高程系统及其相互关系课件

第四讲高程系统及其之间高程系统及其之间的关系的关系质体引力、引力位。质体引力、引力位。地球重力位模型（引力位、离心力位）。地球重力位模型（引力位、离心力位）。地球引力位的零阶项、一阶项、二阶项的地球引力位的零阶项、一阶项、二阶项的意义意义水准面、大地水准面水准面、大地水准面理解正常椭球、正常重力、正常位、正常理解正常椭球、正常重力、正常位、正常水准面、重力异常、扰动位等概念水准面、重力异常、扰动位等概念请思考请思考野外测量可以获得哪些观测值野外测量可以获得哪些观测值，点的最终水平坐标和高程怎么得到？点的最终水平坐标和高程怎么得到？内容回顾Review一、高程系统（一、高程系统（height system）基本概念：基本概念：地面点高程是该点沿基准线至基准面的距离。地面点高程是该点沿基准线至基准面的距离。不同的高程基准线、面构成了不同的高程系统。不同的高程基准线、面构成了不同的高程系统。同一地面点在不同高程系统中其高程值是不相同同一地面点在不同高程系统中其高程值是不相同的。无论在哪种高程系统中，地面点的高程都应的。无论在哪种高程系统中，地面点的高程都应惟一。惟一。两地面点的高差是此两点高程之差。相应不两地面点的高差是此两点高程之差。相应不同高程系统，有着不同的高差。同高程系统，有着不同的高差。Height System4.2.高程系统二、水准测量高程（二、水准测量高程（height of levelling）两水准点间水准高差沿路线不同而不同，但两两水准点间水准高差沿路线不同而不同，但两 点间的重力位差却不随路线而改变点间的重力位差却不随路线而改变WPWA4.2.高程系统Height System二、水准测量高程（二、水准测量高程（height of levelling）所谓水准测量高程，即从水准原点出发的路线所谓水准测量高程，即从水准原点出发的路线 上水准观测高差之和上水准观测高差之和请注意，一般请注意，一般所谓水准测量高程所谓水准测量高程不是一种高程系统不是一种高程系统4.2.高程系统Height System二、水准测量高程（二、水准测量高程（height of levelling）水准闭合环的理论闭合差水准闭合环的理论闭合差W理论闭合差是由于水准面不平行造成的。理论闭合差是由于水准面不平行造成的。4.2.高程系统三、大地高系统三、大地高系统 基准面：基准面：参考椭球面参考椭球面基准线：基准线：参考椭球面法线参考椭球面法线大地高：大地高：地面点沿参考椭地面点沿参考椭 球法线至参考椭球法线至参考椭 球面的距离。球面的距离。获取手段：获取手段：三角高程测量、三角高程测量、GPS或其它高程或其它高程 系统的高程进行系统的高程进行 转化。转化。4.2.高程系统Height System四、正高系统四、正高系统 基准面：基准面：大地水准面大地水准面基准线：基准线：地面点铅垂线地面点铅垂线正正 高：高：地面点沿铅垂线地面点沿铅垂线 至大地水准面的至大地水准面的 距离。距离。获取手段：水准测量获取手段：水准测量、三、三 角高程测量、或角高程测量、或 由其它高程系统由其它高程系统 高程进行转化。高程进行转化。大地水准面大地水准面P点水准面点水准面4.2.高程系统Height System四、正高系统四、正高系统 用水准测量法确定地面点正高原理用水准测量法确定地面点正高原理4.2.高程系统Height System四、正高系统四、正高系统 用水准测量法确定地面点正高原理用水准测量法确定地面点正高原理请注意，请注意，只能近似得到，故正只能近似得到，故正高也只能近似得到。高也只能近似得到。4.2.高程系统Height System五、正常高系统五、正常高系统 基准面：基准面：似大地水准面似大地水准面基准线：基准线：地面点铅垂线地面点铅垂线正常高：正常高：地面点沿铅垂线地面点沿铅垂线 至似大地水准面至似大地水准面 的距离。的距离。获取手段：水准测量获取手段：水准测量、三、三 角高程测量、或角高程测量、或 由其它高程系统由其它高程系统 高程进行转化。高程进行转化。似大地水准面似大地水准面P点水准面点水准面4.2.高程系统Height System用水准测量法确定地面点正常高原理用水准测量法确定地面点正常高原理似大地水准面似大地水准面正常椭球面正常椭球面五、正常高系统五、正常高系统 4.2.高程系统Height System五、正常高系统五、正常高系统 用水准测量法确定地面点正常高原理用水准测量法确定地面点正常高原理正常位水准面不平行改正：正常位水准面不平行改正：空间重力异常改正：空间重力异常改正：4.2.高程系统Height System六、力高系统六、力高系统 同一水准面上各点高程相等的高程系统。同一水准面上各点高程相等的高程系统。或或4.2.高程系统Height System七、重力位数系统七、重力位数系统 正高系统、正常高系统及力高系统各有优缺正高系统、正常高系统及力高系统各有优缺点，但它们同时并存不仅使整个国家或地区的高点，但它们同时并存不仅使整个国家或地区的高程系统不能统一，也增加了总体水准测量结果联程系统不能统一，也增加了总体水准测量结果联合处理的困难。不难看出，这三种高程都有一个合处理的困难。不难看出，这三种高程都有一个共同部分：共同部分：，它是高程点所在位置对大地水，它是高程点所在位置对大地水准面具有的位能，称其为重力位数。准面具有的位能，称其为重力位数。1 GPU=1千伽米=105厘米2/秒24.2.高程系统Height System大地高大地高大地高大地高几何意义几何意义几何意义几何意义正正正正 高高高高物理意义物理意义物理意义物理意义正常高正常高正常高正常高半物理意义半物理意义半物理意义半物理意义力力力力 高高高高物理意义物理意义物理意义物理意义重力位数重力位数重力位数重力位数物理意义物理意义物理意义物理意义4.2.高程系统Height System一、三种高程系统的关系一、三种高程系统的关系 N为大地水准面差距为大地水准面差距为似大地水准面差距为似大地水准面差距Relation of different height system4.3.不同高程系统之间的关系二、二、GPS水准水准 为似大地水准面差距为似大地水准面差距1n24.3.不同高程系统之间的关系Relation of different height system二、二、GPS水准水准 1n24.3.不同高程系统之间的关系Relation of different height system*补 充 知 识确定地面点正常高流程 传统大地测量传统大地测量现代大地测量现代大地测量二维二维一维一维三维三维三维坐标三维坐标建立水平控制网建立水平控制网建立高程控制网建立高程控制网建立三维控制网建立三维控制网Process of Getting Normal Height 确定地面点正常高流程 确定地面点正常高流程Process of Getting Normal Height 满足满足规范规范要求，完成标志是埋设水准标石，要求，完成标志是埋设水准标石，标石的标志中心高程就是该点的高程。标石的标志中心高程就是该点的高程。京郑京郑24241990.11990.1确定地面点正常高流程Process of Getting Normal Height 满足满足规范规范中各项限差要求，各测站往测高中各项限差要求，各测站往测高差之和为两水准点间往测高差，各测站返测高差之和为两水准点间往测高差，各测站返测高差之和为两水准点间返测高差差之和为两水准点间返测高差。水水准准点点水水准准点点往测往测返测返测测站测站确定地面点正常高流程水水准准点点测站测站水水准准点点确定地面点正常高流程Process of Getting Normal Height 确定地面点正常高流程Process of Getting Normal Height 水水准准点点水水准准点点往测高差往测高差=所有往测测站高差读数中数之和所有往测测站高差读数中数之和返测返测测站测站往测往测返测高差返测高差=所有返测测站高差读数中数之和所有返测测站高差读数中数之和确定地面点正常高流程Process of Getting Normal Height 确定地面点正常高流程Process of Getting Normal Height 水准测量外业计算是水准测量平差前必须进行水准测量外业计算是水准测量平差前必须进行的准备工作。在水准测量外业计算前必须对水的准备工作。在水准测量外业计算前必须对水准测量的外业观测资料进行严格的检查，在确准测量的外业观测资料进行严格的检查，在确认正确无误、各项限差都符合要求后，才方可认正确无误、各项限差都符合要求后，才方可进行外业计算工作。计算工作完成后必须利用进行外业计算工作。计算工作完成后必须利用已取得的观测成果计算每公里高差中误差，以已取得的观测成果计算每公里高差中误差，以估算外业水准观测成果的质量。估算外业水准观测成果的质量。水准测量外业计算包括：尺长改正、正常位水水准测量外业计算包括：尺长改正、正常位水准面不平行性改正、路线或环线闭合差改正、准面不平行性改正、路线或环线闭合差改正、概略正常高计算。概略正常高计算。确定地面点正常高流程Process of Getting Normal Height（尺长改正（尺长改正，不符值用于计算每公里观测高差或中数中误差不符值用于计算每公里观测高差或中数中误差）（正常位水准面不平行性改正）（正常位水准面不平行性改正）水准路线水准路线确定地面点正常高流程Process of Getting Normal Height（概略高程）（概略高程）（路线闭合差）（路线闭合差）（路线闭合差改正）（路线闭合差改正）即简单的平差即简单的平差确定地面点正常高流程Process of Getting Normal Height 水准环（外业计算与水准路线相同）水准环（外业计算与水准路线相同）返测返测往测往测（路线闭合差）（路线闭合差）（环闭合差）（环闭合差）确定地面点正常高流程Process of Getting Normal Height 规范规范规定，水准测量外业计算只计算到正规定，水准测量外业计算只计算到正常位水准面不平行性改正，而后算出水准点的常位水准面不平行性改正，而后算出水准点的概略正常高。在内业平差水准网时，再根据沿概略正常高。在内业平差水准网时，再根据沿线实测重力资料对观测高差进行重力异常项改线实测重力资料对观测高差进行重力异常项改正，而后再进行平差，算出最后高程。正，而后再进行平差，算出最后高程。确定地面点正常高流程Process of Getting Normal Height（异常项改正）（异常项改正）误差误差中，水准网平差的观测值，正常高高差中，水准网平差的观测值，正常高高差（尺长改正）（尺长改正）（不平行性改正）（不平行性改正）水准路线水准路线确定地面点正常高流程Process of Getting Normal Height 一个简单的水准网一个简单的水准网注：箭头指向高程增加的方向，平差时有确定地面点正常高流程Process of Getting Normal Height l几种高程系统的定义及其几种高程系统的定义及其几种高程系统的定义及其几种高程系统的定义及其数学表达式数学表达式数学表达式数学表达式l画图说明大地高、正高、画图说明大地高、正高、画图说明大地高、正高、画图说明大地高、正高、正常高的关系（要写出相正常高的关系（要写出相正常高的关系（要写出相正常高的关系（要写出相应公式）应公式）应公式）应公式）l简述简述简述简述GPSGPS水准原理水准原理水准原理水准原理l请思考野外测量可以获得请思考野外测量可以获得请思考野外测量可以获得请思考野外测量可以获得哪些观测值，点的最终水哪些观测值，点的最终水哪些观测值，点的最终水哪些观测值，点的最终水平坐标和高程怎么得到？平坐标和高程怎么得到？平坐标和高程怎么得到？平坐标和高程怎么得到？