大地测量技术

大地测量技术（精选10篇）

大地测量技术 篇1

摘要：GPS技术的应用主要来自于军事领域, 随着其应用的逐渐推广, 在大地测量服务方面的精度要求也越来越高。但是我国现有的GPS网络建设不是很全面, 在某些方面已经无法满足现代经济迅速发展的需求, 所以我国应大力加强GPS网络的建设能力, 提高GPS技术在大地测量方面的服务能力。本文主要从GPS测量技术原理及其测量局限性等方面简单探讨一下其在大地测量中的应用。

关键词：GPS技术,大地测量,技术原理,技术应用

1 GPS技术测量原理

在利用GPS技术进行测量的过程中, 位置已知的空间目标主要是通过卫星来进行观察的, 这样就会形成一种后方交会, 这种交会不需要地面点, 而且地面上的每个接收机都是一个独立的控制点, 通过接收数据来解算出点的经纬坐标 (WGS—84) , 如果有多台接收机同时接收数据, 就会形成很多三角网形参与平差解算。某些自由网会无约束地平差解算出WGS—84坐标, 以此再根据已知的控制点进行约束平差得到BJ—54坐标。由于受测量区很多不明因素的影响, 通常选4台以上的GPS接收机作为一整套设备, 然后再把两台仪器分为一组, 成对布设GPS点。另外当组合成良好的网形后, 必须要保证每一对GPS都通视良好, 其间距一般要设置在500米左右, 这样有利于以后作为全站仪导线点的起始点。GPS联测和高等级导线采用软件平差解算, 在做较长距离导线时就会容易发生投影变形, 整个控制网精度是否符合要求会受到投影变形处理的直接影响。

2 GPS大地测量技术局限性的分析

2.1 多路径效应的影响

这种影响分为直接的和间接的, 直接影响能够干扰三维坐标产生分米量级, 间接影响主要是指影响求解的整周模糊度。在观察时间足够的情况下, 通过平均计算的模式来降低卫星几何位置改变带来的影响, 然而当观察的时间较短的时候, 这种平均效应将逐渐减弱, 而多路径的效应将逐渐变大。从技术角度看, 利用软件和设备虽然可以对多路径效应进行一定的减弱处理, 但选择合适的点站来减弱多路径效应以及控制不确定因素的影响也是一个不错的解决措施。

2.2 大地水平面模型的影响

通过GPS网络测量得到的数据是椭球高度, 所以经常通过测量高程的异常指数来获得正确的高度。在测量距离比较长的情况下, 虽然会受到大地水准面和高程基准面的影响, 但GPS测量仍然可以非常精确有效的得到椭球高度, 降低误差的可能性。在很多地区, 唯一一个可以使用的大地水准面模型就是全球重力场模型, 它可以拓展成为球体模型, 能够较好地控制半度范围内的问题。但在实际测量布置中, 绝对的精度和相对的精度一般都受到了国家级的网络模型的限制, 所以一般都是通过计算当地的大地高程模型配合内插技术来提高高程测量精度的。精度的高低与否主要受重力值是否可靠的影响比较大, 地区的高差越大, 大地的水准面模型精度就会越低。

2.3 高程基准面的影响

在大多数地区, 高程基准面都可以使用正常的高度和正高来定义。但是也有一些地方定义了不知一个高程基准面, 而且每个高程基准面都会有一个源点来推算, 主要是通过一个或多个潮汐的平均海水平面值来确定此源点的高程值。由于受不确定因素的影响, 有时候海洋测量或者水准测量会无法避免地出现一些误差, 这些误差会直接影响到高程基准面的参考价值, 而偏离真实的重力模型, 解决这个问题的常用方法是增加一个曲面到大地水准面模型中。对于目前的高程基准面, 在改进对高程信息管理的过程中, 正常高或者正高只是存储在了大多数数据库中, 然而高程基准会逐渐的成为正常高和椭球高相结合的形式, 这时就必须要用特别严格的观测需求来对待大地水准高度了。在观测的操作中必须要进行严格的管理, 只有这样, 才不会使不同的数据类型变成负面因素, 才不会将问题变得更加的复杂和模糊, 从而才能降低维护和改进高程基准面的难度。

3 增强GPS技术在大地测量中应用的主要措施

3.1 补充原有的GPS网络, 使其更加完整

增强GPS技术大地测量应用的有效措施之一是对原有的网络骨架进行补充和加密, 对于地面上已有的控制网络, 无法大密度的对处理本身的观测点位进行要求, 同时也会受到一些人为干扰的影响, 所以为了解决一些城市或者地区基础建设方面的问题, 一般都会采用GPS技术对重点地区的控制点位进行补充和加密, 这种方法对建立有效的地区级GPS网络有着极其积极的作用。

3.2 检测已有网络的有效性

传统的观测手段对地面控制网络存有一定的局限性, 定位分布和精度指标已经跟不上当前的经济建设和城市发展的步伐, 但是考虑到网络建设的经济性和有效性, 提高网络服务能力的最为合理的方法是利用新技术对老网络进行升级和改造, 即利用高精度GPS技术对原有的地区性网络进行全面的改造和升级, 同时还要布设合理的GPS网点, 检测旧网络的有效性, 使其与旧网络相重合, 然后对GPS数据和经典控制网络进行并联和平差处理, 从而完善对旧网络的改造, 提高网络的服务能力。

3.3 建立多级网络

在上世纪70年代以前, 我国就布设了覆盖全国的大地控制网, 但多年来受到人为的破坏, 现存的控制点已越来越少, 所以要利用GPS技术来建立大地控制网, 并且要建立多级网络, 即在A、B网络的基础上完善C、D、E级网络。

4 结束语

GPS技术在大地测量应用中具有非常明显的功能优势, 借助先进的观测和数据处理设备, 可以实现较高精度的大地测量。但是随着经济建设的逐渐加快, 对GPS网络建设和测量精度的要求也越来越高。在这种情况下, GPS的二级网络框架显然已经无法满足地区级的大地测量需求, 所以只能通过增加网络层次, 即增加C、D、E级网络, 并通过技术改造和升级来提高我国的GPS网络为大地测量所提供的服务能力, 以此来实现更高精度的大地测量服务。

大地测量技术 篇2

第1章 大地测量概论：

1.大地测量任务：建立国家或大范围的精密控制测量网；

2.大地测量内容：三角测量、导线测量、水准测量、天文测量、重力测量、惯性测量、卫星

大地测量以及各种大地测量数据处理等。

3.现代大地测量特点：长距离、大范围，高精度，实时、快速，四维，地心，学科融合；

4.大地测量系统规定了大地测量的起算基准、尺度标准及实现方式；

5.大地测量系统包括：坐标系统、高程系统、深度基准、重力参考系统；

6.大地参考框架包括：坐标参考框架、高程参考框架、重力参考框架；

7.大地测量坐标系统分：按原点位置不同分：地心坐标系统、参心坐标系统；表现形式上分：

空间直角坐标系统（x,y,z）、大地坐标系统（经度、纬度、大地高）；

8.大地测量常数：和地理表面最吻合的椭球几何参数和物理参数。分为：基本常数、导出常

数；

9.参心坐标框架：1954北京坐标系和1980西安坐标系采用整体平头方法构建了我国参心坐

标框架。

10.地心坐标框架：国际地面参考框架（ITRF）是国际地面参考系统（ITRS）的具体实现。

是目前国际公认的应用最广泛、精度最高的地心坐标框架。2000国家大地控制网是定义在ITRS2000地心坐标系统中的区域性地心坐标框架。

11.高程基准：通常定义平均海面的高程为零。1954年，确定用青岛验潮站验潮计算的黄海

平均海水面作为高程基准面，并在青岛市观象山修建了国家水准原点。1956年，求出我国青岛水准原点高程为：72.289；1985国家高程基准是我国现采用的调和基准，青岛水准原点高程为：72.2604

12.高程系统：我国高程系统采用正常高系统，正常高的起算面是似大地水准面。由地面点

沿垂线向下至似大地水准面之间的距离，就是该点的正常高，即该点的高程。

13.高程框架：我国水准高程框架由国家二期一等水准网，以及国家二期一等水准复测的高

精度水准控制网实现，以青岛水准原点为起算基准，以正常高系统为水准高差传递方式。分为四个等级：国家一、二、三、四等水准控制网。

14.重力系统和重力测量框架：我国完成了2000国家重力基本网建设，简称“2000网”。采

用GRS80椭球常数及其相应正常重力场。

15.深度基准：我国从1957年起采用理论深度基准面为深度基准。该面是按苏联弗拉基米尔

计算的当地理论最低低潮面。

16.时间系统：规定了时间测量的参考标准，包括时刻的参考标准和时间间隔的尺度标准。

通过守时、授时和时间频率测量技术，实现和维持统一的时间系统。常用时间系统有：世界时（UT）、原子时（AT）、力学时（DT）、协调时（UTC）、GPS时（GPST）

17.时间系统框架：1.采用的时间频率基准；2.守时系统；3.授时系统；4.覆盖范围。

第二章 传统大地控制网

1.传统大地测量技术建立平面大地控制网就是通过测角、测边推算大地控制网点的坐标。

其方法有：三角测量法、导线测量法、三边测量法和边角同测法。

2.三角测量法是我国建立天文大地网的主要方法。

3.导线测量法是我国在西藏地区天文大地网中主要方法。

4.三边测量法和边角同测法只是在特殊情况下采用，我国天文大地网布设中没有采用该方

法。

5.三角网布设原则：1.分级布网、逐级控制；2.具有足够的精度；3.具有足够的密度；4.要有统一规格；

6.全国天文大地网整体平差于1978年到1984年期间完成并通过技术鉴定。建立了1980

国家大地坐标系。全国天文大地网整体平差的技术原则如下：1.地球椭球参数：IAG－75椭球参数；2.坐标系统：1980国家大地坐标系和地心坐标系；3.椭球定位与坐标轴指向：1980国家大地坐标系的椭球短轴就平行于由地球质心指向1968.0地极原点（JYD）的方向，首子午面应平等于格林尼治平均天文台的子午面。椭球定位参数以我国范围内高程异常值平方和最小为条件求定。

7.经纬仪种类：光学经纬仪、电子经纬仪及全站型电子速测仪。

8.光电测距仪：按测程分：短程（小于3km）、中程（3~15km）、长程（15~60km）；按测

距仪出厂标称标准差，归算到1km的测距标准差计算，分为三级：I、II、III、IV（等外级）。

9.水平角观测的主要误差影响：1.观测过程中引起的人差；2.外界条件对观测精度的影响

（指观测时大气的温度、温度、密度，太阳的照射方位，地形、地物等因素）；3.仪器误差对精度的影响（视准轴误差、水平轴不水平的误差、垂直轴倾斜误差、测微器行差、照准部及水平度盘偏心差、度盘和测微器分划误差）。

10.水平角观测方法：一般采用方向观测法、分组方向观测法和全组合测角法。

11.传统大地测量中，三角高程测量是测定各等级大地点高程的基本方法。

12.垂直角观测方法有：中丝法、三丝法；

13.高差计算公式：1.单向观测高差计算实用公式；2.用倾斜距离d计算高差的单向公式；

14.减弱大气垂直折光的影响：1.选择有利观测时间、对向观测、提高观测视线的高度、利

用短边传算高程。

15.三角高程测量的精度：mh(m)±0.025S(km)

16.导线测量：1.导线的布设；2.导线边方位角中误差计算；

17.导线测量作业包括：选点、告标、埋石、边长测量、水平角观测、高程测量和野外验算。

第三章 空间大地控制网

1.GPS控制网等级：按精度分为A（建立国家一等大地控制网，进行全球性地球动力学研

究、地壳形变测量和卫星精密定轨测量；）、B（建立国家二等大地控制网，建立地方或城市坐标基准框架、区域性的地球动力学研究、地壳形变测量和各种精密工程测量）、C（建立三等大地控制网，以及区域、城市及工程测量的基本控制网等）、D（建立四等大地控制网）、E（测图、施工等控制测量）五级。

2.卫星定位连续运行基准站网（CORS）可依据管理形式、任务要求和应用范围，分为国

家基准站网、区域基准站网（采用网络RTK技术满足厘米级实时定位，其区域基准站布设间距不超过80km）、专业应用站网（布设间距一般在100~150km）。

3.基准站数据中心建设就考虑：安全性、可靠性、保密性、可恢复性。主要由基准站网管

理系统、数据处理分析系统和产品服务系统组成。产品可分为：位置服务、时间服务、气象服务、源数据服务。

4.GPS观测实施：1.基本技术要求；2.观测设备；3.观测方案；4.作业要求；5.数据下载与

存储；

5.GPS RTK测量过程包括：基准站选择和设置、流动站设置、中继站的设立。

6.网络RTK测量：单基站RTK技术（服务半径30km）、虚拟基站技术（VRS）、主副站

技术（MAC）；后两种技术服务半径可达到40km。

第四章 常用坐标系及其转换

1.常用坐标系：大地坐标系（以参考椭球面为基准面，用大地经度L、纬度B和大地高H

表示地面点位置，是参心坐标系；）、地心坐标系：是以参考椭球为基准面，经度和大地坐标系一样，纬度以地心纬度。应满足四个条件）、空间直角坐标系（分参心系和地心系）、站心坐标系（站心直角坐标系、站心极坐标系）；高斯直角坐标系（采用横切圆柱投影——高斯－克吕格投影的方法来建立平面直角坐标系统）。

2.不同大地坐标系的三维转换模型常用的有布尔沙模型（B模型，适用全球或较大范围）

和莫洛坚斯基模型（M模型，适用局部网）

3.球面坐标与平面坐标间的转换，我国统一采用高斯投影。

第5章 高程控制网

1.水准网的布设原则：由高级到低级，从整体到局部，逐级控制，逐级加密。国家高程控

制网主要指国家一、二、三、四等水准网。采用正常高系统，按照1985国家高程基准起算。青岛国家原点高程为72.260m。

2.水准测量误差来源：1.仪器误差（视准轴与水准器轴不平行的误差，水准标尺每米真长

误差，两根水准标尺零点差）；2.外界因素引起的误差（温度变化对i角的影响，大气垂直折光影响，仪器和尺台升降的影响）；3.观测误差（整平误差、照准误差、读数误差）

3.水准网平差：常用的方法是间接平差和条件平差。

第6章 重力控制网

1.重力控制网采用逐级控制方法，分国家重力基本网，国家一等重力网，国家二等重力点

三级。还有国家级重力仪标定基线。

2.重力控制测量目的：是建立国家重力基准和重力控制网。每个重力点都必须测定平面坐

标和高程。

第7章 似大地水准面精华

1.大地水准面也称为重力等位面，相当于地球让完全静止的海水所包围的一个曲面。大地

水准面是正高的起算面，地面点沿重力线到大地水准面的距离称为正高。

2.似大地水准面在海洋上同大地水准面一致，但在陆地上有差别，它是正常高的起算面，地面点沿重力线到似大地水准面的距离称为正常高。我国目前采用的法定高程系统就是正常高系统。

3.大地高是从地面点沿法线到参考椭球面的距离。参考椭球面与大地水准面之差称为大地

水准面差距，记为N，参考椭球面与似大地水准面之差称为高程异常，记为ζ。如果某一点的大地高为H，它的正高为h正高，正常高为h正常高，则有：H＝N+h正高＝ζ+h正常高。

第二篇 工程测量

第1章 工程测量概述

1.工程测量工作内容包括：工程控制网建立、工程地形图测绘、施工放样定位、竣工测量

以及工程变形测量。

2.工程测量发展主要体现在理论方法、技术手段和应用服务等方面；

3.工程施工建设阶段的测量工作主要分为施工测量和监理测量，施工测量主要内容为施工

控制网的建立和施工放样。整个过程需要遵循“从整体到局部，先控制后碎部”的测量原则。

第2章 工程控制网建立

1.工程控制测量是为了工程建设而建立的平面控制测量和高程控制测量的总称。工程控制

网按用途分为：测图控制网、施工控制网、变形监测网、安装控制网、精密工程控制网。

2.工程控制网具有控制全局、提供基准和控制测量误差积累的作用。

3.工程控制网的建立过程一般为：设计、选点埋石、观测和平差计算；

4.工程控制网的质量准则：精度准则、可靠性准则、灵敏度准则、费用准则；

5.工程控制网的布网原则：分级布网，逐级控制；要有足够的精度和可靠性；要有足够的点位密度；要有统一规格。

6.工程平面控制网建立主要方法：GPS定位，也可用三角测量、导线测量和交会测量等常

规方法。工程高程控制网测量主要采用水准测量、三角高程测量和GPS水准方法。

第3章 工程地形图测绘

1.按《工程测量规范》，地形图上地物点相对于邻近图根点的平面点位中误差，对于一般

地区不超过0.8mm（图上），地镇建筑区和工矿区不超过0.6mm；水域不超过1.5mm，对于隐蔽或施测困难的一般地区测图，可放宽50%；

2.地形图测绘过程：野外踏勘、技术设计、图根控制测量（平面：采用图根导线、图根三

角、交会和GPS RTK；高程：图根水准、图根三角高程测量；）、野外数据采集、内业成图、质量检查、成果验收等内容；

3.等高线是地面上高程相等的相邻点连成的闭合曲线，主要有首曲线；计曲线；间曲线；

助曲线；地形图上相邻两高程不同的等高线之间的高差称为等高距；

4.数字高程模型具有便于存储、更新、传播和计算机自动处理，具有多比例尺特性；

第4章 规划与市政工程测量

1.城镇规划测量主要包括定线测量、拨地测量（相对于邻近高级控制点的点位中误差不应

大于±0.05m）、规划监督测量等内容；

2.建设工程规划监督测量包括放线测量、验线测量、验收测量（包括：建筑物外部轮廓线

测量、主要角点距四至的距离测量和建筑物的高度测量。）；

3.市政工程测量是指道路、桥梁、管线、地铁、轻轨、磁悬浮、市政管线等工程设计、施

工、竣工、运营各个阶段所进行的测量工作。按工作内容来分一般包括：控制测量、地形图测绘、中线测量、纵横断面测量等。

第5章 线路工程测量

1.线路工程放样主要任务是把图纸上设计线路的位置、形状、宽度和高度在施工现场标定

出来，作为线路施工的依据。

2.一般平面曲线是按“直线+缓和曲线+圆曲线+缓和曲线+直线”的顺序连接组成完整的线

形。

3.曲线测设方法有：极坐标法、坐标法、偏角法、切线支距法等。

4.线路设计阶段测绘工作包括：线路初测（线路平面控制测量、线路高程测量、地形测量）、线路定测（主要任务是准确地把纸上所定线路测设到实地上，并且结合现场的具体情况改善线路的位置。常用方法：穿线放线法、拨角放线法、GPS RTK法、全站仪极坐标法）、线路纵横断面的测绘、既有线路测量（偏角法、矢距法、全站仪极坐标法、GPS RTK法）

5.线路施工与竣工测量：线路复测、路基边坡放样、路基高程放样、线路竣工测量（中线

测量、高程测量、横断面测量）

6.地下管线探测分为：市政公用管线探测、厂区或住宅小区管线探测、施工场地管线探测、专用管线探测；

第6章 地下工程测量

1.地下工程分为：地下通道工程、地下建（构）筑物工程、地下采矿工程；其施工方法：

明挖法、暗挖法；

2.地下工程施工控制测量分为地面控制和地下控制两部分，另外还应将地面和地下两部分

联测，形成具有统一坐标和高程系统的控制网（采用导线或导线网进行地下平面控制测量，导线分：附合导线、闭合导线、方向附合导线、无定向导线、支导线及导线网）。地下工程的定线放样工作，是依据地下平面控制点和水准控制点，放样出施工中线和施

工腰线，给出开挖方向。地下高程控制测量可以采用水准测量和三角测量；

3.隧道与地铁工程控制测量分洞外控制测量（洞外平面控制测量、洞外高程控制测量）、洞内控制测量（洞内平面控制常用中线或导线两种方式、洞内高程测量采用水准测量或光电测距三角高程测量）

4.联系测量：通过平峒、斜井及竖井将地面的平面坐标系统及高程系统传递到地下、使地

面与地下建立统一坐标系统。可采用导线测量、水准测量、三角高程测量完成。

第7章 施工与竣工测量

1.施工放样分平面放样（直角坐标法、极坐标法、距离交会法、角度交会法、角边交会法）

和高程放样（水准测量法、三角高程测量法、钢尺直接量取垂直距离）

2.施工测量分基础放样（放样基槽开挖边线、控制基础开挖深度、放样基层的施工高程和

放样基础模板的位置）上部结构放样、高层建筑放样、建筑放格网没设；

3.桥梁施工测量：桥轴线长度测量、平面控制测量、高程控制测量、桥址地形及纵断面测

量、墩台中心定位、墩台基础及其细部放样；

4.大坝施工测量：坝轴线的测设、坝身控制测量、清基开挖线的放样、坡脚线的放样、坝

体边坡线的放样及修坡桩的测设；

5.竣工测量：应提交的成果包括：竣工测量成果表、竣工总平面图、专业图、断面图、细

部点坐标和细部点高程明细表；

第8章 变形测量

1.变形测量特点：重复观测、精度高、需要综合应用多种测量方法、变形测量的数据处理

要求更加严密；

2.变形测量网点分：基准点、工作基点、变形观测点；

3.变形测量方法：常规大地测量方法、GPS方法、数字近景摄影测量方法、激光扫描方法、InSAR法（合成孔径雷达干涉测量）

4.变形测量内容：沉降测量、水平位移测量、倾斜测量、动态变形测量、地面形变测量；

第9章 精密工程测量

1.精密工程测量方法：精密测距、精密测角、精密高程测量、精密准直测量、精密垂直测

量；

第三篇 摄影测量与遥感

第1章 摄影测量与遥感概述

1.航空摄影测量测绘的地形图比例一般为：1:5万、1:1万、1:5000、1:2000、1:1000、1:500。

2.摄影测量经历了：模拟法、解析法、数字化三个发展阶段；

第2章 摄影测量基础

大地测量技术 篇3

GPS定位技术以其精度高、速度快、费用省、操作简便等优良特性被广泛应用于大地控制测量中。时至今日，可以说GPS定位技术已完全取代了用常规测角、测距手段建立大地控制网。我们一般将应用GPS卫星定位技术建立的控制网叫GPS网。归纳起来大致可以将GPS网分为两大类：一类是全球或全国性的高精度GP5网，这类GPS网中相邻点的距离在数干公里至上万公里，其主要任务是作为全球高招度坐标框架或全国高精度坐标框架，为全球性地球动力学和空间科学方面的科学研究工作服务，或用以研究地区性的板块运动或池壳形变规律等问题。另一类是区域性的GPS网，包括城市或矿区GPS网，GPS工程网等，这类网中的相邻点间的距离为几公里至几十公里，其主要任务是直接为国民经济建设服务。下面分别就上述两大类GPS网作具体阐述。

二、全球或全国性的高精度GPS网

作为大地测量的科研任务是研究地球的形状及其随时间的变化，因此建立全球覆盖的坐标系统之一的高精度大地控制网是大地测量工作者多年来一直梦寐以求的。直到空间技术和射电天文技术高度发达，才得以建立跨洲际的全球大地网，但由于VLBI、SLR技术的设备昂贵且非常笨重，因此在全球也只有少数高精度大地点，直到GPS技术逐步完善的今天才使全球覆盖的高精度GPS网得以实现，从而建立起了高精度的（在1—2cm）全球统一的动态坐标框架，为大地测量的科学研究及相关地学研究打下了坚实的基础。

新布成的国家A、B级网已成为我国现代大地测量和基础测绘的基本框架，将在国民经济建设中发挥越来超重要的作用。国家A、B级网以其持有的高精度把我国传统天文大地网进行了全面改善和加强，从而克服了传统天文大地网的精度不均匀，系统误差较大等传统测量手段不可避免的缺点。通过求定A、B级GPS网与天文大地网之间的转换参数，建立起了地心参考框架和我国国家坐标的数学转换关系，从而使国家大地点的服务应用领域更宽广。利用A、B级GP5网的高精度三维大地坐标，并结合高精度水淮联测，从而大大提高了确定我国大地水准面的精度，特别是克服我国西部大地水准面存在较大系统误差的缺陷。

1991年国际大地测量协会（LAG）决定在全球范围内建立一个IGS（国际GPS地球动力学服务）观测网，并于1992年6—9月间实施了第一期会战联测，我国借此机会由多家单位合作，在全国范围内组织了一次盛况空前的“中国’92GPS会战”，目的是在全国范围内确定精确的地心坐标.建立起我国新一代的地心参考框架及其与国家坐标系的转换参数；以优于10-8量级的相对精度确定站问基线向量，布设成国家A级网，作为国家高精度卫星大地网的骨架，井奠定地壳运动及地球动力学研究的基础。

建成后的国家A级网共由28个点组成，经过精细的数据处理，平差后在ITRF9l地心参考框架中的点位精度优于0.1m，边长相对精度一般优于1，随后在1993年和1995年又两次对A级网点进行了GPS复测，其点位精度已提高到厘米级，边长相对精度达3€？0-8。

作为我国高精度坐标框架的补充以及为满足国家建设的需要，在国家A级网的基础上建立了国家B级网（又称国家高精度GPS网）。布测工作从1991年开始，经过5年努力完成外业工作，内业计算已基本完成，不日将公布使用。全网基本均匀布点，覆盖全国，共布测818个点左右，总独立基线数2200多条.平均边长在我国东部地区为50km，中部地区为100km，西部地区为150Km，经整体乎差后，点位地心坐标精度达€？.1m，GPS基线边长相对中误差可达20€譴10-8“，高程分量相对中误差为3.0€？0-8。

新布成的国家A、B级网已成为我国现代大地测量和基础测绘的基本框架，将在国民经济建设中发挥越来超重要的作用。国家A、B级网以其持有的高精度把我国传统天文大地网进行了全面改善和加强，从而克服了传统天文大地网的招度不均匀，系统误差较大等传统测量手段不可避免的缺点。通过求定A、B级GPs网与天文大地网之间的转换参数，建立起了地心参考框架和我国国家坐标的数学转换关系，从而使国家大地点的服务应用领域更宽广。利用A、B级GP5网的高精度三维大地坐标，并结合高精度水淮联测，从而大大提高了确定我国大地水准面的精度，特别是克服我国西部大地水准面存在较大系统误差的缺陷。

2000年开始，我国已着手开展国家高精度GPSA、B级网，中国地壳运动GPs监测网络和总参测绘局GPS一、二级网的三网联测工作。以建立国家高精度GPS2000网，预期精度为10。这充分整合了我国GPS网络资源、以满足我国采用空间技术为大地控制测量、定位、导航、地壳形变监测服务。

三、区域性GPs大地控制网

所谓区域GPS网是指国家c、D、E级GP3网或专为工程项目布测的工程GPS网。这类网的特点是控制区域有限（或一个市或一个地区），边长短（一般从几百米到20km），观测时间短（从快速静态定位的几分钟至一两个小时）。由于GPS定位的高精度、快速度、省费用等优点，建立区域大地控制网的手段我国己基本被GPs技术所取代。就其作用而言分为；建立新的地面控制网；检核和改善已有地面网；对已有的地面网进行加密；拟合区域大地水准面。

（一）建立新的地面控制网

尽管我国在20世纪70年代以前已布设了覆盖全国的大地控制网，但由于人为的破坏，现存控制点已不多，当在某个区域需要建立大地控制网时，首选方法就是用GPS技术来建网。

（二）检核和改善已有地面网

对于现有的地面控制网由于经典观测手段的限制，精度指标和点位分布都不能满足国民经济发展的需要，但是考虑到历史的继承性，最经济、有效的方法就是利用高精度GPS技术对原有老网进行全面改造.合理布设GPS网点，并尽量与老网重合，再把GPS数据和经典控制网一并联合平差处理，从而达到对名网的检核和改善的目的。

（三）对老网进行加密

对于已有的地面控制网，除了本身点位密度不够以外，人为的破坏也相当严重，为了满足基本建设的急需，采用GPS技术对重点地区进行控制点加密是一种行之有效的手段。布设加密网时要尽量和本区域的高等级控制点重合，以便较好地把新网同老网匹配好，从而避免控制点误差的传递。

（四）拟合区域大地水准面

GPS技术用于建立大地控制网，在确定平面位置的同时.能够以很高的精度确定控制点间的相对大地高差，如何充分利用这种高差信息是近几年计多学者热烈讨论的一个话题。由于地形图测绘和工程建设都依据水准高程，因此必须把GPS测得的大地高差以某种方式转化成水准高差、才便于工程建设使用。通常的方法是：（1）采用一定密度及合理分布的GPS水准高程联测点（即GPS点上联测水准高程），用数学手段拟合区域大地水准面。（2）利用区域地球重力场模型来改化GPS大地高为水准高。

谈GPS技术在大地测量中的应用 篇4

GPS技术在大地测量中的应用, 有利于改变传统的测量方式, 提高大地测量的工作效率, GPS技术具有其自身的特点, 其主要表现在四个方面, 分别是高精度定位、布点更灵活、适应性很强、操作更简便。其具体内容如下。

1.1 高精度定位

GPS具有高精度定位的特点。在控制网中, GPS技术的应用, 大大提升了测量的精确性。各个点可以直接从GPS卫星发出的讯号中获取其所需的三维定位信息。GPS定位精度可以达到0.1~0.01 ppm, 而且可以保持精度十分均匀相与此同时, 经过国内外的实践检验证明, 使用不同的作业方式和处理方法, GPS系统可以满足不同精度的要求。

1.2 布点更灵活

GPS技术在大地测量中的应用, 还表现在设计以及布点时更为方便且灵活方面。在大地测量中利用GPS观测时, 在布点方面, 不受太多的条件限制, 只需要满足要观察的站点上空的视野开阔就可, 因此布点更加灵活。GPS技术在大地测量中的各观测站之间, 改变了传统测量的局限性, 测量观测站之间即使是不能达到通视这一条件也一样可以测量。不难看出, GPS技术在大地测量中布点更灵活的特点有利于控制网的选点和测量设计。

1.3 适应性很强

适应性很强也是GPS技术在大地策略中的特点之一。一般来说, GPS具有更强的适应性, 对环境的要求非常小。从大地测量的工作环境上来看, 大地测量的工作环境受外部条件的束缚, 不能同一而论, 可能在干燥的沙漠之中, 可能在寒冷的山顶之上, 还有可能是在潮湿的孤岛之上。而由于GPS的适应性很强, 对这些地理环境的要求极低, 干燥的沙漠也好, 寒冷的山顶也罢, 又或者潮湿的孤岛中, GPS其所得到观测效率EE较高、适应性EB较强、机械化的程度高。因此, 可以应用GPS技术适应性强的特点为大地测量工作服务。

1.4 操作更简便

从GPS技术的操作上, 在大地测量中GPS技术的操作也极为简便的。不仅在一定程度上减轻了观测人员的工作量, 而且还有利于大地测量工作效率的提高。观测人员只需要在观测时安装好机器并将其开机, 在测量出仪器的高度之后就只需要在一旁监视仪器的工作即可。剩下的测绘工作, 仪器将会自动准确的完成。GPS的构成也是极为简单的, 而并非像其他仪器那样复杂。一套完整的GPS定位仪可以分成三个部分, 分别是电池, 天线与主机, 即便是算上其他附件, 例如:脚架等在内, 其携带起来也是非常方便的, 只需l~2人即可轻松携带操作。

2 大地测量中应用GPS技术的策略

GPS技术应用至大地测量技术中是非常有必要的, 在了解GPS技术的特点和大地测量中应用GPS技术的必要性的基础上, 大地测量中应用GPS技术的策略, 可以从以下几个方面入手, 下文将逐一进行分析。

2.1 绘制大比例尺地形图

绘制大比例尺地形图, 是大地测量中应用GPS技术的策略之一。对大地测量工作而言, 公路选线多是在大比例尺 (1∶1000或1∶2000) 带状地形图上进行。为了更好地了解整个测区地籍控制网点分布情况, 检查控制网布网的合理性和控制点分布等情况, 必须绘制测区控制网略图。

2.2 公路中线及横、纵断面放样

公路中线及横、纵断面放样, 也是大地测量中应用GPS技术的重要环节。在公路的中线放样方面, 设计人员采用实时GPS测量, 只需将中桩点坐标输入到GPS电子手簿中, 系统软件就会自动定出放样点的点位。在公路的纵断面放样时方面, 应先把需要放样的数据输入到电子手簿中, 生成一个施工测设放样点文件, 并储存起来, 随时可以到现场放样测设。在公路的横断面放样时, 应先确定出横断面形式 (填、挖、半填半挖) , 然后把横断面设计数据输入到电子手簿中, 生成一个施工测设放样点文件, 储存起来, 并随时可以到现场放样测设。

2.3 公路的土石方数量计算

在大地测量中应用GPS技术对公路的土石方数量计算也至关重要。对于公路的土石方数量计算, 软件可以自动与地面线衔接进行“戴帽”工作, 并利用“断面法”进行土石方数量计算。

2.4 桥梁结构放样

对于在江河上修建的大跨径桥梁, 在进行大地测量时, 由于江面过宽、雾气较大, 易造成仪器读数误差。桥梁结构放样是一项比较困难的测量工作, 加之天气情况变化多端、观测浮标位置飘浮不定, 这些因素都或多或少地影响定位精度。GPS技术在桥梁结构放样中的应用, 定位方法与传统的定位方法也不尽不同, GPS采用的是空间三点后方距离交会法原理来定位, 满足了平面坐标定位精度的要求, 不仅符合桥梁控制网的精度要求, 而且大大提高了作业效率。

3 结语

总之, GPS技术在大地测量中的应用是一项综合的系统工程, 具有长期性和复杂性。大地测量中应用GPS技术, 应把握好四个方面的内容, 即绘制大比例尺地形图;公路中线及横、纵断面放样;公路的土石方数量计算;桥梁结构放样;不断探索GPS技术在大地测量中的有效途径, 只有这样, 才能不断发挥GPS技术在大地测量中的作用, 促进大地测量又好又快地发展。

摘要：GPS又称为全球定位系统, 具有操作简便, 快速、高效、准确等一系列特点, 显示出巨大的优越性。大地测量中的GPS技术改变了落后的测量方式, 为其他相关的工作提供了更为有效的支持。本文以GPS技术为切入点, 在概述GPS技术的特点的基础上, 重点探讨了大地测量中应用GPS技术的策略, 旨在说明GPS技术在大地测量中应用的重要性, 以期指导实践。

关键词：GPS技术,大地测量,应用

参考文献

[1]田倩.GPS技术在地籍测量中的应用[J].中国科技信息, 2009 (14) .

[2]李亚东.浅议GPS技术在现代化测量中的应用[J].华章, 2011 (17) .

[3]韦成亮.GPS技术在地形控制测量中的应用[J].技术与市场, 2011 (8) .

[4]王涛.GPS测量技术在工程测绘中应用和特点[J].黑龙江科技信息, 2009 (12) .

[5]王黎明, 刘夫晓, 王长江.GPS技术在矿山测量中的应用[J].科技风, 2010 (17) .

天文大地测量 篇5

天文定位的基本问题是通过天体高度求天体船位线，按照天球和地理的对应关系，被测天体在观测时刻所对应的地理位置，即天体向地亡投影的地面点，称为星下点(s)o天体星下点的经度和纬度分别等于该天体在观测时刻的格林时角和赤纬，二者均可根据被测时间从航海天文历中查得。观测所得天体高度(h)的补角为天体顶距(z)，即：z=90。-h观测时的测者必定位于以星点为中心，以天体顶距在地面所跨距离为半径的圆上，这个圆称为天文船位圆。观测两个不同的天体可得两个天文船位圆，两圆相交，靠近推算船位的交点就是天文船位。天体船位圆一般很大，对定位有用的仅是靠近推算船位的在实用上可视为直线的小弧段，称为 天文船位线。通常在晨昏蒙影时间内同时观测两个以上星体求得天体船位线相交点定位；或在白天间隔一定时I可观测太阳求得天文船位线，按照航向和航程移线相交定位。航海者常奖上午的太阳船位线移线与观测太阳中天高度求得的纬度线相交得出的中天天文船位.目前，航海学船舶定位基本上有三种方法：电子导航，地文导航，天文导航其中天文导航系统不需要其他地面设备的支持，所以是自主式导航系统。它不受人工或自然形成的电磁场的干扰，不向外辐射电磁波，隐蔽性好，定位、定向 的精度比较高，定位误差与定位时刻无关，它不但能实现全球定位，而且在其定位精度比较高的基础上，还具有在大洋航行中其它导航方法所到之处不具备的精确定向之独特优点。

四、天文导航的局限性及解决途径

大地测量中的遗传算法 篇6

(1) 模型参数编码

模型参数编码是遗传算法一个突出的特点, 即在搜索解算之前, 首先需要将模型参数转换成二进制编码, 即用一个无符号的二进制编码表示模型参数。在大地测量反演研究中, 通常都是在对反演模型具备一定先验知识的前提下建立目标函数的, 即基本上可以确定需要反演求解的和大地测量资料相关的是哪些模型参数?这些模型参数便是我们所要寻找的能和大地测量观测资料在某种准则下达到最佳拟合的反演解。除此之外, 我们还需要根据已有的先验知识知道这些模型参数大概的取值范围。

对模型参数进行二进制编码首先需要确定二进制编码的长度 (位数) , 该编码长度主要取决于模型参数的范围及所要求的分辨率。二进制码每个比特 (位) 相应于一个“基因”, 它可以取值0或1。一般地, 当所有位都为“0”时, 模型参数取最小值;当所有位都为“1”时, 模型参数则取最大值。在编码的具体实施中, 通常有两种方法:一种是对每个模型参数单独进行;另一种是将模型的每个参数编码后连在一起组成一个二进制数串, 这样, 一个模型即对应参数空间的一个点, 而参数空间的一个点则被映射到一个多位二进制变量 (染色体) [1]。

(2) 模型选择 (Selection)

在人口中每个个体模型的适配度被确定后, 则进入了遗传算法的选择过程。所谓选择, 即根据每个个体模型的适配 (度值选择出成对的个体模型, 在模型选择时, 适配值较高的模型要比适配值低的模型更容易被选择, 和遗传类似, 即适配模型将有更多的机会用于繁殖 (reproduction) 下一代。

(3) 交换 (Crossover)

在模型被选择并被配对后, 则可利用遗传算法的重组算子——“交换”进行运算。交换的机理是配对的模型共享遗传信息。一般情况下, 交换可通过两种模式完成, 即“单点” (single-point) 模式和“多点” (multi-point) 模式。所谓单点模式, 即通过均匀分布随机地选择二进制数串的一个位 (bit) , 再将在该点 (位) 后面的所有位和其配对的模型进行交换, 由此便产生了一组新的个体模型。多点交换模式则是对每个个体模型选择“交换点”。将该点 (位) 后面的所有位和其配对的模型进行位交换, 由此便可产生一对新的个体模型。

(4) 变异 (Mutation)

变异是遗传算法的另外一个重要的算子。所谓变异即对数串中的任一个位 (bit) 做随机改变。变异可以在交换过程中实现, 而变异速率 (rate) 也是由遗传算法算法设计者预先指定。一个较低的变异概率将限制模型空间的随机走动 (random walk) 数目。而较高的变异概率将大大增加模型空间的随机走动数目但却延迟了算法的收敛速度。实际上, 上面讨论的遗传算法除了对模型编码外, 其运算主要由两个过程组成:即选择过程和繁殖过程, 其中繁殖过程包括“交换”和“变异”两个运算。

算例及其讨论

设有一特殊形式反演问题的目标函数

如果分别利用上面介绍的蒙特卡罗法和遗传算法对其求解, 则很容易求得其反演解 (表1、表2) 。

通过该算例可以看出, 和局部搜索算法不同, 非线性全局随机搜索算法由于引入了新的随机因素, 使得算法进程呈跳跃性的特点而避免了局部最优反演解的“陷阱”。除此之外, 就3种随机反演算法而言, 遗传算法和模拟退火算法的效率又远远高于蒙特卡罗法。一般来说, 由于蒙特卡罗法是一种较易实现且已得到广泛应用的随机算法, 对于反演参数较少且具有较好先验信息的大地测量非线性反演问题, 由于参数变化的局限性, 利用蒙特卡罗法便可较容易地获得其全局最优解。相反地, 对于模型参数较多且模型参数先验信息可靠性较差的大地测量非线性反演问题, 蒙特卡罗法算法效率较低的缺陷便成为一个较为突出的问题, 而利用模拟退火算法和遗传算法就显示出了非常明显的优势。对模拟退火算法和遗传算法而言, 两者的优劣尚无定论, 但两者在大地测量非线性反演解算中的应用前景却是毋容置疑的。

参考文献

[1]赵改善编译《.求解非线性最优化问题的遗传算法》.地球物理学进展, 1992, 7 (1) :90～97[1]赵改善编译《.求解非线性最优化问题的遗传算法》.地球物理学进展, 1992, 7 (1) :90～97

论大地测量数据模式的动态建立 篇7

1 数据动态模型结构及其作用 (X M L Schema)

其实, 大地测量数据模式的动态建立的目的就是为了实现数据资源的共享。因此, 它的建模工作程序就可以分为以下几个步骤:首先是收集各地的地理数据, 然后通过数据建模, 将这些数据信息进行处理, 统一格式, 最后存储到数据库中, 为广大用户提供数据源服务。在这个过程中, 数据的动态建模就成为关键性的一步。我们一般采用XML语言来进行建模, 它的结构及其作用如下。

1.1 XML Schema结构

元素和属性是创建XML文档的主要构建材料。元素通过使用element元素实现。在XSDL中, 属性实现的方法是使用at-tribute元素。XML Schema可以把XML文档中的元素和属性声明为特定的类型, 准许解析器检验文档的内容和结构。XML Schema定义了两种主要的数据类型:预定义简单类型和复杂类型, 以及提供组合器来控制结构。一是简单类型。原子类型具有不可分割的值;列表类型的值为用空白符隔开的原子值列表;联合类型的值可以是原子值, 也可是列表值。二是复杂类型。复杂类型的内容类型有4种:简单类型、纯元素类型、混合类型和空类型。三是利用组合器控制结构。模式组允许把子元素声明或引用组合起来, 从而构建更有意义的内容模型。模式组共有3种:all、choice、sequence。

1.2 XML Schema的作用

Schema文档就是用来验证XML文档的正确性, 用来判断实例是否符合模式中所描述的所有约束。涉及到检查实例中所有的元素和属性。Schema主要作用如下:约束数据和数据结构;保证XML文档中出现的元素和属性都是模式规定的词汇表;确保一致性;为元素和属性添加默认值和固定值;扩充实例。

2 大地测量数据动态模式的建立

为了实现数据共享与服务, 我们有必要将各单位的局部模式进行归一化, 动态建立全局的大地测量数据模式, 实现某种程度的资源共享和数据交换。本文提出使用XML Schema技术进行模式建立, 总的过程是局部定义—数据集成—全局模式。

2.1 大地测量数据的局部定义

大地测量数据的XML Schema模式的建立采用先局部后全局的方法。这样的步骤安排主要是为了便于数据的更新与扩展。在实际操作中, 我们应用网络等多种途径将局部的数据进行定义, 形成全局性模式, 为了避免多个数据之间的矛盾, 在引入时, 我们可以人为的加入自定义, 命名空间加以区别。局部模式建立的原则:一是根据各自专业性质建立局部的数据模式及约束, 可以定义各局部模式的名域空间;二是同一名域空间或不存在名域空间的各模块间可以存在包含关系, 不同名域空间可以引用, 对于已定义的可以重新定义 (以上操作不允许循环) 。根据以上原则建立的模式, 保证了模式的有效性, 减少了冗余工作量, 更有利于模式的维护。

2.2 大地测量数据的归一化

为了使大地测量数据全局模式具有相对稳定性, 避免因其他资源定义的引入而产生的程序更改, 消除这种不安全的隐患, 本文给出了数据的归一算法。根据“逻辑集中分布存储”的数据组织模式, 由于各节点的共享数据库系统和全局数据库系统在信息共享平台建设中都是新建系统, 需所存储的数据是按规范制作的标准数据集, 它的数据结构和元数据是统一的, 所以只要在规划时选用支持分布式处理的大型数据库系统就可以了。

按照本文的数据组织模式, 各节点内部系统中数据将要通数据加工处理制作成标准的数据集后, 采集到本地局部共享数据库中。为了简化集成的难度与工作量, 数据集成可采用单向数据抽取方式, 即只把局部共享数据库需要的数据定时或动态地从各应用系统中提取出来, 然后存放在本地局部共享数据库中, 而不考虑分支机构内部各应用系统之间的有机集成。为了让用户能以一种一致的方式进行数据集成, 我们采用元数据来管理所有数据, 只要按照元数据的格式, 增加一类元数据, 系统便根据元数据, 自动管理添加的资料。将元数据内容用XML模式来定义, 首先将元数据抽象为一种独立于语法、中性的模型 (使用UML模型) , 这种模型可以与XML语法绑定, 然后按照转换规则形成XML模式。

2.3 大地测量数据的全局模式

当定义了局部大地测量数据模式并给出了集成化 (归一化) 的方法以后, 就可以得到作为大地网模式的全局大地测量数据模式。根据数据共享规范, 我们将采用可扩展置标语言XML建立元数据。以完现两大功能:一是在本地系统中提取本地局部共享数据库系统所需的数据表、视图或平面文件并把它们转换成XML文件;二是把XML转换成SQL文件, 并插人到本地局部共享数据库中。本次程序就是通过这些URI找到所有用到的局部模式文件, 进行集成化 (归一化) 处理, 归一到本地机的最终全局模式, 完成空间上的统一。当局部模式更改时, 只需要对相应组件进行更新, 而不需要修改整个模式文件。这样的方式易于维护, 有利于保持模式的实时更新。如果更新全局模式, 只需重新给定接口URI及相关元素, 重新进行归一化即可, 程序自动完成, 不需要更改内部结构, 完成时间上的统一。而归一化后的结果即为最终的大地测量数据全局模式。

3 结语

本文对大地测量数据实现共享服务而涉及到的相关信息技术进行了深人研究, 提出了“局部—归一化—全局”的数据组织模式, 并采用分布式数据库技术、XML的WEB服务技术和信息安全技术分别解决了跨地区跨部门数据的共享、异构信息系统集成和数据共享安全等难点问题。通过动态建模, 我们可以直接从结果中得到大地测量数据的层次结构、元素及类型定义, 达到了建模的目的。

参考文献

[1]吕志平.大地测量数据共享环境与数据标准的研究[D].武汉:武汉大学, 2001.

[2]唐颖哲, 杨元喜, 宋小勇.2000国家GPS大地控制网数据处理方法与结果[J].大地测量与地球动力学, 2003.

我国大地测量学的发展研究综述 篇8

1 现代大地测量学的六大特点

经典大地测量学的内容主要涉及三个方面: (1) 几何定位数据, 如确定地球形状和大小, 确定点的位置等; (2) 求定地球重力场; (3) 测定地球自转 (章动、极移和周日长) 。简而言之, 经典大地测量学研究地球几何形状、定向及其变化, 并关注点的定位、重力及其变化。在过去的20年中, 由于空间大地测量学、计算机技术和信息技术的飞跃发展, 使经典大地测量学所涉及的上述三个方面注入了新的内容, 形成了现代大地测量学, 它具有不同于经典大地测量学的六大特点。

1.1 长距离

大范围现代大地测量学所量测的范围和间距, 已可以从原来的几十公里扩展到几千公里, 不再受经典大地测量中“视线”长度的制约, 现代大地测量学能提供协调一致的全球性大地测量数据, 例如测定全球的板块运动, 冰原和冰川的流动, 洋流和海平面的变化等等, 因此过去总在局部地域中进行的大地测量现在已扩展为洲际的、全球的和星际的。

1.2 高精度

现代大地测量的量测精度相对于经典大地测量而言, 已提高了2到3个数量级。例如我国天文大地网是中国60年代大地测量的最高精度, 其相对精度约为3ppm, 而目前GPS定位的相对精度一般情况下都可以做到0.1ppm。

1.3 实时

快速经典大地测量的外业观测和内业数据处理是在有相当时间间隔内完成的两个不同的工序。而现代大地测量的这两个工序, 几乎可以在同一时间段内完成, 即实时或准实时地完成。例如对静态或动态目标的实时定位 (导航) , 对形变的实时监测, 可以准实时测定由于大气和海洋角动量的变化与地球自转的关系。最近升空的GRACE卫星能准实时测定由于大气质量的再分布和雪、冰、地下水变化所引起的地球重力场的短暂性变化等等。

1.4“时间维”

现代大地测量的第四维是时间或历元。现代大地测量能提供在合理复测周期内有时间序列的, 高于10-7精度的大地测量数据。这些测量成果, 必然或必须要以“时间”作为大地测量学数据中的第四个坐标 (第四维) , 否则高精度和实时测定在不断运动的物质世界中就没有意义。也就是说大地测量学原来的三个方面的静态内容, 在当前实时和高精度测量的条件下, 必须与它们所相应的时间 (历元) 相联系。这是现代大地测量学的一个重要特点。

2 我国大地测量学工作的回顾

经过几十年的努力, 我国大地测量工作已经在下列几个方面作出了巨大成绩。

2.1 平面基准

建立了独立的大地定位, 完成了全国天文大地网整体平差 (5万个点) , 具有3ppm的相对精度, 确立了中国的二维坐标系统, 是80年代初期经典大地测量技术的世界先进水平。

2.2 高程基准

确立了更符合实际的黄海8 5高程基准, 完成了全国二期一等水准网的布设和计算 (100环, 近10万km) 。

2.3 重力基准

在中国多点 (14点) 多次用不同类型绝对重仪进行了绝对重力测量, 从而在中国直接确立了重力基准。消除了波茨坦重力原点起始误差及其长距离的传算误差。完成了重力85基准网和一等网的布测和计算。

2.4 空间大地网

建立了国家卫星多普勒网 (35个点, ±2~3精度) , 建成了VLBI站两个 (上海和乌鲁木齐) , SLR站四个 (上海、武汉、北京、长春) , 完成了国家A级GPS网和B级GPS网 (近2300个点) 的布设和计算。

2.5 野外基线长度基准

建立了符合国际标准的最高精度的野外基线长度基准;建立了分布全国的十余个EDM长度检定场。

2.6 天文基准

完成了全国天文经度基准网的布设和计算。

3 我国大地测量的展望

80年代的大地测量工作, 其特点是按当时世界上的先进技术对50至60年代所建立的大地测量基准进行的更新、换代、改造和发展。在21世纪, 我国大地测量应该逐步进入精确、动态、实时的数据获取、数据贮存、数据分发的现代化体系, 以保障我国经济和社会持续发展的需要。

3.1 完善国家三维空间大地网, 建立G P S综合服务体系

在“九五”期间应将现有的三个全国性的GPS网, 以GPS固定追踪站、VLBI站和SLR站为骨干, 联合平差, 建成一个有统一坐标体系、历元和运动速率的国家高精度三维空间大地网。在这一基础上, 进一步扩大GPS固定追踪站数量, 由此发展成为我国GPS综合性服务系统, 使我国大地测量逐步进入精确、动态、实时定位的现代化体系。这一体系的任务基本包括三个方面: (1) GPS永久性跟踪站数据的采集、处理, 提供GPS信息等服务; (2) 为空间气象预报提供服务, 即提供大气可降水份和电离层电子浓度服务; (3) 提供地壳形变信息。这种集GPS追踪、GPS数据采集、数据通讯、数据处理和提供GPS信息服务于一体的网络体系, 是一种集成式的系统工程, 它应是向国家和社会作全方位开放的服务。这一系统应包括: (1) 全国至少100~200余个GPS永久性追踪站; (2) GPS数据获取和处理结点; (3) GPS信息和数据传输网络; (4) GPS信息服务和分发。

3.2 中国地区重力场参数的精化

由于85重力基准网的损毁, 因此要尽快建立国家级新的重力基准网。这个网应有较多较均匀的绝对重力点, 较高精度, 覆盖大陆和尽可能大的海域。完成具有分米级精度的我国似大地水准面的推算。推算时以国家GPS (水准) 网为基础, 尽可能利用原有的一、二等天文重力水准网, 结合重力和地形资料改善我国大地水准面的分辨率和精度。继续消灭中国大陆的重力测量空白地区。力争用三个五年计划 (至2010年) 消灭以1°×1°为格网的重力测量空白地区, 力争实测分辨率达到10’×10’。利用卫星测高资料改善中国海域的栅格平均海面地形和重力异常的精度和分辨率。积极开展小波理论应用于 (局部) 地球重力场的研究, 特别注意将这一理论应用于中国多山地区和近海地区的局部重力场表示。

3.3 复测国家一等水准

利用激光数字水准仪及其相应技术, 复测我国一等水准网。进一步削弱一等水准测量中的系统误差, 以向国家和社会提供更精确、更可靠的高程数据。同时可以提供更精确可靠的全国地壳垂直形变速率。实测时可以考虑包括部分二等水准线路, 并结合空间技术确定中国黄海高程基准和全球高程基准的关系。

参考文献

试析大地测量学的进展和展望 篇9

1 卫星定位技术的应用

1.1 IGS服务

IGS服务是由1994年提出, 并投入使用的, 其简单的说是以时间为单位所提供的IGS产品, 这其中有IGS分析中心的数据处理成果。随着时代的发展与进步, 在产品的提供时间与数量上都有一定程度上的改进, 产品提供的时间也逐渐的缩短, 由原来的一个月逐渐缩短到了11天, 快速产品的提供时间也缩短到了24h。IGS的钟差、EOP产品以及综合的轨道都逐渐的区域精确化, 精度水平都在逐渐的增加。在1997年开始, IGS预测轨道的精度更是精确, 由于GPS广播星历。

1.2 GPS综合服务系统发展

在世界的GPS地基运行站得基础上逐渐的组成了IGS, 这是GPS可以连续运行站与综合服务系统的范例。其向世界各地的用户提供相应的GPS信息与服务, 例如常见的有GPS精密星历、预报星历、运动速率、IGS站坐标等等。在对大地进行测量以及对地球动力学的方面对科学项目进行支持, 如气象、精密时间传递、地球自身的变化等等。在美国开始建立相应的GPS连续运行参考站, 其主要是由美国的大地测量局进行负责, 这一系统出现的主要作用有以下几点:1、美国的用户与居民通过该系统来加强水平定位以及导航的精确度与准确性;2、提高用户对这一系统的利用, 以此来加强GIS的发展与进步;3、对地壳的变化进行监督与检测, 保障及时了解地壳变化的信息;4、加强对遥感的应用;5、对大气中的水汽分布情况进行明确化, 及时对动态变化进行了解, 加强对天气的预测;6对电离子层中的电子分布状况以及浓度进行了解与监控。

1.3 实际应用

迄今为止, GPS连续运行参考站已经有156个, 美国为了加强GPS连续运行参考站的实力, 以月增加三个CORS站得速度来加强空间的覆盖率。由于GPS连续运行参考站的数据以及信息在进行接收地过程当中, 用户可以直接通过网络来获取。英国也建立相应的连续运行GPS参考站, 其功能与以上的功能相似, 但由于英国的自身状况, 所以加入了检测功能, 对英伦三岛以及周围的海上情况进行监控。日本共建了GPS连续运行站近1200个, 由于日本是一个多地震的国家, 所以其检测的主要功能就是对地壳的运动进行检测, 并在这一基础上对大气以及气象等方面进行监督与检测。

1.4 GPS在大气检测中的应用

通过不断的实践表明, 第几站的GPS可以用作对气象的检测以及对大气降水量等进行预测。在对GPSMET项目进行试验的过程中, 其主要是通过星载GPS采取掩星技术来对大气进行研究的试验, 通过试验可以发现, 在离地面40km的高空范围之内的水汽含量以及界面, 是可以通过以上技术来对信息进行收集的。通过GPS技术可以对海洋上部的水汽含量等相关的数据进行获取, 并且也加大了对气象信息的分辨率。

1.5 GPS作为测高仪的应用

GPS定位在使用的过程中存在多路径效应, 这是GPS定位系统中的一种难以进行解决的噪音, 由于GPS定位系统的发展逐渐的加快, 对这一问题的解决方式也在不断的进行探索。之前通过大气来对GPS定位系统中的噪音进行延迟, 这也就促进了GPS大气学的发展与进步, 目前, 我国正在通过GPS中的多路径效应来对GPS的测高技术进行发展与完善, 简单的说就是通过空载GPS来作为测高仪来进行测高。其主要是对海面或者是冰面上所反射的GPS信号, 来确定海面或者冰面的形状、方向以及流动速度。

1.6 GPS的更新与发展

GPS技术的现代化主要是由美国所提出的, 在03年之前, L2的频率上应该注意加载C/A码, 在BLOCKⅡF类型GPS卫星系统, 在05年之前完成了第三频率的加载, 也就是1179MHz频率。没有在几年提出将GPS彻底的现代化, 这也就是GPS三代技术, 其在2008年开始进行试验。欧洲使用2000年开始进行GPS系统的第二阶段工作, 发射的卫星导航被称之为伽利略。由于CODE与IGN系统都参与到了国际上的GLONASS试验当中, 通过对轨道的坐标以及精度等进行改善, 来加强框架的建设, 目前的卫星定位与导航系统相对较为完善与安全, 并且可以同时对GPS与GLONASS进行接收, 这也就在一定的程度上加强了卫星导航系统对世界范围的覆盖率, 加强GPS的使用效果与效率。

2 地球的重力场研究

这项研究也是由美国提出, 并开始进行的, 美国在1998年公布了EGM-96的全球重力场模型, 其主要是对空间技术进行充分的利用, 以此来对重力场进行测量, 了解相应的理论知识与技术要求, 也可以说空间重力测量技术的发展是大地测量学转型的一个开始。其主要又三个方面的内容, 分别是低轨卫星追踪技术;高轨卫星追踪技术以及重力测定技术。就近几年, 欧洲对这一系列的而技术进行研究表明, 主要有CHAMP、GOCE以及GRACE。CHAMP简单地说就是地球进行物理研究的小型卫星, 其属于地轨卫星, 大约的高度在270—470km之间, 主要是对地球的重力与磁场进行预测。CRACE是对地球的重力场以及气象问题进行预测, 其与CHAMP之间存在一定的重叠性, 都有对重力磁场进行预测的功能, 但CRACE主要是对地球重力磁场的设施进行测定, 起可以对自身与CHAMP、GPS之间的距离进行提供, 以此来确定地球重力磁场的数据信息。这两者都是通过SST的技术来对重力磁场进行预算。

3 我国大地测量工作

3.1平面基准

我国建立了相对较为独立的大地定位系统, 以此来对我国的天文工作进行完善, 精度相对较高, 并具有独立的二维坐标, 这是在经典大地测量技术的基础上进行发展的, 在世界的测量技术工作中占有领先的地位。

3.1.2高程基准

高程基准简单的说就是通过对符合实际状况的海拔基准进行确立, 来完成我国的二期一等水准网工作, 加强对其设置与计算, 从根本上加强我国的大地测量工作。

3.1.3重力基准

在我国对不同的类型的重力仪器进行检测, 我国有较为明确的重力基准, 可以将波茨坦重力的起始的误差降到最小, 并避免传算之间存在的误差。以此来完成对一等网以及基准王的计算与步测。

3.1.4空间大地网

(1) 我国建立了关于国家卫星的多普勒网, 其共有35个网点, 精度相对较准, 我国在上海与乌鲁木齐有两个VLBI站, 在上海、北京、长春、武汉分别有SLR站, 并逐步的完善了我国的GPS网。

(2) 我国对地壳运动进行检测主要是对GPS、SLR、VLBI以及经典的大地测量技术进行结合, 并建立相应的观测站来对我国的地壳运动状况进行分析。

4 我国大地测量学的展望

随着时代的进步与社会的发展, 大地测量学逐渐的在实践的过程中完善与发展, 加强了各个阶段的工作, 也在一定的程度上保障了我国社会经济的可持续发展。我国大地测量学的未来的发展是对国家的三位空间大地网进行不断的完善, 并建立相应的GPS综合服务体系。同时由于我国的重力场数据与信息的获取还存在一定的问题, 这就要求在不断的时间过程中队这一系列的问题进行处理, 并加强国家复测的一等水平。

5 结束语

由于对大地测量学的研究与发展是我国经济与社会发展的重要保障, 所以应加大研究的力度, 加强对电子技术以及空间技术的利用, 使我国的大地测量学逐渐的逐渐的趋于精确化、实时化与现代化的发展。对我国的三维空间大地网进行不断的完善, 并对我国的重力场研究进行深入, 加强实际勘测的精度与分辨率。是其为我国综合实力的发展提供依据与基础。

参考文献

[1]陈俊勇.大地测量学的进展和在新世纪的展望[J].国际大地测量协会科学大会札记, 2002 (09) .

[2]姚焕?.我国大地测量学的发展研究综述[J].科技咨询, 2009 (02) .

大地测量技术 篇10

关键词：大地测量基准,基准现代化,平面基准,高程基准,重力基准

1 内蒙古大地测量基准现状

1.1 现有测量基准

大地测量基准建设的任务是:确定和定义坐标系统、高程系统和重力系统, 建立和维持坐标框架、高程框架和重力测量框架。大地测量基准是进行各种测绘工作的起算数据, 是确定地理空间信息的几何形态和时空分布的基础, 是数据空间里表示的地理要素在真实世界的空间位置的参考基准。2007年前, 内蒙古平面主要使用基于天文大地网的1954年北京坐标系成果和1980西安坐标系成果。对于高程成果, 主要使用1981-1991年间观测的国家第二期一、二、三等水准网成果。内蒙古现有的重力成果中, 重力点相对陈旧且分布不均匀, 难以满足内蒙古高精度、高分辨率似大地水准面建立的需要。目前内蒙古大地测量基准存在的问题主要有:现行测绘基准中天文大地网和高程基准整体精度低、现势性差、成果资料陈旧、标志损毁严重、不能与国际及国家基准接轨、服务能力不断弱化等。

1.2 内蒙古全球导航卫星连续运行参考站的建立

内蒙古全球导航卫星连续运行参考站综合服务系统 (简称NMGCORS) 的建立正是顺应了内蒙古大地测量基准现代化的趋势。NMGCORS在内蒙古范围内拟建178个GNSS连续运行参考站, 平均站间距约60 km, 覆盖面积约为85万平方公里。目前已建立40个, 覆盖面积约为20万平方公里。该系统建成后将在内蒙古及周边地区建立一个高精度、高时空分辨率、高效率、高覆盖率的连续运行卫星定位参考站综合服务系统, 成为建立和维持内蒙古高精度、动态、现代三维大地测量基准框架的重要基础设施。

1.3 内蒙古高精度三维GPS控制网的建立及似大地水准面的确定项目的实施

内蒙古自治区高精度三维GPS控制网的建立及似大地水准面的确定项目开始于2007年, 是内蒙古基础测绘项目之一。该项目利用现代大地测量高新技术手段, 在全区原有的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ等水准网的基础上, 建立集平面、高程、重力场信息于一体的综合性基础控制网, 为内蒙古现代大地测量基准建设奠定了基础。主要技术指标:平面精度±2-4CM;大地高精度±3-6CM;似大地水准面精度:±5-8CM。目前已完成全区860个GPS B级网点的坐标联测及4800公里的三等水准测量外业工作, 成果考虑和顾及以下几个方面的要素:

1.3.1 高精度。

内蒙古现有大地坐标框架主要是由天文大地网点构成, 它的相对精度为3×10-6。现代大地坐标框架点间的相对精度应不低于10-7, 相对于地心的绝对精度也要不低于10-7。这是现代大地测量技术可以做到的, 也是现代定位技术对大地坐标框架在精度方面的最低要求。

1.3.2 采用三维大地坐标系统。

随着空间技术和虚拟技术的发展, 采用符合客观空间实际的三维坐标将是一种必然的趋势。考虑到二维平面显示的实用性, 三维坐标系统采用的形式除了 (X、Y、Z) 外, 还应有经纬度与高程 (B, L, H) 、平面公里格网与高程 (X, Y, H) 等多种形式。

1.3.3 与国家基准接轨。

现代大地基准应尽量采用国家、国际上通用的或推荐的标准地球参数、坐标系统、坐标框架、地球重力场等 (如国家2000坐标系) 。这些数据通常是由多国科学家联合测定, 并经过国际组织确认和推荐的科学结论, 比较接近真实值。

2 内蒙古大地测量基准的整合与过渡

NMGCORS是内蒙古现代大地坐标框架的骨干和主要技术支撑, 是框架中点位三维地心坐标的精度和现势性 (动态坐标) 的保障, 是大地测量基准的现代化的重要基础设施。内蒙古现在使用的测绘成果中, 大地基准 (平面基准) 是基于内蒙古B级GPS网坐标框架;高程成果以1991年国家公布的水准成果起算 (部分成果以2001年国家公布的一等水准成果起算) ;重力成果采用国家2000重力基准网基准和即将发布的内蒙古似大地水准面成果。

3 内蒙古现代大地测量基准的建立

3.1 建设现代大地坐标框架

内蒙古的现代大地坐标框架系统将包括以NMGCORS为基础的三维动态地心坐标框架和区域内以A, B, C级GPS网点为基础的控制框架。国家参考站空间大地控制网建立后, 将NMGCORS接入国家动态大地基准网, 采用国家大地坐标基准。同时, 所有参考站点定期解算。一是利用NMGCORS内的基岩点作约束, 监测其他参考站点的相对运动;二是和国际IGS跟踪站进行联测, 观察NMGCORS站点的整体运动状况。经过对NMGCORS多年连续观测数据处理结果的研究, 选择NMGCORS中站速度变化率较小的站点来建立维持高精度、稳定、持续的内蒙古现代三维、动态地心大地坐标框架。

3.2 建设现代高程基准

在内蒙古似大地水准面精化项目中, 以国家一、二等水准成果起算, 所有GPS B级点用三等水准测量的方法施测, 这也相当于复测了自治区内的部分水准路线, 并和部分线路进行联合平差得到新水准成果。新成果发布使用后, 内蒙古高程问题基本可以得到解决, 但很多沙漠、草原、人烟稀少地区一、二、三等水准点依然稀疏。为此复测区内没有复测的一、二等水准路线, 并新布设部分二、三等水准路线是当务之急。并以国家测绘局正在施测的一等水准网观测成果起算, 得到内蒙古一、二等水准网的新成果, 作为内蒙古现代高程基准。此外, 进行NMGCORS站点的二等水准测量, 在获得高精度平面坐标的同时得到高精度的高程信息, 作为内蒙古现代高程基准的同时, 也为内蒙古似大地水准面的精化奠定了基础。

3.3 建设现代重力基准

在内蒙古现有重力成果中, 成果相对陈旧且分布不均匀, 难以满足内蒙古高精度、高分辨率重力似大地水准面建立的需要。内蒙古似大地水准面精化项目成果发布后, 内蒙古似大地水准面精度可能达到±5-8CM, 但是也只能满足中小比例尺测图的需要。为改善现有内蒙古似大地水准面成果已不足以满足测绘行业需求的窘境, 为使内蒙古似大地水准面的精度进一步提高可以采取以下措施:利用NMGCORS参考站站点联测的二等水准;加密全区的GPS B级点数量;复测加密重力点。进而满足全区GPS水准测量的需要, 完成内蒙古的现代重力基准建没。

结束语

建立高精度、动态、三维大地坐标框架以及高精度似大地水准面是内蒙古大地测量基准现代化建设的主要任务, NMGCORS的建立为实现内蒙古现代三维大地测量基准的建立奠定了基础, 现代三维大地测量基准的实现将指日可待。

参考文献

[1]陈俊舅.对我国建立现代大地坐标系统和高程系统的建设[J].测绘通报, 2002, (8) :1-5.

[2]李建成, 陈侵勇, 宁津生, 等.地球重力场逼近理论与中国2000似大地水准面的确定[M].武汉:武汉大学出版社, 2003.

[3]宁津生, 刘经南, 陈俊勇, 等.现代大地测量理论与技术[M].武汉:武汉大学出版社, 2006.