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第一章：大地测量

1、大地测量概论；

2、传统大地控制网

3、gnss连续运行基准站网

4、卫星大地控制网；

5、高程控制网；

6、重力控制网

7、似大地水准面精化；

8、大地测量数据库

第1节 大地测量概论

主要内容（基准问题）：

1、坐标系统；

2、高程系统；

3、深度基准；

4、重力基准；

5、时间基准；

6、常用坐标系统、转换、投影。

考点1、坐标系统

根据其原点位置不同，分为地心坐标系统和参心坐标系统。

参心坐标系统：参考椭球，坐标原点

地心坐标系统：条件和建立方法

参心坐标系统

54坐标系、80坐标系所采用参考椭球、大地原点；54坐标系：克拉索夫斯基椭球，前苏联的普尔科沃；80坐标系：1975年国际椭球体；陕西西安；

地心坐标系统

2000国家大地控制网是定义在itf's 2000地心坐标系统中的区域性地心坐标框架。

考点2 高程坐标系统

1985国家高程基准是我国现采用的高程基准，青岛水准原点高程为72. 260 4 m。

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。存在水准面不平行性

注意三个概念：正高、正常高、大地高；

n为大地水准面差距

【例题】gps点大地高h，正常高h和高程异常ξ三者之间的正确关系是（）。

a、ξ=h-h

b、ξ<h-h

c、ξ=h-h

d、ξ<h-h

答案：a

考点2 高程坐标系统

1985国家高程基准是我国现采用的高程基准，青岛水准原点高程为72. 260 4 m。

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。存在水准面不平行性

注意三个概念：正高、正常高、大地高；

n为大地水准面差距

【例题】gps点大地高h，正常高h和高程异常ξ三者之间的正确关系是（）。

a、ξ=h-h

b、ξ<h-h

c、ξ=h-h

d、ξ<h-h

答案：a

考点5：时间基准

大地测量中常用的时间系统有：

世界时、原子时、力学时、协调时、gps

描述时间系统框架通常需要涉及以下的内容：

采用的时间频率基准、守时系统、授时系统、覆盖范围

考点6：常用坐标系

地心坐标系应满足以下四个条件：

(1)原点位于整个地球（包括海洋和大气）的质心；

(2)尺度是广义相对论意义下某一局部地球框架内的尺度；

(3)定向为国际时间局测定的某一历元的协议地极和零子午线，称为地球定向参数(eop)；

(4)定向随时间的演变满足地壳无整体运动的约束条件。

考点7 高斯投影坐标系统

高斯直角坐标系：高斯投影3条件、投影坐标系的分带规则、坐标系的加常数；

高斯投影平面上的中央子午线投影为直线且长度不变，其余的子午线均为凹向中央子午线的曲线，其长度大于投影前的长度，离中央子午线愈远长度变形愈长.

中央子午线投影后为直线；

中央子午线投影后长度不变；

投影具有正形投影性质，即正形投影条件；

投影坐标y=带号+（500km+自然坐标）

带号=[经度/6]+1；

3度带投影：1（1.5-4.5）

考点8 坐标系转换

不同坐标系的三维转换模型很多，常用的有布尔沙模型（b模型）和莫洛坚斯基模型(m模型)。（七参数法；三个平移参数、三个旋转参数、比例缩放因子）

规范

《国家大地测量基本技术规定》

精度要求、作业流程、观测时间、观测要求等

第2节 传统大地控制网

1、传统大地控制网的布设

2、经纬仪和光电测距仪及其检验

3、水平角观测

4、三角高程测量

5、导线测量

1、分级布网、逐级控制

2、具有足够的精度

各等级三角网观测精度要求

3、具有足够的密度

4、要有统一的规格

考点2：水平角观测

水平角观测的主要误差影响:

观测过程中引起的人差

外界条件对观测精度的影响

仪器误差对测角精度的影响

仪器误差，如视准轴误差、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等。照准部转动时的弹性带动误差，脚螺旋的空隙带动差，水平微动螺旋的隙动差。

考点3：水平角观测方法

水平角观测一般采用方向观测法、分组方向观测法和全组合测角法。当观测方向多于6个时采用分组方向观测法；在一等三角观测，或在高标上的二等三角观测采用全组合测角法。各等级三角测量观测使用仪器、观测方法和测回数按表1- 2-5规定执行。

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精密测角的一般方法：

1、观测应在目标成像清晰、稳定的有利于观测的时间进行，以提高照准精度和减小旁折光的影响。

2、观测前应认真调好焦距，消除视差。在一测回的观测过程中不得重新调焦，以免引起视准轴的变动。

3、各测回的起始方向应均匀地分配在水平度盘和测微分划尺的不同位置上，以消除或减弱度盘分划线和测微分划尺的分划误差的影响。

4、在上、下半测回之间倒转望远镜，以消除和减弱视准轴误差、水平轴倾斜误差等影响，同时可以由盘左、盘右读数之差求得两倍视准误差2c，借以检核观测质量。

5、上、下半测回照准目标的次序应相反，并使观测每一目标的操作时间大致相同，其目的在于消除或减弱与时间成比例均匀变化的误差影响，如觇标内架或三脚架的扭转等。

6、为了克服或减弱在操作仪器的过程中带动水平度盘位移的误差，要求每半测回开始观测前，照准部按规定的转动方向先预转1～2周。

7、使用照准部微动螺旋和测微螺旋时，其最后旋转方向均应为旋进。

8、为了减弱垂直轴倾斜误差的影响，观测过程中应保持照准部水准器气泡居中。

方向观测法测站限差:

① 2次读数的秒差（光学经纬仪）,

②半测回归零差

③l-r=2c的各方向互差

④各测回同一方向的方向值之差

考点4：三角高程测量

垂直角观测方法有两种，一是中丝法，二是三丝法。

大气折光：k值在一天之内的变化情况是：中午附近k值最小，并且比较稳定；日出日落时k值较大，而且变化较快；减弱大气垂直折光影响的措施：选择有利观测时间、对向观测、提高观测视线的高度、利用短边传算高程等

考点5：导线测量

测边的精度要求。

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规范

《国家三角测量》

精度、观测要求

例题：

在导线交叉点上，当观测方向数多于2个时，对于一、二等导线采用（）进行观测。

a．方向观测法 b. 测回法 c. 全组合测角法 d.都不是

正确答案：c

解析：在导线交叉点上，当观测方向数多于2个时，对于一、二等导线采用全组合测角法进行观测；对于三、四等导线采用方向观测法进行观测。

第3节：gnss连续运行基准站网

1、基准站组成

2、分类与布设原则

3、基准站建设

4、数据中心

5、数据通讯网络

6、基准站测试

7、基准站维护

考点1：基准站网组成

布设原则

国家基准站网：站间距100～200 km

区域基准站网： 70（km）公里

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考点2：观测环境

观测环境

(1)距易产生多路径效应的地物（如高大建筑、树木、水体、海滩和易积水地带等）的距离应大于200 m；

(2)应有10度。以上地平高度角的卫星通视条件；

(3)距微波站、无线电发射台、高压线穿越地带等电磁干扰区距离应大于200 m;

第四节：卫星大地控制测量

1、gnss控制网等级

2、gnss网布设

3、gps测量数据处理

考点1：控制网等级要求

gps测量按其精度分为a、b、c、d、e五级。

（1）a级gps网由卫星定位连续运行基准站构成，用于建立国家一等大地控制网，进行全球性的地球动力学研究、地壳形变测量和卫星精密定轨测量；

（2）b级gps测量主要用于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等；

（3）c级gps测量用于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；

（4）d级gps测量用于建立四等大地控制网；

（5）e级gps测量用于测图、施工等控制测量。

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考点2：gnss网选址与埋石

选点时应避开环境变化大、地质环境不稳定的地区。应远离发射功率强大的无线发射源、微波信道、高压线（电压高于20万伏）等，距离不小于200 m。

（5）选点时应避开多路径影响，点位周围应保证高度角15。以上无遮挡，困难地区高度角大于15。的遮挡物在水平投影范围总和不应超过30°。50 m以内的各种固定与变化反射体应标注在点之记环视图上。

考点3：gps观测技术要求（控制网）

1．基本技术要求

(1)最少观测卫星数4颗；

(2)采样间隔30 s；

(3)观测模式：静态观测；

(4)观测卫星截止高度角10。；

(5)坐标和时间系统：wgs-84，utc；

(6)观测时段及时长：b级点连续观测3个时段，每个时段长度大于等于23 h；c级点观测大于等于2个时段，每个时段长度大于等于4h；d级点观测大于等于1.6个时段，每个时段长度大于等于1h；e级点观测大于等于1.6个时段，每个时段长度大于等于40 min。

2．观测设备：均应采用双频大地型gps接收机。

3．观测方案

gps观测可以采用以下两种方案：

(1)基于gps连续运行站的观测模式；

(2)同步环边连接gps静态相对定位观测模式：同步观测仪器台数大于等于5台，异步环边数小于等于6条，环长应小于等于1500 km。

考点4：gps作业要求

作业要求

1、架设天线时要严格整平、对中，天线定向线应指向磁北，定向误差不得大于±5。

考点5：外业数据质量检核

1．数据剔除率：同一时段内观测值的数据剔除率，不应超过10%。

2．复测基线的长度差

3．同步观测环闭合差

4．独立环闭合差及附合路线坐标闭合差

考点6：gps网平差

进行gps网质量的评定。评定的指标：

(1)基线向量改正数。 (2)相邻点的中误差和相对中误差。

规范《全球定位系统测量规范》

例题：

按现行《全球定位系统（gps）测量规范》，随gps接收机配备的商用软件智能用于（）。

a：c级及以下各级gps网基线解算

b：a级gps网基线预处理

c：b级gps网基线精处理

c：a级gps网基线精处理

答案：a

第五节：高程控制网

1、水准网的布设；

2、水准仪和水准标尺检验；

3、水准测量作业方法及误差来源；

4、水准测量外业计算；

5、水准网评差；

考点1：水准网的布设要求

各等级每千米水准测量的偶然中误差和全中误差单位：mm

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考点3：水准仪和水准尺检验

水准仪检验：光学测微器隙动差和分划值的测定、视准轴和水准轴相互关系检查、倾斜螺旋隙动差和分划值测定、调焦误差、自动补偿误差等。

水准尺的检查：水准尺分划面弯曲差的测定、标尺名义米长和分划偶然误差、零点不等差和基辅分划误差。

考点4：水准测量的基本要求

（1）观测前30分钟，应将仪器置于露天阴影下，使仪器与外界气温趋于一致；设站时，应用测伞遮蔽阳光；迁站时，应罩以仪器罩。使用数字水准仪前，还应进行预热，预热不少于20次单次测量。

（2）对气泡式水准仪，观测前应测出倾斜螺旋的置平零点，并作标记，随着气温变化，应随时调整零点位置。对于自动安平水准仪的圆水准器，应严格置平。

（3）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。

（4）除路线转弯处，每一测站上仪器与前后视标尺的三个位置，应接近一条直线。

（5）不应为了增加标尺读数，而把尺桩（台）安置在壕坑中。

（6）转动仪器的倾斜螺旋和测微鼓时，其最后旋转方向，均应为旋进。

（7）每一测段的往测与返测，其测站数均为偶数。由往测转向返测时，两支标尺应互换位置，并应重新整置仪器。

（8）在高差很大的地区，应选用长度稳定的、标尺名义米长度偏差和分划偶然误差较小的水准标尺作业。

考点5：水准测量的观测顺序

二等水准往测时每站应采取的观测程序为：

1.对于奇数站：后-前-前-后

2.对于偶数站：前-后-后-前

二等水准返测时每站应采取的观测程序为：

1.对于奇数站：前-后-后-前

2.对于偶数站：后-前-前-后

考点7：水准测量的主要误差来源

1．仪器误差

仪器误差主要有视准轴与水准器轴不平行的误差、水准标尺每米真长误差和两根水准标尺零点差。

2．外界因素引起的误差

外界因素引起的误差主要有温度变化对i角的影响、大气垂直折光影响、仪器脚架和尺台（桩）升降的影响等。

3．观测误差

考点8：外业高差和概略高程表

在国家一、二等水准测量外业高差和概略高程表编算时，所用的高差应加天水准标尺长度改正、水准标尺温度改正、正常水准面不平行改正、重力异常改正、固体潮改正、环闭合差改正。

在国家三，．四等水准测量外业高差和概略高程表编算时，所用的高差只加入水准标尺长度改正、正常水准面不平行改正、路（环）线闭合差改正。

规范

第六节：重力控制网

1、重力测量设计；

2、重力控制网选点与埋石

3、重力测量仪器及检验

4、重力测量

5、重力观测的数据计算及上交资料；

考点1：重力控制测量设计原则

重力基本网是重力控制网中最高级控制，它由重力基准点和基本点以及引点组成。重力基准点经多台、多次的高精度绝对重力仪测定。

重力基本网的设计原则：应有一定的点位密度和精度。

基本重力控制点应在全国构成多边形网，其点距应在500 km左右。一、二等可布设成闭合、附合等形式，点间距约300km；长基线两端均须为基准点，短基线至少一端须与国家点联测。

考点2：加密重力测量设计原则

（1）在全国建立5'×5'的国家基本格网的数字化平均重力异常模型；

（2）为精化大地水准面，采用天文、重力、gps水准测量方法确定全国范围的高程异常值；

（3）为内插大地点求出天文大地垂线偏差；

（4）为国家一、二等水准测量正常高系统改正。

加密重力测线附合或闭合时间一般不应超过60小时。

考点3：重力测量仪器及检验

绝对重力仪是fgs型，

“拉科斯特型”（简称lcr，分为g型和d型）相对重力仪，用于测定基本重力点和一等重力点。

测定二等重力点及加密重力点的相对重力仪，可以采用石英弹簧重力仪(如：zsm、

worden)或金属弹簧重力仪(如：lcr)

考点4：重力测量

重力测量包括：绝对重力测量、基本重力点联测、一、二等重力点联测、加密重力点联测、平面坐标和高程测定；

1、绝对重力仪观测

由每次下落采集的距离和时间对组成观测方程，解算出落体下落初始位置高度处的观测重力值g，，绘制下落结果直方图，进行固体潮改正、气压改正、极移改正和光速有限改正，并将重力值g，进行观测高度改正，分别归算至离墩面1.3 m和墩面，以获得1.3 m处和墩面的观测重力值。

2、重力垂直梯度和水平梯度的测定

每个绝对重力点在测定重力值时，应同时测定重力垂直梯度，测定水平梯度。在测量前应对所用的重力仪进行电子（或光学）灵敏度和纵横气泡的检验，应进行电子（或光学）灵敏度、纵横水准气泡、正确读数线和电子读数线性度（或光学位移线性度）四项检验。

3、基本重力点联测

国家基本重力点（含引点）联测应采用对称观测，即：a—b—c……c—b—a，观测过程中仪器停放超过2小时，则在停放点应重复观测，以消除静态零漂。每条测线一般在24小时内闭合，特殊情况可以放宽到48小时。每条测线计算一个联测结果。

4、一、二等重力点联测

一等重力点联测路线应组成闭合环或附合在两基本点间，其测段数一般不超过5段，特殊情况下可以按辐射状布测一个一等点。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超过2小时，则在停放点应重复观测，以消除静态零漂。每条测线一般在24小时内闭合，特殊情况可以放宽到48小时。每条测线计算一个联测结果。

二等重力点联测起算点为重力基本点、一等重力点或其引点。联测组成的闭合路线或附合路线中的二等重力点数不得超过4个，在支测路线中允许支测2个二等重力点。一般情况下，二等联测应尽量采用三程循环法，即：a-b-a，b-a-b作为两条测线计算。每条测线一般在36小时内闭合，困难地区可以放宽到48小时。

5、加密重力点联测

加密重力测量的起算点为各等级重力控制点，重力测线应形成闭合或附合路线，其闭合时间一般不应超过60小时，困难地区可以放宽到84小时

6、平面坐标和高程测定

各等级的重力点的平面坐标、高程测定中误差不应超过1.0 m。

加密重力点的点位相对于国家大地控制点的平面点位中误差不得超过100 m，相对精度不低于国家四等水准点的高程点的中误差不应超过1.0m，困难地区可以放宽到2.0 m。

考点5：重力观测的数据计算及上交资料

1．绝对重力测量数据计算

绝对重力测量数据计算包括以下内容：

(1)墩面或离墩面1.3 m高度处重力值计算；

(2)每组观测重力值的平均值计算及精度估算；

(3)总平均值计算及精度估算；

(4)重力梯度计算。

2．相对重力测量数据计算

相对重力测量数据计算包括以下内容：

(1)初步观测值的计算；

(2)零漂改正后的观测值计算。

第七节：似大地水准面精化

1、概述

2、似大地水准面精化设计

3、控制网建设与数据处理

4、似大地水准面精化计算

考点1：似大地水准面的概念

参考椭球面与大地水准面之差的距离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的距离称为高程异常，记为ξ，

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精确求定大地水准面差距n，则是对大地水准面的精化，精确求定高程异常r，则是对似大地水准面的精化。

现代采用gps定位技术，点位大地高与坐标直接求出，只要在一个区域内精确确定高程异常ξ，则可以求出正常高h_正常高，改变了以前为得到点位的正常高必须进行传统水准测量。

考点2：gps水准点边长

区域似大地水准面精化后要达到gps技术代替低等级水准测量目的，满足大比例尺测图，其精度指标应为：城市±5.0 cm，平原、丘陵±8.0 cm，山区±15.0 cm。其分辨率应为2.5'×2.5'。

考点3：gps水准点大地高测定精度

区域似大地水准面精化精度主要取决于gps测定大地高的精度。如果城市似大地水准面精化达到±5.0 cm，则布设的gps水准点测定的大地高精度应在±3.0 cm左右。区域似大地水准面精化误差源主要来自四方面：

(1) gps测定大地高的误差；

(2)水准测量误差：gps c级网点联测三等水准，每千米测量的偶然中误差为±30mm;

(3)重力测量误差：对15个省、直辖市区域加密重力资料分析，重力值的精度大部分优于0.5 mgal；

(4)地形数据dem的误差：dem格网间距在500 m时，对大地水准面的影响最大为0. 006 m。

区域似大地水准面精化精度主要取决于gps测定大地高的精度。

第8节：大地测量数据库

1、概述

2、组成、分级和结构

3、大地测量数据；

4、管理系统；

5、支撑环境

6、临时基站rtk测量

7、网络rtk测量

考点1：数据库设计

包括四个主要步骤：1、数据分析与建模；2、概念模型设计；3、逻辑模型设计；4、物理模型设计；

概念设计：设置各类实体的属性和主键，根据实体之间的相互关系连接实体，设计概念结构模型实体一关系(e-r)图。属性、实体、联系的表示方法；

逻辑设计：按照关系规范化理论要求将概念模型转化为关系模型，形成逻辑结构。

考点2：数据管理系统

1.数据输入；2.数据输出；3.查询统计；4.数据维护；5.安全管理；

具有用户管理、权限管理、日记管理、事务管理、数据库备与与恢复功能。

考点3：网络rtk测量

1、单基站rtk技术

网络rtk模式下，每个基准站服务半径可以达到30 km。

2、虚拟基站技术(vrs)

3、主副站技术(mac)

vrs技术和mac技术服务半径可以达到40 km左右。

《rtk测量技术规程》：精度、作业方法、要求等