第五章
大地测量基本技术与方法
5.1.1 建立国家平面大地控制网的方法
1、常规大地测量法
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三角测量法
1)网形
5.1 国家平面大地控制网
2)坐标计算原理: 正弦定理
3)三角网的元素:
①起算元素：已知的坐标、边长和已知的方位角.
②观测元素：三角网中观测的所有方向(或角度)。
③推算元素：由起算元素和观测元素的平差值推算的三角网中其他边长、坐标方位角和各点的坐标。
优点：图形简单，结构强，几何条件多，便于检核，网的精度较高。
缺点：易受障碍物的影响，布设困难，增加了建标费用；推算边长精度不均匀，距起始边越远边长精度越低。
z导线测量法:
优点：布设灵活，容易克服地形障碍；导线测量只要求相邻两点通视，故可降低觇标高度，造标费用少，且便于组织观测；网内边长直接测量，边长精度均匀。
缺点：导线结构简单，没有三角网那样多的检核条件，不易发现粗差，可靠性不高。
?三边测量及边角同测法
边角全测网的精度最高，相应工作量也较大。在建立高精度的专用控制网(如精密的形变监测网)或不能选择良好布设图形的地区可采用此法而获得较高的精度。
2、天文测量法
天文测量法是在地面点上架设仪器，通过观测天体(主要是恒星)并记录观测瞬间的时刻，来确定地面点的地理位置，即天文经度、天文纬度和该点至另一点的天文方位角。
优点：各点彼此独立观测，也勿需点间通视，测量误差不会积累。
缺点：精度不高，受天气影响大。
用途：在每隔一定距离的三角点上观测天文来推求大地方位角，控制水平角观测误差积累对推算方位角的影响。
3、现代定位新技术简介
?GPS测量
全球定位系统GPS(Global Positioning System)可为各位用户提供精密的三维坐标、三维速度和时间信息。
GPS系统的应用领域相当广泛，可以进行海、空和陆地的导航，导弹的制导，大地测量和工程测量的精密定位，时间的传递和速度的测量等。
?甚长基线干涉测量系统(VLBI)
甚长基线干涉测量系统(VLBI)是在甚长基线的两端(相距几千公里)，用射电望远镜，接收银河系或银河系以外的类星体发出的无线电辐射信号，通过信号对比，根据干涉原理，直接测定基线长度和方向的一种空间技术。
长度的相对精度10-6，可达0.001″，由于其定位的精度高，在研究地球的极移、地球自转速率的短周期变化、地球固体潮、大地板块运动的相对速率和方向中得到广泛的应用。
?惯性测量系统(INS)
惯性测量是利用惯性力学基本原理，在相距较远的两点之间，对装有惯性测量系统的运动载体(汽车或直升飞机)从一个已知点到另一个待定点的加速度，分别沿三个正交的坐标轴方向进行两次积分，从而求定其运动载体在三个坐标轴方向的坐标增量，进而求出待定点的位置，它属于相对定位，其相对精度为(1~2)·10-5，测定的平面位置中误差为
±25cm左右。
优点：完全自主式，点间也不要求通视；全天候，只取决于汽车能否开动、飞机能否飞行。
缺点：相对测量，精度不高。
5.1.2 建立国家平面大地控制网的基本原则
●大地控制网应分级布设、逐级控制
●大地控制网应有足够的精度
●大地控制网应有一定的密度
●大地控制网应有统一的技术规格和要求
5.1.3 国家平面大地控制网的布设方案1、常规大地测量方法布设国家三角网1）一等三角锁系布设方案
2）二等三角锁、网布设方案
插网法
3）三、四等三角网
插点法
4）我国天文大地网基本情况简介
20世纪50年代初，60年代末基本完成，先后共布设一等三角锁401条，一等三角点6 182个，构成121个一等锁环，锁系长达7.3万km。一等导线点312个，构成10个导线环，总长约1万km。
1982年完成天文大地网的整体平差工作。网中包括一等三角锁系，二等三角网，部分三等网，总共约有5万个大地控制点，30万个观测量的天文大地网。平差结果：网中离大地点最远点的点位中误差为±0.9m，一等观测方向中误差为±0.46″。
2、现代技术建立国家大地测量控制网
一般可把GPS网分为两大类：一类是全球或全国性的高精度的GPS网(A、B级网），另一类是区域性的GPS网（C、D、E级网）。
1）EPOCH 92中国GPS大会战
全网由27个点组成，平均边长800km，使用4台MINI-MAC2816、13台Trimble 4000 SST和17台Ashtech MDX ⅡC/A双频接收机观测，平差后在ITRF 91地心参考框架中的定位精度优于0.1m ，基线相对精度达到10-8。
2）96 GPS A级网
96 GPS A级网共包括33个主站，23个副站，与92 GPS A级网点重合21个。96 GPS A级网观测时共使用了53台双频GPS接收机，其中14台Astech MD12，17台Trimble 4000 SSE,8台Leica200,6台Rogue 8000,8台Astech Z12。经数据精处理后基线分量重复性水平方向优于4mm+3ppm，垂直方向优于8mm+4ppm，地心坐标分量重复性优于2cm。全网整体平差后，在ITRF93参考框架中的地心坐标精度优于10cm,基线相
对精度达到10-8.
3）国家高精度GPS B级网
全网由818个点组成，分布全国各地(除台湾省外)。东部点位较密，平均站间50～70km,中部地区平均站间100km，西部地区平均站间距150km。外业自1991年
至1995年结束，主要使用Ashtech MD 12和Trimble 4000 SSE仪器观测。经数据精处理后，点位中误差相对于已知点在水平方向优于0.07m，高程方向优于
0.16m，平均点位中误差水平方向为0.02m，垂直方向为0.04m，基线相对精度达到10-7。
4）全国GPS一、二级网
军测部门建立，一级网由40余点组成，相邻点间距平均为683km。自1991年5月至1992年4月进行，使用10台MINIMAC 2816接收机作业。网平差后点位中误差，绝大多数点在2cm以内。二级网由500多个点组成，二级网是一级网的加密。
5）中国地壳运动观测网络
地震局、总参测绘局、科学院和国家测绘局联合建立，主要是服务于中长期地震预报，兼顾大地测量的目的，该网络是以GPS为主，以SLR和VLBI以及重力测量为辅，由三个层次的网络组成，即25站连续运行的基准网、56站定期复测的基本网和1000站复测频率低的区域网。
3、国家平面大地控制网的布设
包括以下工作：技术设计，实地选点，建造觇标，标石埋设，外业测量，平差计算等
1）技术设计
收集资料
实地踏勘
图上设计
编写技术设计书
2）实地选点：
选点图，点之记，选点工作技术总结。