1、國家注冊測繪師考試培訓(xùn)教程,付宗堂 中國地質(zhì)大學(xué)（北京） 2013.04,大地測量學(xué),內(nèi)容提綱：,大綱解讀 重點分析 考試形式及知識點 案例分析,大綱解讀：,1、根據(jù)國家、區(qū)域和工程測量的不同需求，優(yōu)化設(shè)計 滿足要求的衛(wèi)星定位連續(xù)參考站網(wǎng)、衛(wèi)星定位控制網(wǎng)， 邊角控制網(wǎng)、高程控制網(wǎng)和重力控制網(wǎng)等空間框架基 準(zhǔn)，并充分考慮到對似大地水準(zhǔn)面精化工作的要求。,重點： 1、控制網(wǎng)的級別 2、控制網(wǎng)的分類 3、空間坐標(biāo)框架,2、根據(jù)不同作業(yè)區(qū)域的地質(zhì)、環(huán)境、地物以及氣象等 情況，選擇滿足設(shè)計要求的點（站）址，并建造適合 該區(qū)域的測量標(biāo)志。,重點： 1、控制點選擇要素 2、控制點的種類 3、埋石,重點： 1

2、、實施方案 2、儀器設(shè)備 3、外業(yè)觀測 4、結(jié)果檢核,3、根據(jù)控制網(wǎng)的布設(shè)情況，編寫實施方案，選擇滿足設(shè)計要求的儀器設(shè)備，進(jìn)行相應(yīng)的儀器設(shè)備的檢驗， 并依據(jù)設(shè)計的作業(yè)方法進(jìn)行外業(yè)觀測。對外業(yè)觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行檢核，獲得合格的觀測成果。,4、根據(jù)觀測方法和工程項目的要求，選擇經(jīng)過驗證的、可靠的數(shù)據(jù)處理軟件對外業(yè)觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，處理結(jié)果應(yīng)符合設(shè)計的要求。,重點： 1、軟件平臺 2、數(shù)據(jù)處理 3、精度評定,5、根據(jù)衛(wèi)星定位控制網(wǎng)的特點，依據(jù)工程需要進(jìn)行似大地水準(zhǔn)面（或高程異常模型）的精化工作，完成衛(wèi)星定位三維控制網(wǎng)的建設(shè)。,重點： 1、高程基準(zhǔn) 2、高程擬合 3、水準(zhǔn)面精化,6、根據(jù)作業(yè)區(qū)域的坐標(biāo)系統(tǒng)情

3、況，進(jìn)行坐標(biāo)系之間的分析，確定不同的等級、不同的年代控制網(wǎng)的相互關(guān)系。,重點： 1、參心坐標(biāo) 2、地心坐標(biāo) 3、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換,國家基準(zhǔn)（平面、高程、水深、重力）5、6,控制網(wǎng)（國家、區(qū)域、工程） CORS、GPS、三角網(wǎng) 1,任務(wù)書編寫,選點、埋石 2,內(nèi)業(yè)處理 4,外業(yè)觀測 3,大綱體系：按照工程項目流程組織,考試重點： 基本概念GPS、三角網(wǎng) 規(guī)范、規(guī)程、規(guī)定 最新知識控制網(wǎng)、CORS、 水準(zhǔn)面精化、 CGCS2000,考試形式： 單項選擇（50） 多項選擇（30） 案例分析（20）,知識點：按照工程項目流程組織,一 、坐標(biāo)系和時間系統(tǒng),大地測量系統(tǒng)與參考框架： 大地測量系統(tǒng): 規(guī)定了大地測量

4、的起算基準(zhǔn)、尺度標(biāo)準(zhǔn)及其實現(xiàn)方式(理論、模型與方法)。 大地測量參考框架: 是通過大地測量手段，由固定在地面上的點所構(gòu)成的大地網(wǎng)(點)按大地測量系統(tǒng)所規(guī)定的模式構(gòu)建的，是大地測量系統(tǒng)的具體實現(xiàn)。大地測量系統(tǒng)是總體概念，大地測量參考框架是大地測量系統(tǒng)的具體的應(yīng)用形式。 大地測量系統(tǒng)包括:坐標(biāo)系統(tǒng)、高程系統(tǒng)與重力系統(tǒng)。 大地測量參考框架包括:坐標(biāo)參考框架、高程參考框架和重力參考框架。,1、參心坐標(biāo)系統(tǒng) 定義:參心坐標(biāo)系統(tǒng)的原點位于參考橢球體的中心，z軸即橢球 的旋轉(zhuǎn)軸與地球的自轉(zhuǎn)軸平行，x軸指向平行于天文起始子午面的大地子午面與赤道面的交點，Y軸與X和Z軸構(gòu)成右手坐標(biāo)系。 參心坐標(biāo)系的建立: .選

5、擇或求定橢球的幾何參數(shù)(半徑a和扁率a)。 .確定橢球中心的位置(橢球定位)。 .確定橢球短軸的指向(橢球定向)。 .建立大地原點。,（1）1954年北京坐標(biāo)系 1954年北京坐標(biāo)系是前蘇聯(lián)1942年坐標(biāo)系的延伸。它的原點在前蘇聯(lián)的普爾科沃。相應(yīng)的橢球為克拉索夫斯基橢球。 參數(shù)： 長半徑 a=6378245m， 短半徑 b=6356863.0l88m 扁率a=1/298.3 1954年北京坐標(biāo)系的缺限: .橢球參數(shù)有較大誤差。 .參考橢球面與我國大地水準(zhǔn)面存在著自西向東的系統(tǒng)性的 傾斜，在東部地區(qū)大地水準(zhǔn)面差距最大達(dá)+68m。 .幾何大地測量和物理大地測量應(yīng)用的參考面不統(tǒng)一。 .定向不明確。,

6、（2）1980西安坐標(biāo)系 .大地原點位于陜西省涇陽縣永樂鎮(zhèn)，簡稱西安原點。橢球采用 1975年IUGG第16屆大會上推薦的4個橢球參數(shù)。 長半徑a=6378140m, 地心引力常數(shù)GM=3.986005x1014m3/s2 重力場二階帶球諧系數(shù)J2 =1.08263X10-8 自轉(zhuǎn)角速度w=7.292115x10-11rad/s .在1954年北京坐標(biāo)系基礎(chǔ)上建立起來的。 .橢球面同似大地水準(zhǔn)面在我國境內(nèi)最為密合，是多點定位。 .定向明確。橢球短軸平行于地球質(zhì)心指向地極原點的方向 .大地高程基準(zhǔn)采用1956年黃海高程系。,2、地心坐標(biāo)系統(tǒng) 地心坐標(biāo)系統(tǒng)滿足以下四個條件: .原點位于整個地球的質(zhì)

7、心(包括海洋和大氣) .尺度是相對論意義下某一局部地球框架內(nèi)的尺度。 .定向為國際時間局測定的某一歷元的協(xié)議地極和零子午線 .定向隨時間的演變滿足地殼無整體的約束條件。 通俗化的定義: 1）原點位于地球的質(zhì)心 2）Z軸與X軸的定向某一歷元的EOP參數(shù)確定 3）Y軸與X, Z構(gòu)成空間右手坐標(biāo)系。,（3）國際地球參考系統(tǒng)(ITRS)與ITRF 國際地球自轉(zhuǎn)服務(wù)IERS ( International Earth Rotation Service) IERS的任務(wù)主要有以下幾個方面: 維持國際天球參考系統(tǒng)(ICRS)和框架(ICRF)； 維持國際地球參考系統(tǒng)(ITRS)和框架(ITRF)； 提供及時

8、準(zhǔn)確的地球自轉(zhuǎn)參數(shù)(EOP)。,(4) WGS-84坐標(biāo)系 WGS-84坐標(biāo)系統(tǒng)的全稱是World Geodetical System-84，它是一個地心坐標(biāo)系統(tǒng)。由美國國防部制圖局建立，于1987年取代了當(dāng)時GPS所采用的坐標(biāo)系統(tǒng)一WGS-72坐標(biāo)系統(tǒng)而成為GPS的所使用的坐標(biāo)系統(tǒng)。 參數(shù)： 長半徑a=6378137m, 地心引力常數(shù)GM=3.986005x105m3s2 重力場二階帶球諧系數(shù)J2 =1.08263X10-8 自轉(zhuǎn)角速度w=7.292115x10-11rad/s WGS84最近更新的時間是2002年1月，更新后的WGS84 (G1150)的站坐標(biāo)與工TRF2000框架的站坐標(biāo)

9、差異為幾個厘米，參考?xì)v元為2001.0.,（5）CGCS2000坐標(biāo)系 參考框架ITRF97;參考?xì)v元為2000.。 參數(shù)：長半軸 a=6378137 m 扁率 f=1/298.257222101 地心引力常數(shù)GM=3.986004418X1014m3s-2 自轉(zhuǎn)角速度 w=7.292115x10-11rads-1 CGC52000坐標(biāo)系是基于2000國家GPS網(wǎng)平差建立起來的地心坐標(biāo)系 2008年7月1日正式啟用,Gauss-Keruger平面坐標(biāo),橫軸等角切橢圓柱投影,坐標(biāo)轉(zhuǎn)換（8454、80、2000）,坐標(biāo)變換大地坐標(biāo)變換為空間直接坐標(biāo) 坐標(biāo)轉(zhuǎn)換七參數(shù)實現(xiàn)兩個空間直接坐標(biāo)系間的轉(zhuǎn)換,二

10、、高程系統(tǒng) 高程基準(zhǔn) 區(qū)域性高程基準(zhǔn)由驗潮站的長期觀測平均海水面來確定，定義該平均海水面的高程為零。通常稱為高程的基準(zhǔn)面。 .在地面上設(shè)置水準(zhǔn)原點，利用精密水準(zhǔn)測量聯(lián)測其與該平均海水面的高差，從而得出水準(zhǔn)原點的海拔高程。作為區(qū)域性水準(zhǔn)測量的起算點。 國家高程基準(zhǔn) 1987年以前，“1956年國家高程基準(zhǔn)”.水準(zhǔn)原點：72.289m 1988年起，“1985國家高程基準(zhǔn)”，水準(zhǔn)原點：72.260.,三、重力基準(zhǔn) 重力基準(zhǔn)和參考系統(tǒng) 20世紀(jì)70年代以前采用波茨坦重力基準(zhǔn)，克拉索夫斯基橢球常數(shù)。80年重力基準(zhǔn)采用高精度相對重力儀自行測定，IUGG75橢球常數(shù)。21世紀(jì)初，采用高精度絕對和相對重力儀

11、測定新的重力基準(zhǔn)，目前重力基準(zhǔn)的參考系統(tǒng)采用GR580橢球常數(shù)。 重力參考框架 重力參考由分布在我國的若干絕對重力點和相對重力點構(gòu)成的重力網(wǎng)，以及用做相對重力尺度標(biāo)準(zhǔn)的若干重力長短基線構(gòu)成。 重力參考框架的現(xiàn)狀 國家重力基本網(wǎng)是確定我國重力加速度數(shù)值的參考框架，目前提供使用的2000國家重力基本網(wǎng)包括21個重力基準(zhǔn)點和126個重力點。,CORS全球衛(wèi)星導(dǎo)航定位連續(xù)運(yùn)行參考站網(wǎng) Continuously Operating Reference Stations 是基礎(chǔ)地理信息框架的重要組成部分； 是目前國際上主要的地面地理信息采集基礎(chǔ)設(shè)施；是坐標(biāo)框架 建設(shè)和維持的主要技術(shù)手段；在基礎(chǔ)測繪、城市規(guī)

12、劃、國土管 理、城鄉(xiāng)建設(shè)、環(huán)境檢測、防災(zāi)減災(zāi)、交通監(jiān)控等多項現(xiàn)代信 息化管理和科學(xué)研究領(lǐng)域中具有廣泛用途。,1）系統(tǒng)建設(shè),系統(tǒng)設(shè)計,GNSS 覆蓋 通信,設(shè)備、施工等實施方案,系統(tǒng)設(shè)計,GNSS 覆蓋 通信,設(shè)備、施工等實施方案,1、虛擬參考站技術(shù) （Virtual Reference Station VRS） 2、區(qū)域改正參數(shù)法 (Flchen Korrektur Parameter FKP) 3、主輔站技術(shù) (Master-Auxiliary Concept,MAC),三個組成部分:數(shù)據(jù)處理與控制中心、連續(xù)運(yùn)行參考站、移動站用戶接收機(jī)。,A 虛擬參考站技術(shù),1、連續(xù)運(yùn)行參考站將觀測數(shù)據(jù)通過

13、數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)發(fā)給控制中心,2、移動用戶向數(shù)據(jù)處理與控制中心發(fā)送自身概略坐標(biāo)(NMEA格式),3、控制中心綜合利用各參考站的信息,虛擬出一個位于用戶概略坐標(biāo)處的基站,4、將虛擬基站的差分改正信息通過數(shù)據(jù)鏈路傳輸給移動站用戶,5、虛擬基站和用戶構(gòu)成短基線,保證了高精度定位,B 區(qū)域改正參數(shù)法,C 主輔站技術(shù),目前ITRF2005是國際參考標(biāo)準(zhǔn)且為各國的坐標(biāo)框架體系的建立提供了重要的參考依據(jù)。,由NGS的跟蹤站網(wǎng)，海岸警衛(wèi)隊USCG差分網(wǎng)，聯(lián)邦航空局FAA的WAAS網(wǎng)，工程兵團(tuán)USACE的跟蹤網(wǎng)組成，到2008年，CORS站點達(dá)到了1400個。,由連續(xù)觀測高精度的GPS/GLONASS接收機(jī)組成，是歐

14、洲參考框架EUREF建立的 基礎(chǔ)，用于解決歐洲參考框架定義，實現(xiàn)和維持，其貢獻(xiàn)在于ETR89歐洲陸地參 考系統(tǒng)EVRS歐洲垂直參考系統(tǒng)。,地殼應(yīng)變監(jiān)測的COSMOS 系統(tǒng)經(jīng)過改造，主要用于地 震監(jiān)測和預(yù)報，控制測量， 建筑及工程測量。該網(wǎng)密 度較大，平均密度20km， 最密的地區(qū)如關(guān)東，東京， 京都等達(dá)到了1015km， 近2000個連續(xù)運(yùn)行參考站。,全球陸地參考框架定義以及GPS衛(wèi)星軌道確定，分別在北京、武漢、拉薩、烏魯木齊 、咸陽、西寧、哈爾濱、?？凇⒌鹊亟PS連續(xù)運(yùn)行參考站，建立國家大地基準(zhǔn)控 制，為我國坐標(biāo)框架建設(shè)提供參考依據(jù)。,高程系統(tǒng),正高：物理 正常高：物理 大地高：幾何 大

15、地水準(zhǔn)面差距 大地水準(zhǔn)面-參考橢球面 高程異常 似大地水準(zhǔn)面-參考橢球面,似大地水準(zhǔn)面精化,利用GPS測定厘米級的大地高,加上該點的高程異常,可以得到相應(yīng)精度的正常高, 實現(xiàn)GPS三維測量。,GPS測量,高程擬合,精密水準(zhǔn),兩類似大地水準(zhǔn)面 差值擬合,格網(wǎng) 剩余大地水準(zhǔn)面,高精度（似）大地水準(zhǔn)面模型,高精度 GPS測量,GPS數(shù)據(jù)與處理,GPS基線處理,GPS網(wǎng)平差,高精度GPS 點位與大地高,點位高程,GPS網(wǎng) A級96個點 C級1550個點,水準(zhǔn)網(wǎng) 一、二、三等,重力數(shù)據(jù)（收集） 7萬余個 2525以內(nèi),DEM數(shù)據(jù) （收集）,重力歸算及 平均重力異常計算,GPS/水準(zhǔn) 計算大地水準(zhǔn)面,剩余

16、重力異常,利用GPS/水準(zhǔn)糾正重力似大地水準(zhǔn)面,參考重力場模型 EGM96、WDM94,重力似大地水準(zhǔn)面計算,區(qū)域似大地水準(zhǔn)面精化實例,似大地水準(zhǔn)面精化實例,GPS測量按其精度劃分,選點,GPS a) 便于安置儀器、高度角、 b)遠(yuǎn)離大功率無線電發(fā)射源 c)不應(yīng)有強(qiáng)烈反射信號的物件 d)交通方便，有利于聯(lián)測; e) 基礎(chǔ)穩(wěn)定，易于點的保存; f) 能長期保存的地點; g)充分利用舊有控制點; h) 減少氣象元素影響,三角網(wǎng) a) 擴(kuò)展方便、通視良好、成像清晰、便于觀測 b)決定視線高度 c)便于造標(biāo)和觀測，埋石能長期保存的制高點上 d)交通方便，有利于造標(biāo); e) 基礎(chǔ)穩(wěn)定，易于點的保存; f

17、) 能長期保存的地點; g)充分利用舊有控制點; h) 減少氣象元素影響,外業(yè)觀測,儀器選擇 儀器檢驗 按照計量檢測設(shè)備的相關(guān)規(guī)范要求 外業(yè)數(shù)據(jù)采集儀器檢測周期為一年； 內(nèi)業(yè)航測作業(yè)儀器檢測周期為二年,作業(yè)要求：,觀測組必須嚴(yán)格遵守調(diào)度命令，按規(guī)定的時間進(jìn)行作業(yè) 經(jīng)檢查接收機(jī)電源電纜和天線等各項聯(lián)結(jié)無誤，方可開機(jī) 開機(jī)后經(jīng)檢驗有關(guān)指示燈與儀表顯示正常后，方可進(jìn)行自測試并輸人測站、觀測單元和時段等控制信息。 接收機(jī)啟動前與作業(yè)過程中，應(yīng)隨時逐項填寫測量手簿中。 接收機(jī)開始記錄數(shù)據(jù)后，觀測員可查看測站信息、接收衛(wèi)星數(shù)、衛(wèi)星號、衛(wèi)星健康狀況、各通道信噪比、相位測量殘差、實時定位的結(jié)果及其變化、存儲介

18、質(zhì)記錄和電源情況等，如發(fā)現(xiàn)異常情況或未預(yù)料到的情況，應(yīng)記錄在測量手簿的備注，并及時報告調(diào)度組織者 每時段觀測開始及結(jié)束前各記錄一次觀測衛(wèi)星號、天氣狀況、實時定位經(jīng)緯度和大地高、PDOP值等。須觀測記錄氣象元素的等級UPS網(wǎng)點，每時段氣象觀測應(yīng)不少于2次。一次在時段開始時，一次在時段結(jié)束時時段長度超過2h時，應(yīng)每當(dāng)UTC整點時增加觀測記錄,一時段觀測過程中不允許進(jìn)行以下操作: a)接收機(jī)關(guān)閉又重新啟動; b)進(jìn)行白測試; c)改變衛(wèi)星仰角限; d)改變數(shù)據(jù)采樣間隔; e)改變天線位置; f)關(guān)閉文件和刪除文件等,外業(yè)數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查,數(shù)據(jù)刪除率 復(fù)測基線的長度差 同步環(huán)閉合差 獨(dú)立環(huán)閉合差及附和路線

19、坐標(biāo)閉合差,外業(yè)技術(shù)總結(jié),測區(qū)范圍與位置，自然地理條件，氣候特點，交通及電訊、供電等情況; 任務(wù)來源，測區(qū)已有測量情況，項目名稱，施測目的和基本精度要求; 施測單位，施測起訖時間，作業(yè)人員數(shù)量，技術(shù)狀況; 作業(yè)技術(shù)依據(jù); 作業(yè)儀器類型、精度以及檢驗和使用情況; 點位觀測條件的評價，埋石與重合點情況; 聯(lián)測方法、完成各級點數(shù)與補(bǔ)測、重測情況，以及作業(yè)中發(fā)生與存在問題的說明; 外業(yè)觀測數(shù)據(jù)質(zhì)量分析與野外數(shù)據(jù)檢核情況,數(shù)據(jù)傳輸,格式轉(zhuǎn)換,基線解算,網(wǎng)平差,數(shù)據(jù)下載,標(biāo)準(zhǔn)格式,質(zhì)量控制,約束、聯(lián)合平差,AA,A,B級GPS網(wǎng)基線精處理須采用專門的軟件，計算結(jié)果中應(yīng)包括 相對定位坐標(biāo)和協(xié)方差陣等平差所需

20、的元素。 C級及以下網(wǎng)基線解算可采用隨接收機(jī)配備的商用軟件,內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理,基線向量解算基本要求,AA,A,B級網(wǎng)基線精處理應(yīng)采用精密星歷，B級GPS網(wǎng)基線外業(yè)預(yù)處理和C級以F各級網(wǎng)基線處理時，可采用廣播星歷 各級GPS觀測值均應(yīng)加人對流層延遲修正，對流層延遲修正模型中的氣象元素可采用標(biāo)準(zhǔn)氣象元素 基線解算，按同步觀測時段為單位進(jìn)行。按多基線解時每個時段須提供一組獨(dú)立基線向量及其完全的方差協(xié)方差陣;按單基線解時，須提供每條基線分量及其方差協(xié)方差陣 B級以上各級GPS網(wǎng)，基線解算可采用雙差解、單差解或非差解，C及以下各級GPS網(wǎng)，根據(jù)基線長度允許采用不同的數(shù)據(jù)處理模型。但是15 km內(nèi)的基線，須采用雙差固定解。15 km以上的基線允許在雙差固定解和雙差浮點解中選擇最優(yōu)結(jié)