注冊測繪師大地測量考試綜合能力要點(diǎn)

第1章大地測量概論

1.1.1大地測量的任務(wù)和作用

大地測量是為研究地球的形狀及表面特性進(jìn)行的實(shí)際測量工作。其主要任務(wù)是建立國家或大范圍的精

密控制測量網(wǎng)，內(nèi)容有三角測量、導(dǎo)線測量、水準(zhǔn)測量、天文測量、重力測量、慣性測量、衛(wèi)星大地測量

以及各種大地測量數(shù)據(jù)處理等。它為大規(guī)模地形圖測制及各種工程測量提供高精度的平面控制和高程控制；

為空間科學(xué)技術(shù)和軍事用途等提供精確的點(diǎn)位坐標(biāo)、距離、方位及地球重力場資料；為研究地球形狀和大

小、地殼形變及地震預(yù)報(bào)等科學(xué)問題提供資料。

1.1。2現(xiàn)代大地測量的特點(diǎn)

20世紀(jì)80年代以來，由于空間技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和信息技術(shù)的飛躍發(fā)展，以電磁波測距、衛(wèi)星測量、

甚長基線干涉測量等代表的新的大地測量技術(shù)出現(xiàn)，給傳統(tǒng)大地測量帶來了革命性的變革，形成了現(xiàn)代大

地測量?，F(xiàn)代大地測量具有以下特點(diǎn)：（1）長距離、大范圍。量測的范圍和間距，不再受天氣及“視線”

長度的制約，能提供協(xié)調(diào)一致的全球性大地測量數(shù)據(jù)。（2）高精度。量測精度相對于傳統(tǒng)大地測量而言，

已提高了1-2個(gè)數(shù)量級。（3）實(shí)時(shí)、快速。外業(yè)觀測和內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理幾乎可以在同一時(shí)間段內(nèi)完成，即

實(shí)時(shí)或準(zhǔn)實(shí)時(shí)地完成。（4）“四維能提供在合理復(fù)測周期內(nèi)有時(shí)間序列的（時(shí)間或歷元》高于10—7

相對精度的大地測量數(shù)據(jù)。（5）地心。測得的位置、高程、影像等成果，是以維系衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的地球質(zhì)心

為坐標(biāo)原點(diǎn)的三維測量數(shù)據(jù)。（6）學(xué)科融合?，F(xiàn)代大地測量除對大氣科學(xué)貢獻(xiàn)外，由于它能獲得精確、

大量、在空間和時(shí)間方面有很高分辨率的對地觀測數(shù)據(jù)，因此對地球科學(xué)、海洋學(xué)、地質(zhì)學(xué)、地震學(xué)等地

球科學(xué)的作用也越來越大。它與地球科學(xué)多個(gè)分支相互交叉，已成為推動(dòng)地球科學(xué)的前沿科學(xué)之一。

1.1.3大地測量的作用

大地測量是組織、管理、融合和分析地球海量時(shí)空信息的一個(gè)數(shù)理基礎(chǔ)，也是描述、構(gòu)建和認(rèn)知地球，進(jìn)

而解決地球科學(xué)問題的一個(gè)時(shí)空平臺。任何與地理位置有關(guān)的測繪都必須以法定的或協(xié)議的大地測量基準(zhǔn)

為基礎(chǔ)。各種測繪只有在大地測量基準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，才能獲得統(tǒng)一、協(xié)調(diào)、法定的平面坐標(biāo)和高程系統(tǒng)，才

能獲得正確的點(diǎn)位和海拔高以及點(diǎn)之間的空間關(guān)系和尺度。在我國科學(xué)研究、國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)、國防建設(shè)、

國家權(quán)益維護(hù)、空間技術(shù)與航天工程、社會發(fā)展中均離不開大地測量技術(shù)提供的服務(wù)。

1.2大地測量系統(tǒng)與參考框架

大地測量系統(tǒng)規(guī)定了大地測量的起算基準(zhǔn)、尺度標(biāo)準(zhǔn)及其實(shí)現(xiàn)方式（包括理論、模型和方法卜大地測

量參考框架是通過大地測量手段，由固定在地面上的點(diǎn)所構(gòu)成的大地網(wǎng)（點(diǎn)）或其他實(shí)體（靜止或運(yùn)動(dòng)的

物體）按相應(yīng)于大地測量系統(tǒng)的規(guī)定模式構(gòu)建的，是對大地測量系統(tǒng)的具體實(shí)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)、深度基

準(zhǔn)和重力參考系統(tǒng)。與大地測量系統(tǒng)相對應(yīng)，大地參考框架有坐標(biāo)（參考）框架、高程（參考）框架和重

力測量（參考）框架三種。

1.2.1大地測量坐標(biāo)系統(tǒng)和大地側(cè)量常數(shù)

大地測量坐標(biāo)系統(tǒng)是一種固定在地球上，隨地球一起轉(zhuǎn)動(dòng)的非慣性坐標(biāo)系統(tǒng)。根據(jù)其原點(diǎn)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)形式上分，大地測量坐標(biāo)系統(tǒng)又分為空間直角坐標(biāo)系統(tǒng)、大地坐標(biāo)

系統(tǒng)兩種形式?？臻g直角坐標(biāo)一般用（x.y,Z）表示；大地坐標(biāo)用（經(jīng)度、，緯度，大地高H）表示，

其中大地高H是指空間點(diǎn)沿橢球面法線方向至橢球面的距離。大地測量常數(shù)是指與地球一起旋轉(zhuǎn)且和地

球表面最佳吻合的旋轉(zhuǎn)橢球（即地球橢球）幾何參數(shù)和物理參數(shù)。它分為基本常數(shù)和導(dǎo)出常數(shù)?；境?shù)

唯一定義了大地測量系統(tǒng)。導(dǎo)出常數(shù)由基本常數(shù)導(dǎo)出，便于大地測量應(yīng)用。大地測量常數(shù)按屬性分為幾何

常數(shù)和物理常數(shù)。

1.2.2大地測量坐標(biāo)框架

1.參心坐標(biāo)框架傳統(tǒng)的大地測量坐標(biāo)框架是由天文大地網(wǎng)實(shí)現(xiàn)和維持的，一般定義在參心坐標(biāo)系統(tǒng)中，

是一種區(qū)域性、二維靜態(tài)的地球坐標(biāo)框架。20世紀(jì)，世界上絕大部分國家或地區(qū)都采用天文大地網(wǎng)來實(shí)

現(xiàn)和維持各自的參心坐標(biāo)框架。我國在20世紀(jì)50——80年代完成的全國天文大地網(wǎng)，分別定義在

1954北京坐標(biāo)系統(tǒng)和1980西安坐標(biāo)系中。我國天文大地控制點(diǎn)（大地點(diǎn)）覆蓋我國大陸和海南島，采

用整體平差方法構(gòu)建了我國參心坐標(biāo)框架。

2.地心坐標(biāo)框架國際地面參考框架（ITRF）是國際地面參考系統(tǒng)（ITRS）的具體實(shí)現(xiàn)。它以甚長

基線干涉測量（VLBIX衛(wèi)星激光測距（SLR\激光測月（LLR卜GPS和衛(wèi)星多普勒定軌定位

（DORIS）等空間大地測量技術(shù)構(gòu)成全球觀測網(wǎng)點(diǎn)，經(jīng)數(shù)據(jù)處理，得到ITRF點(diǎn)（地面觀測點(diǎn)）站坐標(biāo)

和速度場等。目前，ITRF已成為國際公認(rèn)的應(yīng)用最廣泛、精度最高的地心坐標(biāo)框架。

2000國家大地控制網(wǎng)是定義在ITRS2000地心坐標(biāo)系統(tǒng)中的區(qū)域性地心坐標(biāo)框架。區(qū)域性地心坐標(biāo)框架

一般由三級構(gòu)成。第一級為連續(xù)運(yùn)行站構(gòu)成的動(dòng)態(tài)地心坐標(biāo)框架，它是區(qū)域性地心坐標(biāo)框架的主控制；第

二級是與連續(xù)運(yùn)行站定期聯(lián)測的大地控制點(diǎn)構(gòu)成的準(zhǔn)動(dòng)態(tài)地心坐標(biāo)框架；第三級是加密大地控制點(diǎn)。

1.2.3高程系統(tǒng)和高程框架

1.高程基準(zhǔn)高程基準(zhǔn)定義了陸地上高程測量的起算點(diǎn)，區(qū)域性高程基準(zhǔn)可以用驗(yàn)潮站的長期平均海面來

確定，通常定義該平均海面的高程為零。在地面預(yù)先設(shè)置好一固定點(diǎn)（組），聯(lián)測其至平均海水面的海拔高

程。這個(gè)固定點(diǎn)就稱為水準(zhǔn)原點(diǎn)，其高程就是區(qū)域性水準(zhǔn)測量起算高程。

1954年，我國確定用青島驗(yàn)潮站驗(yàn)潮計(jì)算的黃海平均海水面作為高程基準(zhǔn)面，并在青島市觀象山修建了

國家水準(zhǔn)原點(diǎn)。1956年，通過對青島驗(yàn)潮站7年的驗(yàn)潮資料的計(jì)算，求出我國青島水準(zhǔn)原點(diǎn)高程為

72.289m.1976年，我國進(jìn)行了國家二期一等水準(zhǔn)網(wǎng)布測工作。同時(shí)建立了1985國家高程基準(zhǔn)。1985國

家高程基準(zhǔn)是我國現(xiàn)采用的高程基準(zhǔn)，青島水準(zhǔn)原點(diǎn)高程為72.2604m.

2.高程系統(tǒng)我國高程系統(tǒng)采用正常高系統(tǒng)，正常高的起算面是似大地水準(zhǔn)面。由地面點(diǎn)沿垂線向下至

似大地水準(zhǔn)面之間的距離，就是該點(diǎn)的正常高，即該點(diǎn)的高程，

3.高程框架高程框架是高程系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)。我國水準(zhǔn)高程框架由國家二期一等水準(zhǔn)網(wǎng)，以及國家二期一等

水準(zhǔn)復(fù)測的高精度水準(zhǔn)控制網(wǎng)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)為水準(zhǔn)高差傳遞方式。

高程框架分為四個(gè)等級，分別稱為國家一、二、三、四等水準(zhǔn)控制網(wǎng)?？蚣茳c(diǎn)的正常高采用逐級控制，其

現(xiàn)勢性通過一、二等水準(zhǔn)控制網(wǎng)的定期復(fù)測來維持。

高程框架的另一種形式是通過（似）大地水準(zhǔn)面精化來實(shí)現(xiàn)的。

1.2.4重力系統(tǒng)和重力測量框架

重力是重力加速度的簡稱。重力測量就是測定空間一點(diǎn)的重力加速度。重力基準(zhǔn)就是標(biāo)定一個(gè)國家或地區(qū)

的絕對重力值的標(biāo)準(zhǔn)。重力參考系統(tǒng)則是指采用的橢球常數(shù)及其相應(yīng)的正常重力場。重力測量框架則是由

分布在各地的若干絕對重力點(diǎn)和相對重力點(diǎn)構(gòu)成的重力控制網(wǎng)，以及用作相對重力尺度標(biāo)準(zhǔn)的若干條長短

基線。

在20世紀(jì)50—70年代，我國采用波茨坦重力基準(zhǔn)，重力參考系統(tǒng)采用克拉索夫斯基橢球常數(shù)。80

年代初,我國建立了“國家1985重力基本網(wǎng)”，簡稱為“85網(wǎng):它由6個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)、46個(gè)基本點(diǎn)和5個(gè)

基本點(diǎn)引點(diǎn)組成。重力參考系統(tǒng)則采用IAG75橢球常數(shù)及其相應(yīng)正常重力場。

1999年至2002年，我國完成了2000國家重力基本網(wǎng)建設(shè)，簡稱“2000網(wǎng)A它由259個(gè)點(diǎn)組成，

其中基準(zhǔn)點(diǎn)21個(gè)、基本點(diǎn)126個(gè)和基本點(diǎn)引點(diǎn)112個(gè)；長基線網(wǎng)1個(gè)，重力儀格值標(biāo)定場8處，聯(lián)

測了1985國家重力基本網(wǎng)及中國地殼運(yùn)動(dòng)觀測網(wǎng)絡(luò)重力網(wǎng)點(diǎn)66個(gè)。該網(wǎng)使用了FGS絕對重力儀施

測，并增加了絕對重力點(diǎn)的數(shù)量，覆蓋面大，是我國新的重力測量基準(zhǔn)。重力系統(tǒng)采用GRS80橢球常數(shù)

及其相應(yīng)正常重力場。

1.2.5深度基準(zhǔn)深度基準(zhǔn)面的選擇與海區(qū)潮汐情況有關(guān)，常采用當(dāng)?shù)氐某毕{(diào)和常數(shù)來計(jì)算，由于各

地潮汐性質(zhì)不同，計(jì)算方法不同，一些國家和地區(qū)的深度基準(zhǔn)面也不相同。有的采用理論深度基準(zhǔn)面，有

的采用平均低潮面、最低低潮面、大潮平均低潮面等。我國1956年以前主要采用了最低低潮面、大潮平

均低潮面和實(shí)測最低潮面等為深度基準(zhǔn)。從1957年起采用理論深度基準(zhǔn)面為深度基準(zhǔn)。該面是按蘇聯(lián)弗

拉基米爾計(jì)算的當(dāng)?shù)乩碚撟畹偷统泵妗?/p>

1.3時(shí)間系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng)框架

在現(xiàn)代大地測量中，為了研究諸如地殼升降和地球板塊運(yùn)動(dòng)等地球動(dòng)力學(xué)現(xiàn)象，時(shí)間也和描述觀測點(diǎn)的空

間坐標(biāo)一樣，成為研究點(diǎn)位運(yùn)動(dòng)過程和規(guī)律的一個(gè)重要分量，從而形成空間與時(shí)間參考系中的四維大地測

量。時(shí)間系統(tǒng)規(guī)定了時(shí)間測量的參考標(biāo)準(zhǔn)，包括時(shí)刻的參考標(biāo)準(zhǔn)和時(shí)間間隔的尺度標(biāo)準(zhǔn)。時(shí)間系統(tǒng)也稱為

時(shí)間基準(zhǔn)或時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)。頻率基準(zhǔn)規(guī)定了“秒長”的尺度，任何一種時(shí)間基準(zhǔn)都必須建立在某個(gè)頻率基準(zhǔn)的基

礎(chǔ)上。因此，時(shí)間基準(zhǔn)也稱為時(shí)間頻率基淮。時(shí)間系統(tǒng)框架是在某一區(qū)域或全球范圍內(nèi)，通過守時(shí)、授時(shí)

和時(shí)間頻率測量技術(shù)，實(shí)現(xiàn)和維持統(tǒng)一的時(shí)間系統(tǒng)。

1.3.1常用的時(shí)間系統(tǒng)

大地測量中常用的時(shí)間系統(tǒng)有：

(1)世界時(shí)(UniversalTime.UT):以地球自轉(zhuǎn)周期為基準(zhǔn)，在1960年以前一直作為國際時(shí)間基準(zhǔn)。

(2)原子時(shí)(Atomi.Tim.,AT):以位于海平面(大地水準(zhǔn)面，等位面)的艷(133cs)原子內(nèi)部

兩個(gè)超精細(xì)結(jié)構(gòu)能級躍遷輻射的電磁波周期為基準(zhǔn)，從1958年1月1日世界的零時(shí)開始啟用。

(3)力學(xué)時(shí)(DynamicTime.DT):在天文學(xué)中，天體的星歷是根據(jù)天體動(dòng)力學(xué)理論的運(yùn)動(dòng)方程而編算

的，其中所采用的獨(dú)立變量是時(shí)間參數(shù)T,這個(gè)數(shù)學(xué)變量T,便被定義為力學(xué)時(shí)。

(4)協(xié)調(diào)時(shí)(UniversalTimeCoordinated.UTC):它并不是一種獨(dú)立的時(shí)間，而是時(shí)間服務(wù)工作鐘把

原子時(shí)的秒長和世界時(shí)的時(shí)刻結(jié)合起來的一種時(shí)間。

(5)GPS時(shí)(GPSTime.GPST):由GPS星載原子鐘和地面監(jiān)控站原子鐘組成的一種原子時(shí)基準(zhǔn)，

與國際原子時(shí)保持有19S的常數(shù)差，并在GPS標(biāo)準(zhǔn)歷元1980年1月6日零時(shí)與UTC保持一致。

1.3.2時(shí)間系統(tǒng)框架

時(shí)間系統(tǒng)框架是對時(shí)間系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)。描述一個(gè)時(shí)間系統(tǒng)框架通常需要涉及如下幾個(gè)方面的內(nèi)容：

(1)采用的時(shí)間頻率基準(zhǔn)。時(shí)間系統(tǒng)決定了時(shí)間系統(tǒng)框架采用的時(shí)間頻率基準(zhǔn)。不同的時(shí)間頻率基準(zhǔn)，

其建立和維護(hù)方法不同。歷書時(shí)是通過觀測月球來維護(hù)；力學(xué)時(shí)是通過觀測行星來維護(hù)；原子時(shí)是由分布

不同地點(diǎn)的一組原子頻標(biāo)來建立，通過時(shí)間頻率測量和比對的方法來維護(hù)。

（2）守時(shí)系統(tǒng)。守時(shí)系統(tǒng)用于建立和維持時(shí)間頻率基準(zhǔn)，確定時(shí)刻。為保證守時(shí)的連續(xù)性，不論是哪種

類型的時(shí)間系統(tǒng)，都需要穩(wěn)定的頻標(biāo)。

（3）授時(shí)系統(tǒng)。授時(shí)系統(tǒng)主要是向用戶授時(shí)和時(shí)間服務(wù)。授時(shí)和時(shí)間服務(wù)可通過電話、網(wǎng)絡(luò)、無線電、

電視、專用（長波和短波）電臺、衛(wèi)星等設(shè)施和系統(tǒng)進(jìn)行，它們具有不同的傳遞精度，可滿足不同用戶的

需要。

（4履蓋范圍。覆蓋范圍是指區(qū)域或是全球。20世紀(jì)90年代自美國GPS廣泛使用以來通過與GPS

信號的比對來校驗(yàn)本地時(shí)間頻率標(biāo)準(zhǔn)或測量儀器的情況越來越普遍，原有的計(jì)量傳遞系統(tǒng)的作用相對減少。

補(bǔ)充內(nèi)容1.1

1.1大地測量學(xué)的定義

大地測量學(xué)

是指在一定的時(shí)間與空間參考系中，測量和描繪地球形狀及其重力場并監(jiān)測其變化，為人類活

動(dòng)提供關(guān)于地球的空間信息的一門學(xué)科。

經(jīng)典大地測量：地球剛體不變、均勻旋轉(zhuǎn)的球體或橢球體；范圍小。

現(xiàn)代大地測量：空間測繪技術(shù)（人造地球衛(wèi)星、空間探測器），

空間大地測量：為特征，范圍大。

2大地測量學(xué)的基本體系

應(yīng)用大地測量、橢球大地測量、天文大地測量、大地重力測量、測量平差等；新分支：海樣大

地測量、行星大地測量、衛(wèi)星大地測量、地球動(dòng)力學(xué)、慣性大地測量。

幾何大地測量學(xué)（即天文大地測量學(xué)）

基本任務(wù)：是確定地球的形狀和大小及確定地面點(diǎn)的幾何位置。

主要內(nèi)容：國家大地測量控制網(wǎng)（包括平面控制網(wǎng)和高程控制網(wǎng)）建立的基本原理和方法，精密角度測量，

距離測量，水準(zhǔn)測量；地球橢球數(shù)學(xué)性質(zhì)，橢球面上測量計(jì)算，橢球數(shù)學(xué)投影變換以及地球橢球幾何參數(shù)

的數(shù)學(xué)模型.

物理大地測量學(xué)：即理論大地測量學(xué)

基本任務(wù)：是用物理方法（重力測量）確定地球形狀及其外部重力場。

主要內(nèi)容：包括位理論，地球重力場，重力測量及其歸算，推求地球形狀及外部重力場的理論

與方法。

空間大地測量學(xué)：

主要研究以人造地球衛(wèi)星及其他空間探測器為代表的空間大地測量的理論、技術(shù)與方法。

1.3大地測量學(xué)的基本內(nèi)容

建立和維持國家和全球的測繪基準(zhǔn)、坐標(biāo)系統(tǒng)（天文大地水平控制網(wǎng)、工程控制網(wǎng)和精密水準(zhǔn)網(wǎng)以及海洋

大地控制網(wǎng)），以滿足國民經(jīng)濟(jì)和國防建設(shè)的需要。

研究為獲得高精度測量成果的儀器和技術(shù)方法。研究地球表面向橢球面或平面的投影數(shù)學(xué)變換及有關(guān)大地

測量計(jì)算。

3.研究大規(guī)模、高精度和多類別的地面網(wǎng)、空間網(wǎng)的數(shù)據(jù)處理的理論和方法，測量數(shù)據(jù)庫建立及應(yīng)用等。

1.5大地測量學(xué)發(fā)展簡史及展望

1大地測量學(xué)的發(fā)展簡史

第一階段：地球圓球階段

從遠(yuǎn)古至17世紀(jì)，人們用天文方法得到地面上同一子午線上兩點(diǎn)的緯度差，用大地法得到對應(yīng)的子午

圈弧長，從而推得地球半徑（弧度測量）

第二階段：地球橢球階段

從17世紀(jì)至19世紀(jì)下半葉，在這將近200年期間，人們把地球作為圓球的認(rèn)識推進(jìn)到向兩極略扁的

橢球。

第三階段：大地水準(zhǔn)面階段

第四階段：現(xiàn)代大地測量新時(shí)期

20世紀(jì)下半葉，以電磁波測距、人造地球衛(wèi)星定位系統(tǒng)及甚長基線干涉測量等為代表的新的測量技術(shù)的出

現(xiàn)，給傳統(tǒng)的大地測量帶來了革命性的變革，大地測量學(xué)進(jìn)入了以空間測量技術(shù)為代表的現(xiàn)代大地測量發(fā)

展的新時(shí)期。

補(bǔ)充內(nèi)容1.2

時(shí)間的描述包括時(shí)間原點(diǎn)、單位(尺度)，時(shí)刻及時(shí)間間隔等。時(shí)間是物質(zhì)運(yùn)動(dòng)過程的連續(xù)的表現(xiàn)，選擇

測量時(shí)間單位的基本原則是選取一種物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)。時(shí)間的特點(diǎn)是連續(xù)、均勻,故一種物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)也應(yīng)該連

續(xù)、均勻。

周期運(yùn)動(dòng)滿足如下三項(xiàng)要求，可以作為計(jì)量時(shí)間的方法。

運(yùn)動(dòng)是連續(xù)的；

運(yùn)動(dòng)的周期具有足夠的穩(wěn)定性；

運(yùn)動(dòng)是可觀測的。

選取的物理對象不同，時(shí)間的定義不同：

地球的自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、地球的公轉(zhuǎn)、物質(zhì)的振動(dòng)等都可作為計(jì)量時(shí)間的方法。

根據(jù)選取的定義時(shí)間的對象不同，介紹以下幾種較常用時(shí)間系統(tǒng)：

恒星時(shí)(ST=SiderealTime)恒星時(shí)(ST)

以春分點(diǎn)作為基本參考點(diǎn)，由春分點(diǎn)周日視運(yùn)動(dòng)確定的時(shí)間，稱為恒星時(shí)。

平太陽時(shí)MT

以真太陽作為基本參考點(diǎn)，由其周日視運(yùn)動(dòng)確定的時(shí)間，稱為真太陽時(shí)。地球的公轉(zhuǎn)速度不斷變化，在軌

道的任何地方真太陽日彼此都不相等。

平太陽兩次經(jīng)過春分點(diǎn)的時(shí)間間隔為一回歸年.

1回歸年長=365.2422平太陽日=366.2422恒星日

1平太陽日=(1+1/365.2422)恒星日

平太陽日是以平子夜的瞬時(shí)作為時(shí)間的起算零點(diǎn)，如果LAMT表示平太陽時(shí)角，則某地的平太陽時(shí)

MT=LAMT+12(平子夜與平正午差12小時(shí))

世界時(shí)UT:

以格林尼治平子夜為零時(shí)起算的平太陽時(shí)稱為世界時(shí)。

UT=GAMT+12

GAMT代表格林尼治平太陽時(shí)角。

未經(jīng)任何改正的世界時(shí)表示為UTO,經(jīng)過極移改正的世界時(shí)表示為UT1,進(jìn)一步經(jīng)過地球自轉(zhuǎn)速度的季節(jié)

性改正后的世界時(shí)表示為UT2O

UT1=UT0+AA,UT2=UT1+AT

原子時(shí)(AT)

原子時(shí)是一種以原子諧振信號周期為標(biāo)準(zhǔn)。原子時(shí)的基本單位是原子時(shí)秒，定義為：在零磁場下，位于

海平面的葩原子基態(tài)兩個(gè)超精細(xì)能級間躍遷輻射192631770周所持續(xù)的時(shí)間為原子時(shí)秒，規(guī)定為國際單位

制中的時(shí)間單位。

原子時(shí)的原點(diǎn)定義：1958年1月1日UT2的0時(shí)。

AT=UT2-0.0039⑸

地球自轉(zhuǎn)的不均性，原子時(shí)與世界時(shí)的誤差逐年積累。

協(xié)調(diào)世界時(shí)(UTC)

原子時(shí)與地球自轉(zhuǎn)沒有直接聯(lián)系，由于地球自轉(zhuǎn)速度長期變慢的趨勢，原子時(shí)與世界時(shí)的差異將逐漸變大，

秒長不等，大約每年相差1秒，便于日常使用，協(xié)調(diào)好兩者的關(guān)系，建立以原子時(shí)秒長為計(jì)量單位、在時(shí)

刻上與平太陽時(shí)之差小于0.9秒的時(shí)間系統(tǒng)，稱之為世界協(xié)調(diào)時(shí)(UTC)。

當(dāng)大于0.9秒，采用12月31日或6月30日調(diào)秒。調(diào)秒由國際計(jì)量局來確定公布。

世界各國發(fā)布的時(shí)號均以UTC為準(zhǔn)。

TAI=UTC+1xn(秒)

GPS時(shí)間系統(tǒng)

時(shí)間的計(jì)量對于衛(wèi)星定軌、地面點(diǎn)與衛(wèi)星之間距離測量至關(guān)重要，精確定時(shí)設(shè)備是導(dǎo)航定位衛(wèi)星的重要組

成部分。

GPS的時(shí)間系統(tǒng)采用基于美國海軍觀測實(shí)驗(yàn)室USNO維持的原子時(shí)稱為GPST,它與國際原子的原點(diǎn)不

同，瞬時(shí)相差一常量：

TAI-GPST=19(s)

GPST的起點(diǎn)，規(guī)定1980年1月6日0時(shí)GPS與UTC相等。

GPST與UTC的關(guān)系:

GPST=UTC+1xn-19

1987年：n=23;

1992年：n=26;

2005年:n=32

第2章傳統(tǒng)大地控制網(wǎng)

2.1傳統(tǒng)大地控制網(wǎng)的布設(shè)

2.1.1傳統(tǒng)大地控制網(wǎng)的建設(shè)

采用傳統(tǒng)大地測量技術(shù)建立平面大地控制網(wǎng)就是通過測角、測邊推算大地控制網(wǎng)點(diǎn)的坐標(biāo)。其方法有：三

角測量法、導(dǎo)線測量法、三邊測量法和邊角同測法。

三角測量法優(yōu)點(diǎn)是：檢核條件多，圖形結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高；采取網(wǎng)狀布設(shè)，控制面積較大，精度較高；主要工作

是測角，受地形限制小，擴(kuò)展迅速。缺點(diǎn)是：在交通或隱蔽地區(qū)布網(wǎng)困難，網(wǎng)中推算的邊長精度不均勻,

距起始邊愈遠(yuǎn)精度愈低。但在網(wǎng)中適當(dāng)位置加測起算邊和起算方位角，就可以控制誤差的傳播，彌補(bǔ)這個(gè)

缺點(diǎn)。三角測量法是我國建立天文大地網(wǎng)的主要方法。

導(dǎo)線測量法優(yōu)點(diǎn)是：單線推進(jìn)速度快，布設(shè)靈活，容易克服地形障礙和穿過隱蔽地區(qū)；邊長直接測定，精

度均勻。尤其是電磁波測距技術(shù)的發(fā)展，使導(dǎo)線測量法應(yīng)用比較普遍。主要缺點(diǎn)是：幾何條件少，圖形結(jié)

構(gòu)強(qiáng)度低；控制面積小。我國在西藏地區(qū)天文大地網(wǎng)布設(shè)中主要采用導(dǎo)線測量法。

三邊測量法和邊角同測法只是在特殊情況下采用，我國天文大地網(wǎng)布設(shè)中沒有采用該方法。

2.1.2三角網(wǎng)布設(shè)的原則

國家三角網(wǎng)布設(shè)的原則是：

1.分級布網(wǎng)、逐級控制

先以高精度的稀疏的一等三角鎖網(wǎng)，縱橫交叉地布滿全國，形成統(tǒng)一坐標(biāo)系統(tǒng)骨干網(wǎng)。然后，按不同地區(qū)、

不同特點(diǎn)的實(shí)際需要，再分別布設(shè)二、三、四等三角網(wǎng)。

2.具有足夠的精度

國家三角網(wǎng)是控制測圖的基礎(chǔ)，它的精度必須保證測圖的實(shí)際需要。

3.具有足夠的密度

三角點(diǎn)的密度要根據(jù)測圖的方法及比例尺的大小而定。一般按航測成圖的要求，點(diǎn)的密度規(guī)定見表1-2-1.

4.要有統(tǒng)一的規(guī)格

建立國家三角網(wǎng)，工程規(guī)模巨大，必須有大量的測量單位和作業(yè)人員劃分地區(qū)進(jìn)行作業(yè)。為此，國家必須

制定統(tǒng)一的布網(wǎng)方案和《國家三角側(cè)量和精密導(dǎo)線測量規(guī)范》，作為測量和建立全國統(tǒng)一的三角鎖網(wǎng)的

依據(jù)。

2.1.3全國天文大地網(wǎng)整體平差

全國天文大地網(wǎng)整體平差于1978年至1984年期間完成，1984年6月通過技術(shù)鑒定。通過天文大

地網(wǎng)整體平差，消除了原來分區(qū)平差和逐級控制產(chǎn)生的不合理影響，提高了大地網(wǎng)精度；建立了我國自己

的1980國家大地坐標(biāo)系，并為精化地心坐標(biāo)提供了條件，它是我國大地測量發(fā)展史上的一個(gè)里程碑，也

為我國大地測量的進(jìn)一步發(fā)展打下了良好的基礎(chǔ)。

全國天文大地網(wǎng)整體平差的技術(shù)原則如下：

(I)地球橢球參數(shù)。地球橢球參數(shù)采用1975年國際大地測量與地球物理聯(lián)合會(IUGG)第16屆大

會期間IAG決議推薦的數(shù)值，即IAG—75橢球參數(shù)。

(2)坐標(biāo)系統(tǒng)。根據(jù)天文大地網(wǎng)整體平差結(jié)果建立橢球相同的兩套大地坐標(biāo)系：1980國家大地坐標(biāo)系

和地心坐標(biāo)系。

(3)橢球定位與坐標(biāo)軸指向，1980國家大地坐標(biāo)系的橢球短軸應(yīng)平行于由地球質(zhì)心指向1968.0地極

原點(diǎn)(JYD)的方向，首子午面應(yīng)平行于格林尼治平均天文臺的子午面。橢球定位參數(shù)以我國范圍內(nèi)高

程異常值平方和最小為條件求定。

2.2經(jīng)緯儀和光電測距儀及其檢驗(yàn)

2.2.1經(jīng)緯儀種類

經(jīng)緯儀一般分為光學(xué)經(jīng)緯儀、電子經(jīng)緯儀及全站型電子速測儀。標(biāo)準(zhǔn)型號劃分見表1-2-2.

電子經(jīng)緯儀或全站儀的測角部分的準(zhǔn)確度等級以儀器的標(biāo)準(zhǔn)偏差來劃分，見表1-2-3

2.2.2經(jīng)緯儀檢驗(yàn)

1.光學(xué)經(jīng)緯儀

水平角觀測使用的光學(xué)經(jīng)緯儀，在作業(yè)前應(yīng)通過有相應(yīng)儀器檢驗(yàn)資質(zhì)的儀器檢測機(jī)構(gòu)進(jìn)行檢驗(yàn)，檢驗(yàn)項(xiàng)目、

檢驗(yàn)方法與限差以及檢驗(yàn)周期等，按行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《光學(xué)經(jīng)緯儀》(JJG414-2003)的有關(guān)規(guī)定執(zhí)

行。

2.電子經(jīng)緯儀或全站儀的測角系統(tǒng)水平角觀測使用的電子經(jīng)緯儀或全站儀，在作業(yè)前應(yīng)通過有相應(yīng)儀器檢

定資質(zhì)的儀器檢測機(jī)構(gòu)進(jìn)行檢驗(yàn)，檢驗(yàn)項(xiàng)目、檢驗(yàn)方法與限差以及檢驗(yàn)周期等，按行業(yè)標(biāo)誰《全站型電

子速測儀))(JJGIDO-2003)的有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。

2.2.3光電測距儀

1.光電測距儀分類

光電測距儀按測程分類，分為短程、中程、長程。測程小于3km為短程測距儀，3km至15km為中

程測距儀，測程大于15km至60km為長程測距儀。按測距儀出廠標(biāo)稱標(biāo)準(zhǔn)差，歸算到1km的測距標(biāo)

準(zhǔn)差計(jì)算，分為三級，見表1-2-4.

2.光電測距儀檢定

光電測距儀的首次檢定、后續(xù)檢定應(yīng)通過有相應(yīng)儀器檢定資質(zhì)的儀器檢測機(jī)構(gòu)進(jìn)行檢定，其檢驗(yàn)項(xiàng)目、檢

驗(yàn)方法與限差以及檢驗(yàn)周期等，按行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《光電測距儀》(JJG703-2003)的有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。使

用中的檢驗(yàn)，也應(yīng)執(zhí)行JJG703-2003的有關(guān)規(guī)定。

2.3水平角觀測

2.3.1水平角觀測的主要誤差影響

使用經(jīng)緯儀在野外條件下進(jìn)行觀測，其觀測誤差主要來源于3個(gè)方面：

1.觀測過程中引起的人差人差因人而異，是由觀測者熟練程度造成的。

2.外界條件對觀測精度的影響外界條件主要是指觀測時(shí)大氣的溫度、濕度、密度，太陽的照射方位，

地形、地物等因素。它們對測角精度的影響，主要表現(xiàn)在觀測目標(biāo)的成像質(zhì)量，觀測視線的彎曲，規(guī)標(biāo)或

腳架的扭轉(zhuǎn)等方面。

3.儀器誤差對測角精度的影響儀器誤差，如視準(zhǔn)軸誤差、水平軸不水平的誤差、垂直軸傾斜誤差、測

微器行差、照準(zhǔn)部及水平度盤偏心差、度盤和測微器分劃誤差等。此外，在觀測過程中轉(zhuǎn)動(dòng)儀器時(shí)，可能

產(chǎn)生照準(zhǔn)部轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的彈性帶動(dòng)誤差，腳螺旋的空隙帶動(dòng)差，水平微動(dòng)螺旋的隙動(dòng)差。

2.3.2水平角觀測方法

水平角觀測一般采用方向觀測法、分組方向觀測法和全組合測角法。其中方向觀測法一般廣泛用于三、四

等三角觀測，或在地面點(diǎn)、低規(guī)標(biāo)點(diǎn)和方向較少的二等三角觀測；當(dāng)觀測方向多于6個(gè)時(shí)采用分組方向觀

測法；在一等三角觀測，或在高標(biāo)上的二等三角觀測采用全組合測角法。各等級三角測量觀測使用儀器、

觀測方法和測回?cái)?shù)按表1-2-5規(guī)定執(zhí)行。

2.3.3三角點(diǎn)觀測工作及外業(yè)驗(yàn)算

1.觀測工作程序

(1)觀測點(diǎn)要做好各項(xiàng)準(zhǔn)備工作。包括安裝儀器、確定儀器整置中心、測定測站點(diǎn)和照準(zhǔn)點(diǎn)歸心元素、

設(shè)置測傘、整置儀器、選擇零方向、編制觀測度盤表等。

(2)在完成上述準(zhǔn)備工作后，即可開始觀測工作，具體觀測要求見《國家三角測量和精密導(dǎo)線測量規(guī)

范》.

(3)在完成觀測工作后，離開本點(diǎn)前，應(yīng)對觀測成果進(jìn)行詳細(xì)的檢查、整理和計(jì)算。

總之，要在確保本點(diǎn)成果齊全并準(zhǔn)確無誤時(shí)，方可遷站。在離開本點(diǎn)前，必須將標(biāo)石埋封好，以保證標(biāo)石

的永久保存。

2.三角測量外業(yè)驗(yàn)算

外業(yè)驗(yàn)算應(yīng)包括以下內(nèi)容和程序：

(1)檢查外業(yè)資料，包括觀測手簿、觀測記簿、歸心投影用紙等；

(2)編制已知數(shù)據(jù)表和繪制三角鎖網(wǎng)圖；

(3)三角形近似球面邊長計(jì)算和球面角超計(jì)算；

(4)歸心改正計(jì)算，并將觀測方向值化至標(biāo)石中心；

(5)分組的測站平差；

(6)三角形閉合差和測角中誤差的計(jì)算；

(7)近似坐標(biāo)和曲率改正計(jì)算；

(8)極條件閉合差計(jì)算，基線條件閉合差計(jì)算，方位角條件閉合差計(jì)算等。

2.4三角高程測量

在傳統(tǒng)大地測量中，三角高程測量是測定各等級大地點(diǎn)高程的基本方法；各等級所有三角邊和導(dǎo)線邊均須

對向觀測垂直角，用以推算高程。

2.4.1垂直角觀測方法

垂直角觀測方法有兩種，一是中絲法，二是三絲法。

(1)中絲法。就是以望遠(yuǎn)鏡十字絲的水平中絲為準(zhǔn)，照準(zhǔn)目標(biāo)測定垂直角。

(2)三絲法。就是以望遠(yuǎn)鏡三根水平絲為準(zhǔn)，依次照準(zhǔn)同一目標(biāo)來測定垂直角。

中絲法和三絲法的實(shí)質(zhì)是一樣的，只是由于經(jīng)緯儀的類型不同，其望遠(yuǎn)鏡中的水平絲根數(shù)也不同。當(dāng)然，

有三根水平絲的儀器，也可進(jìn)行中絲法觀測。所以在實(shí)際作業(yè)中，觀測者可靈活選用這兩種方法。

在測站上均有若干個(gè)觀測方向時(shí)，應(yīng)將所有方向分成若干組，每組包括2-4個(gè)方向。每組一測回的觀測方

法是：盤左時(shí)，依次照準(zhǔn)該組中所有方向，并分別讀取垂直度盤讀數(shù)；在盤右時(shí)，依相反的次序照準(zhǔn)該組

中所有方向，讀取垂直度盤讀數(shù)。

根據(jù)規(guī)定，各等級三角點(diǎn)上每一方向按中絲法觀測時(shí)應(yīng)測四測回，三絲法觀測時(shí)應(yīng)測二測回。

2.4.2高差計(jì)算公式

1.單向觀測高差計(jì)算實(shí)用公式在A點(diǎn)觀測B點(diǎn)的高差為(1-2-1)式

2.用傾斜距離d計(jì)算高差的單向公式在光電測距中，常采用直接測定的傾斜距離d計(jì)算高差，其公

式(1-2-2)

2.4.3大氣垂直折光及其減弱措施

形成大氣密度垂直梯度的主要原因，是由于地球質(zhì)量對大氣分子的引力作用，使大氣密度按上疏下密的基

本狀態(tài)分布，越接近地面密度就越大，反之就越小。同時(shí)，它還隨著溫度的變化而變化。在不同的地區(qū)，

不同地形條件，不同季節(jié)，不同天氣，不同時(shí)刻，不同地面覆蓋物以及視線超出地面不同高度的情況下，

形成的大氣密度梯度都不會相同。也就是說，在各種不同情況下，折光系數(shù)K值都可能有很大差異。據(jù)

我國幾個(gè)地區(qū)的統(tǒng)計(jì)資料，K值一般在0.09-0.16之間（在平原地區(qū)布設(shè)短邊導(dǎo)線時(shí)，由于視線接近

地面，受近地大氣折射的影響，K值會出現(xiàn)負(fù)值b

由于折光系數(shù)K的變化很復(fù)雜，完全準(zhǔn)確地掌握其變化規(guī)律將比較困難，只能根據(jù)實(shí)驗(yàn)資料概括出

一般變化規(guī)律。根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)證明，K值在一天之內(nèi)的變化情況是：中午附近K值最小，并且比較穩(wěn)定；

日出日落時(shí)K值較大，而且變化較快。

在實(shí)際作業(yè)中，如果有必要，則應(yīng)準(zhǔn)確地測定某一區(qū)域規(guī)定作業(yè)時(shí)間內(nèi)的平均折光系數(shù)，用以計(jì)算各

個(gè)單向觀測高差。

此外，根據(jù)垂直折光的性質(zhì)和折光系數(shù)變化規(guī)律，可采取選擇有利觀測時(shí)間、對向觀測、提高觀測視

線的高度、利用短邊傳算高程等措施，減弱大氣垂直折光的影響。

2.4.4三角高程測量的精度

由高差公式可知，觀測高差h與垂直角a、邊長S、儀器高和規(guī)標(biāo)高、大氣折光系數(shù)K值有關(guān)。這些

數(shù)值有了誤差，必然引起高差產(chǎn)生誤差。根據(jù)理論推導(dǎo)和實(shí)測三角高程精度統(tǒng)計(jì)，對向高差中數(shù)的中誤差，

在最不利的觀測條件下所達(dá)到的精度為

mh=±0.025S

2.5導(dǎo)線測量

2.5.1導(dǎo)線的布設(shè)

導(dǎo)線是布設(shè)國家水平大地控制網(wǎng)的方法之一，導(dǎo)線測量分一、二、三、四等，其布設(shè)原則與三角測量類似。

一、二、三、四等導(dǎo)線測角、測邊的精度要求，應(yīng)使導(dǎo)線推算的各元素精度與相應(yīng)等級三角鎖網(wǎng)推算精度

大體一致。

一、二等導(dǎo)線一般沿主要交通干線布設(shè)，縱橫交叉構(gòu)成較大的導(dǎo)線環(huán)，幾個(gè)導(dǎo)線環(huán)連接成導(dǎo)線網(wǎng)。三、四

等導(dǎo)線是在一、二等導(dǎo)線網(wǎng)（或三角鎖網(wǎng)）的基礎(chǔ)上進(jìn)一步加密，應(yīng)布設(shè)為附合導(dǎo)線。國家導(dǎo)線網(wǎng)布設(shè)規(guī)

格見表1-2-6.

2.5.2導(dǎo)線邊方位角中誤差

一等導(dǎo)線布設(shè)成兩端有方位角控制的自由導(dǎo)線；二等以下都布設(shè)成附合導(dǎo)線；某些特種控制導(dǎo)線也有采

用一端有起始方位角的自由導(dǎo)線。

1.一端有已知方位角的自由導(dǎo)線

一端有已知方位角的自由導(dǎo)線最弱邊方位角中誤差計(jì)算公式為（1-2-4）式

2.兩端有已知方位角的自由導(dǎo)線

兩端有已知方位角的自由導(dǎo)線最弱邊方位角中誤差計(jì)算公式為（1-2-5）式

2.5.3導(dǎo)線測量作業(yè)及概算

導(dǎo)線測量的外業(yè)和三角測量基本相伺，包括選點(diǎn)、造標(biāo)、埋石、邊長測量、水平角觀測、高程測量和野外

驗(yàn)算等工作。

1.選點(diǎn)、造標(biāo)和埋石

選點(diǎn)時(shí)導(dǎo)線邊沿線的地形必須適合光電測距，應(yīng)注意兩端點(diǎn)量測的氣象數(shù)據(jù)對于整個(gè)測線有較好的代表性。

導(dǎo)線點(diǎn)最好設(shè)在交通線附近的小山頭上，以利于測角、測距，并使運(yùn)輸方便，特別是便于光電儀器、器材

的運(yùn)送，同時(shí)也便于以后的發(fā)展。導(dǎo)線兩端點(diǎn)的高差（h）不宜過大。導(dǎo)線的造標(biāo)和埋石與三角測量相同。，

2.邊長測量

對于一、二等導(dǎo)線邊的距離測量要采用標(biāo)稱精度不低于（5+1）mm，測程不短于15km的遠(yuǎn)程光電測

距儀。距離測量的技術(shù)要求見表1-2-7.

對于三、四等導(dǎo)線邊的距離測量可采用測程3km至15km的中程光電測距儀。距離測量的技術(shù)要求見

表1-2-8.

3.水平角觀測

當(dāng)導(dǎo)線點(diǎn)上應(yīng)觀測的方向數(shù)為2個(gè)時(shí)，各等級均采用角觀測法，即在總測回中，以奇數(shù)測回和偶數(shù)測回（各

為總測回一半）分別觀測導(dǎo)線前進(jìn)方向的左角和右角。觀測右角時(shí)仍以左角起始方向?yàn)闇?zhǔn)換置度盤位置。

在導(dǎo)線交叉點(diǎn)上，應(yīng)觀測方向數(shù)多于2個(gè)時(shí)，對于一、二等導(dǎo)線采用全組合測角法進(jìn)行觀測；對于三、四

等導(dǎo)線采用方向觀測法進(jìn)行觀測。

選擇最有利的觀測時(shí)間觀測。對于一、二等，一個(gè)測站上的全部測回至少應(yīng)分配在兩個(gè)不同時(shí)間段完成。

水平角觀測的各項(xiàng)限差，按相應(yīng)等級三角測量水平角觀測限差規(guī)定執(zhí)行。

水平角觀測的操作程序和注意事項(xiàng)以及歸心元素的測定，與同等級三角測量要求相同。方向權(quán)數(shù)或測回?cái)?shù)

見表1-2-9.

4.垂直角觀測

垂直角觀測方法和各項(xiàng)限差要求等均與三角測量之垂直角觀測方法完全相同。各等級導(dǎo)線點(diǎn)上對每一方向

按中絲法測六測回或按三絲法測三測回。

5.導(dǎo)線測量概算

導(dǎo)線測量外業(yè)概算主要是為檢核野外角度觀測、邊長測量的質(zhì)量，并為平差計(jì)算做準(zhǔn)備。

補(bǔ)充內(nèi)容2.1國家傳統(tǒng)平面大地控制網(wǎng)建立

地面點(diǎn)位置，應(yīng)是三維坐標(biāo)表示，但傳統(tǒng)大地測量分為平面和高程來測設(shè)，分別講授。

一、建立國家傳統(tǒng)平面大地控制網(wǎng)方法

1）三角測量法坐標(biāo)計(jì)算原理

已知一點(diǎn)坐標(biāo)、一邊長度和方位角，用正弦定理解求其它邊長、方位角和點(diǎn)的坐標(biāo)。

三角網(wǎng)的元素

①起算元素

已知坐標(biāo)、邊長和已知方位角，也稱起算數(shù)據(jù)。

②觀測元素

三角網(wǎng)中觀測的所有方向（或角度）。

③推算元素

由起算元素和觀測元素的平差值推算的三角網(wǎng)中其他邊長、坐標(biāo)方位角和各點(diǎn)坐標(biāo)。

2）導(dǎo)線測量法坐標(biāo)計(jì)算原理

已知一點(diǎn)坐標(biāo)、一邊的方位角，進(jìn)而解求其它點(diǎn)的坐標(biāo)。

3）三邊測量及邊角同測法

?三邊測量：圖形同三角測量，只測邊長，不測角度。

?邊角同測：測角，再加測部分邊長。

?邊角全測：角度和和邊長全部測量。

邊角全測網(wǎng)的精度最高，相應(yīng)工作量也較大。

故在建立高精度的專用控制網(wǎng)（如精密的形變監(jiān)

測網(wǎng)）或不能選擇良好布設(shè)圖形的地區(qū)可采用此

法而獲得較高精度

4）天文測量法

在地面點(diǎn)上架設(shè)儀器，通過觀測天體（主要是恒星）并記錄觀測瞬間的時(shí)刻，來確定地面點(diǎn)的地理位置，

即天文經(jīng)度、天文緯度和該點(diǎn)至另一點(diǎn)的天文方位角。

特點(diǎn)：

?各點(diǎn)彼此獨(dú)立觀測，勿需點(diǎn)間通視，組織工作簡單、測量誤差不會積累。

-但因其定位精度不高，不能作為建立國家平面大地控制網(wǎng)的基本方法。

但在大地控制網(wǎng)中卻是不可缺少的，為了控制水平角觀測誤差積累對推算方位角的影響，需在每隔一

定距離的三角點(diǎn)上進(jìn)行天文觀測，以推求大地方位角

A=a+（L-A）sin<p

A:大地方位角L:大地經(jīng)度

<p:天文緯度A:天文經(jīng)度

a:天文方位角

上式稱為拉普拉斯方程式.

二、建立國家平面大地控制網(wǎng)的基本原則

1、大地控制網(wǎng)應(yīng)分級布設(shè)、逐級控制

先以精度高而稀疏的一等三角鎖，盡可能沿經(jīng)緯線縱橫交叉地迅速地布滿全國，形成統(tǒng)一的骨干控制

網(wǎng)，然后在一等鎖環(huán)內(nèi)逐級布設(shè)二、三、四等三角網(wǎng)。

GPS測量控制網(wǎng)按其精度劃分為A、B、C、D、E五級，其中A級網(wǎng)建立我國最高精度的坐標(biāo)框架。

對應(yīng)關(guān)系：

常規(guī)大地測量一二三四

GPS測量ABCDE

2、大地控制網(wǎng)應(yīng)有足夠的精度

國家三角網(wǎng)精度，應(yīng)能滿足大比例尺測圖的要求

在測圖中，要求首級圖根點(diǎn)相對于起算三角點(diǎn)的點(diǎn)位誤差，在圖上應(yīng)不超過±0.1mm,相對于地面點(diǎn)的

點(diǎn)位誤差則不超過±0.1Nmm(N為測圖比例尺分母)。而圖根點(diǎn)對于國家三角點(diǎn)的相對誤差，又受圖根點(diǎn)

誤差和國家三角點(diǎn)誤差的共同影響，為使國家三角點(diǎn)的誤差影響可以忽略不計(jì)，應(yīng)使相鄰國家三角點(diǎn)的點(diǎn)

位誤差小于1/3x0.1Nmm。

不同比例尺測圖對相鄰三角點(diǎn)點(diǎn)位的精度要求

測圖比例尺圖根點(diǎn)對于三角點(diǎn)的點(diǎn)位誤差(m)相鄰三角點(diǎn)的點(diǎn)位誤差(m)

1:5萬±5.0±1.7

125萬±2.5±0.83

1:1萬±1.0±0.33

1:5千±0.5±0.17

1:2千±0.2±0.07

為滿足現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)需要，國家一、二等網(wǎng)精度除滿足測圖要求外，精度要求還要更高一些，以保留一

定精度儲備。

3、大地控制網(wǎng)應(yīng)有一定的密度

國家三角網(wǎng)是測圖的基本控制，其密度也應(yīng)滿足測圖要求.

三角點(diǎn)的密度，是指每幅圖中包含有多少個(gè)控制點(diǎn)，而測圖的比例尺不同，每幅圖的面積也不同。所

以，三角點(diǎn)的密度也用平均若干平方公里有一個(gè)三角點(diǎn)來表示。

見下面的常規(guī)大地測量和GPS測量的基本要求

（1）不同比例尺地圖對大地點(diǎn)的數(shù)量要求：

測圖比例尺1：5萬1:2.5萬1:1萬

平均每幅圖面積（km2）350-500100-12515-20

平均每幅圖的三角點(diǎn)個(gè)數(shù)32-31

每點(diǎn)控制的面積（km2）1505020

三角網(wǎng)的平均邊長（km）1382~6

相應(yīng)的三角網(wǎng)等級二等三等四等

（2）GPS測量中兩相鄰點(diǎn)間的距離要求：

單位：km

等級相鄰點(diǎn)最小距離相鄰點(diǎn)最大距離相鄰點(diǎn)平均距離

A1002000300

B1525070

C54015-10

D21510-5

E1105-2

4、大地控制網(wǎng)應(yīng)有統(tǒng)一的技術(shù)規(guī)格和要求

領(lǐng)土廣闊、工程浩大，耗時(shí)較長，單位較多。

1958年和1959年國家測繪總局先后頒布了《大地測量法式（草案）》和《一、二、三、四等三角測量細(xì)

則》,1974年又頒布了《國家三角測量和精密導(dǎo)線測量規(guī)范》。為規(guī)范GPS測量工作,1992年國家測繪局

發(fā)布了《全球定位系統(tǒng)（GPS）測量規(guī)范》。

規(guī)范很多，應(yīng)遵照執(zhí)行

三、國家平面大地控制網(wǎng)布設(shè)方案

1、常規(guī)大地測量方法布設(shè)國家三角網(wǎng)

1）一等三角鎖布設(shè)方案

網(wǎng)形：沿經(jīng)緯線方向構(gòu)成縱橫交叉的網(wǎng)狀，兩相鄰交叉點(diǎn)之間的三角鎖稱為鎖段，鎖段長度一般為200km,

縱橫鎖段構(gòu)成鎖環(huán).

平均邊長：山區(qū)一般為25km左右,平原地區(qū)一般為20km.

測角中誤差：小于07'

2）二等三角鎖、網(wǎng)布設(shè)方案

二等三角網(wǎng)既是地形測圖的基本控制，又是加密

三、四等三角網(wǎng)（點(diǎn)）的基礎(chǔ)，它和一等三角鎖網(wǎng)同屬國家高級控制點(diǎn)。

（1）二等補(bǔ)充鎖網(wǎng)方案（舊二網(wǎng)）:

1958年以前分兩級布設(shè)，在一等鎖環(huán)內(nèi)首先布設(shè)縱橫交叉的二等基本鎖，將一等鎖分為四個(gè)部分，

然后再在每個(gè)部分中布設(shè)二等補(bǔ)充網(wǎng)。

（2）二等全面網(wǎng)方案（新二網(wǎng)）:

1958年以后布設(shè)的，二等網(wǎng)的平均邊長為13km左右,測角中誤差應(yīng)小于±1.0"（基本

按前蘇聯(lián)的方案）

舊二網(wǎng)圖示：新二網(wǎng)圖示：

3）三、四等三角網(wǎng)

（1）插網(wǎng)法：

在高等級三角網(wǎng)內(nèi)，以高級點(diǎn)為基礎(chǔ)，布設(shè)次一等級的連續(xù)三角網(wǎng).

一種是和高級點(diǎn)構(gòu)成連續(xù)的三角網(wǎng)；

一種是附合在高級點(diǎn)上。

三等網(wǎng)的平均邊長為8km,四等網(wǎng)邊長在2~6km范圍內(nèi)變通，測角中誤差三等為±1.8",四等±2.5"

(2)插點(diǎn)法：

在高等級三角網(wǎng)的一個(gè)或兩個(gè)三角形內(nèi)插入一個(gè)或兩個(gè)低等級的新點(diǎn)。

存在圖形結(jié)構(gòu)問題，插點(diǎn)不能在危險(xiǎn)區(qū)域內(nèi)。

四、我國天文大地網(wǎng)基本情況簡介

我國統(tǒng)一的國家大地控制網(wǎng)的布設(shè)工作始于20世紀(jì)50年代初，60年代末基本完成，歷時(shí)二十余年。

共布設(shè)一等三角鎖401條，一等三角點(diǎn)6182個(gè)，構(gòu)成121個(gè)一等鎖環(huán)，鎖系長達(dá)7.3萬km。一等導(dǎo)線

點(diǎn)312個(gè)，構(gòu)成10個(gè)導(dǎo)線環(huán)，總長約1萬km。

1982年完成了全國天文大地網(wǎng)的整體平差工作。網(wǎng)中包括一等三角鎖系，二等三角網(wǎng)，部分三等網(wǎng)，總共

約有5萬個(gè)大地控制點(diǎn)，500條起始邊和近1000個(gè)正反起始方位角的約30萬個(gè)觀測量的天文大地網(wǎng)。

平差結(jié)果表明：網(wǎng)中離大地點(diǎn)最遠(yuǎn)點(diǎn)的點(diǎn)位中誤±0.9m,一等觀測方向中誤差為±0.46".兩種方案平差后所

得結(jié)果基本一致，坐標(biāo)最大差值為4.8cm.

?精度之高，規(guī)模之大，堪稱世界第一。

國家平面控制網(wǎng)示意圖：

五國家平面大地控制網(wǎng)的布設(shè)

布設(shè)國家平面大地控制網(wǎng)包括以下工作：

--技術(shù)設(shè)計(jì)；

—實(shí)地選點(diǎn)；

--建造鋼標(biāo)；

-標(biāo)石埋設(shè)；

--距離測量，角度測量和平差計(jì)算等工作。

簡稱“選造埋”;“外業(yè)觀測”；“內(nèi)業(yè)計(jì)算”

1)技術(shù)設(shè)計(jì)

技術(shù)設(shè)計(jì)之目的是制定切實(shí)可行的技術(shù)方案，保證測繪產(chǎn)品符合相應(yīng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和要求，并獲得最佳

的社會和經(jīng)濟(jì)效益。

大地控制網(wǎng)技術(shù)設(shè)計(jì)的步驟：

(1)收集資料

(2)實(shí)地踏勘

(3)圖上設(shè)計(jì)

(4)編寫技術(shù)設(shè)計(jì)書

2)實(shí)地選點(diǎn)

實(shí)地選點(diǎn)就是按照實(shí)地情況檢查落實(shí)圖上設(shè)計(jì)，修改其中不恰當(dāng)或不完善的部分。實(shí)地確定控制點(diǎn)的

最適宜位置。

選點(diǎn)后提交資料：

?選點(diǎn)圖；

?點(diǎn)之記；

?選點(diǎn)工作技術(shù)總結(jié)。包括測區(qū)概況，舊點(diǎn)利用情況，選點(diǎn)的數(shù)量和質(zhì)量統(tǒng)計(jì)，需建覘標(biāo)類型及數(shù)量統(tǒng)計(jì)，

對造標(biāo)埋石和觀測工作的建議等內(nèi)容。

3）建造覘（CUAN）標(biāo)

（1）尋常標(biāo)：（2）雙錐標(biāo)：

武測星湖旁的覘標(biāo)（約35米）

微相位差照準(zhǔn)圓筒

（3）屋頂觀測臺

在利用高建筑物設(shè)置三角點(diǎn)時(shí)、宜在建筑物頂面建造1.2米的固定觀測臺

4）標(biāo)石埋設(shè)

大地測量標(biāo)石是控制點(diǎn)的真正標(biāo)志。控制點(diǎn)的坐標(biāo)，實(shí)際上指的就是標(biāo)石中心的坐標(biāo)，所有大地測量的

成果（坐標(biāo)、距離、方位角）都是以標(biāo)石中心為準(zhǔn)的。

一、二等點(diǎn)的標(biāo)石

三、四等點(diǎn)的標(biāo)石三角點(diǎn)的中心標(biāo)志：

補(bǔ)充內(nèi)容2.2大地控制網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)簡介

1）優(yōu)化設(shè)計(jì)：

通俗地講，通過采取一定的措施和方法，在現(xiàn)有的人力、物力、財(cái)力條件下，取得最滿意的效果，就是

“優(yōu)化設(shè)計(jì)”。

2)控制網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的內(nèi)容：

(1)在新網(wǎng)的設(shè)計(jì)中，為使控制網(wǎng)在整體或局部上達(dá)到預(yù)期的精度，研究如何合理地確定網(wǎng)的結(jié)構(gòu)，觀

測量的必要精度及最佳分布；

(2)在已建成的控制網(wǎng)中，研究如何利用現(xiàn)代高精度的觀測量，來改善控制網(wǎng)的精度，以滿足最新科學(xué)

技術(shù)的需要。

3)控制網(wǎng)設(shè)計(jì)的目標(biāo)：

指控制網(wǎng)應(yīng)達(dá)到的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，它是設(shè)計(jì)的依據(jù)和目的，同時(shí)又是評定網(wǎng)的質(zhì)量的指標(biāo)。

質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)有：精度標(biāo)準(zhǔn)、可靠性標(biāo)準(zhǔn)、費(fèi)用標(biāo)準(zhǔn)、可區(qū)分標(biāo)準(zhǔn)及靈敏度標(biāo)準(zhǔn)。

?3個(gè)主要質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)：

精度標(biāo)準(zhǔn)、可靠性標(biāo)準(zhǔn)、費(fèi)用標(biāo)準(zhǔn)

(1)網(wǎng)的精度標(biāo)準(zhǔn)：

以觀測值僅存在隨機(jī)誤差為前提，使用坐標(biāo)參數(shù)的方差-協(xié)方差陣Dxx或協(xié)因數(shù)陣Qxx來度量，

要求網(wǎng)中目標(biāo)成果的精度應(yīng)達(dá)到或高于預(yù)定的精度。

(2)網(wǎng)的可靠性標(biāo)準(zhǔn)：

以考慮觀測值中不僅含有隨機(jī)誤差，還含有粗差為前提，并把粗差歸入函數(shù)模型之中來評價(jià)網(wǎng)的質(zhì)

量。

網(wǎng)的可靠性：

指控制網(wǎng)能夠發(fā)現(xiàn)觀測值中存在的粗差和抵抗殘存粗差對平差結(jié)果的影響的能力。

(3)網(wǎng)的費(fèi)用標(biāo)準(zhǔn)：

在費(fèi)用最小(或不超過某一限度)的情況下使其他質(zhì)量指標(biāo)能滿足要求的布網(wǎng)方案

①最大原則：

費(fèi)用一定，控制網(wǎng)的精度和可靠性最大或者能滿足一定限制下使精度最高。

②最小原則：

精度和可靠性一定，費(fèi)用最省。

布網(wǎng)費(fèi)用：

C總=C設(shè)計(jì)+C造埋+C觀測+C計(jì)算+C分析

優(yōu)化設(shè)計(jì)的分類和方法

T

QXX=（BPB）-'

1）網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)可分為零、一、二、三類。

零類設(shè)計(jì)（基準(zhǔn)設(shè)計(jì)）。固定參數(shù)是B和P,待求參數(shù)是X和Qxx?就是在控制網(wǎng)的網(wǎng)形和觀測值的先

驗(yàn)精度已定的情況下，選擇合適的起始數(shù)據(jù)，使網(wǎng)的精度最高。

一類設(shè)計(jì)（圖形設(shè)計(jì)）。固定參數(shù)是P和Qxx,待定參數(shù)為B。就是在觀測值先驗(yàn)精度和未知參數(shù)的準(zhǔn)

則矩陣已定的情況下，選擇最佳的點(diǎn)位布設(shè)和最合理的觀測值數(shù)目。通常，在傳統(tǒng)的大地網(wǎng)圖形設(shè)計(jì)中就

是解決這個(gè)問題。

二類設(shè)計(jì)（權(quán)設(shè)計(jì)）：固定參數(shù)是B,Qxx,待定參數(shù)P在控制網(wǎng)的網(wǎng)形和網(wǎng)的精度要求已定的情況下，進(jìn)行

觀測工作量的最佳分配（權(quán)分配），決定各觀測值的精度（權(quán)），使各種觀測手段得到合理組合。

三類設(shè)計(jì)（加密設(shè)計(jì)）：固定參數(shù)是Qxx和部分B,P,待定參數(shù)為部分B和P,是對現(xiàn)有網(wǎng)和現(xiàn)有

設(shè)計(jì)進(jìn)行改進(jìn)，引入附加點(diǎn)或附加觀測值，導(dǎo)致點(diǎn)位增刪或移動(dòng)，觀測值的增刪或精度改變。

2）優(yōu)化設(shè)計(jì)的方法

1）、解析法：解析法具有計(jì)算機(jī)時(shí)較少，理論上較嚴(yán)密等優(yōu)點(diǎn)；但其數(shù)學(xué)模型難于構(gòu)造，具有最優(yōu)解

有時(shí)不符合實(shí)際或可行性差。

2）、模擬法：模擬法是對經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)的初步網(wǎng)形和觀測精度，模擬一組數(shù)據(jù)與觀測值輸入計(jì)算機(jī)，按間

接（參數(shù)）平差，組成誤差方程和法方程，求逆而得到未知參數(shù)的協(xié)因數(shù)陣（或方差協(xié)方差陣），計(jì)算未知參數(shù)

及其函數(shù)的精度，估算成本，或進(jìn)一步計(jì)算可靠性等信息；與預(yù)定的精度、成本和可靠性要求等相比較；

根據(jù)計(jì)算所提供的信息和設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)，對控制網(wǎng)的基準(zhǔn)、網(wǎng)形、觀測精度等進(jìn)行修正。

補(bǔ)充內(nèi)容2.3精密角度測量

等級——三四

測角中誤差±0.7"±1.0"±1.8"±2.5"

1、外界條件的影響

1)大氣層密度的變化和大氣透明度對目標(biāo)成像質(zhì)量的影響

成像質(zhì)量的總要求：“清晰穩(wěn)定”

(1)大氣層密度變化對目標(biāo)成像穩(wěn)定性的影響

成像穩(wěn)定取決于大氣密度是否均勻,變化是否劇烈，而大氣密度主要受溫度變化的影響

?早晨太陽升起時(shí)，目標(biāo)成像也僅有輕微波動(dòng)

?日出以后，有一段時(shí)間，大約1~3h,成像較穩(wěn)定；

?12-15時(shí)，成像波動(dòng)較大；

?日落前有一段成像穩(wěn)定而有利于觀測的時(shí)間；

?夜間大氣層一般是平衡的。

(2)大氣透明度對目標(biāo)成像清晰的影響

是否清晰主要取決于大氣的透明度，而影響透明度主要是大氣中對光線有散射作用的物質(zhì)(如塵埃，水蒸

氣等)

穩(wěn)定和清晰與否往往是同時(shí)產(chǎn)生的

(3)減弱的措施

※視線離地面一定高度

※選擇有利的觀測時(shí)間

※清晰穩(wěn)定時(shí)不停止觀測

微分折光可分解為縱向

和水平兩個(gè)分量，大氣

溫度梯度主要發(fā)生在垂

直面內(nèi)，所以微分折光

縱向分量是微分折光的

主要部分。

②垂直折光差:大氣折光在

垂直面內(nèi)的投影。

③水平折光（旁折光）:

大氣折光在水平面內(nèi)的投影，也叫旁折光。

微分折光的水平分量影響著視線的水平方向，是在研究水平方向（角度）觀測所關(guān)注的。

3）影響規(guī)律

根據(jù)折射定律，曲線總是彎向密度大的一方，而水平折光的影響是隨著溫度的變化而不同的。

白天和晚間水平折光白天觀測視線凹向河流

影響正好相反晚間觀測視線凸向河流

巖石等實(shí)體附近的

氣溫高、密度小，

B

仇

視線產(chǎn)生鸞曲。

61>62

(4)減弱的措施

①選擇有利的觀測時(shí)間：有微風(fēng)的陰天最好，把測回分在不同的時(shí)間段觀測(上午、下午、晚上)；

②視線超高地面一定高度，旁離障礙物一定距離；

③視線離魯柱0.2米以上。

3)照準(zhǔn)目標(biāo)的相位差

在照準(zhǔn)目標(biāo)時(shí)，由于受日光的照射，往往形成一邊明一邊暗，

在照準(zhǔn)時(shí)：

背景是暗的，

偏向亮的一面；

背景是亮的，

偏向暗的一面.

(1)定義

望遠(yuǎn)鏡縱絲照準(zhǔn)的軸線與園筒實(shí)際軸線間的角距叫照準(zhǔn)目標(biāo)的相位差

(2)影響規(guī)律

隨太陽方向而變化，上、下午影響相反

(3)減弱的措施

①采用微相位照準(zhǔn)圓筒，或照回光；

②上、下午測回?cái)?shù)各半；

③目標(biāo)清晰時(shí)觀測。

4）溫度變化對視準(zhǔn)軸變化的影響

（1）原因：

視準(zhǔn)軸誤差可通過盤左、盤右觀測取中數(shù)來消除或削弱，條件是視準(zhǔn)軸在觀測過程中不變化,但實(shí)際上溫度

的變化會使視準(zhǔn)軸發(fā)生變化

（2）減弱的措施：

①用傘和測魯復(fù)擋住陽光和風(fēng)力；

②盡可能地縮短一測回的觀測時(shí)間；

③假定在一個(gè)測回的短時(shí)間觀測過程中，空氣溫度的變化與時(shí)間成比例，那么可以采用按時(shí)間對稱排列

的觀測程序來削弱這種誤差對觀測結(jié)果的影響（上下半測回照準(zhǔn)次序相反卜“對稱觀測原則”.

5）外界條件對覘標(biāo)內(nèi)架穩(wěn)定性的影響

高標(biāo)上觀測：儀器安放在覘標(biāo)內(nèi)架觀測臺上；

地面上觀測：儀器安放在三腳架上。

當(dāng)覘標(biāo)內(nèi)架或三腳架發(fā)生扭轉(zhuǎn)時(shí)，儀器基座和固定在基座上的水平度盤就會隨之發(fā)生變動(dòng)，給觀測結(jié)

果帶來影響。

假定在一測回的觀測過程中，覘標(biāo)內(nèi)架或三腳架的扭轉(zhuǎn)是勻速發(fā)生的，因此采用按時(shí)間對稱排列的觀

測程序也可以減弱這種誤差對水平角的影響。

2、儀器誤差的影響

1）水平度盤位移的影響

2）照準(zhǔn)部旋轉(zhuǎn)不正確的影響

3）照準(zhǔn)部水平微動(dòng)螺旋作用不正確的影響

“旋進(jìn)、旋退”的概念，最后一個(gè)動(dòng)作順時(shí)針方向

4）垂直微動(dòng)螺旋作用不正確的影響

3、照準(zhǔn)誤差和讀數(shù)誤差的影響

與觀測者的技術(shù)水平、工作態(tài)度有關(guān)

照準(zhǔn)誤差受外界因素的影響較大,與照準(zhǔn)目標(biāo)的形狀和清晰度等密切相關(guān)。

?儀器操作和讀數(shù)時(shí)：“大膽、果斷、仔細(xì)”

2、精密測角的一般原則

（共8條）

①觀測應(yīng)在目標(biāo)成像清晰、穩(wěn)定的有利于觀測的時(shí)間進(jìn)行，以提高照準(zhǔn)精度和減小旁折光的影響。

②觀測前應(yīng)認(rèn)真調(diào)好焦距，消除視差。在一測回的觀測過程中不得重新調(diào)焦，以免引起視準(zhǔn)軸的變動(dòng)。

③各測回的起始方向應(yīng)均勻地分配在水平度盤和測微分劃尺的不同位置上，以消除或減弱度盤分劃線和測

微分劃尺的分劃誤差的影響。

④在上、下半測回之間倒轉(zhuǎn)望遠(yuǎn)鏡，以消除和減弱視準(zhǔn)軸誤差、水平軸傾斜誤差等影響，同時(shí)可以由盤左、

盤右讀數(shù)之差求得兩倍視準(zhǔn)誤差2c,借以檢核觀測質(zhì)量。

⑤上、下半測回照準(zhǔn)目標(biāo)的次序應(yīng)相反，并使觀測每一目標(biāo)的操作時(shí)間大致相同，即在一測回的觀測過程

中，應(yīng)按與時(shí)間對稱排列的觀測程序，其目的在于消除或減弱與時(shí)間成比例均勻變化的誤差影響，如覘標(biāo)

內(nèi)架或三腳架的扭轉(zhuǎn)等。

（6）照準(zhǔn)部按照預(yù)定的方向先轉(zhuǎn)1-2周

(7)微動(dòng)螺旋最后停止在旋進(jìn)方向

(8)測回間重新整平儀器

3、測站限差

測站上的觀測成果理論上應(yīng)滿足一些條件，但由于存在某些系統(tǒng)誤差的