
采用1975年国际大地测量与地球物理联合会IUGG第16届大会期间IAG推荐数值，即IAG-75椭球参数。
⑵坐标系统：
根据平差结果建立椭球相同的两套大地坐标系，1980国家大地坐标系和地心坐标系。
⑶椭球定位与坐标轴指向。
1980国家大地坐标系的椭球短轴平行于由地球质心指向1968.0地极原点方向，首子午面平行于格林尼治平均天文台的子午面。
椭球定位参数以我国范围内高程异常值平方和最小为条件求定。
1.2.2测量仪器分类
光学经纬仪分级：
按一测回水平方向标准偏差分为DJ07、DJ1、DJ2、DJ6、DJ30等。
光学经纬仪等级用途
等级
DJ07
DJ1
DJ2
DJ6
DJ30
用途
一等三角、天文测量
一、二等三角测量
三、四等三角测量
地形控制
普通测量
全站仪分级（测角）：
按角度测量标准偏差mβ划分四级。
全站仪测角分级
等级及限差
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
0.5
1.0
2.0
5.0
10.0
一测回水平方向标准偏差
0.5
0.7
1.6
3.6
7.0
角度测量标准偏差mβ范围
≤1.0
1.0-2.0
2.0-6.0
6.0-10.0
全站仪测距标准差
等级及限差
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
1.0
2.0
5.0
10.0
测距标准偏差mD/mm
±（1+1ppm）
±（3+2ppm）
±（5+5ppm）
1.2.3水平角观测
水平角误差：
人差、外界条件、仪器误差。
人差
测量人员眼睛、读数等误差
外界条件
大气的温湿度、密度、太阳照射方位、地形、地物
仪器误差
视准轴误差、水平轴不水平误差、垂直轴倾斜误差、测微器行差、照准部转动时的弹性带动误差、脚螺旋的空隙带动误差、水平微动螺旋的隙动差。
水平角观测方法：
方向观测法、分组方向观测法和全组合测角法。
方向观测法
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。
分组方向观测法
当观测方向多于六个时。
全组合测角法
一等三角观测，或在高标上的二等三角观测。
三角观测工作程序：
安装仪器-确定仪器整置中心-测定测站点和照准点归心元素-设置测伞-整置仪器-选择零方向-编制观测度盘表。
三角测量外业验算：
①检查外业资料（观测手簿、观测记簿、归心投影用纸）；
②编制已知数据表和绘制三角锁网图；
③三角形近似球面边长计算和球面角超计算；
④归心改正计算，并将观测方向值华至标石中心；
⑤分组的测站平差；
⑥三角形闭合差和测角中误差计算；
⑦近似坐标和曲率改正计算；
⑧极条件闭合差计算，基线条件闭合差计算，方位角条件闭合差计算。
1.2.4三角高程测量
三角高程测量，通过两点间的距离和垂直角（天顶距），利用三角函数推求其高差，确定待定点高程的技术和方法。
各等级所有三角高程导线边均需对向观测垂直角，用于推算高程。
球气差系数（C）：
垂直折光差与地球弯曲差综合影响系数。
影响三角高程测量的因素：
垂直角观测精度、测距精度、觇标高量取精度、垂直大气折光系数k的精度。
垂直大气折光系数k的特性及减弱方法
特性
中午附近k值最小且稳定，日出日落时k值较大且变化快。
减弱方法
选择有利观测日间、采用对向观测方法、提高观测视线高度、利用短边传算高程等。
精度要求
对向高差中数的中误差，在最不利的观测条件下：
mh=±0.025S（mh:
m,S：
km）
1.2.5导线测量
导线是布设国家水平大地控制网的方法之一，导线测量分为一二三四等，原则与三角测量类似。
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。
三四等导线是一二等加密，一等导线布设成两端有方位角控制的自由导线（或一端有起始方位角的自由导线），二等以下都布设成附合导线。
一端有已知方位角的自由导线最弱边方位角中误差公式
mTn=
两端有已知方位角的自由导线最弱边方位角中误差公式
mT中=
mT0:
已知方位角T0的中误差；mβ:
折角观测中误差；n是导线中折角个（边）数
导线测量的外业：
选点（两端点的气象数据对整个测线有代表性，高差不宜过大，导线点宜设在交通线附近的小山头上）-造标-埋石-边长测量（仪器标称精度5+1ppm，测程≥15km的远程测距仪）-水平角观测（以奇数测回和偶数测回分别观测导线前进方向的左角和右角，观测右角时仍以左角起始方向为准转换度盘位置，观测方向多于两个时，一二等用全组合测角法，三四等用方向观测法）-高程测量（垂直角按中丝法六测回，三丝法三测回观测）-野外验算（检验野外角度观测、边长测量质量）。
测距仪分类：
短程≤3km,中程3-15km，远程≥15km。
一二级导线边距离测量技术要求
项目
一二等导线边距离测量
每边观测总测回数
16
最少观测时间段
往返测或两个不同时间段测
每时间段观测的最多测回数
10
同时间段经气象改正后的测回互差限值/mm
20
一测回读数次数
4
一测回的计数互差限值/mm
20
不同时段经气象和归心修正后的测回互差限值/mm
5+3S（S:
km）
三四等导线边的距离测量技术要求
等级
使用测距仪等级
每边测回数
往测
返测
备注
三等
Ⅰ
2
2
或用不同时间代替往返测，三四等导线边观测可采用测程3-15km的中程测距仪。
ⅡⅢ
4
4
四等
ⅠⅡ
2
2
Ⅲ
4
4
1.3GNSS连续运行基准站网
1.3.1基准站网组成
全球导航卫星系统（GNSS）连续运行基准站网是由若干连续运行基准站、数据中心、数据通信网络组成的，提供数据、定位、定时及其它服务的系统。
连续运行基准站
由GNSS、气象、电源、通信、计算机及观测墩、观测室、工作室地等设备构成。
具备长期连续跟踪观测和记录卫生信号的能力，并通过数据通信网络定时或实时将观测数据传输到数据中心。
数据中心
由计算机、网络设备、专业软件系统以及机房构成。
具备数据管理、处理分析及产品服务功能，用于汇集、储存、处理分析和分发基准站数据，形成产品和开展服务。
数据通信网络
由公用或专用的通信网络构成。
用于实现基准站与数据中心、数据中心与用户数据交换，完成数据传输、数据产品分发。
1.3.2分类与分布原则
基准站划分为国家基准站网、区域基准站网、专业应用网。
国家基准站网
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。
覆盖我国领土及领海，全国范围内均匀分布，站间距100-200km。
区域基准站网
是省、市、自治区等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。
应与国家地心坐标参考框架保持一致。
均匀覆盖省、市、自治区等行政辖区，区域基准站网布设应顾及相邻区域基准站网站点分布，实现有效覆盖。
不同区域基准站网的重叠覆盖范围内，定位服务应保持一致。
专业应用站网
由专业部门或机构根据专业需求建立，用于开展专业信息服务。
按照专业需求确定分布等。
基准站网间距与定位精度关系
实时定位精度
厘米级
分米级
基准站间平均距离
≤70km
＞70km
1.3.3基准站建设
基准站建设：
技术设计-选址-基建。
1.3.3.1技术设计
技术设计完成后应提交基准站技术设计方案及基准站点位设计图、站点位置信息表、基准站施工设计图等。
1.3.3.2选址
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、易积水地带）的距离应大于200m。
②应有10°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。
⑥应进行24小时以上的实地环境测试，对国家和区域基准站，数据可用率应大于85%，多路径影响小于0.5m。
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，避开地质结构不稳定地区（如断裂带、易发生滑坡与沉陷等局部变形地区）和易受水淹或地下水位变化较大地区。
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。
依托保障
①便于接入公共或专用通信网络。
②具有安全可靠的电源。
③交通便利，便于人员往来和车辆运输。
④具有良好的地建施工条件。
⑤具有良好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。
提交成果
①勘选照片。
②站点照片。
③土地使用意向书或其他用地文件。
④地质勘查证明或建筑物结构证明。
⑤选址点之记。
⑥实地测试数据和结果分析。
⑦收集的其它资料（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）。
1.3.3.3基建
基准站的基建工程主要包括：
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建设。
1.3.3.4设备组成
基准站设备：
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、计算机和机柜组成。
接收机
①具有同时跟踪不少于24颗全球导航定位卫星能力。
②至少具有1Hz采样数据的能力。
③观测数据至少应包括：
双频测距码、双频载波相位值、卫星广播星历。
④具有在-30～+55℃、湿度95%的环境下正常工作的能力。
⑤具备外接频标输入口，可配5MHz或10MHz的外接频标。
⑥可外接自动气象仪设备并储存数据。
⑦备3个以上数据通信接口，包括RS232、USB、LAN等。
⑧具有输出原始观测数据、导航定位数据、差分修正数据、IPPS脉冲能力。
天线
①相位中心稳定性优于3mm。
②具备抗多路径效应的扼流圈或抑制板。
③有抗电磁干扰能力。
④有定向指北标志。
⑤在-40～+65℃的环境下能正常工作。
⑥气候条件恶劣地区应配有防护罩。
气象设备
①可连续测定气压、温、湿度气象元素。
②气压测定精度±0.1hPa，温度测定精度±0.5℃，湿度测定精度±1%。
③可设置采样间隔。
④具备数据通信接口，可进行实时或定时数据传输。
1.3.4数据中心
数据中心由数据管理系统、数据处理分析系统、产品服务系统等组成。
数据中心建设应确保数据安全性、可靠性、保密性、可恢复性。
数据管理系统
对基准站设备的工作情况进行监控，对基准站产生的源数据进行汇集、整理、质量检查、储存和备份，对数据中心的各类成果数据进行规范化管理。
要求：
①具备规范化及自动化管理能力。
②具备监控及自动报警能力。
③具备双机冗余备份能力。
④具备高效可靠的数据存储能力。
数据处理分析系统
对基准站源数据进行处理和分析，产生成果数据。
数据处理：
应进行源数据、站信息、卫星卫历、地球动力学参数等数据准备，完成格式转换、粗差探测、周跳修复等预处理，进行基线解算和网平差等工作。
数据分析：
基准站坐标时间序列分析、速度场分析、数据质量分析。
一般要求：
①应采用2000国家大地坐标系。
②宜使用精密星历，可依据不同需要选用事后精密星历、快速精密星历或预报精密星历。
③数据处理模型宜采用国际地球自转服务局IERS或其它相关标准。
产品服务系统
对数据中心形成的产品进行规范化管理，服务内容可包含位置服务、时间服务、气象服务、地球动力学服务、源数据服务等。
产品服务内容
类型
基本产品
高级产品
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