注册测绘师学习笔记 | 大地测量

2021-10-25
椭球与坐标系
1.   【椭球面】——内业的处理面,【法线】——内业基准线。

2.   【水准面】——外业测量的基准面,【铅垂线】——外业测量的基准线。

3.   椭球面上两点间距离最短的曲线叫【大地线】。大地线是两点间唯一最短线,位于相对法截线之间。

4.   把地面观测值归算至椭球面
——(1)距离观测值归算至椭球面上后,再投影至高斯平面上,这两项合称为【两化改正】。
——(2)方向观测值:垂线偏差改正、标高差改正、截面差改正,这三项改正合称为【三差改正】。

5.   大地测量系统包括【坐标系统、高程系统、深度基准和重力参考系统】;大地参考框架有【坐标框架、高程框架和重力框架】。

6.   地心(地固)坐标系是在【全球范围】内椭球面与【大地水准面】有最佳的拟合;参心坐标系是要求在【一定范围】内椭球面与【大地水准面】有最佳的拟合。

7.   地心坐标系的建立,需要经过椭球参数确定、坐标系原点定位、协议定向等步骤。

8.   参心坐标系的建立,需进行下面几个工作:1)选择或求定椭球的几何参数 2)确定椭球短轴的指向(椭球定向) 3)确定椭球中心的位置(椭球定位) 4)建立大地原点

9.   地心坐标框架把总地球椭球的中心定义在地球的【质心】(包括海洋和大气)上,要求在【全球范围】内椭球面与大地水准面有最佳的拟合。

10.   常用坐标系
——1954年北京坐标系:大地原点位于苏联普尔科沃,椭球为【克拉索夫斯基椭球】。1954年北京坐标系是苏联参心坐标系在中国的延伸。属于参心坐标系。
——1980西安坐标系:大地原点在陕西省【泾阳县永乐镇】,采用IAG75椭球参数。属于参心坐标系。
——2000国家大地坐标系:CGCS2000。原点位于地球【质心】,Z轴由原点指向历元2000.0的地球参考极的方向,X轴由原点指向格林尼治参考子午线与地球赤道面(历元2000.0)的交点,Y轴与Z轴、X轴构成右手正交坐标系。

11.   区域性地心坐标框架一般由三级构成。
——第一级为连续运行站构成的动态地心坐标框架,它是区域性地心坐标框架的主控制,
——第二级是与连续运行站定期联测的大地控制点构成的准动态地心坐标框架,
——第三级是加密大地控制点。

12.   目前,CGCS2000国家大地控制网由GPS A、B级网,总参GPS一、二级网,中国地壳运动观测网,地壳运动监测网4个空间网联合组成。


投影

13.   高斯投影采用等角横切椭圆柱投影,是正形投影的一种。【在同一纬线上,离中央经线越远则变形越大】;【在同一经线上,纬度越低变形越大】,【最大值位于赤道】上。


14.   高斯投影是等角投影,无角度变形,但长度和面积有变形。为了将长度变化限制在精度允许的范围内,通常采用【分带】的方法。


15.   为了不产生负值横坐标,坐标原点向西移动500km(东Y坐标增加了500km)。东Y坐标前要加带号。


16.   已知带号求中央子午线经度的计算:P6 = 6N - 3;P3 = 3N


17.   高斯投影正算:(B , L)向(x , y)转换。


18.   大地主题正算:已知经纬度、方位角、距离计算另一点经纬度。


坐标转换

19.   三维七参数转换,至少需要三个公共点;二维四参数转换,至少需要两个公共点。


20.   坐标转换流程:

——公共点选取

收集和整理用于转换的公共点坐标资料,并分析选取用于转换的公共点,公共点的个数与转换区域大小有关,应精度可靠、均匀分布覆盖整个测区。并且最好有多余公共点,用以检查转换参数的外符合精度。

——转换参数计算

根据已有公共点和转换精度要求,确定参数计算方法和转换模型。

二维转换要将公共点换算到同一投影带高斯直角坐标系。

——精度分析

根据转换参数计算目标坐标系重合点坐标,分析转换残差。(内符合精度)

计算坐标残差中误差来评估坐标转换精度,并根据残差限差(3倍残差中误差)剔除粗差。如果转换精度评估不合格,应重新选取重合点坐标进行参数计算。

——坐标计算

根据最终合格的转换参数计算目标坐标系其他地物坐标。


全站仪观测

21.   经纬仪DJ30,数字代表测角精度(一测回水平方向观测中误差)。


22.   方向观测法测站应检核的限差有半测回归零差、一测回内2C互差、同方向各测回互差。


23.   三轴误差

——视准轴误差:视准轴是十字丝中心与物镜光心的连线。视准轴与横轴不正交的误差称为视准轴误差。用盘左、盘右观测来削弱。

——横轴(水平轴)倾斜误差:横轴与竖轴不正交的误差。可用盘左、盘右观测来削弱。

——竖轴(垂直轴)倾斜误差:竖轴与测站铅锤线不一致误差。不能通过盘左、盘右观测来削弱。


24.   经纬仪三轴的关系:竖轴与铅垂线重合,横轴与竖轴正交,视准轴与横轴正交。水准管轴应垂直于竖轴,圆水准器轴应平行于竖轴。


25.   角度观测两个指标差

——垂直度盘指标差 =(盘左读数 + 盘右读数 -360°)/ 2。

——2C值= 盘左读数 -(盘右读数±180°),2c值是视准轴误差的两倍,因视准轴不垂直于横轴而产生。


26.   电磁波测距的改正:加常数改正、乘常数改正、归心改正、气象改正(高等级导线测量)、曲率改正、周期误差改正。


27.   导线平差

——导线方位角闭合差:按折角个数反号平均分配。

——导线坐标增量闭合差:按边长反号成比例分配。


GPS系统

28.   【时间系统】

——原子时(AT)是目前最准确的时间系统。

——世界协调时(UTC)是把原子时的秒长和世界时(UT)的时刻结合起来的一种时间。

——GPS 时(GPST)与国际原子时保持有19s 的常数差,并在GPS 标准历元1980 年1 月6 日零时与UTC 保持一致。


29.   GPS系统由【空间部分、地面控制系统及用户设备部分】组成。地面控制系统由主控站、监控站、注入站所组成。


30.   卫星星历:参考星历、广播星历-预报星历(WGS84)、精密星历-后处理星历(ITRF框架)。


31.   GPS信号:导航电文(D码,包含星历等)、测距码(C/A码-粗、P码-精、Y码,调制在载波上)。


32.   【GPS误差】

——卫星误差:星历误差(站间求差)、卫星钟差(站间求差)、相对论效应

——信号传播误差:电离层误差(站间求差)、对流层误差(站间求差)、多路径效应影响误差

——接收机误差:接收机钟差(星间求差)、接收机对中误差(强制对中)、天线相位中心偏差(站间求差)


33.   【三差相位解】:

——接收机间求一次差:消除卫星钟差,削弱星历误差、对流层和电离层误差。

——卫星间求二次差:消除接收机钟差。

——历元间求三次差:消去整周未知数。


34.   【载波相位测量技术】是目前高精度定位的主要方法。

RTK采用了【载波相位动态实时差分】方法。


35.   静态定位:伪距单点定位、CORS点观测定位(A级点)、精密单点定位(PPP)、静态相对定位。


36.   动态定位:单站载波相对动态定位(1+1)、单基站网络、虚拟站技术-网络RTK(VRS)、主副站技术-网络RTK(MAC)、区域改正数技术(FKP)、综合内插技术(CBI)。


GPS测量
37.   GPS测量按其精度分为A、B、C、D、E五个等级,分别对应一、二、三、四、等外大地控制网。C级用于建立三等大地控制网(省级控制网),E级用于测图和建立工程控制网。

38.   GPS精度指标:PDOP、DOP、RMS越小越好,RATIO越大越好。

39.   GPS测量基线数量计算:
n为观测总点数,m为平均每点设站数,N为接收机数。
——观测时段数:C=n×m/N
——总基线数:J=C×N×(N-1)/2
——必要基线数:J=n-1
——独立基线数:J=C×(N-1)
——多余基线数:J=C×(N-1)-(n-1)

40.   GPS布点:
——B、C、D、E 级网相邻分区之间公共点至少要有4 个。
——加密低等级的GPS网点时,采用的高等级GPS网点点数应不少于4个。
——新布设的GPS网应与附近已有国家高等级GPS点进行联测,联测点数不应少于3个。

41.   B、C级GPS网点标石埋设后,至少需经过【一个雨季】,冻土地区至少需经过【一个冻解期】,岩层上标石至少需经【一个月】后,方可用于观测。

42.   量取天线高时,在3个互为120°的位置分别量取,若架设在天线墩上,互差应小于【2mm】,若架设在三脚架上,互差应小于【3mm】,取平均值为天线高。

43.   同一时段观测过程中,不得将接收机关闭又重新启动、不可进行自测试、不得改变卫星截止高度角、不得改变数据采样间隔、不得改变天线位置、不能按动关闭文件和删除文件功能键。

44.   GPS精度:

最简异步环和附合路线边数:


45.   观测技术要求:


46.   同一时段内观测值的数据剔除率,不应超过【10%】。

47.   A、B级GPS网基线精处理应采用【精密星历】;C级及以下各级网基线处理时,可采用【广播星历】。


高程系统

48.   1985国家高程基准,以青岛验潮站1952年 - 1979年的潮汐观测资料为计算依据,测定位于青岛市观象山的中华人民共和国水准原点的高程为72.2604 m。


49.   几个非常重要的概念

——大地水准面:也是海拔高程系统的起算面,属于物理参考面。大地水准面是重力等位面,任一水准面与高程基准面的重力位差相等。

——似大地水准面:在海洋面上时,似大地水准面与大地水准面重合,属于假定参考面。

——正高:地面一点沿该点的【重力线】到【大地水准面】的距离。正高又称海拔高或绝对高。

——正常高:地面一点沿【正常重力线】到【似大地水准面】的距离。

——大地高:从地面点沿【法线】到【参考椭球面】的距离。

——大地水准面差距:参考椭球面(大地高)与大地水准面(正高)之差的距离,大地高-正高。

——高程异常:似大地水准面至地球椭球面的距离,大地高-正常高。


似大地水准面精化

50.   对似大地水准面的精化也就是按一定的分辨率精确求定高程异常。


51.   确定似大地水准面的方法:①几何法;②重力学法;③几何与重力联合法(或称组合法)。


52.   似大地水准面精化计算流程

——(1)高程异常控制点计算

——(2)收集似大地水准面精化区域的重力资料与数字高程模型资料。

——(3)利用重力测量数据与数字高程模型进行重力归算和格网平均重力异常计算。

——(4)选择适当的参考重力场模型,采用【移去-恢复】技术,计算出重力似大地水准面。

——(5)联合计算高程异常控制点与重力似大地水准面,求得最终似大地水准面。


53.   似大地水准面精度参数




重力测量

54.   联测时应采用对称观测,即A-B-C…C-B-A,观测过程中仪器停放如超过2h,则在停放点应重复观测,以消除【静态零漂】。


55.   当仪器静放3小时以上时,必须在静放前后读数,以消除【静态零漂】。


56.   重力测量仪器

——①绝对重力仪:FG5型,标称精度优于2×10-8 ms-2,该仪器属于现代激光落体可移动式重力仪。

——②相对重力仪:拉科斯特型(简称LCR,分为G型和D型)金属弹簧重力仪,用于测定基本重力点和一等重力点。

——③相对重力仪:石英弹簧重力仪(如:ZSM、Worden)或金属弹簧重力仪(如:LCR),用于测定二等重力点及加密重力点。


57.   国家重力等级控制测量分三级:国家重力基本网、国家一等重力网、国家二等重力点。


58.   大地测量数库由大地测量数据、管理系统、支撑环境组成。


水准测量

59.   水准网的布设一般采用【从高级到低级】,【从整体到局部】,【逐级控制】,【逐级加密】的原则,按精度分为一、二、三、四等水准测量。


60.   水准路线长

——三等水准网附合路线长度不超过150km(四等不超过80km)

——环线不超过200km(四等不超过100km)

——同级节点间距不超过70km(四等不超过30km)。


61.   自动安平光学水准仪每天检校一次i角,作业开始后的7个工作日内,若i角较为稳定,以后每隔15天检校一次。


62.   在连续各测站上安置水准仪的三脚架时,应使其中两脚与水准路线的方向平行,而【第三脚轮换】置于路线方向的左侧与右侧。减弱因【竖轴倾斜】引起的误差。


63.   一二等水准标石埋设:

——1)有岩层露头或在地面下不深于1.5m的地点,优先选择埋设岩层水准标石。

——2)沙漠地区或冻土深度小于0.8m的地区,埋设混凝土柱水准标石。

——3)冻土深度大于0.8m或永久冻土地区,埋设钢管水准标石。

——4)有坚固建筑物(房屋、纪念碑、塔、桥基等)和石崖处,可埋设墙角水准标志。

——5)水网地区或经济发达地区的普通水准点,埋设道路水准标石。


64.   新设的水准路线与已测的水准点联测或接测时,若该水准点的前后观测时间超过【三个月】,应进行检测。


65.   水准仪DS05字母后的数字表示仪器每公里高差测量的中误差(以毫米为单位);DS后加字母Z,表示自动安平水准仪。


66.   往测与返测测站数均应为【偶数】。


67.   不应进行观测:

——① 日出后与日落前30分钟内。

——② 太阳中天前后各约2小时内。

——③ 标尺分划线的影像跳动剧烈时。

——④ 气温突变时。

——⑤ 风力过大而使标尺与仪器不能稳定时。


68.   标尺读数顺序:

四等-后后前前;三等-后前前后;一二等:奇数站-后前前后,偶数站-前后后前


69.   水准测量要求


70.   水准测量误差

——①i角误差:(望远镜)视准轴与水准管轴不平行的误差。减弱措施:测量时使前后视距尽量相等。

——② 水准标尺每米真长误差。减弱措施:检定并禁用超限的标尺,计算改正数,保护标尺。

——③ 一对水准标尺零点不等差。减弱措施:测段采用偶数站。


71.   跨河水准适用范围:二等,视线长度超过100m;三、四等,视线长度超过200m。


72.   水准测量改正

——(1)水准标尺长度改正

——(2)水准标尺温度改正(一、二等水准测量)

——(3)正常水准面不平行的改正 ,纬度南北方向改。

——(4)重力异常改正(一、二等水准测量)

——(5)固体潮改正(一、二等水准测量)

——(6)环(路)线闭合差的改正


73.   闭合差按照【测站数/路线长】反号分配。


74.   精度要求



误差传播定律

75.   置信度为68.3%时的置信区间为[ -σ,σ ];95. 4%时的置信区间为[ -2σ,2σ ];为99.7%时的置信区间为[ -3σ,3σ ]。


76.   几种误差公式

77.   多余观测数=总观测数-必要观测数。


78.   测量平差的目的是解算【估计值】。


79.   测量学中一般把2倍中误差作为限差。


部分图片截取至:测绘迷

知识点汇总整理:营地君


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