案例-大地测量

测绘案例分析---大地测量

第1节 1.1 GNSS连线运行基准站

知识点一：基准站网组成[了解]

(1)连续运行基准站：由gnss设备、气象设备、通信设备、电源设备、计算机等设备及观测墩、观测室、工作室等基础设施构成，具备长期连续跟踪观测和记录卫星信号的能力，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。

(2)数据中心：由计算机、网络设备、专业软件系统以及机房等构成，具备数据管理、数据处理分析、产品服务等功能，用于汇集、存储、处理、分析和分发基准站数据，形成产品和开展服务。

(3)数据通信网络：公用或专用的通信网络构成，用于实现基准站与数据中心、数据中心与用户间数据交换，完成数据传输、数据产品分发等任务。

知识点二、基准站网分类与布设原则[了解]

分类：国家基准站网、区域基准站网和专业应用站网三类。

(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。

(2)区域基准站网：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。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。

(3)专业应用站网：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。

专业应用站网基准站宜与国家地心坐标参考框架建立联系

布设原则

(1)国家基准站网：

覆盖我国领土及领海

全国范围内均匀分布

站间距100～200km

满足国家地心坐标参考框架建设和维持的需要，并兼顾社会发展、经济建设、自然条件和定位服务需求等因素。

国家基准站网在每个省、自治区内应至少有3个分布均匀、观测墩建造埋设于基岩上的基准站，直辖市内至少由1～2个观测墩埋设于基岩上的基准站。

(2)区域基准站网。

满足区域地心坐标参考框架建设的需要，均匀覆盖省、自治区、直辖市等行政辖区，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。

区域基准站网的布设应顾及相邻区域基准站网的站点分布，实现有效覆盖。

不同区域基准站网的重叠覆盖范围内，定位服务应保证一致。

区域基准站网提供实时定位服务时，基准站间平均距离宜按表1.1.1规定执行。

(3)专业应用站网。专业应用站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[了解]

基准站选址地质环境依托保障提交报告

1.基准站选址

基准站观测环境应符合以下要求：

(1)距易产生多路径效应的地物的距离应大于200m。

(2)应有10°以上地平高度角的卫星通视条件;

(3)距微波站和微波通道、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、公路等易产生振动的地带。

(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)应进行连续24h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

地质环境应符合以下要求：

(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(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的地区。

(2)区域基准站网的基准站按国家基准站网要求或根据需要建立在稳定地质构造条件的块体上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)使于介入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)具有里那个号的土建施工条件。

(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，使于人员维护站点的长期保存。

4.提交报告

(1)勘选报告。

(2)站点照片。

(3)土地使用意向书或其他用地文件。

(4)地质勘察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)。

知识点四、数据中心[了解]

数据中心主要由数据管理系统、数据处理分析系统和产品服务系统三部分组成。

建设时应考虑的主要内容包括四个方面：可靠性、安全性、准确性、规范化。

1.数据管理系统

数据管理系统负责对基准站设备的工作状况进行监控，对基准站产生的源数据进行汇集、整理、质量检查、存储和备份，对数据中心产生的各类成果数据进行规范化管理。

其中，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，成果数据包括基准站坐标、速度、大气参数、坐标框架转换参数、精密星历等。

数据管理系统一般要求：具备规范化及自动化管理能力;具备监控及自动报警能力;具备双机冗余备份能力;具备高效可靠的数据存储能力。

2.数据处理分析系统

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、卫星星历、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。

数据分析内容包括基准站坐标时间序列分析、速度场分析、数据质量分析等。专业应用站网根据专业需求进行数据处理分析。

数据处理分析系统一般要求：

(1)应采用2000国家大地坐标系。

(2)宜使用精密星历，可依据不同需求选用事后精密星历、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)或其他相关标准。

知识点五、基准站网测试[了解]

(1)测试基准站数据采集、数据完好性。

(2)测试基准站到数据中心和数据中心到用户之间数据传输的稳定性，提供网络通信链路的通信速率、误码率、可用性以及数据传输的延迟大小。

(3)测试数据中心对基准站的监控能力

(4)测试实时定位的覆盖范围和有效作业时间。

(5)测试站网数据产品服务内容和精度指标，包括坐标框架、实时定位、快速定位、事后定位、卫星轨道、源数据服务等内容以及相应的精度测试。

(6)测试其他内容。

知识点六、基准站网维护[了解]:基准站网维护要求如下：

(1)应保障全年每天连续24h正常运行，必要时应安装报警系统。

(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gnss服务(igs)提供的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相关技术要求进行定期测定。

(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。

1.1.2 案例样题

第一题

1.任务概况

为了满足国家地心坐标参考框架建设的需要，并兼顾社会发展、经济建设、自然条件和定位服务需求，国家需要建设覆盖我国领土及领海、全国范围内均匀分布、站间距100～200km的gnss连续运行基准站。

2.目标：在某地完成一个基准站站址的实地勘选。

3.基础条件。

[问题]

1.请简要回答国家gnss连续运行基准站勘选的主要考虑事项和条件。

2.试列出具有代表性的不适合设立基准站的地点。

3.勘选完成后应提交哪些资料?

第二题

1.工程背景

连续运行基准站网的建设，测区基本条件。

2.作业技术依据

gb/t 28588-2012《全球导航卫星系统连续运行基准站网技术规范》;

gb/t 12897-2006《国家一、二等水准测量规范》;

ch8016-95《全球定位系统(gps)测量型接收机检定规程》;

gb/t 18314-2009《全球定位系统(gps)测量规范》;

gb 22021-2008《国家大地测量基本技术规定》;

ch/t 1004-2005《测绘技术设计规定》;

gb/t 24356-2009《测绘成果质量检查与验收》;

ch/t 1001-2005《测绘技术总结编写规定》;

ch 1016-2008《测绘作业人员安全规范》。

3.坐标系统

地心坐标为2000国家大地坐标系。高程为1985国家高程基准。

4.主要精度指标

5.测区已有基础资料

6.上交资料及成果

(1)项目设计书。

(2)基准站勘选的相关资料(包括勘选报告、站点照片、用地文件、地质勘察证明、点之记、实地测试数据及分析资料等)。

(3)土建过程的相关资料(包括用地证明、土建过程照片、防雷检测报告、竣工图、施工报告、点之记、测量标志保管书、设备安装及测试报告等)。

(4)坐标联测的相关资料(包括技术设计、原始观测资料、精度分析、数据处理、成果和技术报告等)。

(5)系统技术报告。

(6)系统工作报告。

(7)系统使用说明书。

(8)其他相关附图、附表等。

[问题]

1.简述布设三等大地控制网的目的和主要精度要求。

2.简述gps c级网布设的基本原则。

3.基准站建设完成之后应进行哪些测试?

[参考答案]

1.简述布设三等大地控制网的目的和主要精度要求。

三等大地控制网布设的目的是建立和维持省级(区域)大地控制网，满足国家基本比例尺测图的基本需求。三等大地控制网相邻点间基线水平分量中误差应不大于10mm，垂直分量中误应不大于20mm。各控制点的相对精度应不低于1×10-6，控制点间平均距离应不超过20km。

2.gps c级网布设的基本原则如下：

(1)gps点在测区内应均匀布设，相邻点间距离最大不宜超过20km。

(2)应尽量利用现有国家或地方满足要求的各等级控制点。

(3)网中最简异步观测环或附合路线的边数应不大于6条。

(4)应与测区及周边的国家a、b级gps控制点、国家及省级gnss连续运行基准站进行联测。

(5)为求得测区内1954北京坐标系和1980西安坐标系成果，应均匀选择测区及周边的至少3个原坐标系高等级控制点进行联测。

(6)高程联测的精度应不低于三等水准测量精度。

(7)gps c级网观测方法可采用基于基准站网的点观测模式、多个同步环为基本组成的网观测模式。

3.基准站网建成后应进行整网运行测试，包括：

(1)测试基准站数据采集、数据完好性。

(2)测试基准站到数据中心和数据中心到用户之间数据传输的稳定性，提供网络通信链路的通信速率、误码率、可用性以及数据传输的延迟大小。

(3)测试数据中心对基准站的监控能力，包括通过数据通信网络监视和控制基准站工作状况、参数配置、数据采集和传输等。

(4)测试实时定位的覆盖范围和有效作业时间。

(5)测试站网数据产品服务内容和精度指标，包括坐标框架、实时定位、快速定位、事后定位、卫星轨道、源数据服务等内容以及相应的精度测试。

(6)测试其他内容。

第2节 1.2 GNSS大地控制网

知识点一、建立大地控制网的方法[掌握]

1-常规大地测量

常规大地测量方法包括三角测量法、导线测量法、三边测量法及边角同测法等。

三角测量法。控制网构成三角形网状，观测方向需通视。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。

三边测量法及边角同测法。

2-导航卫星定位技术

gnss用于大地测量控制网的建立，通常采用静态观测模式，

gb/t 28588—2012《全球导航卫星系统连续运行基准站网技术规范》

gb/t 18314—2009《全球定位系统(gps)测量规范》

知识点二、建立大地控制网的基本原则[掌握]

1. 一等大地控制网

一等大地控制网由卫星定位连续运行基准站构成，它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，保证大地控制网点位三维地心坐标的精度和现势性。

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超过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超过2mm，垂直方向应不超过3mm。

一等大地控制网点应均匀分布，覆盖我国国土。

在满足条件的情况下，宜布设在国家一等水准路线附近和国家一等水准网的结点处

2. 二等大地控制网

二等大地控制网布测目的是：

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、四等大地控制网和地方大地控制网的建立提供起始数据。

二等大地控制网相邻点间基线水平分量的中误差不应超过5mm，垂直分量的中误差不应超过10mm;各控制点的相对精度应不低于1×10-7，其点间平均距离不应超过50km。

二等大地控制网点应在均匀布设的基础上，综合考虑应用服务和对国家一、二等水准网的大尺度稳定性监测等因素。

二等大地控制网复测周期为5年，每次复测执行时间应不超过2年。

3. 三等大地控制网

三等大地控制网布测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需求。

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间基线水平分量的中误差不应超过10mm，垂直分量的中误差不应超过20mm;各控制点的相对精度应不低于1×10-6，其点间平均距离不应超过20km。

三等大地控制网点的布设应与省级基础测绘服务、现有技术状况、应用水平及似大地水准面精化等目标相一致，并应尽可能布设在三、四等水准路线上。

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。

四等大地控制网相邻点间基线水平分量的中误差不应超过20mm，垂直分量的中误差不应超过40mm;各控制点的相对精度应不低于1×10-5，其点间平均距离不应超过5km。

知识点三、大地控制网的布设[掌握]

大地控制网的布设包括

ø 技术设计

ø 实地选点

ø 建造觇标

ø 标石埋设

ø 外业观测

ø 数据处理

1-技术设计

一般步骤如下：

收集资料

实地踏勘

图上设计

编写技术设计书

2-实地选点：依据《全球定位系统(gps)测量规范》

便于安置接收设备和操作，视野开阔，视场内障碍物的高度角不宜超过15°。

远离大功率无线电发射源(如电视台、电台、微波站等)，其距离不小于200m;

远离高压输电线和微波无线电信号传送通道，其距离不应小于50m。

附近不应有强烈反射卫星信号的物件(如大型建筑物等)。

交通方便，并有利于其他测量手段扩展和联测。

地面基础稳定，易于标石的长期保存。

充分利用符合要求的已有控制点。

选站时应尽可能使测站附近的局部环境(地形、地貌、植被等)与周围的大环境保持一致，以减少气象元素的代表性误差。

3.建造觇标或观测墩

觇标或观测墩建造应符合相关规范和技术规定的要求。

4.标石埋设

埋石工作结束后，要到所在地的乡(镇)人民政府办理控制点托管手续。

5-外业观测

主要工作：

ø 仪器的选取和检验

ø 制订观测计划

ø 观测作业

ø 数据检验

外业观测结束应上交专业技术设计、原始观测手簿、观测数据、观测网图、数据检核结果及观测工作技术总结。

6-数据处理

数据处理工作内容包括外业数据质量检核、平差方案的制订、起算数据的分析和确定、平差处理、精度评定、数据处理成果整理和技术总结编写。

相关技术规定

大地控制网布设的相关技术规定

案例样题

任务概况

利用gnss技术建立一、二、三等大地控制网。

目标

利用gnss技术建立一、二、三等大地控制网，为“数字区域”提供统一的地理空间基础框架。

[问题]

简述国家二等大地控制网的布设目的和技术要求。

简述b级、c级gps网观测的基本技术规定。

第3节 1.3 高程控制网

知识点一、建立高程控制网的方法[掌握]

ø 高程控制测量分为水准测量、三角高程测量

ø 水准测量的等级依次分为一、二、三、四等

ø 光电测距三角高程测量可代替四等水准测量

ø 经纬仪三角高程测量主要用于山区的图根高程控制和山区以及位于高建筑物上平面控制点高程的测定

知识点二、建立高程控制网的基本原则[熟悉]

ø 水准测量按照精度分为一、二、三、四等。

ø 高程控制网主要采用水准测量方式布设，按逐级控制原则，分为一、二、三、四等水准网。

ø 水准点的点间距离为4～8 km

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，主要目的是实现国家高程基准的高精度传递。国家一等水准网的布设应充分顾及地质构造背景，选择最适当的路线。

国家一等水准路线应闭合成环形，并构成网状;环的周长不应超过2000km。

国家一等水准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超过0.45mm，用环闭合差计算的每千米全中误差应不超过1.0 mm。

国家一等水准网每15年复测一次，每次复测执行时间不超过5年。

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合路线或环形。国家二等水准环线的周长，平原和丘陵地区应不大于750 km，

山区和困难地区经批准可适当放宽。

国家二等水准网的布设应充分顾及地质构造背景，选择最适当的路线。一等水准路线应闭合成环形，并构成网状;环的周长不应超过2000 km。

国家二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不超过1.0mm，用环闭合差计算的每千米全中误差应不超过2.0mm。

国家二等水准网应根据需要进行复测，复测周期最长不超过20年。

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超过3.0mm和5.0mm，用环闭合差计算的每千米全中误差应分别不超过6.0mm和10.0mm。

三、四水准网应根据需要进行布测、复测或更新。

知识点三、高程控制网的布设[了解]

高程控制网的布设过程：

技术设计书编制

选点埋石

观 测

数据处理

质量保证

技术依据

提交成果

技术设计书编制

充分利用区域内已有的测绘资料，在此基础上进行初步设计;实地踏勘对初步设计进行落实或修正，形成设计的布网方案;根据测量任务，按照有关规范和技术规定制定作业方法、精度等级、作业要求等技术要求;按照编写设计书的要求编制技术设计书。

选点埋石

地面水准点位应选设在坚实稳固与安全僻静之处，点位应便于寻找、长期保存和引测。

要对埋石过程中各个环节拍摄照片。水准点标石可根据需求选择不同类型的标石，各等级水准标石要经过一定的稳定期后方可进行水准测量。

各等水准点埋石结束后应提交测量标志委托保管书、水准点之记及路线图、标石建造关键工序照片或数据文件及埋石工作技术总结。

观 测

仪器必须送国家计量部门认可的仪器检定单位检定，。

严格控制观测时间，选择最佳观测条件，观测、记录时间采用北京时间，电子记簿器内时间在出测时统一调整，记录的观测时间不得随意改动;

测区水准观测中天为记录器根据经、纬度计算的当地中天。

二等水准观测采用单路线往返测量，同一区段的往返测，应使用同一类型仪器和转点尺承，沿同一道路进行。

同一测段的往测(或返测)与返测(或往测)应分别在上午、下午进行，在日间观测条件较好时，若干里程的往返测可同在上午或下午进行，但这种里程的总站数，二等水准测量不应超过该区段总站数的30%。受旁折光影响大的路段，其同一测段的往返测应特别注意分别在上午、下午进行。

三等水准测量可采用往返测或单程双转点的方法观测。

外业工作结束后的工作：

ü 外业数据整理和检查

ü 计算规范要求的各种测段高差改正项

ü 进行每千米偶然中误差和每千米全中误差的计算

ü 编写观测工作技术总结

数据处理

水准网的起算数据：采用国家第二期一等水准网复测成果，正常重力采用iag75椭球相应公式。

观测量与定权：水准网数据处理以观测高差为元素，二等按测站数定权，三等按距离定权。

高差改正：

二等观测高差中按照规范要求加入水准标尺长度误差改正、正常水准面不平行改正、重力异常改正、日月引力改正。

三等观测高差中加入水准标尺长度误差改正和正常水准面不平行改正。使用技术部门认可的平差软件和改正量计算软件进行数据处理。按照编写设计总结的要求编制总结。

质量保证

质量控制执行“两级检查一级验收”制度。采用中队、队(院)、局三级控制，即作业组200%自检、中队100%详查、队(院)级30%检查、局级验收，以保证生产环节所提供的产品质量。

技术依据

gb12897—2006《国家一、二等水准测量规范》。

gb12898—2009《国家三、四等水准测量规范》。

(3)《数字水准仪检校及一、二等水准测量规程》(试行)。

ch/t 8019—2009《数字水准仪检定规程》。

ch/t 1004—2005《测绘技术设计规定》。

ch/t 1001—2005《测绘技术总结编写规定》。

gb/t 24356—2009《测绘成果质量检查与验收》。

项目设计书。

专业设计书。

提交成果：

技术设计书

埋石工作技术总结

水准观测数据及成果

数据处理资料

高程控制点成果(点之记、网图、高程成果)

技术总结、 图表

检查验收报告

案例样题

任务概况

主要工作内容包括二等水准观测1177km，三等水准观测717km，全网进行统一的平差计算，高程基准采用1985国家高程基准。

目标

按照统一规划、整体设计、逐级控制的原则，利用水准测量技术建立区域大地高程控制网。

指标要求

二等水准网的指标要求。二等水准测量每千米偶然中误差应不超过1.0mm，二等水准测量每千米全中误差应不超过2.0mm。

三等水准测量的指标要求。三等水准测量每千米偶然中误差应不超过3.0mm，三等水准测量每千米全中误差应不超过6.0mm。

基础条件

图件资料。 水准资料。

测区原有一等水准路线2条。

高程成果为1985国家高程基准，有3个基本点和1个基岩点设计为本市二、三等水准网的起算点。

选点和埋石资料。 人员。

设备。作业单位有×套经过检定合格的dsz05、dsz1型数字水准仪，可同时满足×个水准测量班组作业的需求。

[问题]

1.影响水准测量成果的因素有哪些误差?如何减弱其影响?

2.什么是大地高、正高、正常高?大地高和正常高有什么关系?

[参考答案]

1-影响水准测量精度的因素有：

(1)仪器误差，如i角误差、水准标尺每米真长误差、一对水准标尺零点不等差等;

(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、仪器及尺承沉降影响所引起的误差等;

(3)观测误差，指人的因素引起的误差;

(4)客观因素的误差，如日月引力产生的误差、重力产生的误差、温度变化产生的误差等。

为了减弱这些误差的影响，作业中应注意：

(1)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;

(2)每测段设为偶数站，奇数站和偶数站采用相反观测程序

(3)每站前后视距尽量相等，视线离开地面足够高度，坡度较大的地段应适当缩短视线;

(4)往返测应沿同一路线进行，并使用同一仪器和尺承;

(5)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。

2-大地高的定义是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面。地面上任意一点的正高是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面。地面上任意一点的正常高是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。

技术设计 布设原则 选点 埋石 (各等级埋石要求)

外业观测技术要求(二等 四等;测站、测段)

外业测量误差及注意事项，

数据处理(改正项 、平差)

精度指标(千米偶然中误差 全中误差)

教材：案例分析辅导教材 测量学教材

gb12897—2006《国家一、二等水准测量规范》

gb12898—2009《国家三、四等水准测量规范》

第4节 1.4 区域似大地水准面精化

知识点一、似大地水准面精度与分辨率[掌握]

1. 精度表示

2. 目的、分级、分辨率

3. 各级应用目标

4. 各级似大地水准面精度与分辨率要求

1精度： 由格网平均高程异常相对于本区域内各高程异常控制点的高程异常平均中误差表示。

2 分辨率：以一定分辨率的格网平均高程异常来表示，

主要目的：用于不同比例尺地形图的高程点测定，

分为三类：按照用途不同，划分为：

国家似大地水准面、

似大地水准面和

城市似大地水准面。

3 国家似大地水准面、省级似大地水准面和城市似大地水准面分别以满足1：5万、1∶1万和1：500基本比例尺地形图测制为基本应用目标，

其分辨率和精度的确定以不超过图根高程控制点的高程中误差(基本等高距的1/10)为最低精度

4 各级似大地水准面的精度和分辨率应不低于下表规定

知识点二、似大地水准面精化基础数据要求[熟悉]

似大地水准面精化基础数据要求

1.格网平均重力异常的分辨率和精度

2.数字高程模型的分辨率和精度

3.高程异常控制点测量精度

1.格网平均重力异常的分辨率和精度

采用的格网平均重力异常分辨率应不低于下表规定。

数字高程模型的精度不低于国家1∶5万比例尺数字高程模型的数据，其格网间距不大于25m×25m，格网高程中误差不大于下表的要求。

各类地形格网高程中误差

3.高程异常控制点测量精度

(1)用于精化国家似大地水准面的高程异常控制点，其坐标和高程精度应不低于 b级gps网点和国家二等水准网点的精度。

(2)用于精化省级似大地水准面的高程异常控制点，其坐标和高程精度应不低于 c级gps网点和国家三等水准网点的精度。

(3)用于精化城市似大地水准面的高程异常控制点，其坐标和高程精度应不低于 c级gps网点和国家三等水准网点的精度。

知识点三、高程异常控制点的布设[掌握]

1.技术设计准备

2.点位布设原则

3.外业观测

1.技术设计准备

(1)根据需要，收集测区范围已有的大地测量成果和资料。

(2)搜集测区范围内有关的地形图、交通图等资料;必要时，还应搜集有关的地震、地质资料等。

(3)技术设计前，应对上述资料进行分析研究，并进行实地勘察，然后进行图上设计。

2.点位布设原则

(1)应均匀分布于似大地水准面精化区域。

(2)应具有代表性，

点位分布应顾及平原、丘陵和山地等不同的地形类别区域，点位在不同地形类别中均应占有一定的比例;

在可能的情况下，对丘陵和山地等地形变化剧烈地区应适当加大高程异常控制点分布密度。

(3)大地控制网点和水准网点的利用

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。

(4)相邻高程异常控制点最大间距不宜大于

式中，d为相邻高程异常控制网点最大间距，单位为km; m为似大地水准面的精度，单位为cm;c为平均重力异常代表误差系数;λ为平均重力异常格网分辨率，单位为角分

(5)新埋设的高程异常控制点：天线墩上埋设满足gps和水准测量的标志。

(6)利用已有大地控制点和水准点，应检查该点的稳定性、可靠性和完好性。

(7)选点与埋石工作结束后应上交选点工作总结、高程异常控制点选点图、点之记、选点搜集的各种资料等。

3.外业观测

(1)符合gb/t18314—2009《全球定位系统(gps)测量规范》的相关规定。

(2)高程异常控制点的正常高程应以国家一等或二等水准点作为起算点。

(3)高程异常控制点水准测量

gb/t12898—2009《国家三、四等水准测量规范》的相关规定。

知识点四、数据处理[掌握]

1.高程异常控制点数据处理

gps数据处理 高程数据处理高程异常计算

(1)高程异常控制点gps测量数据处理按照

gb/t18314—2009 《全球定位系统(gps)测量规范》的要求执行。

(2)高程异常控制点水准测量数据处理按照gb/t12898—2009《国家三、四等水准测量规范》的要求执行。

(3)高程异常控制点的高程异常按下式计算

测量方法获得。

2.似大地水准面计算流程

似大地水准面计算流程如图所示。

知识点五、似大地水准面精度检验[掌握]

1.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，

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)城市似大地水准面相邻检验点的间距不宜超过30km，检验点总数不应少于20个。

(3)检验点与用于区域似大地水准面精化的高程异常控制点间的距离应不小于似大地准面格网间距。

(4)检验点应满足gps观测与水准联测条件。

(5)在利用旧点作为检验点时，

应检查旧点的稳定性、可靠性和完好性是否满足gps观测与水准观测。

细部要求

2.检验点观测

(1)检验点的测量精度应不低于区域似大地水准面精化时高程异常控制点的测量精度。

(2)检验点的外业观测与区域似大地水准面精化时高程异常控制点的测量要求一致。

3.检验点数据处理

(1)gps数据处理按照

gb/t18314—2009 《全球定位系统(gps)测量规范》

(2)水准数据处理按照

gb/t 12897—2006《国家一、二等水准测量规范》

gb/t12898—2009《国家三、四等水准测量规范》

(3)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

4.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。

案例样题

1.任务概况

利用gps技术和水准测量技术，在已有加密重力资料、数字高程模型的基础上，通过对重力、地形数据及gps水准数据的处理，精化该市似大地水准面，涉及测区面积约5000km2。

2.目标

××市区域似大地水准面精化的目标是综合利用重力资料、地形资料、重力场模型与gps水准成果，采用物理大地测量理论与方法，应用移去—恢复技术确定该市区域性精密似大地水准面。

本项目外业工作内容主要包括gps c级点选埋50点，gps c级点观测100点(新选埋50点，利用已有点位50个)，gps c级点三等水准联测(含水准路线检测)1000km以及外业成果整理、归档。

本项目数据处理工作内容主要包括：

加密重力数据整理，重力数据分析、重力归算，

dem数据加工处理，格网平均重力异常计算，

gps点数据处理，水准数据处理，

区域似大地水准面计算，

数据处理成果整理、归档。

3.指标要求

gps c级网相邻点基线水平分量中误差不超过10mm，相邻点基线垂直分量中误差不超过20mm。

三等水准测量每千米偶然中误差不超过3mm，每千米的全中误差不超过6mm。

似大地水准面分辨率2.5′×2.5′，似大地水准面精度为±0.05m。

4.现有资料

××市及其辖区共有国家一、二级三角点100个，经过外业实地踏勘与内业分析，其中，50个点保存完好，点位稳定、可靠，在布设××市似大地水准面精化所需的高程异常控制点时，可直接选择利用其中的部分点位。

××市及其辖区共有国家高等级gps点20个，经过外业实地踏勘与内业分析，15个点位保存完好，点位稳定、可靠，在布设该市似大地水准面精化所需的高程异常控制点时，可直接选择利用其中的部分点位。

××市共有国家第二期一、二等水准复测路线200km，基本水准点45个，经过外业实地踏勘与内业分析，其中35个点保存完好，点位稳定、可靠，在布设该市似大地水准面精化所需的高程异常控制点时，可直接选择利用其中的部分点位。同时选择部分点位保存完好、观测资料与成果齐全且地质条件稳定的国家一二等水准点作为高程异常控制点的正常高程的起算点。经过资料分析，该市似大地水准面计算区域内拥有加密重力测量资料约1万多点，在每个2.5′×2.5′格网内至少有一个实测重力点，重力数据的分布密度可满足该市似大地水准面精化需要。

1.简述高程异常控制点布设原则。

2.简述似大地水准面计算流程。

3.简述似大地水准面精度检验原则和精度评定方法。

[参考答案]

1.高程异常控制点布设原则如下：

(1)高程异常控制点应均匀分布于似大地水准面精化区域。

(2)高程异常控制点应具有代表性，点位分布应顾及平原、丘陵和山地等不同的地形类别区域，点位在不同地形类别均应占有一定的比例;在可能的情况下，对丘陵和山地等地形变化剧烈地区应适当加大高程异常控制点分布密度。

(3)各级似大地水准面的高程异常控制点宜利用不低于gb/t23709—2009《区域似大地水准面精化基本技术规定》中4.5规定精度的大地控制网点和水准网点。

(4)相邻高程异常控制点最大间距不宜大于式(1.4.2)的计算结果。

2.似大地水准面计算流程如下：

(1)高程异常控制点gps测量数据处理。

(2)高程异常控制点水准测量数据处理。

(3)计算高程异常控制点的高程异常。

(4)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。

(5)可采用地形均衡重力归算等方法完成重力点的重力归算与格网平均重力异常计算。

(6)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。

(7)采用融合技术消除或削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。

3.似大地水准面精度检验原则和精度评定方法

检验点布设原则如下：

(1)检验点的点位分布均匀

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，

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，检验点总数不应少于20个。

(3)检验点与用于区域似大地水准面精化的高程异常控制点间的距离应不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)在利用旧点作为检验点时，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。

检验点数据处理如下：

(1)gps数据处理按照gb/t18314—2009 《全球定位系统(gps)测量规范》的要求执行。

(2)水准数据处理按照gb/t12897—200《国家一、二等水准测量规范》6和gb/t12898—2009《国家三、四等水准测量规范》的要求执行。

(3)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则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。

第5节 1.5 坐标转换

知识点一、坐标系及分类[掌握]

1.参心坐标系

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，选择与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”是指参考椭球的中心。

通常用两种表现形式： 参心大地坐标系和参心空间直角坐标系。

(1)1954北京坐标系。

(2)1980西安坐标系。

2.地心坐标系

地心坐标系是以地球质心(包括海洋和大气的整个地球的质量中心)为原点的坐标系，其椭球中心与地球质心重合，且椭球定位与全球大地水准面最为密合。“地心”是指地球质心

通常用两种表现形式：地心空间直角坐标系与地心大地坐标系。

1984世界大地坐标系(wgs-84)

2000国家大地坐标系(cgcs2000)

知识点二、坐标转换[掌握]

1.同一坐标系下不同坐标形式的转换

2.不同坐标系的转换

3.坐标转换实施步骤

4.采用平面四参数转换模型的步骤

5.采用布尔莎七参数转换模型的步骤

2000国家大地坐标系应用宝典

1.同一坐标系下不同坐标形式的转换

同一坐标系(参心坐标系、地心坐标系)下，由于点的坐标表示形式(空间直角坐标、大地坐标、高斯平面直角坐标)不同，常常需要进行相互转换。

同一坐标系下不同坐标形式的转换包括空间直角坐标(x，y，z)与大地坐标(大地纬度b，大地经度l，大地高h)的相互转换、高斯平面直角坐标(x，y)与大地坐标(大地纬度b，大地经度l)的相互转换两种类型。

2.不同坐标系的转换

不同坐标系的转换包括不同空间直角坐标系的转换和不同大地坐标系的转换。

不同空间直角坐标系的转换既包括不同参心空间直角坐标系的转换，也包括参心空间直角坐标系和地心空间直角坐标系的转换。

不同大地坐标系的转换既包括不同参心大地坐标系的转换，也包括参心大地坐标系和地心大地坐标系的转换。

(1)坐标系转换原理及方法

不同坐标系之间坐标转换主要是根据同时拥有两种坐标系坐标的大地点;

选择适当(具有一定密度且分布均匀)的重合点，利用所选重合点的两种坐标系的坐标，采用适当的坐标转换模型计算两坐标系之间的坐标转换参数;

再通过坐标回代求得所求坐标系的坐标成果。

坐标转换通常有整体转换法、分区转换法两种方法。

整体转换法是整个转换区域计算一套转换参数。

分区转换法是将整个转换区域划分成若干个分区，分别对各分区计算转换参数。

在计算各分区转换参数时，为了保持各分区在接边处转换参数的连续性，需要各分区之间相互重叠一部分重合点并重复使用求取转换参数。

(2)重合点资料的获取、整理与分析。

(3)重合点选取原则：依据外业技术总结、点之记与坐标差比较等方法选取足够的高等级、高精度、分布均匀的点作为坐标转换的重合点;

采用二维转换模式至少选取2个以上的重合点，

采用三维转换模式至少选取3个以上的重合点，重合点的分布要覆盖整个转换区域且尽量分布均匀。

(4)坐标转换模型。

不同坐标系之间的坐标转换通常有两类转换模式：一类是二维转换模式;一类是三维转换模式。

二维坐标转换模式只适合于小区域转换，且只需要两坐标系的二维坐标成果(高斯平面直角坐标x、y或大地经纬度l、b);

三维坐标转换模型适合任何区域坐标转换，且需要两坐标系的三维坐标成果(空间直角坐标x、y、z或大地大地纬度b、大地经度l、大地高h)。

对于不同坐标系之间的坐标转换，目前使用最广的是布尔莎(bursa)七参数转换模型与平面四参数转换模型两种。

平面四参数转换模型原理简单，数值稳定可靠，适合于较小区域的坐标转换。

布尔莎七参数转换模型为三维模型，在空间直角坐标系中，两坐标系之间存在严密的转换模型，不存在模型误差和投影变形误差，适合于任何区域的坐标转换。

(5)坐标转换精度估计。依据计算坐标转换参数的重合点的残差中误差评估坐标转换精度。

一般的，若残差大于2倍残差中误差，则认为是粗差予以剔除，然后重新计算坐标转换参数，直到满足一定的精度要求为止。

3.坐标转换实施步骤

(1)收集、整理转换区域内重合点成果(三维坐标)。

(2)分析、选取用于计算坐标转换参数的重合点。

(3)确定坐标转换参数计算方法与坐标转换模型。

(4)两坐标系下重合点坐标形式的转换。

采用平面四参数转换模型，则要将重合点的两坐标系坐标换算同一投影带的高斯平面坐标;

采用布尔莎七参数转换模型，则要将重合点的两坐标系坐标换算成各坐标系下的空间直角坐标。

(5)根据确定的转换方法与转换模型利用最小二乘法初步计算坐标转换参数。

(6)分析重合点坐标转换残差，根据转换残差剔除粗差点。

(7)坐标转换残差满足精度要求(合格)时，计算最终的坐标转换参数并估计坐标转换参数精度。

(8)根据计算的转换参数，按下列步骤转换待转换点的目标坐标系坐标。

4.采用平面四参数转换模型的步骤

(3)将目标坐标系下转换参数所在投影带的高斯平面坐标换算为所需投影带的坐标形式。

5. 采用布尔莎七参数转换模型的步骤

第6节 1.6 大地测量数据库

知识要点[掌握]

一组成

二分级

三大地测量数据内容

四大地测量数据组织组织

五大地测量数据检查

六大地测量管理系统

一组成：

大地测量数据库由大地测量数据、管理系统和支撑环境三部分组成。

大地测量数据是大地测量数据库的核心：按类型分为大地测量数据、高程控制网数据、重 力控制网数据和深度基准数据;

管理系统和支撑环境是数据存储、管理、运行维护的软硬件及网络条件。

二分级

大地测量数据库分为国家、省区和市(县)三级。

三大地测量数据内容

l 空间定位数据

l 高程测量数据

l 重力测量数据

l 深度基准数据

l 元数据

四大地测量数据组织组织

观测数据成果数据 文档资料

观测数据：一般按控制网、数据内容进行分类组织，以数据文件为基本单元进行存储。

成果数据：按成果类型进行分类，按控制网进行组织，以点为基本单元存储;以点为基础，按照网、线建立控制点之间的逻辑关系;同一类成果的不同内容之间应建立逻辑关系，如控制点成果与点之记之间应通过点的唯一标识建立逻辑关系。

观测数据成果数据 文档资料

文档资料：按控制网、文档技术类型进行分类组织，以文件为基本单元存储。

通过控制网、控制点等作为关键字建立观测数据、成果数据、文档之间的逻辑关系。

大地测量、高程控制网和重力控制网之间存在重合点时，应以控制点为关键字建立重合点之间的逻辑关系。对于同一控制点具有多期成果时，应建立多期成果之间的逻辑关系。

五大地测量数据检查。

一般应包括数据正确性检查、数据完整性检查和逻辑关系正确性检查等。

六大地测量管理系统。

一般应包括数据输入、数据输出、查询分析、数据维护、安全管理等。

综合整理：勘测联合网 中国测绘网 测绘师频道

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