国家注册测绘师考前培训测绘工程学院 董春来大地测量考试内容及要求1.根据国家、区域和工程测量的不同需求，优化设计满足要求的卫星定位连 续运行参考站网、卫星定位控制网、边角控制网、高程控制网和重力控制网 等空间框架基准，并应充分考虑到对似大地水准面精化工作的要求。2.根据不同作业区域的地质、环境、地物以及气象等情况，选择满足设计要 求的点(站)址，并建造适合该区域的测量标志。3.根据控制网的布设情况，编写实施方案，选择满足设计要求的仪器设备， 进行相应的仪器设备检验，并依据设计的作业方法进行外业观测。对外业观 测数据进行检核，获得合格的观测成果。4.根据观测方法和工程项目的要求，选择经过验证、可靠的数据处理软件对 外业观测数据进行处理，处理结果应符合设计的要求。5.根据卫星定位控制网的特点，依据工程需要进行似大地水准面(或高程异 常模型)的精化工作，完成卫星定位三维控制网的建设。6.根据作业区域的坐标系统情况，进行坐标系之间的分析，确定不同等级、 不同年代控制网间的相互关系。大地测量主要内容1、大地测量概论2、传统大地控制网3、空间大地控制网4、常用坐标系及其转换5、高程控制网6、重力控制网7、似大地水准面精化大地测量学定义：指在一定的时间与空间参 考系中，测量和描绘地球形状及其重力场并监测 其变化，为人类活动提供关于地球的空间信息的 一门学科。大地测量概论大地测量学基本体系：几何大地测量（天文）物理大地测量（理论）空间大地测量（现代）一、一、大地测量的任务和作用大地测量的任务和作用 1. 1.大地测量的任务大地测量的任务（3 3）是为研究地球的形状及表面特性形状及表面特性进行的实际测量工作。 大地测量大地测量的的任务任务是建立国家或大范围的精密控制测量网，内 容有三角测量、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。 为大规模地形图测制及各种工程测量提供高精度的平面控制 和高程控制; 为空间科学技术和军事用途等提供精确的点位坐标、距离、 方位及地球重力场资料; 为研究地球形状和大小、地壳形变及地震预报等科学问题提 供资料。大地测量概论2. 2.现代大地测量的特点现代大地测量的特点（6 6） (1)长距离、大范围。不受天气及“视线”长度的制约 ，能提供全球性大地测量数据。 (2)高精度。 (3)实时、快速。外业观测相内业数据处理几乎可以 在同一时间段内完成。 (4)“四维”。能提供时间序列的大地测量数据。 (5)地心。以地球质心为坐标原点的三维测量数据。 (6)学科融合。它与地球科学多个分支相互交叉，已 成为推动地球科学的前沿科学之一。大地测量概论3. 3. 大地测量的作用大地测量的作用 大地测量是组织、管理、融合和分析地球海量大地测量是组织、管理、融合和分析地球海量 时空信息的一个时空信息的一个数理基础数理基础，也是描述、构建和，也是描述、构建和 认知地球，进而解决地球科学问题的一个认知地球，进而解决地球科学问题的一个时空时空 平台（基准）平台（基准）。 为我国科学研究、国民经济建设、国防建设、为我国科学研究、国民经济建设、国防建设、 国家权益维护国家权益维护; ;空间技术与航天工程、社会发展空间技术与航天工程、社会发展 提供服务提供服务。大地测量概论二、大地测量系统与参考框架二、大地测量系统与参考框架 大地测量系统大地测量系统规定了大地测量的起算基准、尺度标准 及其实现方式(包括理论、模型和方法)。 大地测量参考框架大地测量参考框架是通过大地测量手段，由固定在地 面上的点所构成的大地网(点)或其他实体(静止或运动 的物体)按相应于大地测量系统的规定模式构建的， 是对大地测量系统的具体实现。大地测量系统是总体 概念，大地测量参考框架是大地测量系统的具体应用 形式。 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(参考)框架、高程(参考)框架和 重力测量(参考)框架三种。大地测量概论1. 1.大地测量坐标系统和大地测量常数大地测量坐标系统和大地测量常数 大地测量坐标系统大地测量坐标系统是一种固定在地球上，随地 球一起转动的非惯性坐标系统。 根据其原点位置不同，分为地心坐标系统和参 心坐标系统。 从表现形式上分，大地测量坐标系统又分为空 间直角坐标系统、大地坐标系统两种形式。 其中大地高H是指空间点沿椭球面法线方向至 椭球面的距离。 大地测量概论大地测量常数大地测量常数是指与地球一起旋转且和地球表 面最佳吻合的旋转椭球(即地球椭球)几何参数和 物理参数。它分为基本常数和导出常数。基本 常数唯一定义了大地测量系统。大地测量常数 按属性分为几何常数和物理常数。 基本常数：基本常数：椭球长半轴；地球引力常数；地球 自转角速度；正常化二阶带球系数。 导出常数：导出常数：地球位展开式球谐函数系数；第一 偏心率；第二偏心率；椭球短半轴；椭球扁率 ；极曲率半径；赤道周长等。大地测量概论2. 2.大地测量坐标框架大地测量坐标框架（2 2） （1 1）参心坐标框架）参心坐标框架: :传统的大地测量坐标框 架是由天文大地网实现和维持的，一般定义 在参心坐标系统中，是一种区域性、二维静 态的地球坐标框架。我国在20 世纪50一80 年代完成的全国天 文大地网，分别定义在1954 北京坐标系统和 1980西安坐标系中。我国天文大地控制点(大 地点)覆盖我国大陆和海南岛，采用整体平差 方法构建了我国参心坐标框架。大地测量概论（2 2）地心坐标框架：）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。它以甚长基线干 涉测量、卫星激光测距、激光测月、GPS和卫星多普 勒定轨定位等空间大地测量技术构成全球观测网点， 经数据处理，得到lTRF点(地面观测点)站坐标和速度 场等。2000 国家大地控制网（ CGCS2000）是定义在 ITRS 2000 地心坐标系统中的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。大地测量概论大地测量概论国际地球参考系统(ITRS) 与ITRF国际地球自转服务IERS)IERS的任务主要有以下几个方面： 维持国际天球参考系统(ICRS)和框架(ICRF)； 维持国际地球参考系统(ITRS)和框架(ITRF)； 提供及时准确的地球自转参数(EOP)。53ITRF是ITRS 的具体实现,是由IERS中心局IERS CB利用VLBI、LLR、 SLR、GPS和DORIS等空间大地测量技术的观测数据分析得到的 一组全球站坐标和速度。 自1988年起，IERS已经发布ITRF88、ITRF89、ITRF90、ITRF91、 ITRF92、ITRF93、ITRF94、ITRF96、 ITRF97、 ITRF2000、 ITRF2005等全球参考框架。 ITRF是通过框架的定向、原点、尺度和框架时间演变基准的明确定义 来实现的。目前ITRF是全球公认的应用最广泛、精度最高的地心坐标框架。3. 3.高程系统和高程框架高程系统和高程框架 高程基准：高程基准：高程基准定义了陆地上高程测量 的起算点。在地面预先设置好一固定点(组) ，联测其至平均海水面的海拔高程。这个固 定点就称为水准原点，其高程就是区域性水 准测量起算高程。 1956年黄海高程系统，求出我国青岛水准原 点高程为72289m。 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722604m。大地测量概论高程系统：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。该点的似大地水准面。该点的正常高（高程）正常高（高程）是由地面点沿是由地面点沿垂线垂线向下向下 至至似大地水准面似大地水准面之间的距离。之间的距离。高程框架：高程框架：高程框架是高程系统的实现。我国水准高程框架由高程框架是高程系统的实现。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。水准高差传递方式。高程框架分为四个等级，分别称为国家一、二、三、四等水高程框架分为四个等级，分别称为国家一、二、三、四等水 准控制网。框架点的正常高采用逐级控制，其现势性通过一、准控制网。框架点的正常高采用逐级控制，其现势性通过一、 二等水准控制网的定期复测来维持。二等水准控制网的定期复测来维持。高程框架的另一种形式高程框架的另一种形式是通过是通过( (似似) )大地水准面精化大地水准面精化来实现的。来实现的。大地测量概论4. 4.重力系统和重力测量框架重力系统和重力测量框架 重力是重力加速度的简称。重力测量就是 测定空间一点的重力加速度。重力基准就是标定一个国家或地区的绝对 重力值的标准。重力参考系统则是指采用的椭球常数及其 相应的正常重力场。大地测量概论重力测量框架则是由分布在各地的若干绝对重力 点和相对重力点构成的重力控制网，以及用作相 对重力尺度标准的若干条长短基线。 20世纪70年代以前,我国采用波茨坦重力基准， 重力参考系统采用克拉索夫斯基椭球常数。 80年代我国建立了以IAG75椭球常数为参考系统 的“国家1985重力基本网”（57点） 21世纪初，我国采用FG5高精度绝对重力仪测定 完成“2000网”（259点）我国新的重力基准， 采用GRS80椭球常数的重力系统。大地测量概论5. 5.深度基准深度基准 深度基准面深度基准面常采用当地的潮汐调和常 数来计算，由于各地潮汐性质不同， 计算方法不同，一些国家和地区的深 度基准面也不相同。有的采用理论深 度基准面，有的采用平均低潮面、最 低低潮面、大潮平均低潮面等。大地测量概论三、时间系统与时间系统框架三、时间系统与时间系统框架时间系统时间系统规定了时间测量的参考标准，包括规定了时间测量的参考标准，包括时刻的参考标时刻的参考标 准准和和时间间隔的尺度标准时间间隔的尺度标准。时间系统也称为。时间系统也称为时间基准或时间标准时间基准或时间标准 。频率基准频率基准规定了规定了“秒长秒长”的尺度，任何一种时间基准都必须建的尺度，任何一种时间基准都必须建 立在某个频率基准的基础上。因此，时间基准也称为时间频率基立在某个频率基准的基础上。因此，时间基准也称为时间频率基 准。准。时间系统框架时间系统框架是在某一区域或全球范围内，通过守时、授时是在某一区域或全球范围内，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。和时间频率测量技术，实现和维持统一的时间系统。大地测量概论世界时（恒星时ST、平太阳时MT、世界时UT）力学时(历书时） (质心力学时TDB、地球力学时TDT）原子时（原子时ATI、协调世界时UTC）时间系统时间系统= =原点原点( (起始历元起始历元)+)+尺度尺度( (时间单位时间单位) )1. 1. 常用的时间系统常用的时间系统（5 5）(1)世界时(UT) ：以地球自转周期为基准，在1960 年以前 一直作为国际时间基准。以平子夜为零时起算的格林尼治 平太阳时。(2)原子时(AT)：以位于海平面(大地水准面，等位面)的色 (133Cs)原子内部两个超精细结构能级跃迁辐射的电磁波 周期为基准，从1958 年1月1日世界的零时开始启用。震 荡9192631770周所持续的时间为一原子时秒。(3)力学时(DT)：在天文学中，天体的星历是根据天体动 力学理论的运动方程而编算的，其中所采用的独立变量是 时间参数T，这个数学变量T，便被定义为力学时。大地测量概论(4)协调时(UTC)：它并不是一种独立的时间，而是一 种以原子时秒长为