《应用大地测量学》第三章大地测量控制网的建立课件

第三章第三章大地测量大地测量控制网的建立控制网的建立中国矿业大学环境与测绘学院中国矿业大学环境与测绘学院中国矿业大学环境与测绘学院中国矿业大学环境与测绘学院 应用大地测量学应用大地测量学应用大地测量学应用大地测量学 第三章第三章大地控制网的建立大地控制网的建立大地测量的基本任务：建立大地测量控大地测量的基本任务：建立大地测量控制网，精确测定控制网点的坐标、高程、制网，精确测定控制网点的坐标、高程、重力值。重力值。经典大地测量控制网：经典大地测量控制网：平面控制网平面控制网高程控制网高程控制网重力网重力网现代：空间大地测量、现代：空间大地测量、GPS第三章第三章大地控制网的建立大地控制网的建立第一第一节国家平面控制网与高程控制网的建立国家平面控制网与高程控制网的建立（重点）（重点）第二第二节国家国家GPS网网简介介第三第三节国家重力网国家重力网简介介第四第四节工程平面控制网的建立工程平面控制网的建立（重点）（重点）第五第五节工程高程控制网的建立工程高程控制网的建立（重点）（重点）第六第六节用用GPS定位技定位技术建立工程控制网建立工程控制网第三章第三章大地控制网的建立大地控制网的建立第一第一节国家平面控制网与高程控制网的建立国家平面控制网与高程控制网的建立（重点）（重点）第二第二节国家国家GPS网网简介介第三第三节国家重力网国家重力网简介介第四第四节工程平面控制网的建立（重点）工程平面控制网的建立（重点）第五第五节工程高程控制网的建立（重点）工程高程控制网的建立（重点）第六第六节用用GPS定位技定位技术建立工程控制网建立工程控制网3.1国家平面控制网与高程控制网的建立国家平面控制网与高程控制网的建立应用大地测量学应用大地测量学3.1.1国家大地控制网及其作用国家大地控制网及其作用3.1.2国家平面控制网国家平面控制网3.1.3国家高程控制网国家高程控制网3.1国家平面控制网与高程控制网的建立国家平面控制网与高程控制网的建立应用大地测量学应用大地测量学3.1.1国家大地控制网及其作用国家大地控制网及其作用3.1.2国家平面控制网国家平面控制网3.1.3国家高程控制网国家高程控制网3.1.1国家大地控制网及其作用国家大地控制网及其作用应用大地测量学应用大地测量学 国国家家大大地地控控制制网网：是是具具有有统统一一坐坐标标系系统统的的高高精精度度测测量量控控制制网网，它它是是地地形形测测量量、航航空空摄摄影影测测量量和和工工程测量中加密控制网的基础。程测量中加密控制网的基础。3.1.1国家大地控制网及其作用国家大地控制网及其作用应用大地测量学应用大地测量学 作用：作用：1 1、为、为地形测图地形测图提供提供精密精密控制控制 限制测图误差积累，保证成图精度。限制测图误差积累，保证成图精度。统一坐标系统，保证相邻图幅拼接。统一坐标系统，保证相邻图幅拼接。提供点位的提供点位的平面平面坐标，保证平面测图。坐标，保证平面测图。2 2、为研究地球形状、大小和其他、为研究地球形状、大小和其他科学问题科学问题提供资料提供资料 旋转椭球的基本参数的确定。旋转椭球的基本参数的确定。地壳运动、大陆漂移、地极移动。地壳运动、大陆漂移、地极移动。3 3、为、为国防建设国防建设和和空间技术空间技术提供资料提供资料 远程武器、军事基地、机场远程武器、军事基地、机场 人造卫星、火箭人造卫星、火箭3.1国家平面控制网与高程控制网的建立国家平面控制网与高程控制网的建立应用大地测量学应用大地测量学3.1.1国家大地控制网及其作用国家大地控制网及其作用3.1.2国家平面控制网国家平面控制网3.1.3国家高程控制网国家高程控制网3.1.2国家平面控制网国家平面控制网应用大地测量学应用大地测量学（一）平面控制网的测量方法（一）平面控制网的测量方法 1 1、三角测量法、三角测量法控制面积大、利于加密控制面积大、利于加密只测角、作业方便只测角、作业方便条件多，精度高条件多，精度高不灵活不灵活工作量较大工作量较大应用大地测量学应用大地测量学（一）平面控制网的测量方法（一）平面控制网的测量方法 2 2、精密导线测量、精密导线测量3.1.2国家平面控制网国家平面控制网单线推进、操作灵活单线推进、操作灵活边长精度均匀边长精度均匀观测、计算简便观测、计算简便精度较低精度较低适合森林、高山适合森林、高山应用大地测量学应用大地测量学（一）平面控制网的测量方法（一）平面控制网的测量方法 3 3、三边测量、三边测量3.1.2国家平面控制网国家平面控制网2-33-42-43-54-5测边网：测边网：（与与测测角角网网类类似）似）应用大地测量学应用大地测量学（一）平面控制网的测量方法（一）平面控制网的测量方法 4 4、边角同测法、边角同测法3.1.2国家平面控制网国家平面控制网边角全测网：边角全测网：精度最高精度最高边角同测网边角同测网精度高精度高工作量大工作量大应用大地测量学应用大地测量学（二）国家平面控制网的布设原则（二）国家平面控制网的布设原则 用三角测量法布设的国家平面大地控制网，叫国家三角网。用三角测量法布设的国家平面大地控制网，叫国家三角网。3.1.2国家平面控制网国家平面控制网1 1、分级布网，逐级控制、分级布网，逐级控制理想情况理想情况：最大密度、最高精度布满全国。：最大密度、最高精度布满全国。各地区开发次序不同，对测图范围、比例尺、精度要求不同。各地区开发次序不同，对测图范围、比例尺、精度要求不同。应用大地测量学应用大地测量学（二）国家平面控制网的布设原则（二）国家平面控制网的布设原则 2 2、保持必要的精度、保持必要的精度 首首级级解解析析图图根根点点对对于于起起算算三三角角点点的的点点位位中中误误差差，在在实实地地不不得得超超过过0.1M0.1M（比例尺分母）。（比例尺分母）。相邻三角点的点位中误差相邻三角点的点位中误差，应小于图根点点位中误差的，应小于图根点点位中误差的1/31/3。测图比例尺测图比例尺1：500001：250001：100001：50001：2000图根点对三角点的图根点对三角点的点位中误差点位中误差5.02.51.00.50.2相邻三角点点位中相邻三角点点位中误差误差1.70.830.330.170.07表表3-1 3-1 不同比例尺测图对相邻三角点相对点位精度的要求不同比例尺测图对相邻三角点相对点位精度的要求 m m3.1.2国家平面控制网国家平面控制网应用大地测量学应用大地测量学（二）国家平面控制网的布设原则（二）国家平面控制网的布设原则 3 3、应有一定的密度、应有一定的密度 衡量标准：衡量标准：平均若干平方千米一个点平均若干平方千米一个点，或以，或以平均边长平均边长表示。表示。表表3-2 3-2 航测成图对三角点的密度要求航测成图对三角点的密度要求 测图比例尺测图比例尺每幅图要每幅图要求点数求点数每个三角点控制面每个三角点控制面积积/km2三角网平均边三角网平均边长长/km等级等级1/500003约约15013二等二等1/2500023约约508三等三等1/100001约约2026四等四等3.1.2国家平面控制网国家平面控制网应用大地测量学应用大地测量学（二）国家平面控制网的布设原则（二）国家平面控制网的布设原则 4 4、应有统一的规格、应有统一的规格 19581958年年大地测量法式（草案）大地测量法式（草案）1974 1974年年国家三角测量和精密导线测量规范国家三角测量和精密导线测量规范3.1.2国家平面控制网国家平面控制网三角网的基本布设原则同样适用于三角网的基本布设原则同样适用于导线网和国家水准网导线网和国家水准网!应用大地测量学应用大地测量学（三）我国天文大地网布设概况（三）我国天文大地网布设概况 1 1、一等三角锁系一等三角锁系示意图示意图 它它一一般般沿沿经经纬纬线线方方向向布布设设。锁锁系系两两个个相相邻邻交交叉叉处处之之间间的的三三角角锁锁称称为为锁锁段段，图图中中AB-CDAB-CD，CD-GHCD-GH，AB-EFAB-EF，EF-GHEF-GH等等即即为为四四个个锁锁段段。锁锁段段的的长长度度一一般般在在200km200km左左右右。由由互互相相连连接接的的纵纵横横锁锁段段构构成成锁锁环环。三三角角锁锁段段的的平平均均边边长长为为25km25km左左右右。由由三三角角形形闭闭合合差差计算的计算的测角中误差测角中误差小于小于0.70.7。3.1.2国家平面控制网国家平面控制网国家一等三角锁系又称天文大地网。国家一等三角锁系又称天文大地网。应用大地测量学应用大地测量学（三）我国天文大地网布设概况（三）我国天文大地网布设概况 2 2、二等三角网二等三角网 和一等三角锁同属和一等三角锁同属国家高级控制网国家高级控制网国家高级控制网国家高级控制网。二等补充网（二等补充网（1958年前）年前）二等全面网二等全面网（1958年后）年后）3.1.2国家平面控制网国家平面控制网平平均均边边长长13km13km，测测角角中误差小于中误差小于+1.01.0”旧二网旧二网新二网新二网应用大地测量学应用大地测量学（三）我国天文大地网布设概况（三）我国天文大地网布设概况 3 3、三四等三角网三四等三角网插网插网示意图示意图插点插点示意图示意图3.1.2国家平面控制网国家平面控制网内切圆中心附内切圆中心附近精度最高近精度最高基础测绘控制网实例应用大地测量学应用大地测量学（四）我国各级三角网的布设规格和精度（四）我国各级三角网的布设规格和精度等级等级平均平均边长边长/km测角中测角中误差误差/秒秒三角形三角形最大闭最大闭合差合差/秒秒起始元素精度起始元素精度最弱边边长最弱边边长相对中误差相对中误差起始边长起始边长天文观测天文观测一等锁一等锁20300.931/3000001/100000二等基本锁二等基本锁181.551/2000001/70000二等补充网二等补充网132.59三等网三等网85.0151/150000四等网四等网4510）表表3-3 19583-3 1958年年以前以前我国国家三角网布设规格我国国家三角网布设规格3.1.2国家平面控制网国家平面控制网应用大地测量学应用大地测量学（四）我国各级三角网的布设规格和精度（四）我国各级三角网的布设规格和精度表表3-4 19583-4 1958年年起起我国国家三角网布设规格我国国家三角网布设规格 m=0.5m=0.3m=等级等级平均平均边长边长/km测角中误差测角中误差/秒秒三角形三角形最大最大闭合差闭合差/秒秒起算元素精度起算元素精度最弱边边长最弱边边长相对中误差相对中误差推算边长推算边长天文观测天文观测/秒秒一等锁一等锁20250.72.51/3500000.31/150000二等网二等网131.03.51/350000同一等同一等1/150000三等网三等网81.87.01/80000四等网四等网262.59.01/400003.1.2国家平面控制网国家平面控制网应用大地测量学应用大地测量学（四）我国各级三角网的布设规格和精度（四）我国各级三角网的布设规格和精度表表3-5 3-5 我国各级三角网推算元素的我国各级三角网推算元素的实际精度实际精度 m=0.5m=0.3m=等级等级平均边长平均边长/km边长相对边长相对中误差中误差边长绝对边长绝对中误差中误差/m方位角中误差方位角中误差/秒秒相对点位相对点位中误差中误差/m一等锁一等锁251/1640000.150.870.18二等网二等网131/1640000.080.870.10三等网三等网7.51/700000.111.800.13四等网四等网41/510000.082.500.093.1.2国家平面控制网国家平面控制网中国中国天文天文大地大地网示网示意图意图表3-5 我国各级三角网推算元素的实际精度 m=0.5m=0.3m=应用大地测量学应用大地测量学（五）国家三角测量实地选点、造标、埋石（五）国家三角测量实地选点、造标、埋石m=0.5m=0.3m=3.1.2国家平面控制网国家平面控制网实实地地选选点点：国国家家各各级级三三角角网网设设计计完完成成后后，到到实实地地按按照照测测量量规规范范的的要要求求进进行选定，最终确定三角点的行选定，最终确定三角点的适宜适宜位置位置，这项工作叫实地选点。，这项工作叫实地选点。觇标分类：觇标分类：按结构分：寻常标、双锥标按结构分：寻常标、双锥标 按材料分：木质标、钢标按材料分：木质标、钢标应用大地测量学应用大地测量学（五）国家三角测量实地选点、造标、埋石（五）国家三角测量实地选点、造标、埋石m=0.5m=0.3m=3.1.2国家平面控制网国家平面控制网应用大地测量学应用大地测量学（五）国家三角测量实地选点、造标、埋石（五）国家三角测量实地选点、造标、埋石m=0.5m=0.3m=3.1.2国家平面控制网国家平面控制网3.1国家平面控制网与高程控制网的建立国家平面控制网与高程控制网的建立应用大地测量学应用大地测量学3.1.1国家大地控制网及其作用国家大地控制网及其作用3.1.2国家平面控制网国家平面控制网3.1.3国家高程控制网国家高程控制网应用大地测量学应用大地测量学（一）国家高程控制网概述（一）国家高程控制网概述（一）国家高程控制网概述（一）国家高程控制网概述1 1、任务、任务、任务、任务 （1 1）在在全全国国范范围围内内测测定定一一系系列列统统一一而而精精确确的的地地面面点点高高程程，为为地地形形测测图和工程测量提供图和工程测量提供高程基础高程基础。（2 2）为）为地壳垂直形变地壳垂直形变、平均海水面变化平均海水面变化等科研提供资料。等科研提供资料。2 2 2 2、布网原则、布网原则、布网原则、布网原则 采采用用几几何何水水准准测测量量方方法法，由由高高级级到到低低级级、整整体体到到局局部部，分分级级布布网网、逐级控制、依次加密。各级高程系统统一、精度一致、密度均匀。逐级控制、依次加密。各级高程系统统一、精度一致、密度均匀。国家水准测量分为一、二、三、四等。国家水准测量分为一、二、三、四等。m=0.5m=0.3m=3.1.3国家高程控制网国家高程控制网应用大地测量学应用大地测量学（二）（二）（二）（二）水准原点的建立水准原点的建立水准原点的建立水准原点的建立 1 1、19561956黄海平均海水面黄海平均海水面 1950-19561950-1956共共7 7年青岛验潮站观测年青岛验潮站观测的平均海水面，作为高程基准面。的平均海水面，作为高程基准面。青岛水准原点的高程为青岛水准原点的高程为72.29872.298m m。2 2、19851985国家高程基准面国家高程基准面 1952-19791952-1979年共年共2727年平均海水面。年平均海水面。青岛水准原点高程为青岛水准原点高程为72.260472.2604m m。可。可见比见比19561956平均海水面高了平均海水面高了0.02860.0286m m。3.1.3国家高程控制网国家高程控制网应用大地测量学应用大地测量学（三）国家水准网的布设方案（三）国家水准网的布设方案（三）国家水准网的布设方案（三）国家水准网的布设方案 一等水准路线一等水准路线沿交通路线布成沿交通路线布成网环状网环状，环线周长：平原丘陵，环线周长：平原丘陵地区地区100010001500km1500km，山区，山区2000km2000km左右。左右。二等水准路线二等水准路线布设在一等水准环内，沿交通路线成布设在一等水准环内，沿交通路线成环线环线，环，环线周长：平原丘陵地区线周长：平原丘陵地区500500750km750km，山区酌情放宽。，山区酌情放宽。三等水准路线三等水准路线布设成布设成附合路线附合路线，附合路线长：，附合路线长：200km200km，环线，环线周长：周长：300km300km。四等水准路线四等水准路线布设成布设成附合路线附合路线或或环线环线。长度。长度80km80km。m=0.5m=0.3m=3.1.3国家高程控制网国家高程控制网m=0.5m=0.3m=城市基础测绘高程控制网实例应用大地测量学应用大地测量学（四）国家水准网点的精度（四）国家水准网点的精度（四）国家水准网点的精度（四）国家水准网点的精度偶然中误差偶然中误差 ：是按测段：是按测段往返测高差不符值往返测高差不符值计算的计算的每公里高差中每公里高差中数中误差数中误差，计算公式为计算公式为:式中式中n n为测段数；为测段数；R R为测段长度，以公里计。为测段长度，以公里计。全中误差全中误差 ：是按：是按水准环线闭合差水准环线闭合差计算的计算的每公里高差中数中误差每公里高差中数中误差，计算公式为：计算公式为：式中式中N N为水准环个数，为水准环个数，W W为经过为经过正常位水准面不平行正常位水准面不平行改正后的环线闭合改正后的环线闭合差，差，F F为环线周长，以公里计。按规范要求，当环线个数为环线周长，以公里计。按规范要求，当环线个数N N超出超出2020时才时才计算此项精度指标。计算此项精度指标。m=0.5m=0.3m=3.1.3国家高程控制网国家高程控制网应用大地测量学应用大地测量学（四）水准测量的精度（四）水准测量的精度（四）水准测量的精度（四）水准测量的精度 等级等级一等一等二等二等三等三等四等四等 的限差的限差0.51.03.05.0 的限差的限差1.02.06.010.0表表3-6 3-6 国家水准网点基本精度国家水准网点基本精度 单位：单位：mmmm 3.1.3国家高程控制网国家高程控制网应用大地测量学应用大地测量学（五）我国高程控制测量的工作进展（五）我国高程控制测量的工作进展（五）我国高程控制测量的工作进展（五）我国高程控制测量的工作进展 1 1、50506060年年代代，一一等等水水准准路路线线9.39.3万万kmkm，100100多多个个环环，普普通通水水准准标标石石2 2万万个个，基基岩岩水水准准标标石石109109个个，联联测测海海岸岸线线上上4242个个永永久久性性验验潮潮站站。二二等等水水准准测测量量视视线线长长度度13.713.7万万kmkm，793793个个环环，11381138条条水水准准路路线线。19761976年年起起重重新新设设计计，观观测测一一等等水水准准网网，19851985年年完完成成平平差差计计算算。二二十十世世纪纪9090年年代代，结合结合GPSGPS测量，布设观测测量，布设观测GPSGPS、水准网。、水准网。2 2、对青岛原点高程与平均海水面高差值问题进行研究，得出、对青岛原点高程与平均海水面高差值问题进行研究，得出19561956黄黄海高程基准、海高程基准、19851985国家高程基准。国家高程基准。3 3、完成海岛高程联测（如海南岛等）、珠峰海拔高程测定、完成海岛高程联测（如海南岛等）、珠峰海拔高程测定（8844.43m8844.43m）。）。3.1.3国家高程控制网国家高程控制网第三章第三章大地控制网的建立大地控制网的建立第一第一节国家平面控制网与高程控制网的建立（重点）国家平面控制网与高程控制网的建立（重点）第二第二节国家国家GPS网网简介介第三第三节国家重力网国家重力网简介介第四第四节工程平面控制网的建立（重点）工程平面控制网的建立（重点）第五第五节工程高程控制网的建立（重点）工程高程控制网的建立（重点）第六第六节用用GPS定位技定位技术建立工程控制网建立工程控制网3.2国家国家GPS网简介网简介应用大地测量学应用大地测量学3.2.1国家国家GPSA、B级网级网3.2.2全国全国GPS一、二级网一、二级网3.2.3攀登项目攀登项目GPS网网3.2.4中国地壳运动观测网络中国地壳运动观测网络3.2.52000国家国家GPS网网m=0.5m=0.3m=3.2国家国家GPS网简介网简介应用大地测量学应用大地测量学各自侧重点：各自侧重点：监测研究地壳形变与块体运动；监测研究地壳形变与块体运动；检检核核和和加加强强各各地地区区天天文文大大地地网网，建建立立统统一一的的高高精精度度大大地基准；地基准；建建立立地地心心参参考考系系，精精确确确确定定参参心心坐坐标标系系与与地地心心坐坐标标系系之间的转换参数；之间的转换参数；精化大地水准面。精化大地水准面。m=0.5m=0.3m=3.2国家国家GPS网简介网简介应用大地测量学应用大地测量学3.2.1国家国家GPSA、B级网级网3.2.2全国全国GPS一、二级网一、二级网3.2.3攀登项目攀登项目GPS网网3.2.4中国地壳运动观测网络中国地壳运动观测网络3.2.42000国家国家GPS网网m=0.5m=0.3m=3.2.1国家国家GPSA、B级网级网应用大地测量学应用大地测量学 国国家家GPS GPS A A、B B级级网网由由国国国国家家家家测测测测绘绘绘绘部部部部门门门门设设计计实实施施，如如下下页页图图所所示示。A A级级网网由由3030个个主主点点和和2222个个副副点点组组成成，主主点点中中有有9 9个个与与攀攀登登项项目目GPSGPS网网的的点点位位重重合合。为为了了将将A A级级网网纳纳入入ITRFITRF参参考考框框架架，选选择择国国内内外外1717个个IGSIGS跟跟踪踪站站数数据据与与A A级级网网数数据据联联合合处处理理。其其基基线线分分量量重重复复性性水水平平方方向向优优于于4mm+34mm+3-9-9垂垂直方向优于直方向优于8mm+48mm+41010-9-9。国国家家GPS GPS B B级级网网由由818818点点组组成成，是是在在GPS GPS A A级级网网基基础础上上布布设设的的。GPS GPS B B级级网网与与地地面面网网联联系系紧紧密密，许许多多点点与与原原三三角角点点、天天文文点点和和水水准准点点重重合合，新新埋埋设设点点仅仅8989个个。相相邻邻点点间间距距，沿沿海海发发达达地地区区平平均均为为505070km70km，东东部部地地区区平平均均为为100km100km，西西部部地地区区平平均均为为150km150km。以以A A级级网网点点为为起起算算数数据据，在在ITRF93ITRF93框框架架下下进进行行整整网网约约束束平平差差。B B级级网网平平差差结结果果表表明明，平平均均点点位位中中误误差水平方向为差水平方向为13mm13mm，垂直方向为，垂直方向为26mm26mm，基线相对精度达到，基线相对精度达到 。m=0.5m=0.3m=国国家家GPS GPS A A、B B级级网网点点大大部部分分点点位位高高程程都都用用水水准准进进行行联联测。测。A A级点高于二等水准，级点高于二等水准，B B级用高于四等水准测量精度。级用高于四等水准测量精度。m=0.5m=0.3m=3.2.1国家国家GPSA、B级网级网3.2国家国家GPS网简介网简介应用大地测量学应用大地测量学3.2.1国家国家GPSA、B级网级网3.2.2全国全国GPS一、二级网一、二级网3.2.3攀登项目攀登项目GPS网网3.2.4中国地壳运动观测网络中国地壳运动观测网络3.2.42000国家国家GPS网网m=0.5m=0.3m=应用大地测量学应用大地测量学 全国全国GPS GPS 一、二级网由一、二级网由军事测绘部门军事测绘部门建立。建立。一一级级网网由由4040多多个个点点组组成成，大大部部分分点点为为国国家家天天文文大大地地网网点点，同同时时与与水水准准高高程程点点进进行行了了联联测测。相相邻邻点点间间距距离离最最大大1667km1667km，最最小小86km86km，平平均均683km683km。据据估估计计，平平差差后后基基线线分分量相对误差平均在量相对误差平均在1010-8-8左右。左右。二二级级网网由由500500多多个个点点组组成成，其其中中有有200200多多个个点点与与国国家家三三角角点点或或导导线线点点重重合合，所所有有的的点点都都进进行行了了水水准准联联测测，相相邻邻点点间间的的距距离离平平均均为为164.7km164.7km。据据估估计计，平平差差后后基基线线分分量量相相对对误误差差优优于于2 21010-7-7，各各点点坐坐标标相相对对于于ITRFITRF的的中中误误差差，水水平平分分量优于量优于20mm20mm，垂直分量优于，垂直分量优于80mm80mm。m=0.5m=0.3m=3.2.2全国全国GPS一、二级网一、二级网3.2国家国家GPS网简介网简介应用大地测量学应用大地测量学3.2.1国家国家GPSA、B级网级网3.2.2全国全国GPS一、二级网一、二级网3.2.3攀登项目攀登项目GPS网网3.2.4中国地壳运动观测网络中国地壳运动观测网络3.2.42000国家国家GPS网网3.2.3攀登项目攀登项目GPS网网应用大地测量学应用大地测量学 攀攀登登项项目目“现现代代地地壳壳运运动动与与地地球球动动力力学学研研究究”设设计计并并实实施施的的GPSGPS监监测测网网，其其目目的的就就是是为为监监测测我我国国现现今今地地壳壳运运动动。全全国国有有关关地地质质、天天文文和和大大地地测测量量方方面面的的专专家家，精精心心讨讨论论并并制制定定了了布布设设方方案案。网网的的平平均均边边长长约约为为1000km1000km，全全国国共共布布设设2222个个测测站站，布布设设在在我我国国大陆主要大陆主要构造块体构造块体上。上。攀攀登登项项目目GPSGPS全全网网有有三三期期复复测测，跨跨6 6个个年年度度的的数数据据(其其中中1010个个站站有有四四期期复复测测，跨跨8 8年年度度数数据据)，采采用用GAMITGAMIT软软件件进进行行处处理理，表表明明所所获获得得测测站站位位移移速速度度精精度度优于优于3mm3mm/a/a。3.2国家国家GPS网简介网简介应用大地测量学应用大地测量学3.2.1国家国家GPSA、B级网级网3.2.2全国全国GPS一、二级网一、二级网3.2.3攀登项目攀登项目GPS网网3.2.4中国地壳运动观测网络中国地壳运动观测网络3.2.42000国家国家GPS网网3.2.4中国地壳运动观测网络中国地壳运动观测网络应用大地测量学应用大地测量学 “中中 国国 地地 壳壳 运运 动动 观观 测测 网网 络络”（CrustalCrustal Movement Movement Observation Observation Network Network of of ChinaChina，CNONOCCNONOC）是是我我国国“九九五五”期期间间实实施施的的国国家家重重大大科科学学工工程程。该该工工程程以以监监测测地地壳壳运运动动服服务务于于地地震震预预测测预预报报为为主主要要目目标标，同同时时兼兼顾顾大大地地测测量量和和国国防防建建设设的的需需要要。由由中中国国地地震震局局牵牵头头、联联合合总总参参测测绘绘局局、中中国国科科学学院院和和国国家家测测绘绘局局共共同同承承担担，于于1997199720002000年年实实施施。“中中国国地地壳壳运运动动观观测测网网络络”以以GPSGPS技技术术为为主主，以以VLBIVLBI、SLRSLR、精精密密重重力力和和精精密密水水准准为为辅辅，构构成成大大范范围围、高高精精度度、高高时时空空分分辨辨率率的的现现今今地地壳壳运运动动观观测测网网络络，其其规规模模、布布网网密密度度和和观观测测精精度度等等方方面面都都使使我我国国地地壳壳运运动动观观测测和和研研究究达达到到前前所所未未有有的的新新高高度度。网网络络工工程程由由基基准准网网、基基本网、区域网和数据传输与分析处理系统四大部分组成。本网、区域网和数据传输与分析处理系统四大部分组成。应用大地测量学应用大地测量学基准网基准网基本网基本网区域网区域网点数点数25561000分布分布国内板块国内板块国内板块国内板块地壳运动活跃地壳运动活跃地区地区观测观测连续观测连续观测定期复测定期复测不定期复测不定期复测水平精度水平精度2.51.8垂直精度垂直精度4.84.9基线年变化率精基线年变化率精度度1.3定轨精度定轨精度500表表3-7 3-7 地壳运动观测网络基本情况地壳运动观测网络基本情况 mmmm 3.2.4中国地壳运动观测网络中国地壳运动观测网络3.2.4中国地壳运动观测网络中国地壳运动观测网络3.2国家国家GPS网简介网简介应用大地测量学应用大地测量学3.2.1国家国家GPSA、B级网级网3.2.2全国全国GPS一、二级网一、二级网3.2.3攀登项目攀登项目GPS网网3.2.4中国地壳运动观测网络中国地壳运动观测网络3.2.42000国家国家GPS网网3.2.42000国家国家GPS网网应用大地测量学应用大地测量学 2000 2000国家国家GPSGPS网包括了国家网包括了国家GPS AGPS A、B B级网，级网，全国全国GPSGPS一、二级网和中国地壳运动一、二级网和中国地壳运动GPSGPS监测监测网络工程中的网络工程中的基准网基准网、基本网基本网和和区域网区域网。20002000国家国家GPSGPS网共有网共有2828个个GPSGPS连续运行站连续运行站，25182518个个GPSGPS网点网点。20042004年完成了年完成了20002000国家国家GPSGPS网的计算，其精度优于网的计算，其精度优于1010-8-8，坐标系统定义在，坐标系统定义在ITRS2000ITRS2000（国际地球参考框架）地心坐标系（国际地球参考框架）地心坐标系统中的区域性地心坐标框架（归算历元为统中的区域性地心坐标框架（归算历元为2000.02000.0）。）。第三章第三章大地控制网的建立大地控制网的建立第一第一节国家平面控制网与高程控制网的建立（重点）国家平面控制网与高程控制网的建立（重点）第二第二节国家国家GPS网网简介介第三第三节国家重力网国家重力网简介介第四第四节工程平面控制网的建立（重点）工程平面控制网的建立（重点）第五第五节工程高程控制网的建立（重点）工程高程控制网的建立（重点）第六第六节用用GPS定位技定位技术建立工程控制网建立工程控制网第三节第三节国家重力网简介国家重力网简介应用大地测量学应用大地测量学3.3.1重力基准和重力系统重力基准和重力系统3.3.2世界重力基准简介世界重力基准简介3.3.3我国重力基准简介我国重力基准简介第三节第三节国家重力网简介国家重力网简介应用大地测量学应用大地测量学3.3.1重力基准和重力系统重力基准和重力系统3.3.2世界重力基准简介世界重力基准简介3.3.3我国重力基准简介我国重力基准简介3.3.1重力基准和重力系统重力基准和重力系统应用大地测量学应用大地测量学在在重重力力测测量量中中，大大量量进进行行的的是是相相对对重重力力测测量量，因因此此必必须须有有属属于于一一个个统统一一系系统统的的已已知知重重力力值值的的起起始始点点。如如果果这这些些起起始始点点的的重重力力值值是是用用绝绝对对重重力力测测量量求求定定的的，这这些些点点又又称称为为重重力力基基准准点点，其其重重力力值值就就是是重重力力基基准准值值，通通常常简简称称它它们们为为重重力力基基准准。不不同同时时期期的的重重力力基基准准都都有有特特定定的的名名称称，如如维维也也纳纳重重力力基基准准，波波茨坦重力基准等。茨坦重力基准等。3.3.1重力基准和重力系统重力基准和重力系统应用大地测量学应用大地测量学根根据据某某一一重重力力基基准准来来推推算算重重力力值值的的重重力力点点，都都属于该重力基准的同一属于该重力基准的同一重力系统重力系统。例例如如，根根据据波波茨茨坦坦重重力力基基准准来来推推算算重重力力值值的的重重力力点点，都都属属于于波波茨茨坦坦系系统统。就就全全球球范范围围而而言言，又又有有单点基准单点基准和和多点基准多点基准之分。之分。第三节第三节国家重力网简介国家重力网简介应用大地测量学应用大地测量学3.3.1重力基准和重力系统重力基准和重力系统3.3.2世界重力基准简介世界重力基准简介3.3.3我国重力基准简介我国重力基准简介3.3.2世界重力基准简介世界重力基准简介应用大地测量学应用大地测量学（一）（一）（一）（一）维也纳维也纳维也纳维也纳重力基准重力基准重力基准重力基准 19001900年年在在巴巴黎黎举举行行的的国国际际大大地地测测量量协协会会会会议议上上，决决定定采采用用维维也也纳纳重重力力基基准准，即即奥奥地地利利维也纳天文台的重力值为基准，其值为：维也纳天文台的重力值为基准，其值为：此此值值是是OppolzerOppolzer在在18841884年年用用绝绝对对重重力力测测量量方方法测定的。法测定的。m=0.5m=0.3m=应用大地测量学应用大地测量学（二）（二）（二）（二）波茨坦波茨坦波茨坦波茨坦重力基准重力基准重力基准重力基准 19091909年年在在伦伦敦敦举举行行的的国国际际大大地地测测量量协协会会会会议议上上决决定定采采用用波波茨茨坦坦重重力力基基准准，即即以以德德国国波波茨茨坦坦大大地地测测量量研研究究所所摆摆仪仪厅厅的的重重力力值值作作为为基基准准，代代替替过过去去的的维维也也纳纳重重力力基基准准，其其值值为：为：此此值值是是1898189819061906年年由由KuhnenKuhnen和和FurtwanglerFurtwangler用用可可倒倒摆摆测测定定的的。19671967年年国国际际大大地地测测量量协协会会决决定定对对波波茨茨坦坦重重力力值值采用采用 的改正值。的改正值。m=0.5m=0.3m=3.3.2世界重力基准简介世界重力基准简介应用大地测量学应用大地测量学（三）（三）国际重力国际重力基准网基准网19711971（IGSN-71IGSN-71）19711971年年在在前前苏苏联联莫莫斯斯科科举举行行的的国国际际大大地地测测量量与与地地球球物物理理联联合合会会（IUGGIUGG）第第1515届届大大会会上上通通过过决决议议，决决定定采采用用国国际际重重力力基基准准网网19711971（IGSN-71IGSN-71），以以代代替替波波茨茨坦坦国国际际重重力力基基准。准。IGSN-71IGSN-71以以多点基准多点基准结束了结束了单点基准单点基准的时代。的时代。IGSN-71IGSN-71包包括括18541854个个点点，其其中中绝绝对对重重力力测测量量的的点点只只有有8 8个个。相相对对重重力力测测量量包包括括了了摆摆仪仪测测量量和和重重力力仪仪测测量量，前前者者的的观观测测结结果果约约12001200个个，后后者者的的观观测测结结果果约约2370023700个个。IGSN-71IGSN-71的精度为的精度为0.10.1l0l0-5-5m/sm/s2 2。m=0.5m=0.3m=3.3.2世界重力基准简介世界重力基准简介应用大地测量学应用大地测量学（四）国际绝对重力（四）国际绝对重力（四）国际绝对重力（四）国际绝对重力基本网基本网基本网基本网（IAGBNIAGBNIAGBNIAGBN）19821982年年提提出出了了国国际际绝绝对对重重力力基基本本点点网网（IAGBNIAGBN）的的布布设设方方案案，IAGBNIAGBN的的主主要要任任务务是是长长期期监监测测重重力力随随时时间间的的变变化化，其其次次是是作作为为重重力力测测量量的的基基准准，以以及及为为重重力力仪仪标标定定提提供供条条件件。因因此此，这这些些点点建建立立后后按按规规则则间间隔数年进行重复观测。隔数年进行重复观测。3.3.2世界重力基准简介世界重力基准简介第三节第三节国家重力网简介国家重力网简介应用大地测量学应用大地测量学3.3.1重力基准和重力系统重力基准和重力系统3.3.2世界重力基准简介世界重力基准简介3.3.3我国重力基准简介我国重力基准简介3.3.3我国重力基准简介我国重力基准简介应用大地测量学应用大地测量学（一）国家（一）国家（一）国家（一）国家57575757重力重力重力重力基本网基本网基本网基本网 我我国国第第一一个个国国家家重重力力控控制制网网建建于于2020世世纪纪5050年年代代，称称为为国国家家5757重重力力基基本本网网，该该网网由由2727个个基基本本点点和和8282个个一一等等点点组组成成。5757网网没没有有绝绝对对重重力力点点，通通过过联联测测前苏联前苏联重力网引入，属于重力网引入，属于波茨坦波茨坦重力基准。重力基准。应用大地测量学应用大地测量学（二）国家（二）国家（二）国家（二）国家85858585重力重力重力重力基准网基准网基准网基准网 到到8080年年代代初初，我我国国又又更更新新建建立立了了国国家家8585重重力力基基准准网网，相相对对于于5757网网，该该网网重重力力精精度度提提高高了了约约2 2个个数数量量级级。现现在在提提供供使使用用的的国国家家8585重重力力基基准准中中的的重重力力系系统统是是由由国国家家8585重重力力基基本本网网中中的的绝绝对对重重力力点点所所定定义义的的，重重力力系系统统的的实实现现则则由由该该网网和和一一等等重重力力网网完完成成。国国家家8585重重力力基基准准网网由由6 6个个基基准准重重力力点点、4646个个基基本本重重力力点点和和5 5个个引引点点组组成成，实实际际精精度度为为252510106 6 cm/scm/s2 2。3.3.3我国重力基准简介我国重力基准简介应用大地测量学应用大地测量学（三）（三）（三）（三）2000200020002000国家重力国家重力国家重力国家重力基准网基准网基准网基准网 19991999年年开开始始筹筹建建20002000国国家家重重力力基基准准网网。该该网网由由2222个个基基准准点点和和126126个个基基本本点点组组成成，还还包包括括若若干干重重力力基基线线和和重重力力引引点点，并并改改造造国国内内现现有有的的9 9条条重重力力基基线线。该该网网的的完完成成对对我我国国现现有有的的重重力力基基准准精精度度和和分分辨辨率率的的提提高高起起了了重重要要作作用用。重重力力基基准准点点的的重重力力观观测测精精度度优优于于5 510106 6cm/scm/s2 2；重重力力基基本本点点的的相相对对重重力力联联测测精精度度优优于于101010106 6cm/scm/s2 2 ；由由于于该该网网使使用用了了FG5FG5绝绝对对重重力力仪仪施施测测，并并增增多多了了绝绝对对重重力力点点的的数数量量，20002000重重力力基基准准网网的的精精度度有有所所提提高高，平平差差后后重重力力基基本本网网的的中中误误差差不不大大于于101010106 6cm/scm/s2 2 。国国家家20002000重重力力基基准准网网，已已替替代代遭遭到到严重损毁和精度略逊的国家严重损毁和精度略逊的国家8585重力基准网。重力基准网。3.3.3我国重力基准简介我国重力基准简介2000200020002000国家重力基准网国家重力基准网国家重力基准网国家重力基准网第三章第三章大地控制网的建立大地控制网的建立第一第一节国家平面控制网与高程控制网的建立（重点）国家平面控制网与高程控制网的建立（重点）第二第二节国家国家GPS网网简介介第三第三节国家重力网国家重力网简介介第四第四节工程平面控制网的建立工程平面控制网的建立（重点）（重点）第五第五节工程高程控制网的建立（重点）工程高程控制网的建立（重点）第六第六节用用GPS定位技定位技术建立工程控制网建立工程控制网第四节第四节工程平面控制网的建立工程平面控制网的建立应用大地测量学应用大地测量学3.4.1工程控制网的分类工程控制网的分类3.4.2工程控制网的布设工程控制网的布设3.4.3工程控制网的技术设计工程控制网的技术设计（重点）（重点）第四节第四节工程平面控制网的建立工程平面控制网的建立应用大地测量学应用大地测量学3.4.1工程控制网的分类工程控制网的分类3.4.2工程控制网的布设工程控制网的布设3.4.3工程控制网的技术设计工程控制网的技术设计（重点）（重点）（重点）（重点）3.4.1工程控制网的分类工程控制网的分类应用大地测量学应用大地测量学（1 1）测图控制网）测图控制网 作作用用测测绘绘大大比比例例尺尺地地形形图图、地地籍籍测测量量、房房产产测测量量等。等。网网形形平平面面控控制制网网有有：三三角角网网、导导线线网网、边边角角网网、GPSGPS网；网；高程高程控制网有：水准网、三角高程网。控制网有：水准网、三角高程网。3.4.1工程控制网的分类工程控制网的分类应用大地测量学应用大地测量学（2 2）施工控制网）施工控制网 作作用用工工程程施施工工放放样样。如如巷巷道道贯贯通通施施工工测测量量（先先测测后算）、放羊（先算后测）。后算）、放羊（先算后测）。网网形形平平面面控控制制网网有有：三三角角网网、导导线线网网、边边角角网网、GPSGPS网；网；高程高程控制网有：水准网、三角高程网。控制网有：水准网、三角高程网。3.4.1工程控制网的分类工程控制网的分类应用大地测量学应用大地测量学（3 3）变形监测网）变形监测网 作用作用建筑物沉降与变形监测。建筑物沉降与变形监测。网网形形平平面面控控制制网网有有：三三角角网网、导导线线网网、边边角角网网、GPSGPS网网；高高程程控控制制网网有有：水水准准网网、三三角角高高程程网网、GPSGPS高高程程网网；三维三维控制网：常规网、控制网：常规网、GPSGPS网等。网等。第四节第四节工程平面控制网的建立工程平面控制网的建立应用大地测量学应用大地测量学3.4.1工程控制网的分类工程控制网的分类3.4.2工程控制网的布设工程控制网的布设3.4.3工程控制网的技术设计工程控制网的技术设计（重点）（重点）（重点）（重点）3.4.2工程控制网的布设工程控制网的布设应用大地测量学应用大地测量学（一）布网原则与技术要求（一）布网原则与技术要求（一）布网原则与技术要求（一）布网原则与技术要求布设原则：布设原则：（1 1）分级布网，逐级控制。）分级布网，逐级控制。工程建筑施工放样工程建筑施工放样2 2级级：首级控制网首级控制网+施工放样施工放样专用控制网专用控制网变形监测不分级。变形监测不分级。城市、工程城市、工程GPSGPS网网：逐级、越级、同级全面网。：逐级、越级、同级全面网。（2 2）要有足够的精度。）要有足够的精度。根据测图比例尺（根据测图比例尺（图上图上0.1mm0.1mm）（3 3）要有统一的规格。）要有统一的规格。（见下页见下页）（4 4）要有足够的密度。）要有足够的密度。表表3-83-8、表、表3-93-9、表、表3-103-103.4.2工程控制网的布设工程控制网的布设应用大地测量学应用大地测量学（一）布网原则与技术要求（一）布网原则与技术要求（一）布网原则与技术要求（一）布网原则与技术要求（3）要有统一的规格：）要有统一的规格：城市测量规范和各种工程测量规范中三角网和城市测量规范和各种工程测量规范中三角网和GPSGPS控控制网的等级依次划分为：二、三、四等和一、二级。电磁制网的等级依次划分为：二、三、四等和一、二级。电磁波测距导线分为二、三、四等和一、二、三级。波测距导线分为二、三、四等和一、二、三级。工程控制网规范主要有：工程控制网规范主要有：城市测量规范城市测量规范、工程工程测量规范测量规范、精密工程测量规范精密工程测量规范、全球定位系统全球定位系统（GPSGPS）测量规范）测量规范等。等。3.4.2工程控制网的布设工程控制网的布设应用大地测量学应用大地测量学（一）布网原则与技术要求（一）布网原则与技术要求（一）布网原则与技术要求（一）布网原则与技术要求等级等级平均边长平均边长/km测角中误测角中误差差/秒秒起始边边长起始边边长相对中误差相对中误差最弱边边长最弱边边长相对中误差相对中误差二等二等91.01/3000001/120000三等三等51.81/200000（首级）（首级）1/800001/120000（加密）（加密）四等四等22.51/120000（首级）（首级）1/450001/80000（加密）（加密）一级小三角一级小三角15.01/400001/20000二级小三角二级小三角0.510.01/200001/10000表表3-8 3-8 城市城市三角网三角网主要技术要求主要技术要求（4）要有足够的密度。）要有足够的密度。应用大地测量学应用大地测量学（一）布网原则与技术要求（一）布网原则与技术要求（一）布网原则与技术要求（一）布网原则与技术要求表表3-9 3-9 电磁波测距导线电磁波测距导线的主要技术要求的主要技术要求 等级等级附合导线附合导线长度长度/km平均边长平均边长/m测距中误差测距中误差/mm测角中误差测角中误差/秒秒导线全长相导线全长相对闭合差对闭合差三等三等153000181.51/60000四等四等101600182.51/40000一级一级3.6300155.01/14000二级二级2.4200158.01/10000三级三级1.51201512.01/6000附合导线附合导线闭合导线闭合导线3.4.2工程控制网的布设工程控制网的布设应用大地测量学应用大地测量学（一）布网原则与技术要求（一）布网原则与技术要求（一）布网原则与技术要求（一）布网原则与技术要求表表3-10 3-10 城市或工程城市或工程GPSGPS网网主要技术要求主要技术要求等级等级平均距离平均距离/kma/mmbD/mm最弱边相对中误差最弱边相对中误差二等二等91021/120000三等三等51051/80000四等四等210101/45000一级一级110101/20000二级二级115201/100003.4.2工程控制网的布设工程控制网的布设城市或工程城市或工程GPSGPS网的相邻点边长精度公式：网的相邻点边长精度公式：（3-43-4）式中，式中，为标准差，为标准差，mmmm，a a为固定误差，为固定误差，mmmm；b b为比例误差为比例误差系数，系数，10E610E6；D D为相邻点间距离，为相邻点间距离，kmkm。应用大地测量学应用大地测量学（二）布网方案（二）布网方案 城城市市和和工工程程测测量量平平面面控控制制网网的的布布设设方方案案有有三三角角网网、三三边边网网、边边角角网网、导导线线网网、GPSGPS网网等等形形式式。实实际际应应用用中中，首首级级控控制制网网以以GPSGPS网网的的布布设设为为主主要要形式，次级加密网有形式，次级加密网有GPSGPS网、导线网等多种形式。网、导线网等多种形式。3.4.2工程控制网的布设工程控制网的布设布设工程控制网应尽量与国家控布设工程控制网应尽量与国家控制网联测制网联测!应用大地测量学应用大地测量学（二）布网方案（二）布网方案工程平面控制网有以下的特点：工程平面控制网有以下的特点：1 1、同同相相应应等等级级的的国国家家三三角角网网比比较较，其其平平均均边边长长显显著地缩著地缩短短。2 2、工程测量控制网的、工程测量控制网的等级分类等级分类较较多多。3 3、各等级控制网均可作为测区的、各等级控制网均可作为测区的首级首级控制网。控制网。4 4、三三、四四等等三三角角网网的的起起算算边边，首首级级网网和和加加密密网网分分别对待。别对待。首级网：测距仪直接测（考虑测距仪标称精度）；加密网：考虑上一等级最弱边精度是否满足次一等级的要求）3.4.2工程控制网的布设工程控制网的布设应用大地测量学应用大地测量学3.4.1工程控制网的分类工程控制网的分类3.4.2工程控制网的布设工程控制网的布设3.4.3工程控制网的技术设计工程控制网的技术设计（重点）（重点）3.4.2工程控制网的布设工程控制网的布设3.4.3工程控制网的技术设计工程控制网的技术设计应用大地测量学应用大地测量学 布布设设工工程程控控制制网网时时，要要根根据据工工程程控控制制网网的的用用用用途途途途和和和和要要要要求求求求进行控制网的技术设计。进行控制网的技术设计。为为测测绘绘大大比比例例尺尺地地形形图图：相相邻邻控控制制点点间间的的相相对对点点位位误误差小于差小于3cm3cm。桥桥梁梁控控制制网网：对对于于桥桥梁梁轴轴线线方方向向的的精精度度应应高高于于其其他他方方向的精度，以利于提高桥墩放样精度。向的精度，以利于提高桥墩放样精度。隧隧道道控控制制网网：对对垂垂直直于于直直线线隧隧道道轴轴线线方方向向的的横横向