大地测量考点分析文档格式.docx
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测量外业作业的基准面、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)
3)高程框架实现的两种方式
A、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。
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来维持。
B、高程框架的另一种形式是通过(似)大地水准面精化来实现的。
4)重力系统和重力测量框架
重力是重力加速度的简称。
重力测量就是测定空间一点的重力加速度。
重力基准就是标定一个国家或地区的绝对重力值的标准。
重力参考系统则是指采用的椭球常数及其相应的正常重力场。
重力测量框架则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。
我国曾先后采用的57重力测量系统、85重力测量系统和2000重力测量系统
“85网”。
它由6个基准点、46个基本点和5个基本点引点组成。
重力参考系统则采用iag75椭球常数及其相应正常重力场。
“2000网”。
它由259个点组成,其中基准点21个、基本点126个和基本点引点112个;
长基线网1个,重力仪格值标定场8处.,联测了1985国家重力基本网及中国地壳运动观测网络重力网点66个。
该网使用了fg5绝对重力仪施测,重力系统采用grs80椭球常数及其相应正常重力场。
5)深度基准:
从1957年起采用理论深度基准面为深度基准。
6、时间系统与时间系统框架
时间系统包括时刻的参考标准和时间间隔的尺度标准。
时间系统也称为时间基准或时间标准。
频率基准规定了“秒长”的尺度
1).常用的时间系统
(1)世界时(UT)
(2)原子时(AT)(3)力学时(DT)(4)协调时(UTC)(5)GPS时(GPST)
2).时间系统框架:
(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。
7、常用坐标系及其转换
1)大地坐标系:
以参考椭球面为基准面,大地坐标系是参心坐标系,其坐标系统的原点位于参考椭球中心。
2)地心坐标系:
也是以参考椭球为基准面。
地心坐标系应满足以下四个条件:
(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(eop);
(4)定向随时间的演变满足地壳无整体运动的约束条件。
3)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。
不同空间直角坐标系的z轴指向也可以不同。
4)高斯直角坐标系
采用横切圆柱投影—高斯-克吕格投影的方法来建立平面直角坐标系统
特点:
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,
计算题:
6°
分带:
L=6n-33°
L=3n
二传统大地控制网知识点
1、传统大地控制网的建设其方法有:
三角测量法、导线测量法、三边测量法和边角同测法。
三角测量法优点是:
检核条件多,图形结构强度高;
采取网状布设,控制面积较大,精度较高;
主要工作是测角,受地形限制小,扩展迅速。
缺点是:
在交通或隐蔽地区布网困难,网中推算的边长精度不均匀,距起始边愈远精度愈低。
但在网中适当位置加测起算边和起算方位角,就可以控制误差的传播,弥补这个缺点。
三角测量法是我国建立天文大地网的主要方法。
我国在西藏地区天文大地网布设中主要采用导线测量法。
我国天文大地网布设中没有采用的方法:
三边测量法和边角同测法
2、三角网布设的原则:
分级布网、逐级控制。
具有足够的精度。
具有足够的密度。
要有统一的规格。
A:
国家三角网分为一、二、三、四等,gps网分为a、b、c、d、e五级。
B:
国家三角点的精度应能满足大比例尺测图的精度,图根点相对于三角点的点位误差不超过:
±
0.1Nmm(N比例尺分母),国家相邻三角点的点位误差小于±
(1/3)0.1Nmm
C:
密度:
表1三角点布设密度
测图比例尺
每幅图要求点数
每个点控制面积
三角网平均边长
等级
1:
5万
3
约150
13
二等
2.5万
2~3
约50
8
三等
1万
1
约20
2~6
四等
3、经纬仪和光电测距仪
1)、经纬仪种类:
经纬仪一般分为光学经纬仪、电子经纬仪及全站型电子速测仪。
仪器等级
DJ07级
DJ1级
DJ2级
DJ6级
DJ30级
测角中误差
mß
≤0.7
≤1.0
≤2.0
≤6.0
≤30
主要用途
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
2)、光电测距仪
光电测距仪按测程分类:
短程、中程、长程(远程)。
测程小于3km为短程测距仪,3km至15km为中程测距仪,测程大于15km至60km为长程测距仪。
4、水平角观测
经纬仪观测水平角误差主要来源:
1.观测过程中引起的人差2.外界条件影响3.仪器误差影响
水平角观测一般采用方向观测法、分组方向观测法和全组合测角法。
方向观测法用于:
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;
观测方向多于6个采用分组方向观测法;
全组合测角法应用:
在一等三角观测,或在高标上的二等三角观测。
5、三角高程测量
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。
垂直角观测方法有两种,一是中丝法。
二是三丝法。
根据规定,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。
6、大气垂直折光及其减弱措施
据我国几个地区的统计资料,k值一般在0.09~0.16之间。
k值在一天之内的变化情况:
中午附近k值最小,并且比较稳定;
日出日落时k值较大,而且变化较快。
减弱的措施:
选择有利观测时间、对向观测、提高观测视线的高度、利用短边传算高程等。
7、三角高程测量的精度
观测高差中误差即
公式说明高差中误差与边长(km)成正比例的关系。
8、导线测量:
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。
1)、对于一、二等导线边的距离测量要采用标称精度不低于
mm。
测程不短于15km的远程光电测距仪。
对于三、四等导线边的距离测量可采用测程3km至15km的中程光电测距仪。
2)、水平角观测
当导线点上应观测的方向数为2个时,各等级均采用测回法,即在总测回中,以奇数测回和偶数测回(各为总测回一半)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换置度盘位置。
在导线交叉点上,当观测方向数多于2个时,对于一、二等导线采用全组合测角法进行观测;
对于三、四等导线采用方向观测法进行观测。
选择最有利的观测时间观测。
对于一、二等,一个测站上的全部测回至少应分配在两个不同时间段完成。
3)、垂直角观测:
各等级导线点上每一方向按中丝法观测时应测六测回,三丝法观测时应测三测回。
第3章GNSS连续运行基准站网
1、基准站网组成:
包括基准站、数据中心、数据通信网络
源数据包括基准站原始观测数据、广播星历、气象观测数据等,
2、分类与布设原则
1)、分类:
划分为国家基准站网、区域基准站网、专业应用站网。
2)、布设原则:
国家基准站网:
全国范围均匀分布、站间距100~200公里,在全国范围内建设360个连续运行基准站(新建150个、改造60个、直接利用已有站150个)。
区域基准站网:
覆盖本区域,满足区域地心坐标参考框架建设的需要:
实时定位为厘米级的站间距小于等于70km、实时定位为分米级的站间距大于70km
专业应用网:
根据专业目标进行设计,按照专业需要确定基准站分布。
3、基准站建设
1)、选址
观测环境:
远离多路径地带(距离应大于200m),10°
以上高度角,远离电磁干扰(距离应大于200m),避开震动地带,顾及周围未来发展,24小时实地测试环境。
(对于国家和区域网可用数据率为85%,多路径影响小于0.5米)
地质环境:
选择稳定地块
依托保障:
便于接入通信网络、可靠电源、交通便利、良好施工条件,便于维护和长期保存。
提交成果:
勘选报告、站点照片、土地使用意向书,地质勘察证明,点之记、实地测试数据和结果分析、收集的其他资料。
2)、基建
观测墩:
基岩观测墩、土层观测墩、屋顶观测墩;
观测室:
面积不少于20㎡工作室:
一般建筑面积为20㎡左右
3)、设备组成:
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
4、数据中心
数据中心组成包括:
数据管理系统、数据处理分析系统、产品服务系统、数据中心机房、计算机与网络
数据管理系统:
1)负责对基准站设备的工作状况进行监控,2)对基准站产生的源数据进行汇集、管理、质量检查、存储和备份3)对数据中心产生的各类成果数据进行规范化管理。
数据处理分析系统:
对基准站源数据进行处理、分析,产生成果数据。
数据分析;
包括基准站坐标时问序列分析、速度场分析、数据质量分析等。
产品服务系统:
产品服务可包含位置服务、时间服务、气象服务、地球动力学服务、源数据服务等内容。
5、基准站网维护
(1)应保障全年每天连续24小时正常运行,必要时宜安装报警系统
(2)应定期进行设备检测,必要时进行设备更新;
(3)应定期与国际IGS站进行联测解算,维持坐标框架更新;
(4)根据需要对埋设的水准标志按照国家水准联测网要进行定期测定;
(5)根据需要对埋设的重力标石与国家重力基本网进行定期联测。
联测方式;
确定CORS网的地心坐标时,应至少联测三个IGS全球站或国家连续运行参考站点;
使用的各连续运行基准站观测数据应不少于120小时,采样间隔30s,截止高度角10º
;
确定CORS网的参心坐标时,应至少联测四个已有的高等级控制点;
按照二等GPS观测要求;
每点与连续运行基准站同时连续观测3个时段,每时段8小时,采样间隔30s。
第4章卫星大地控制网
1、基本技术规定
1)GPS测量采用:
CGCS2000。
采用GPS时间系统。
手簿记录宜采用世界协调时(UTC)。
2)控制网等级及其用途,
按照国家标准《全球定位系统(GPS)测量规范》,GPS测量按其精度分为a、b、c、d、e五级。
其中:
级别
用途
坐标年变化率中误差/(mm/a)
相对精度
地心坐标各分量年平均中误差
水平分量
垂直分量
A
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
2
1×
10-8
0.5
级别
相邻点基准分量中误差/mm
相邻点间平均距离km
B
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
5
10
50
C
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
20
D
用于建立四等大地控制网
40
E
用于测图、施工等控制测量
2、网的布设
各级GPS网最简异步观测环或附合路线的边数应不大于下表规定。
闭合环或附合路线的边数/条
6
新布设的GPS网应与附近已有的国家高等级GPS点进行联测,联测点数不应少于3点。
为求定GPS点在某一坐标系中的坐标,应与该坐标系中的原有控制点联测,点数不少于3点。
需要用常规测量方法加密的地区,D、E级网点应有1~2方向通视。
3、高程联测
A、B级网点的高程联测精度应不低于二等水准测量精度。
C级网点的高程联测精度应不低于三等水准测量精度。
D、E级网点按四等水准测量或与其精度相当的方法进行高程联测。
4、加密测量:
局部补充、加密低等级GPS网点时,采用高等级GPS网点点数应不少于4个。
5、GNSS网技术设计书
6、GPS网点选址与埋石
1).GPS网选点基本原则
(1)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。
(2)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。
(3)点位应均匀布设,所选点位应满足GPS观测和水准联测条件。
(4)点位所占用的土地,应得到土地使用者或管理者的同意。
2).选点基本要求
(4)应远离发射功率强大的无线发射源、微波信道、高压线(电压高于20万伏)等,距离不小于200米。
(5)选点时应避开多路径影响,点位周围应保证高度角15°
以上无遮挡,困难地区高度角大于15°
的遮挡物在水平投影范围总和不应超过30°
。
50m以内的各种固定与变化反射体应标注在点之记环视图上。
3).GPS点建造
表格14GPS控制网标石类型
可用标石类型
B级点
基岩GPS,水准共用标石
C级点
基岩GPS,水准共用标石、土层GPS、水准共用标石
E级点
基岩GPS,水准共用标石;
土层GPS、水准共用标石;
楼顶GPS、水准共用标石
7、GPS接收机检验
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。
8、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的地区还经过一个冻、解期,岩层上埋没的标石应经一个月,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°
(5)坐标和时间系统:
WGS84,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≥23h;
c级点观测≥2个时段,每个时段长度≥4h;
d级点观测≥1.6个时段,每个时段长度≥1h;
e级点观测≥1.6个时段,每个时段长度≥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GPS接收机。
3).GPS观测可以采用以下两种方案:
(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≥5台,异步环边数≤6条,环长应≤1500km。
4).作业要求
(1)架设天线时要严格整平、对中,天线定向线应指向磁北,定向误差不得大于±
5°
(4)在每时段的观测前后各量测一次天线高,读数精确至1mm。
(5)观测手簿必须在观测现场填写,严禁事后补记和涂改编造数据。
(8)雷雨季节观测时,仪器、天线要注意防雷击,雷雨过境时应关闭接收机并卸下天线。
5)、数据下载与存储
及时下载,一天一个子目录“测站编号+年代+该天的年积日+D/R”(一个原始,一个RINEX),备份存储。
9、外业数据检查与技术总结
1).数据质量检查
数据质量检查宜采用专门的软件进行。
检查内容包括:
(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)GPS接收机钟的日频稳定性不低于10-8等。
2)、技术总结
10、GPS测量数据处理
1)外业数据质量检查主要有以下内容:
(1)数据剔除率:
同一时段观测值的数据剔除率,其值宜小于10%
(2)复测基线的长度较差
(3)同步观测环检核
(4)独立闭合环或附合路线坐标闭合差
C级以下各级网、及B级GPS网外业基线预处理结果,其复测基线的长度较差ds、独立闭合环或附合路线坐标闭合差应满足。
2)GPS网基线精处理结果质量检核包括以下内容:
(1)精处理后基线分量及边长的重复性
(2)各时间段的较差。
(3)独立环闭合差或附合路线的坐标闭合差。
第5章高程控制网
1、水准网的布设原则及其精度
水准网的布设原则是由高级到低级,从整体到局部,逐级控制,逐级加密。
一等水准路线:
国家高程控制网的骨干,一等水准环线的周长,东部地区应不大于1600km.西部地区应不大于2000km,一等水准点一般15~20年复测一次、每次复测执行时间不超过5年。
二等水准路线:
国家高程控制的全面基础,在平原和丘陵地区应不大于750km二等水准网复测周期最长不超过20年
三、四等水准网:
在一、二等水准网的基础上进一步加密,在高等级水准网内布设成附合路线、环线或结点网,直接提供地形测图和各种工程建设的高程控制点。
单独的三等附合路线,长度应不超过150km;
环线周长应不超过200km;
同级网中结点间距离应不超过70km;
山地等特殊困难地区可适当放宽,但不宜大于上述各指标的1.5倍。
单独的四等附合路线。
长度应不超过80km;
环线周长应不超过100km;
同级网结点间距离应不超过30km;
各等级每千米水准测量的偶然中误差和每千米水准测量的全中误差,
一等
偶然中误差
0.45
1.0
3.0
5.0
全中误差
2.0
6.0
10.0
2、水准路线的选择和水准标石的埋设
类型
间距
布设要求
基岩水准点
400km左右
只设于一等水准路线上,在大城市和断裂带附近
应增设每省(直辖市、自治区)不少于4座。
基本水准点
40km左右;
经济发达地区20~30km;
荒漠地区60km左右
设于一、二等水准路线上及交叉处,大、中城市两侧及县城附近。
尽量设置在坚固岩层上。
普通水准点
4~8km左右;
经济发达地区2~4km荒漠地区10km左右
设于各级水准路线上、山区水准路线高程变换点附近,长度超过300m的隧道,跨河水准测量的两岸标尺附近。
注:
在城镇和建筑区还有墙角水准标志,一般露出墙面40mm
3、水准仪和水准标尺的检验
用于水准测量的仪器和标尺应送法定计量单位进行检定和校准,并在检定和校准的有效期内使用。
在作业期间,自动安平光学水准仪每天检校一次i角,气泡式水准仪每天上、下午各检校一次i角;
作业开始后的7个工作日内,若i角较为稳定,以后每隔15天检校一次。
数字水准仪,整个作业期间应每天开测前进行i角测定。
4、水准观测的程序和基本要求
一、二等水准观测的基本要求如下:
(1)观测前30分钟,应将仪器置于露天阴影下,使仪器与外界气温趋于一致;
设站时,应用测伞遮蔽阳光,迁站时,应罩以仪器罩。
使用数字水准仪前,还应进行预热,预热不少于20次单次测量。
(2)对气泡式水准仪,观测前应测出倾斜螺旋的置平零点,并作标记,随着气温变化,应随时调整零点位置。
对于自动安平水准仪的圆水准器,应严格置平。
(3)三脚架两脚与水准路线的方向平行,而第三脚轮换置于路线方向的左侧或右侧。
(4)除路线转弯处,每一测站上仪器与前后视标尺的三个位置,应接近一条直线。
(5)不应为了增加标尺读数,而把尺桩(台)安置在壕坑中。
(6)转动仪器的倾斜螺旋和测微鼓时,其最后旋转方向,均应为旋进。
(7)每一测段的往测与返测,其测站数均为偶数。
由往测转向返测时,两支标尺应互换位置,并应重新整置仪器。
(8)在高差甚大地区,应选用长度稳定,标尺名义米长度偏差和分划偶然误差较小的水准标尺作业。
(9)对于数字水准仪,应避免望远镜直接对准太阳;
尽量避免视线被遮挡,遮挡不要超过标尺在望远镜中截长的20%;
仪器只能在厂方规定的温度范围内工作;
确信震动源造成的震动消失后,才能启动测量键。
(10)仪器距前、后视水准标尺的距离应尽量相等,其差应小于规定的限值:
二等水准测量中规定,一测站前、后视距差应小于1.0m,前、后视
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