《大地測(cè)量張?jiān)隆稰PT課件

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1、注冊(cè)測(cè)繪師資格考試輔導(dǎo),測(cè)繪綜合能力之 大地測(cè)量,主要內(nèi)容：,1、大地測(cè)量緒論 2、常用坐標(biāo)系及其轉(zhuǎn)換 3、GPS控制網(wǎng) 4、高程控制網(wǎng) 5、似大地水準(zhǔn)面精華,一、大地測(cè)量緒論,1.1大地測(cè)量的任務(wù)和作用 1.2大地測(cè)量系統(tǒng)和參考框架 1.3常用的地球形狀表述的數(shù)學(xué)模型和物理模型,1.1 大地測(cè)量的任務(wù)和作用,1.1.1 大地測(cè)量是為研究地球形狀及表面特性進(jìn)行的實(shí)際測(cè)量工作，著重于研究地球形狀大小的幾何特征及其最基本的物理特征地球重力場(chǎng)。 經(jīng)典大地測(cè)量的技術(shù)手段是使用光電儀器進(jìn)行地面幾何測(cè)量（邊角測(cè)量、水準(zhǔn)測(cè)量）、天文測(cè)量、地面重力測(cè)量。其主要任務(wù)是建立國家或大范圍的精密控制測(cè)量網(wǎng)。 1.1

2、.2 現(xiàn)代大地測(cè)量的特點(diǎn) 1）長距離、大范圍；2）高精度；3）實(shí)時(shí)快速；4）四維；5）地心坐標(biāo)；6）學(xué)科融合。,1.1 大地測(cè)量的任務(wù)和作用,1.1.3 大地測(cè)量的作用 為各種測(cè)繪提供統(tǒng)一、協(xié)調(diào)、法定的平面和高程系統(tǒng)。從而獲得正確的點(diǎn)位和海拔高以及點(diǎn)位之間的空間關(guān)系和尺度。,1.2 大地測(cè)量系統(tǒng)和參考框架,大地測(cè)量系統(tǒng)包括坐標(biāo)系統(tǒng)、高程系統(tǒng)、深度基準(zhǔn)和重力參考系統(tǒng)。與系統(tǒng)相對(duì)應(yīng)的大地參考框架有坐標(biāo)參考框架、高程參考框架和重力測(cè)量參考框架三種。 1.2.1 坐標(biāo)系統(tǒng)根據(jù)其原點(diǎn)的位置不同分為地心坐標(biāo)系統(tǒng)和參心坐標(biāo)系統(tǒng)；從表現(xiàn)形式上又分為空間直角坐標(biāo)系（x，y，z）和大地坐標(biāo)系（L, B, H）,

3、1.2 大地測(cè)量系統(tǒng)和參考框架,1.2.2 大地測(cè)量的坐標(biāo)框架 1、參心坐標(biāo)框架：是由天文大地網(wǎng)實(shí)現(xiàn)和維持的，是區(qū)域性、二維靜態(tài)的坐標(biāo)框架。我們國家分別定義在1954北京坐標(biāo)系和1980西安坐標(biāo)系。 2、地心坐標(biāo)框架：是由利用空間大地測(cè)量技術(shù)構(gòu)成全球觀測(cè)網(wǎng)點(diǎn)，是全球性的、三維動(dòng)態(tài)的坐標(biāo)框架。我國2000國家大地坐標(biāo)系屬于地心坐標(biāo)系。,1.2 大地測(cè)量系統(tǒng)和參考框架,1.2.3 高程系統(tǒng)和高程框架 我們國家使用了兩個(gè)高程基準(zhǔn)：1956黃海高程系統(tǒng)（72.289m）、1985國家高程基準(zhǔn)（72.2604m）。高程基準(zhǔn)定義了高程測(cè)量的起算點(diǎn)。 高程系統(tǒng)采用正常高系統(tǒng)。 高程框架：由國家一等水準(zhǔn)網(wǎng)和一

4、等水準(zhǔn)復(fù)測(cè)的高精度水準(zhǔn)控制網(wǎng)來實(shí)現(xiàn)，以青島水準(zhǔn)原點(diǎn)為起算基準(zhǔn)，以正常高系統(tǒng)為高差傳遞方式。另外一種形式是通過大地水準(zhǔn)面精華來實(shí)現(xiàn)。,1.3常用的數(shù)學(xué)模型和物理模型,1.3.1、大地水準(zhǔn)面 大地水準(zhǔn)面是由靜止海水面向大陸延伸所形成的不規(guī)則的封閉曲面。它是重力等位面，即物體沿該面運(yùn)動(dòng)時(shí)，重力不做功（如水在這個(gè)面上是不會(huì)流動(dòng)的）。大地水準(zhǔn)面是描述地球形狀的一個(gè)重要物理參考面，也是海拔高程系統(tǒng)的起算面。大地水準(zhǔn)面的確定是通過確定它與參考橢球面的間距大地水準(zhǔn)面差距（對(duì)于似大地水準(zhǔn)面而言，則稱為高程異常）來實(shí)現(xiàn)的。 大地水準(zhǔn)面所包圍的形體成為大地體。大地體與真實(shí)地球在大小、形狀方面十分接近，大地水準(zhǔn)面可

5、以看成地球形狀的一個(gè)近似表述。適宜作為地面點(diǎn)高程的起算面。,1.3常用的數(shù)學(xué)模型和物理模型,1.3.2、參考橢球面 在測(cè)量中，在各個(gè)國家和地區(qū)，采用各自的區(qū)域性大地水準(zhǔn)面，最佳擬合于某一區(qū)域性大地水準(zhǔn)面的旋轉(zhuǎn)橢球面，一般稱為參考橢球面。 國家參考橢球面作為以往國家大地測(cè)量計(jì)算的基準(zhǔn)面，其橢球幾何元素的選定和定向的確定是和國家二維大地坐標(biāo)系的建立有著密切的關(guān)系，由此確定的參考橢球面只適用于所在的地區(qū)。,1.3常用的數(shù)學(xué)模型和物理模型,我國現(xiàn)行四種國家大地坐標(biāo)系并對(duì)映著不同的參考橢球面： 1、1954年北京坐標(biāo)系 2、1980年西安坐標(biāo)系 3、新1954年大地坐標(biāo)系 4、2000國家大地坐標(biāo)系（C

6、GCS2000）,二、常用坐標(biāo)系及其轉(zhuǎn)換,2.1 常用坐標(biāo)系 2.1.1 大地坐標(biāo)系 2.1.2 地心坐標(biāo)系 2.1.3 空間直角坐標(biāo)系 2.1.4 站心坐標(biāo)系 2.1.5 高斯直角坐標(biāo)系 2.1.6 平面坐標(biāo)系的選擇與確定,2.1 常用坐標(biāo)系,2.1.1 大地坐標(biāo)系,大地坐標(biāo)系以參考橢球面為基準(zhǔn)面，用大地經(jīng)度L、緯度B和大地高H表示地面點(diǎn)位置。 大地坐標(biāo)系是參心坐標(biāo)系，其坐標(biāo)系統(tǒng)的原點(diǎn)位于參考橢球中心。,2.1 常用坐標(biāo)系,地心坐標(biāo)系也是以參考橢球?yàn)榛鶞?zhǔn)面，地心坐標(biāo)與上述的大地坐標(biāo)不同之處是，地面點(diǎn)A的緯度是以A的向徑AO與大地赤道面的交角B表示的。B叫地心緯度，地心經(jīng)度與大地經(jīng)度是一致的。

7、,2.1.2 地心坐標(biāo)系,2.1 常用坐標(biāo)系,2.1.3 空間直角坐標(biāo)系,以地心或參考橢球中心為直角坐標(biāo)系的原點(diǎn)，橢球旋轉(zhuǎn)軸為Z軸，X軸位于起始子午面與赤道的交線上，赤道面上與X軸正交的方向?yàn)閅軸，指向符合右于規(guī)則，便構(gòu)成了直接坐標(biāo)系,2.1 常用坐標(biāo)系,在測(cè)量應(yīng)用中，常將空間直角坐標(biāo)系的原點(diǎn)選在地球參考橢球的中心，Z軸與地球自轉(zhuǎn)軸平行并指向參考橢球的北極，X軸指向參考橢球的本初（起始）子午線，Y軸與X軸和Z軸相互垂直。點(diǎn)在此坐標(biāo)系下的點(diǎn)的位置由該點(diǎn)在各個(gè)坐標(biāo)軸上的投影x、y、z坐標(biāo)所定義。當(dāng)原點(diǎn)位于地球質(zhì)心時(shí)，這樣定義的坐標(biāo)系又稱為地心系。否則，則稱為參心系。,空間直角坐標(biāo)系,2.1 常用坐

8、標(biāo)系,2.1.4 站心坐標(biāo)系 在描述兩點(diǎn)間關(guān)系時(shí)，為方便直觀，一般采用站心坐標(biāo)系。,2.1 常用坐標(biāo)系,2.1.5 高斯直角坐標(biāo)系 1、地圖投影：通常都要將橢球面諸元素（包括坐標(biāo)、方向和長度）按一定的數(shù)學(xué)法則歸算（投影）到某個(gè)平面，這就是地圖投影。 由橢球面元素投影成平面元素必然會(huì)產(chǎn)生投影變形。投影變形包括長度變形、角度變形和面積變形，選取某種合適的投影方程，可使其中的一種變形減小或消失，然而絕不存在使用三種變形同時(shí)消失的投影方式，這是由橢球面的不可展性決定的。,2.1 常用坐標(biāo)系,2.1.5 高斯直角坐標(biāo)系 1、地圖投影：按投影變形的性質(zhì)分類，可分為：等面積投影 、等角投影 、等距離投影 ；

9、按所采用的投影面和投影方式分類，可分為：方位投影、正軸或斜、橫軸圓柱投影、圓錐投影。,2.1 常用坐標(biāo)系,2.1.5 高斯直角坐標(biāo)系 2、正形投影與高斯克呂格投影 正形投影就是使橢球面上的微小圖形投影后保持形狀相似的一種投影。亦即等角投影。 高斯投影屬于正形投影，屬等角橫軸切橢圓柱投影,2.1 常用坐標(biāo)系,除了正形投影條件，高斯投影還要求中央子午線投影后不僅成為呈直線的縱坐標(biāo)軸，而且長度保持不變，亦即對(duì)于經(jīng)度為L0的中央子午線上任一點(diǎn)上的投影長度比均等于1。滿足上述兩個(gè)條件的高斯投影就沒有角度變形，在中央子午線上也沒有長度變形，但不在中央子午線上的各點(diǎn)長度比均大于1，且相距中央子午線愈遠(yuǎn)，長度

10、變形愈甚。,2.1 常用坐標(biāo)系,我國所采用的“6帶”或“3帶”是將中央子午線左右兩側(cè)各取3或1.5經(jīng)差劃分為一帶?？稍谌蚍秶鷥?nèi)對(duì)投影帶統(tǒng)一編號(hào)。以經(jīng)度為3的經(jīng)線作6帶的第1帶的中央子午線，其投影范圍則自0至6，每隔6的經(jīng)差自西向東分帶，帶號(hào)n隨之遞增，可得出6帶的中央子午線經(jīng)度L0與6帶帶號(hào)n的關(guān)系式為,2.1 常用坐標(biāo)系,至于3帶，亦取經(jīng)度為3的經(jīng)線為第1帶的中央子午線，但投影范圍則自1.5至4.5，每隔3經(jīng)差自西向東分帶，其中央子午線經(jīng)度L0與3帶帶號(hào)n的關(guān)系式為：,2.1 常用坐標(biāo)系,采用橫切圓柱投影高斯克呂格投影的方法來建立平面直角坐標(biāo)系統(tǒng)，稱為高斯克呂格直角坐標(biāo)系，簡稱為高斯直角坐

11、標(biāo)系。,2.1 常用坐標(biāo)系,2.1.6 平面坐標(biāo)系的選擇與確定 （一）確定坐標(biāo)系的原則 1.按面積大小來確定 2.按長度相對(duì)變形決定 3.兩種地方獨(dú)立坐標(biāo)系的選擇 a 以測(cè)區(qū)的平均高程面為投影面的任意帶高斯平面直接坐標(biāo)系 b 以抵償高程面為投影面的3帶高斯平面直角坐標(biāo)系,2.1 常用坐標(biāo)系,4.盡可能采用與國家點(diǎn)坐標(biāo)差異較小的坐標(biāo)值,為了使地方獨(dú)立坐標(biāo)系中的點(diǎn)位坐標(biāo)與國家坐標(biāo)相接近，可以把該控制網(wǎng)的起始點(diǎn)和起始方位角分別取3帶中的的國家坐標(biāo)及其坐標(biāo)方位角。,2.1 常用坐標(biāo)系,（二）確定坐標(biāo)系的三大要素 1投影面（邊長歸算的高程基準(zhǔn)面）的高程 2中央子午線的經(jīng)度或其所在位置 3起始點(diǎn)坐標(biāo)、

12、起始方位角、起始邊長,2.2 坐標(biāo)轉(zhuǎn)換,2.2.1 空間直角坐標(biāo)與大地坐標(biāo)間的轉(zhuǎn)換 2.2.2 空間直角坐標(biāo)與站心直角坐標(biāo)間的轉(zhuǎn)換 2.2.3 球面坐標(biāo)與平面坐標(biāo)間的轉(zhuǎn)換 2.2.4 不同大地坐標(biāo)系三維轉(zhuǎn)換,2.2 坐標(biāo)轉(zhuǎn)換,2.2.4 不同大地坐標(biāo)系三維轉(zhuǎn)換 1、Bursa-Woif轉(zhuǎn)換模型（B模型）：,設(shè)任意點(diǎn)在01和02為原點(diǎn)的兩坐標(biāo)系中坐標(biāo)分別為X1i，Y1i，Z1i和X2i，Y2i，Z2i，它們的原點(diǎn)O1和O2并不一致，坐標(biāo)軸互不平行，長度標(biāo)準(zhǔn)（尺度）也有差異.則布爾沙模型為,2.2 坐標(biāo)轉(zhuǎn)換,2、莫洛金斯基轉(zhuǎn)換模型（M模型）：,以PK為坐標(biāo)原點(diǎn)的原坐標(biāo)系設(shè)為PK-XKYKZK，對(duì)其

13、先進(jìn)行旋轉(zhuǎn)和尺度變換，使其坐標(biāo)軸指向及尺度與新坐標(biāo)系O-XYZ相一致，再將坐標(biāo)原點(diǎn)平移到原坐標(biāo)系的參心，所得的坐標(biāo)系設(shè)為O-XYZ，然后對(duì)其作坐標(biāo)平移，從而轉(zhuǎn)換到新坐標(biāo)系，此即是莫洛金斯基坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模型。,2.2 坐標(biāo)轉(zhuǎn)換,理論上講，B模型和M模型的轉(zhuǎn)換結(jié)果是等價(jià)的，但在應(yīng)用中有差別，B模型在全球和較大范圍的基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換時(shí)較為常用，在局部網(wǎng)的轉(zhuǎn)換中采用M模型比較有利。,三、GPS控制網(wǎng),GPS控制網(wǎng)的轉(zhuǎn)換: 由于基線向量是WGS84坐標(biāo)系中的三維坐標(biāo)差，須將GPS網(wǎng)成果納入到國家大地坐標(biāo)系或地方獨(dú)立坐標(biāo)系，這就需要進(jìn)行兩類不同坐標(biāo)系之間的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換,3.1關(guān)于GPS網(wǎng)和地面網(wǎng)之間的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模型:,兩個(gè)

14、空間直角坐標(biāo)系之間的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換可采用含有7個(gè)轉(zhuǎn)換參數(shù)的布爾莎、莫洛金斯基等模型，這僅適用于例如兩個(gè)GPS網(wǎng)之間的轉(zhuǎn)換。而向地面網(wǎng)轉(zhuǎn)換，我們國內(nèi)一般使用范士模型 來進(jìn)行轉(zhuǎn)換。如：TGPPS及POWERADJ 軟件。,3.2 按附合網(wǎng)還是按獨(dú)立網(wǎng)進(jìn)行平差定位,采用GPS技術(shù)來改善原有地面控制網(wǎng)，如何合理對(duì)待、處理地面網(wǎng)的已知數(shù)據(jù)須根據(jù)網(wǎng)的用途、地面網(wǎng)的實(shí)際精度作認(rèn)真細(xì)致的分析、比較而定。 1、GPS網(wǎng)的無約束平差 2、GPS網(wǎng)的附合網(wǎng)平差,3.3 從投影變換方面保持與高斯平面上邊長尺度的一致性。,采用與地面網(wǎng)邊長歸算的高程基準(zhǔn)面（常稱為投影面）較為吻合的橢球面；采用與地面網(wǎng)中央子午線在位置或經(jīng)度上相

15、同的經(jīng)線作為GPS網(wǎng)點(diǎn)進(jìn)行高斯投影變換的中央子午線。 為使GPS網(wǎng)與原有地面網(wǎng)在高斯投影邊長改正上取得一致，應(yīng)采用原有的中央子午線。若原為3帶的中央子午線，應(yīng)仍按其經(jīng)度選取中央子午線。若為任意帶，而并未提供中央子午線經(jīng)度，僅知中央子午線經(jīng)過某點(diǎn)，則取該點(diǎn)的經(jīng)度為中央子午線的經(jīng)度，從而使兩網(wǎng)所相應(yīng)的中央子午線位置相同。,四、高程控制網(wǎng),4.1、水準(zhǔn)測(cè)量高差的多值性 無論是大地測(cè)量還是工程測(cè)量，水準(zhǔn)測(cè)量仍是目前測(cè)定高差的主要方法，A、B兩點(diǎn)之間的高差通常理解為分別過A及B的兩水準(zhǔn)面之間的垂直距離。由于水準(zhǔn)面之間的不平行性，由A點(diǎn)沿不同水準(zhǔn)路線測(cè)定的A、B兩點(diǎn)之間的高差亦將是各不相同的。,4.1、

16、水準(zhǔn)測(cè)量高差的多值性,如果將A、B兩點(diǎn)之間的兩條不同的水準(zhǔn)路線構(gòu)成一個(gè)閉合環(huán)，即使不考慮水準(zhǔn)測(cè)量所含有的誤差，閉合環(huán)的閉合差亦并不為零，即有 這種由于水準(zhǔn)面不平行性所產(chǎn)生的閉合差可稱為理論閉合差。,4.2、高程系統(tǒng),4.2.1、正高高程系統(tǒng) 從地面點(diǎn)A直接沿著重力線到大地水準(zhǔn)面的距離稱為正高。 只有在作出地殼內(nèi)部質(zhì)量分布的假設(shè)后，才能近似地求得平均重力值，因此難以獲得精確的正高值。,4.2、高程系統(tǒng),4.2.2、正常高高程系統(tǒng) 若用點(diǎn)A的平均正常重力來代替難以準(zhǔn)確求得的平均重力值，則可得到正常高高程 若從地面點(diǎn)A在AA上取AA= H正常A ，A距平均橢球面的高度AA即為高程異常A，于是將大地

17、高分成正常高和高程異常兩部分，即有,4.2、高程系統(tǒng),如果將各地面點(diǎn)Ai都這樣向下取其正常高程而得Ai，這些點(diǎn)所共同形成的曲面稱為似大地水準(zhǔn)面。 正高與正常高的差異不大。據(jù)估算，在海平面上其差異為零，在平原地區(qū)相差僅幾厘米，在山區(qū)可能相差數(shù)米。因此，似大地水準(zhǔn)面與大地水準(zhǔn)面還是比較接近的。正常高高程系統(tǒng)避開了正高的測(cè)定需要知道地面點(diǎn)到大地水準(zhǔn)面之間平均重力值的缺陷。 我國就是采用正常高高程系作為全國統(tǒng)一的高程系，它是以似大地水準(zhǔn)面為基準(zhǔn)面的高程系。,4.3、城市和工程精密水準(zhǔn)網(wǎng)的布設(shè),為了統(tǒng)一水準(zhǔn)測(cè)量的規(guī)格，考慮到城市和工程建設(shè)的特點(diǎn)，在工程測(cè)量及城市測(cè)量規(guī)范中將水準(zhǔn)測(cè)量依次分為二、三、四等三

18、個(gè)等級(jí)。各等級(jí)水準(zhǔn)測(cè)量的精度和國家水準(zhǔn)測(cè)量相應(yīng)等級(jí)的精度相一致。大城市和精密工程應(yīng)以二等水準(zhǔn)網(wǎng)為首級(jí)高程控制網(wǎng)，并應(yīng)布設(shè)成閉合環(huán)形，若有兩個(gè)或兩個(gè)以上的國家一、二等水準(zhǔn)點(diǎn)，均應(yīng)包含在環(huán)線之中，就可對(duì)其間高差的正確性作有效的檢查，以決定是否都取作為起始點(diǎn)高程。國家水準(zhǔn)點(diǎn)復(fù)測(cè)周期較長，此期間由于地殼運(yùn)動(dòng)或種種人為原因，可能使地表面的高程已發(fā)生變動(dòng)，因此即使是對(duì)國家水準(zhǔn)點(diǎn)的高程，也不應(yīng)當(dāng)就深信不疑。最好僅取一個(gè)長期穩(wěn)定的已有水準(zhǔn)點(diǎn)作為高程起始點(diǎn)。,4.3、城市和工程精密水準(zhǔn)網(wǎng)的布設(shè),水準(zhǔn)加密網(wǎng)可布設(shè)成附合路線和結(jié)點(diǎn)圖形，但應(yīng)注意檢查作為起始點(diǎn)的已有水準(zhǔn)點(diǎn)是否是同期聯(lián)測(cè)得出的，以及施測(cè)年代、以往使用情

19、況等。與地面點(diǎn)平面坐標(biāo)相比較，高程更不可能長久保持不變，尤其是對(duì)某些地面沉降較大的地區(qū)。 為城市和工程建設(shè)布設(shè)的水準(zhǔn)網(wǎng)，既要滿足各種大比例尺（1：50001：500）測(cè)圖的需要，還要滿足各種工程建設(shè)施工放樣和監(jiān)測(cè)工程建筑物垂直變形的特殊需要，如大壩和大型建筑物的沉陷等。,4.3、城市和工程精密水準(zhǔn)網(wǎng)的布設(shè),水準(zhǔn)路線設(shè)計(jì)注意的幾個(gè)問題： （1）水準(zhǔn)路線應(yīng)盡量沿坡度較小的道路布設(shè)，以減弱前后視垂直折光誤差的影響，盡量避免跨河流、湖泊、沼澤等地物； （2）布設(shè)首級(jí)高程控制網(wǎng)時(shí)，應(yīng)考慮到高程控制網(wǎng)的進(jìn)一步加密； （3）水準(zhǔn)網(wǎng)應(yīng)盡可能布設(shè)成環(huán)形網(wǎng)或結(jié)點(diǎn)網(wǎng)，在個(gè)別情況下，亦可布設(shè)成附合路線，水準(zhǔn)點(diǎn)間的距離

20、一般地區(qū)為24km，城市建筑區(qū)為12km，工業(yè)區(qū)為1km； （4）與國家水準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行聯(lián)測(cè)，以求得高程系統(tǒng)的統(tǒng)一； （5）注意測(cè)區(qū)內(nèi)已有測(cè)量成果的利用； （6）選擇一部分水準(zhǔn)點(diǎn)能滿足GPS測(cè)量的點(diǎn)位條件。,4.4、精密水準(zhǔn)測(cè)量的精度規(guī)定、觀測(cè)值改正與解算,4.4.1精密水準(zhǔn)測(cè)量精度鑒定與水準(zhǔn)路線的限差規(guī)定 在短距離內(nèi)的往返高差不符值中，主要反映了偶然誤差的影響，雖然也不排除有系統(tǒng)誤差，但是由于距離較短，其影響畢竟微弱，難以得到反映，因而采用測(cè)段的往返測(cè)高差不符值來估計(jì)偶然中誤差，比較合理。而在長線路中，對(duì)觀測(cè)值構(gòu)成影響的，除了偶然誤差外，還有系統(tǒng)誤差；而且這種系統(tǒng)性誤差，在很長的路線上，也會(huì)表現(xiàn)

21、其隨機(jī)性。因環(huán)線閉合差具有真誤差的屬性，于是可利用環(huán)線閉合差來估算含有偶然誤差和系統(tǒng)誤差在內(nèi)的所謂全中誤差。這正是現(xiàn)行的精度評(píng)定公式的出發(fā)點(diǎn)。,4.4、精密水準(zhǔn)測(cè)量的精度規(guī)定、觀測(cè)值改正與解算,單位權(quán)中誤差為： 鑒于各測(cè)段往返測(cè)的高差不符值是由于偶然中誤差所造成的，上式即每千米單程高差的偶然中誤差的計(jì)算公式。而往返測(cè)高差平均值的每千米偶然中誤差顯然就為,4.4、精密水準(zhǔn)測(cè)量的精度規(guī)定、觀測(cè)值改正與解算,全中誤差為： 式中，Wi為水準(zhǔn)環(huán)的高差閉合差，取mm為單位；Fi是環(huán)的周長，取km為單位；N是水準(zhǔn)環(huán)的個(gè)數(shù) 。,4.4、精密水準(zhǔn)測(cè)量的精度規(guī)定、觀測(cè)值改正與解算,于二等水準(zhǔn)測(cè)量，Mh1.0mm

22、，Mw2.0mm。 據(jù)此確定了各種水準(zhǔn)路線的限差： 長度為R(km)測(cè)段的往返測(cè)高差不符值： ； 長度為L(km)附合路線的閉合差： ； 長度為F(km)環(huán)線的閉合差： ； 長度為R(km)的已測(cè)測(cè)段所檢測(cè)的高差之差： 。,4.4、精密水準(zhǔn)測(cè)量的精度規(guī)定、觀測(cè)值改正與解算,4.4.2 觀測(cè)值的改正 1.水準(zhǔn)標(biāo)尺每米長度誤差的改正 水準(zhǔn)標(biāo)尺每米長度誤差對(duì)高差的影響是系統(tǒng)性質(zhì)的。通常取一對(duì)水準(zhǔn)標(biāo)尺每米真長的平均值作為這對(duì)水準(zhǔn)標(biāo)尺的平均每米真長，將它減去名義長度1m后所得的差值，即為它的每米長度的平均誤差。根據(jù)國家水準(zhǔn)測(cè)量規(guī)范規(guī)定，當(dāng)一對(duì)水準(zhǔn)標(biāo)尺的大于0.1mm時(shí)，就不能作業(yè)；當(dāng)大于0.

23、02mm時(shí)就須對(duì)觀測(cè)高差施加每米真長改正 。,4.4、精密水準(zhǔn)測(cè)量的精度規(guī)定、觀測(cè)值改正與解算,2.正常水準(zhǔn)面不平行改正 一測(cè)段高差改正數(shù)=-（i+1-i）Hm/m m ：兩水準(zhǔn)點(diǎn)正常重力平均值=（i+1+i）/2-0.1543Hm i+1，i：分別為i點(diǎn)、i+1點(diǎn)在橢球面上正常重力值 Hm：兩點(diǎn)概略高程平均值 i=978030(1+0.005302sin2-0.000007sin32) 水準(zhǔn)點(diǎn)維度 4.4.3 水準(zhǔn)路線閉合差的改正 4.4.4 水準(zhǔn)網(wǎng)的平差解算,五、似大地水準(zhǔn)面精華,5.1 似大地水準(zhǔn)面精華的概念 精確求定大地水準(zhǔn)面差距N，則是對(duì)大地水準(zhǔn)面的精化。精確求定高程異常，則是對(duì)似

24、大地水準(zhǔn)面的精化。我國采用的是正常高系統(tǒng)，正常高的起算面是似大地水準(zhǔn)面。因此，我國主要是對(duì)似大地水準(zhǔn)面的精化，也就是按一定的分辯率精確求定高程異常值。,5.2 似大地水準(zhǔn)面精化方法,確定大地水準(zhǔn)面的方法可歸納為：幾何法（如天文水準(zhǔn)、衛(wèi)星測(cè)高及GPS水準(zhǔn)等）、重力學(xué)法及幾何與重力聯(lián)合法（或稱組合法）。目前，陸地局部大地水準(zhǔn)面的精化普遍采用組合法，即以GPS水準(zhǔn)確定的高精度但分辯率較低的幾何大地水準(zhǔn)面作為控制，將重力學(xué)方法確定的高分辨率但精度較低的重力大地水準(zhǔn)面與之?dāng)M合，以達(dá)到精化局部大地水準(zhǔn)面的目的。,5.3 似大地水準(zhǔn)面精化設(shè)計(jì),5.3.1 設(shè)計(jì)原則 1.與建設(shè)現(xiàn)代化的國家測(cè)繪基準(zhǔn)相結(jié)合 2.

25、全面規(guī)劃和建設(shè)地方基礎(chǔ)測(cè)繪控制網(wǎng) 3.充分利用已有數(shù)據(jù) 4.與全國似大地水準(zhǔn)面精化目標(biāo)一致,5.3 似大地水準(zhǔn)面精化設(shè)計(jì),5.3.2 GPS水準(zhǔn)點(diǎn)（高程異?？刂泣c(diǎn)）邊長的確定 在布設(shè)GPS水準(zhǔn)點(diǎn)時(shí)，如果不考慮重力測(cè)量誤差，可按下式計(jì)算布設(shè)GPS水準(zhǔn)格網(wǎng)邊長。 d = 7.19mc-1-1/2 式中，d為GPS水準(zhǔn)格網(wǎng)邊長，以千米為單位；m為高程異常，以米為單位；為平均重力異常柵格分辯率，以分為單位；c為地形類別與格網(wǎng)平均重力異常代表誤差系數(shù)，平原為0.54，丘陵為0.81，山地為1.08，高山地為1.5。,5.3 似大地水準(zhǔn)面精化設(shè)計(jì),5.3.3 GPS水準(zhǔn)點(diǎn)大地高測(cè)定精度 誤差源主

26、要來自4方面 ： （1）GPS測(cè)定大地高的誤差； （2）水準(zhǔn)測(cè)量誤差： （3）重力測(cè)量誤差 （4）地形數(shù)據(jù)DEM的誤差,5.4 控制網(wǎng)建設(shè)與數(shù)據(jù)處理,5.4.1 控制網(wǎng)選建 GPS B級(jí)點(diǎn)要求選在一等水準(zhǔn)路線結(jié)點(diǎn)，或一等水準(zhǔn)路線與二等水準(zhǔn)路線結(jié)點(diǎn)處，首選建在基巖上。按省、市區(qū)域均勻布設(shè)GPS C級(jí)點(diǎn)。,5.4 控制網(wǎng)建設(shè)與數(shù)據(jù)處理,5.4.2 外業(yè)觀測(cè)與數(shù)據(jù)處理 各等級(jí)GPS觀測(cè)應(yīng)與GPS控制網(wǎng)觀測(cè)相同。 GPS網(wǎng)數(shù)據(jù)處理時(shí)，參考框架與參考?xì)v元應(yīng)同2000國家GPS大地控制網(wǎng)保持一致，衛(wèi)星軌道采用IGS精密星歷 . GPS網(wǎng)平差采用逐級(jí)控制 水準(zhǔn)觀測(cè)數(shù)據(jù)處理，高程基準(zhǔn)應(yīng)采用“1985國家高程基

27、準(zhǔn)”，正常重力采用IAG75橢球相應(yīng)的公式 。,5.5 似大地水準(zhǔn)面精化計(jì)算,5.5.1 似大地水準(zhǔn)面計(jì)算流程 區(qū)域似大地水準(zhǔn)面精化主要綜合利用重力資料、地形資料、重力場(chǎng)模型與GPS水準(zhǔn)成果，采用物理大地測(cè)量理論與方法，應(yīng)用移去-恢復(fù)技術(shù)確定區(qū)域性精密似大地水準(zhǔn)面。,5.5 似大地水準(zhǔn)面精化計(jì)算,5.5.2 重力歸算與格網(wǎng)平均重力異常計(jì)算 第一次移去-恢復(fù)，計(jì)算出基礎(chǔ)格網(wǎng)地面平均空間重力異常。 5.5.3 重力似大地水準(zhǔn)面計(jì)算 第二次移去-恢復(fù)，計(jì)算出重力似大地面和高程異常,5.5 似大地水準(zhǔn)面精化計(jì)算,5.5.4 重力似大地水準(zhǔn)面與GPS水準(zhǔn)計(jì)算的似大地水準(zhǔn)面擬合 1.GPS水準(zhǔn)計(jì)算實(shí)測(cè)似大地水準(zhǔn)面 2. 任一點(diǎn)重力似大地水準(zhǔn)面的計(jì)算 3.區(qū)域重力似大地水準(zhǔn)面的擬合計(jì)算 5.5.5 似大地水準(zhǔn)面檢驗(yàn),