大地测量学课件大地控制网数据处理

第八章 大地控制网数据处理 第八章 大地控制网数据处理外业观测：水平方向、变长、G PS基线向量、水准高差、天文方位角内业计算：概算、平差 第八章 大地控制网数据处理 第八章 大地控制网数据处理 8.1 大地控制网概算 应用大地测量学u 系 统 地 检 查 外 业 观 测 成 果 质 量 ， 把 好 质 量 关 ；u 将 地 面 上 观 测 成 果 化 算 到 高 斯 平 面 上 ， 按 控 制 网 几 何条 件 进 行 检 核 ， 为 平 差 计 算 做 好 数 据 准 备 工 作 。第一节概算 应用大地测量学8.1.1 导线测量概算8.1.2 G PS控制网概算8.1 大地控制网概算 应用大地测量学8.1.1 导线测量概算8.1.2 G PS控制网概算8.1 大地控制网概算 8.1.1 导线测量概算 应用大地测量学导 线 测 量 概 算 工 作 包 括 ：外 业 测 量 观 测 数 据 的 检 查将 观 测 值 化 算 到 标 石 中 心将 观 测 值 化 算 到 椭 球 面 上将 观 测 值 化 算 到 高 斯 平 面 上 应用大地测量学 1、 观 测 手 簿 2、 观 测 记 薄 3、 归 心 投 影 用 纸 4、 仪 器 检 验 资 料 5、 已 知 数 据 表 和 控 制 网 略 图 的 编 制 8.1.1 导线测量概算 应用大地测量学 导 线 外 业 观 测 中 ， 有 时 仪 器 中 心 偏 离 测 站 点 标 石 中 心 ，叫 做 测 站 偏 心 。 而 被 观 测 目 标 如 果 偏 离 照 准 点 标 石 中 心 ， 则称 为 照 准 点 偏 心 。 为 了 把 水 平 方 向 观 测 值 归 算 到 标 石 中 心 ，必 须 将 观 测 方 向 值 加 上 测 站 点 归 心 改 正 和 照 准 点 归 心 改 正（ 详 见 本 书 附 录 4） 。测 站 点 归 心 改 正 ： （ 8-1）照 准 点 归 心 改 正 ： （ 8-2） 8.1.1 导线测量概算 ik TTk ik yyi SMer SMeC 2 1 )sin( )sin( 应用大地测量学 边 长 测 量 如 果 存 在 偏 心 （ 测 距 仪 偏 心 或 反 射 镜 偏 心 ） ，要 进 行 边 长 归 心 改 正 ， 将 观 测 边 长 归 算 到 标 石 中 心 。 （ 8-3） 8.1.1 导线测量概算 22 )sinsin()coscos( kkiikkii eeeedd 应用大地测量学 水 平 方 向 观 测 值 归 算 到 椭 球 面 上 须 在 测 站 平 差 和 归心 改 正 后 的 方 向 值 中 加 入 三 差 改 正 ：垂 线 偏 差 改 正 、 标 高 差 改 正 和 由 法 截 弧 方 向 化 为 大 地 线方 向 的 截 面 差 改 正 。 由 于 这 三 项 改 正 在 边 长 小 于 10公 里时 ， 影 响 值 小 于 0.1 ， 因 此 在 短 边 导 线 概 算 时 一 般 不 加三 项 改 正 。 直 接 将 地 面 方 向 观 测 值 作 为 椭 球 面 方 向 观 测值 。8.1.1 导线测量概算 应用大地测量学 地 面 实 际 观 测 边 长 一 般 需 要 加 气 象 改 正 、 仪 器 常 数 改 正 、 倾 斜改 正 、 归 心 改 正 ， 计 算 得 到 测 站 、 镜 站 两 个 控 制 点 之 间 的 水 平 观 测边 长 d， 水 平 边 长 还 要 化 算 到 椭 球 面 上 相 应 的 大 地 线 长 度 S， 其 计 算公 式 为 ： 式 中 Hm为 测 站 点 和 镜 站 点 的 平 均 大 地 高 ， RA为 归 化 边 长 方 向 法 截 弧曲 率 半 径 。 a、 e、 Bm分 别 为 椭 球 长 半 轴 、 第 一 偏 心 率 、 测 站 点 和 镜站 点 的 平 均 纬 度 。 2324)1( AAm RdRHdS mA Be eaR 22 2sin1 1 8.1.1 导线测量概算 应用大地测量学 为 了 在 平 面 上 进 行 平 差 ， 还 必 须 将 椭 球 上 观 测 值 化算 到 高 斯 投 影 平 面 上 ， 这 项 工 作 包 括 、和 等 三 项 内 容 。1。 方 向 改 正 ： （ 8-6） 式 ， （ 6-62） ， （ 6-64） 式2。 距 离 改 正 ： （ 8-7） 式 ， （ 6-67） 式3。 大 地 方 位 角 化 算 为 坐 标 方 位 角 ： （ 8-8） 式8.1.1 导线测量概算 应用大地测量学 1、 角 度 归 心 改 正 2、 高 差 计 算 3、 边 长 斜 距 改 平 距 、 归 心 改 正 和 化 算 至 高 斯 平 面 的 改 正 4、 计 算 导 线 方 位 角 条 件 和 环 形 条 件 闭 合 差 5、 计 算 导 线 测 角 中 误 差 6、 计 算 导 线 测 距 中 误 差 7、 计 算 导 线 相 对 闭 合 差 8.1.1 导线测量概算 应用大地测量学 P232234页8.1.1 导线测量概算 应用大地测量学8.1.1 导线测量概算8.1.2 G PS控制网概算8.1 大地控制网概算 8.1.2 G PS控制网概算 应用大地测量学（ 一 ） 数 据 预 处 理 及 其 基 线 解 算 数 据 传 输 将 观 测 记 录 数 据 传 输 至 计 算 机 ， 形 成 观 测值 文 件 、 卫 星 星 历 文 件 、 测 站 文 件 ； 基 线 解 算 一 般 采 用双 差 观 测 值 用 软 件 解 算 两 点 间 的 坐 标 差 （ 基 线 向 量 ） 。（ 二 ） 观 测 结 果 的 外 业 检 核 剔 除 精 度 较 差 的 基 线 ； 计 算 并 检 核 同 步 环 闭 合 差 ； 计算 并 检 核 复 测 基 线 ； 计 算 并 检 核 异 步 环 闭 合 差 。 第八章 大地控制网数据处理 应用大地测量学8.2.1 条件平差的基本原理与方法8.2.2 间接平差的基本原理与方法8.2.3 控制网平差前的准备工作 8.2 控制网平差原理 8.2 控制网平差原理 应用大地测量学 8.2 控制网平差原理 应用大地测量学 应用大地测量学8.2.1 条件平差的基本原理与方法8.2.2 间接平差的基本原理与方法8.2.3 控制网平差前的准备工作 8.2 控制网平差原理 8.2.1 条件平差 应用大地测量学绘 制 控 制 网 平 差 略 图 （ 在 图 上 标 明 各 已 知 点 、 待 定 点点 名 和 编 号 ， 观 测 值 编 号 ， 坐 标 推 算 路 线 ） ；编 制 起 算 数 据 表 和 观 测 值 表 ；确 定 条 件 方 程 总 数 和 各 类 条 件 方 程 个 数 ；列 出 观 测 值 条 件 方 程 式 和 权 函 数 式 ; 组 成 法 方 程 并 解 算 ; 计 算 观 测 值 改 正 数 V及 其 平 差 值 ; 评 定 精 度 ： 计 算 单 位 权 中 误 差 ， 平 差 值 函 数 中 误 差 。 应用大地测量学8.2.1 条件平差的基本原理与方法8.2.2 间接平差的基本原理与方法8.2.3 控制网平差前的准备工作 8.2 控制网平差原理 8.2.2 间接平差 应用大地测量学绘 制 控 制 网 平 差 略 图 （ 在 图 上 标 明 各 已 知 点 、 待 定 点点 名 和 编 号 ， 观 测 值 编 号 ， 坐 标 推 算 路 线 ） ；编 制 起 算 数 据 表 和 观 测 值 表 ；选 取 参 数 （ 高 程 控 制 网 选 择 待 定 高 程 点 高 程 近 似 值 的改 正 数 为 参 数 ， 平 面 控 制 网 选 择 待 定 控 制 点 坐 标 近 似 值 的改 正 数 为 参 数 ） ；列 出 观 测 量 平 差 值 对 参 数 的 误 差 方 程 式 ;列 出 各 参 数 间 的 条 件 方 程 （ 未 知 参 数 间 的 约 束 条 件 ） 8.2.2间接平差 应用大地测量学按 附 有 条 件 的 间 接 平 差 原 理 ， 由 误 差 方 程 和 条 件 方 程组 成 法 方 程 ；解 算 法 方 程 ， 求 出 未 知 数 ; 计 算 观 测 值 改 正 数 V及 其 平 差 值 ; 评 定 精 度 ： 计 算 单 位 权 中 误 差 ， 未 知 数 中 误 差 ， 未 知数 函 数 中 误 差 。 应用大地测量学8.2.1 条件平差的基本原理与方法8.2.2 间接平差的基本原理与方法8.2.3 控制网平差前的准备工作 8.2 控制网平差原理 8.2.3 控制网平差前段准备工作 应用大地测量学控 制 网 平 差 计 算 是 复 杂 而 细 致 的 工 作 。（ 1） 起 算 数 据 的 收 集 与 分 析 （ 精 度 和 可 靠 性 ） 。（ 2） 观 测 数 据 的 检 核 与 换 算 ： 是 否 超 限 、 粗 差 和 系 统 误差 、 换 算 到 高 斯 平 面 上 。（ 3） 平 差 计 算 的 注 意 事 项 ： 观 测 值 2个 人 独 立 整 理 或 一 个 人 整 理 2次 。 观 测 值 编 号 正 确 。 程 序 中 数 据 格 式 输 入 正 确 ， 2人 检 核 。 平 差 结 果 认 真 分 析 、 审 核 、 检 验 。 第八章 大地控制网数据处理 第三节 平面控制网平差 应用大地测量学根 据 选 取 的 函 数 模 型 不 同 划 分 ： 一 、 平 面 控 制 网 间 接 平 差以 待 定 点 的 坐 标 X、 Y作 为 未 知 数 （ 又 称 坐 标 平 差 ） ， 列 出网 中 各 类 观 测 值 的 误 差 方 程 式 （ 观 测 值 的 改 正 数 与 未 知 数之 间 的 函 数 关 系 式 ） 。 二 、 导 线 网 按 条 件 平 差 第三节 平面控制网平差 应用大地测量学（ 一 ） 方 向 误 差 方 程 式 的 列 立 与 约 化（ 二 ） 观 测 边 误 差 方 程 的 列 立（ 三 ） 附 加 条 件 方 程 式 的 列 立（ 四 ） 误 差 方 程 式 的 组 成（ 五 ） 法 方 程 式 的 组 成 与 解 算（ 六 ） 平 差 成 果 计 算（ 七 ） 精 度 评 定 第三节 平面控制网平差 应用大地测量学导 线 网 结 点 之 间 （ 或 附 和 导 线 两 已 知 点 之 间 ） 的 节 点 数 量多 ， 采 用 条 件 平 差 法 效 果 较 好 ； 反 之 ， 结 点 密 集 的 导 线 网易 采 用 间 接 平 差 法 进 行 平 差 计 算 。附 和 导 线 三 种 形 式 ：（ 1） 两 端 均 有 定 向 角 和 已 知 点（ 2） 两 端 有 已 知 点 ， 一 端 有 定 向 角（ 3） 两 端 有 已 知 点 ， 没 有 定 向 角 （ 无 定 向 附 和 导 线 ） 第八章 大地控制网数据处理 第四节 高程控制网平差 应用大地测量学高 程 控 制 网 ： 水 准 网 （ 等 级 高 程 控 制 ） 和 三 角 高 程 网 一 、 水 准 网 条 件 平 差 法 （ 严 密 条 件 平 差 ）多 余 观 测 个 数 r = n t n为 高 差 观 测 总 数 ， t为 必 要 观 测 个 数 。适 用 于 简 单 网 形 。二 、 结 点 平 差 法以 待 定 点 近 似 高 程 点 改 正 数 为 未 知 参 数 ， 以 两 个 高 程 点 之间 的 高 差 为 观 测 值 ， 列 误 差 方 程 式 。 适 用 于 复 杂 网 形 。 第四节 高程控制网平差 应用大地测量学（ 一 ） 按 间 接 平 差 法 对 结 点 进 行 平 差（ 二 ） 按 单 一 水 准 路 线 条 件 平 差 对 各 水 准 路 线 进 行 平 差（ 三 ） 水 准 网 结 点 平 差 算 例（ 四 ） 三 角 高 程 网 结 点 平 差 高程控制网结点平差法观测高差的误差方程式：法方程式：解算未知数，计算结点高程平差值： 精度评定：图8-15 66326 55215 44314 3333 2222 1111 PlXXV PlXXV PlXXV PlXV PlXV PlXV 0)( 0)( 0)( 336432614 236265215 134251541 UXPPPXPXP UXPXPPPXP UXPXPXPPP 11 12 1312 21 22 233 31 32 33Q Q QX Q Q QXX Q Q Q 122UUU )3,2,1( 0 iXXH iii tnPVVm T 00 iiiH Qmm 0，相 邻 结 点 间 的 各 测 段 高 差 组 成 单 一 水 准 路 线 ； 先 平 差 求 出 结 点 高 程 ； 相 邻 结 点 间 再 按 单 一 附 合路 线 进 行 平 差 。 直 接 解 算 法 方 程 可 得 ：解 算 方 法 ： 迭 代 法1。 先 计 算 结 点 高 程 近 似 值 ， Xi=H i+hi；2。 计 算 X1时 ， X2、 X3以 近 似 值 代 入 ； 计 算 X2时 X3以 近 似 值 代 入 ， X1以 第 一 次 计 算 值 代 入 ； 计 算 X3时 ， X1、 X2以 第 一 次 计 算 值 代 入 ；3。 第 二 次 计 算 X1时 ， X2、 X3以 第 一 次 计 算 值 代 入 ； 依 次 类 推 。4。 至 X（ i+1） -X（ i） 0。 0001m， 迭 代 计 算 结 束 。5。 精 度 评 定 ： 按 最 后 结 果 计 算 高 差 与 高 差 观 测 值 的 改 正 数 评 定 精 度 。 )PP)/(Ph(xP)h(xP)h(Hp xxx )PP)/(Ph(xP)h(xP)h(Hp xxx )PP)/(Ph(xP)h(xP)h(Hp xxx 6436264143C33033 6526365152B22022 5415254341A11011 第八章 大地控制网数据处理 第五节 G PS基线向量网平差 应用大地测量学第五节GPS网平差 第八章 大地控制网数据处理 第六节 控制网精度与可靠性估算 应用大地测量学大 地 控 制 网 的 设 计 ： 选 点 确 定 观 测 方 案 （ 选 择 仪 器 、 观 测 方 法 、 构 网 ） 精 度 估 算 控 制 网 质 量 的 重 要 量 化 指 标 可 靠 性 分 析第六节控制网精度与可靠性 第六节 控制网精度与可靠性估算 应用大地测量学第六节控制网精度与可靠性 第六节 控制网精度与可靠性估算 应用大地测量学在 图 上 量 测 各 控 制 点 的 近 似 坐 标 ， 确 定 各 类 观 测 量 的 误差 方 程 式 的 系 数 B， 根 据 控 制 网 等 级 和 所 选 择 仪 器 设 备 确 定 观测 值 的 权 P和 单 位 权 中 误 差 ， 按 间 接 平 差 方 法 组 成 法 方 程系 数 矩 阵 ： PBBN TBB 11 )( PBBNQ TBBX tXtXXtXXtX tXXXXXX tXXXXXXX QQQ QQQ QQQQ 21 22212 12111iix Qi 0 0 第六节 控制网精度与可靠性估算 应用大地测量学 测 量 观 测 值 除 含 有 随 机 误 差 外 ， 还 常 并 存 有 系 统 误 差 和 粗 差 。 系统 误 差 和 粗 差 必 须 排 除 ， 才 能 获 得 可 靠 的 平 差 结 果 。 控 制 网 的 可 靠 性理 论 是 研 究 在 测 量 观 测 值 中 发 现 粗 差 和 消 除 粗 差 影 响 的 理 论 与 方 法 。可 靠 性 理 论 主 要 包 括 以 下 两 个 方 面 的 内 容 ：第 一 ， 在 理 论 上 研 究 平 差 系 统 发 现 、 区 分 不 同 模 型 误 差 能 力 及 不 可 发现 、 不 可 区 分 模 型 误 差 对 平 差 结 果 的 影 响 ， 前 者 称 为 内 部 可 靠 性 ， 后者 称 为 外 部 可 靠 性 。第 二 ， 在 实 际 数 据 处 理 过 程 中 ， 寻 求 在 平 差 过 程 中 自 动 发 现 和 区 分 模型 误 差 、 确 定 模 型 误 差 位 置 和 消 除 模 型 误 差 的 方 法 。平 差 之 前 进 行 概 算 ， 检 查 观 测 成 果 的 质 量 实 际 上 是 检 查 和 发 现 粗 差 。 对 于 有 多 余 观 测 的 控 制 网 ， 已 经 具 有 了 一 定 的 可 靠 性 ， 多 余 观 测 越 多 ，控 制 网 的 可 靠 性 越 高 。 1。 控 制 网 概 算 的 意 义 。2。 导 线 网 、 水 准 网 、 GPS网 概 算 的 方 法 步 骤 。3。 导 线 网 条 件 数 的 判 别 。4。 水 准 网 条 件 数 的 判 别 。5。 GPS网 条 件 数 的 判 别 。6。 间 接 平 差 与 条 件 平 差 对 比 各 有 什 么 特 点 ？7。 列 出 导 线 网 间 接 平 差 观 测 方 向 、 观 测 边 长 的 误 差 方程 式 。8。 列 出 水 准 网 间 接 平 差 观 测 高 差 的 误 差 方 程 式 。9。 列 出 GPS网 间 接 平 差 基 线 向 量 的 误 差 方 程 式 。