《數(shù)字測量》課件 第6-8章 距離測量、控制測量、地形圖測繪

第6章

距離測量目錄06-5月-242鋼尺量距I.電磁波測距III.視距測量II.傳感器測距IV.06-5月-243如何確定地面點平面位置？

·天津在哪里？06-5月-244如何確定地面點平面位置？

·距離測量和直線定向也是測量的基本工作之一

·距離測量鋼尺(皮尺)量距視距測量電磁波測距大地測量技術GPSVLBISLR【測距輪】【甘特氏測鏈】06-5月-2456.1鋼尺量距6.1.1鋼尺量距工具

·鋼尺量距利用經(jīng)檢定的鋼尺直接量測地面兩點間的距離，又稱為距離丈量?；静襟E：定線、尺段丈量、成果計算鋼尺、標桿、測釬和垂球精密量距時，還需要有彈簧秤、溫度計

·鋼尺量距的工具06-5月-2466.1鋼尺量距6.1.1鋼尺量距工具

·鋼尺特點用薄鋼片制成，寬10～15mm，厚0.2～0.4mm鋼尺長度：20m、30m、50m等基本分劃為cm；最小分劃為mm；m和cm處有數(shù)字注記按鋼尺零點位置不同，可分為：端點尺

(a)：以尺子的端點(拉環(huán)的外邊緣)為零；刻劃尺

(b)：以尺子的端部某一位置為零刻劃。06-5月-2476.1鋼尺量距6.1.1鋼尺量距工具

·輔助工具測釬：標定尺段標桿：直線定線垂球：用于不平坦地面丈量時將鋼尺的端點垂直投影到地面彈簧秤：對鋼尺施加規(guī)定的拉力溫度計：用于測定鋼尺量距時溫度，對所測距離施加溫度改正【測釬】【垂球】【溫度計】【彈簧秤】【標桿】分段測量：地面兩點之間的距離較長或地形起伏較大時，需要分段直線定線：為了使所量各尺段在同一條直線上，需要將每一尺段首尾的標桿標定在待測直線上，這種在直線方向上標定若干點位的工作按精度可分為：目測標桿定線、經(jīng)緯儀定線適用于一般鋼尺量距首尾點互相通視由遠到近定線06-5月-2486.1鋼尺量距6.1.2直線定線

·1.目測花桿定線適用于精密鋼尺量距A、B兩點需通視經(jīng)緯儀安置在A點，用望遠鏡縱絲照準B點，上下轉動望遠鏡，指揮標桿像為縱絲平分06-5月-2496.1鋼尺量距6.1.2直線定線

·2.經(jīng)緯儀定線06-5月-24106.1鋼尺量距6.1.3鋼尺量距的一般方法

·1.平坦地面的距離丈量一般由兩個人進行丈量清除待量直線上的障礙物，在直線兩端點A、B豎立標桿后尺手持鋼尺零端位于A點，前尺手持鋼尺的末端和測釬沿AB方向前進，行至一個尺段處停下，拉緊拉平鋼尺，前尺手在整尺段分劃處插下測釬得到1點，即完成一個尺段余長讀數(shù)至mm06-5月-241106-5月-24126.1鋼尺量距§6.1.3鋼尺量距的一般方法

·平坦地面的距離丈量AB測釬lqlllllDAB=nl+q

n為整尺段數(shù)l為整尺段長q為余長A、B兩點間的水平距離為：06-5月-24136.1鋼尺量距6.1.3鋼尺量距的一般方法

·1.平坦地面的距離丈量為了防止丈量錯誤和提高量距的精度，需往、返丈量。返測時鋼尺要調(diào)頭。

往、返丈量距離的相對誤差

K為：相對誤差為分子為1的分數(shù)，相對誤差的分母越大，說明量距的精度越高。對圖根鋼尺量距導線，鋼尺量距往返丈量的相對誤差不應大于1/3000。當量距相對誤差沒有超過規(guī)定時，取往、返丈量的平均值

06-5月-24146.1鋼尺量距§6.1.3鋼尺量距的一般方法

·平坦地面的距離丈量一般量距精度要求：K≤1/3000(平坦)，≤1/1000(山區(qū))

例如，A、B兩點間用鋼尺量距，往測距離為125.468m，返測距離為125.436m，則其相對誤差為：在計算相對誤差時，因分子為1故只需計算其分母值；計算分母時只需計算出前兩位有效數(shù)字，后面補零。1)平量法2)斜量法06-5月-24156.1鋼尺量距6.1.3鋼尺量距的一般方法

·2.傾斜地面的距離丈量1234地面坡度不大時，可將尺子拉平，然后用垂球在地面標出端點。L=l1+l2+……+ln地面坡度比較均勻，可沿斜坡丈量出傾斜距離L，并測出傾斜角

或高差h。ABL

Dh06-5月-24166.1鋼尺量距6.1.4鋼尺量距的精密方法

·相對誤差要求在1/10000以上時一般量距精度只能達到1/1000~1/5000精密方法量距工具：鋼尺+彈簧秤+溫度計因電磁波測距儀的普及，現(xiàn)在很少使用鋼尺應送計量單位或設有比長臺的測繪單位檢定，并得到尺長方程式鋼尺在量距時的實際長度與其名義長度、量距溫度的關系方程式尺長方程式：溫度為t

時的鋼尺實際長度t0溫度下,鋼尺尺長改正值鋼尺名義長度量距時的溫度鋼尺膨脹系數(shù)鋼尺檢定時的溫度(一般為1.15×10-5~

1.25×10-5)06-5月-24176.1鋼尺量距6.1.4鋼尺量距的精密方法

·精密量距步驟第一步：用經(jīng)緯儀定線第二步：用串尺法，每尺段串動尺子量3次，用彈簧稱控制拉力，并讀丈量時的溫度。A、B之間的距離=前端尺讀數(shù)b?后端尺讀數(shù)a第三步：測量各樁頂高差(利用水準測量測定，以便作傾斜改正)ABab30后前彈簧秤鋼尺撐桿彈簧秤鋼尺扣環(huán)平衡錘06-5月-2418/distance_tools/theb1670_650.jpgThisphotographshowsasurveyorusingatapestretcher.Intheearly1900s,tapeseventuallyreplacedthebarapparatusasthepracticalmeansformeasuringdistances.6.1鋼尺量距06-5月-2419Beforetheadventofelectronicdistancemeasuringinstruments,surveyorsusedtapesmadeofanalloycalled"invar,"tomeasurebaselines.

/theodolites/welcome.html#measuring6.1鋼尺量距06-5月-24206.1鋼尺量距6.1.4鋼尺量距的精密方法

·精密量距步驟第四步：量距成果整理對每尺段都要作三項改正：尺長改正溫度改正傾斜改正改正后距離：量距精度計算：06-5月-24216.1鋼尺量距6.1.4鋼尺量距的精密方法

·精密量距計算例【已知】Lt

=30?0.003+1.25×10?5

(t?20)×30m，測量A?1，L1

=29.486m，t1=26.0℃，h1=1.12m，試求：A?1水平距d1【解】：∴d1=L1+ΔLd+ΔLt+ΔLh=29.486?0.0029+0.0022?0.0213=29.464m06-5月-24226.1鋼尺量距6.1.5鋼尺量距的誤差分析及注意事項

·誤差來源與削弱尺長誤差：鋼尺名義長度與實際長度不符，需測出尺長改正值溫度誤差：鋼尺長度隨溫度而變化，應測定鋼尺本身的溫度1oC的溫度變化，丈量30m距離的誤差為0.4mm(按鋼的膨脹系數(shù)計算)鋼尺傾斜和垂曲誤差：高精度量距應加傾斜改正定線誤差：所量為折線，結果偏大。目估定線偏差<0.1m，影響極小丈量30m距離，偏差為0.25m時，距離偏大1mm拉力不均勻誤差：高精度量距應使用彈簧稱控制拉力鋼尺對點及讀數(shù)誤差：屬偶然誤差，丈量時應認真，采用多次丈量06-5月-24236.2視距測量6.2.1視線水平時的視距測量

·視距測量(早期)視距法(subtensemethod)是在測線的一端安置經(jīng)緯儀，而在另一端水平安置基線橫尺或布設短基線，用經(jīng)緯儀測取基線橫尺或短基線所對應的水平角(視差角)，再利用平面三角公式推求測線水平距離的距離測量方法。在電磁波測距儀出現(xiàn)之前，視差法測距常用于較精密的距離測量。/topic/surveying06-5月-24246.2視距測量6.2.1視線水平時的視距測量

·視距測量一種間接測距方法，它是利用望遠鏡內(nèi)十字絲分劃板上的視距絲(上、下絲)及標尺(水準尺)，根據(jù)光學原理同時測定兩地面點間水平距離和高差的一種簡易方法特點：同時測定兩點的水平距離和高差操作方便，速度快測距精度1：300，低于鋼尺量距高差精度低于水準測量適用于模擬法地形測量的碎部測量視距絲十字絲06-5月-24256.2視距測量6.2.1視線水平時的視距測量計算

·計算原理望遠鏡十字絲分劃板上有二條短的橫絲稱為視距絲，它們與儀器中心形成一個固定角

φ。上、下絲讀數(shù)之差稱為視距間隔用l

表示，所以l=下絲讀數(shù)?上絲讀數(shù)。水平距D的大小與l成正比。物鏡中心到儀器中心的距離望遠鏡物鏡焦距上、下視距絲間距06-5月-24266.2視距測量6.2.1視線水平時的視距測量

·計算原理?n′m′F∽?NMF?d/f=l/p

?d=f/p*lA、B間水平距離：D=d+f+δ=f/p*l+(f+δ

)物鏡中心到儀器中心的距離望遠鏡物鏡焦距上、下視距絲間距06-5月-24276.2視距測量6.2.1視線水平時的視距測量

·計算原理A、B間水平距離：D=d+f+δ=f/p*l+(f+δ

)物鏡中心到儀器中心的距離望遠鏡物鏡焦距上、下視距絲間距K視距乘常數(shù)，通常為100C視距加常數(shù)，接近于零06-5月-24286.2視距測量6.2.1視線水平時的視距測量

·計算公式水平距計算公式

DAB=Kl=100(下絲?上絲)

其中，K為視距乘常數(shù)等于100

高差計算公式hAB=i?υ

其中，i為儀器高，υ

為中絲讀數(shù)06-5月-24296.2視距測量6.2.2視線傾斜時的視距測量

·計算原理假設水準尺繞與望遠鏡視線的交點旋轉α

角后，就能與視線垂直；φ角很小，可忽視。水平距計算公式

DAB=Klcos2α

其中，α為垂直角

高差計算公式hAB=DABtgα+i?υ

其中，i為儀器高，υ

為中絲讀數(shù)06-5月-24306.2視距測量

·計算公式6.2.2視線傾斜時的視距測量ABDNMLDtanαihABSα06-5月-2431【已知】HA=142.60m，經(jīng)緯儀上絲讀數(shù)為0.900m，下絲讀數(shù)為1.900m，υ

=1.40m，i=1.40m，α=?11o29'。試求：DAB，hAB和HB

【解】

DAB=Klcos2α=100(1.900?0.900)

cos2(?11o29')=96.04m

hAB=DABtgα+i?υ

=96.04tg(?11o29')+1.40?1.40=?19.51mHB=HA+hAB=142.60?19.51=123.09m6.2視距測量

·計算例6.2.2視線傾斜時的視距測量06-5月-24326.2視距測量

·觀測步驟6.2.3視距測量的觀測與計算在測站點A上安置經(jīng)緯儀，對中、整平后，量取儀器高i，在待測點B上豎立水準尺

轉動儀器照準部，照準B點上豎立的水準尺，先將中絲照準尺上i處附近，并將上絲對準附近一整分米數(shù)，由上、下絲讀數(shù)直接讀取視距用中絲對儀器高(以使i?υ=0)，調(diào)豎盤指標水準管氣泡居中(有豎盤指標自動補償器的經(jīng)緯儀，無需此項操作)，讀取豎盤讀數(shù)，再計算豎直角將有關數(shù)據(jù)代人公式，即可計算得到相應的水平距離和高差06-5月-24336.2視距測量

·記錄計算表6.2.3視距測量的觀測與計算視距測量記錄計算表06-5月-24346.3光電測距

·測距方法的發(fā)展6.3.1光電測距儀的測距原理鋼尺量距：勞動強度大、工作效率低，精度不高視距測量：迅速、簡便，精度較低光電測距儀(Geodimeter)：20世紀40年代：1948年瑞典物理學家伯哥斯崔德(ErikBergstrand)提出

采用白熾燈、高壓汞燈等光源，儀器較重、需夜間觀測、觀測距離40km1957年：第一臺微波測距儀由南非的沃德利(T.L.Wadley)設計并開發(fā)使用

觀測距離達80km20世紀60年代：激光成為光源20世紀90年代：全站儀的出現(xiàn)電磁波測距(Electro-magneticDistanceMeasuring,EDM)利用電磁波(光波或微波)作為載波傳輸測距信號微波測距儀、光電測距儀(普通光測距儀、激光測距儀、紅外測距儀)06-5月-2435

·光電測距儀的分類6.3.1光電測距儀的測距原理按測定載波傳播時間方式：脈沖式、相位式按測程：短程、中程、遠程按精度：I、II、III級測程分類儀器種類短程光電測距儀中程光電測距儀遠程光電測距儀測程(km)<33~15>15精度±(5mm+5×10-6D)±(5mm+2×10-6D)±(5mm+1×10-6D)光源紅外光源(GaAs發(fā)光二極管)紅外光源(GaAs發(fā)光二極管)激光光源(激光光源)He-Ne激光器*GaAs(砷化鎵)【發(fā)光二極管，LED】*Helium–neon(氦氖)【氦氖激光器】6.3光電測距06-5月-2436早期光電測距儀(1959年，50kg)6.3.1光電測距儀的測距原理

·光電測距儀6.3光電測距06-5月-2437后期光電測距儀(1966年)Frontandbackviews

·光電測距儀6.3.1光電測距儀的測距原理6.3光電測距06-5月-2438

·光電測距儀6.3.1光電測距儀的測距原理美國地質(zhì)勘探局科學家使用光電測距儀測量圣海倫斯山的北麓(USGSPhotographtakenonMay4,1980,byC.DanMiller.)6.3光電測距06-5月-2439

·微波測距儀6.3.1光電測距儀的測距原理【微波測距儀M/RA1】1959年由南非科學與工業(yè)研究委員會的

沃德利(TrevorLloydWadley)發(fā)明6.3光電測距1962年的微波測距儀(9kg)1970年代微波(1.7kg)06-5月-2440

·微波測距儀6.3.1光電測距儀的測距原理6.3光電測距06-5月-2441

·微波測距儀6.3.1光電測距儀的測距原理6.3光電測距06-5月-24423.電磁波測量

·記錄計算表§3.1光電測距儀的測距原理CA1000

型微波測距儀，廣泛應用在20世紀70～80年代06-5月-2443

·測距原理6.3.1光電測距儀的測距原理LReflectorLengthofmeasuredpathis2xL測定光波的往返時間t，計算被測距離D被測距離電磁波在大氣中的傳播速度(3×108m/s)電磁波在被測距離上一次往返傳播的時間式中：c=c0/nc0：真空中的光度(299792458m/s±1.2m/s)n：大氣折射率(n≥1)

光波波長、測線上大氣溫度/氣壓/濕度的函數(shù)6.3光電測距06-5月-2444

·測距原理6.3.1光電測距儀的測距原理由距離D的計算式（6-16）可知，測距精度主要取決于時間t的測定精度，由于，當要求測距誤差dD＜1㎝時，時間測定精度dt要求準確到6.7×10-11s，現(xiàn)今直接測量時間難以達到這樣高的精度。因此，時間的測定一般采用間接測量的方式來實現(xiàn)。間接測定時間的方法有相位法。

·1.脈沖法測距【LeicaDI3000測距儀】脈沖法測距是指由測距儀的發(fā)射系統(tǒng)發(fā)出光脈沖，經(jīng)反射棱鏡反射后，又回到測距儀而被其接收系統(tǒng)接收，測出這一光脈沖往返所需時間間隔，進而求得距離。由于鐘脈沖計數(shù)器的頻率所限，所以測距精度只能達到0.6-1m。此法常用在激光雷達、微波雷達等遠距離測距上。20世紀80年代，出現(xiàn)了將測線上往返的時間延遲△t變成電信號，對一個精密電容進行充電,同時記錄充電次數(shù)，然后用電容放電來測定△t的方法，這種方法的測量精度可達到毫米級。06-5月-2445

·2.相位法測距6.3.1光電測距儀的測距原理

06-5月-2446

·2.相位法測距6.3.1光電測距儀的測距原理

相當于鋼尺測距的尺長06-5月-2447

·2.相位法測距6.3.1光電測距儀的測距原理測距儀的測相裝置（相位計）只能分辨出0-2π的相位變化，故只能測出不足整周（2π）的尾數(shù)相位值，而不能測定整周數(shù)N，這樣相位法測距公式（6-20）將產(chǎn)生多值解。只有當待測距離小于測尺長度時才有確定的距離值。又由于儀器測相裝置的測相精度一般小于1/1000，故測尺越長測距誤差越大。人們通過在相位式光電測距儀中設置多個測尺，用各測尺分別測距，然后將測距結果組合起來的方法來解決距離的多值解問題。在儀器的多個測尺中，稱長度最短的測尺為精測尺，其余為粗測尺。用精測尺測定距離的尾數(shù)，以保證測距的精度，用粗測尺測定距離的大數(shù)，以滿足測程的需要。例如：某測程為1km的光電測距儀設置了10m和1000m兩把測尺，以10m作精尺，顯示米及米以下的距離值，以1000m作粗尺，顯示百米位、十米位距離值。如實測距離為386.118m，則粗測尺測距結果：380，精測尺測距結果：6.118，顯示距離值：386.118m。06-5月-2448

·ND3000紅外測距儀6.3.1光電測距儀的測距原理電池外接電源插口電源開關顯示屏數(shù)據(jù)接口粗瞄器望遠鏡目鏡望遠鏡目鏡調(diào)焦螺旋垂直制動螺旋垂直微動螺旋水平調(diào)整螺釘6.3光電測距06-5月-2449

·ND3000紅外測距儀6.3.1光電測距儀的測距原理6.3光電測距6.3.2全站儀測距圖6-10

STS-722全站儀6.3光電測距全站儀種類、型號很多，全站儀測距的基本操作大同小異。本節(jié)以三鼎STS-720系列全站儀為例（圖6-10）。STS-720是2013年三鼎光電為專業(yè)工程測量推出的全站儀系列。免棱鏡測程350m，單棱鏡5000m，測距精度2mm+2ppm。精選簡化的測量程序，IP55級防固的堅毅機身，為工程測量量身設計。絕對編碼測角、激光免棱鏡測角，保證測量的速度與精度。

06-5月-24516.3.2全站儀測距全站儀種類、型號很多，全站儀測距的基本操作大同小異。本節(jié)以三鼎STS-720系列全站儀為例（圖6-10）。STS-720是2013年三鼎光電為專業(yè)工程測量推出的全站儀系列。免棱鏡測程350m，單棱鏡5000m，測距精度2mm+2ppm。精選簡化的測量程序，IP55級防固的堅毅機身，為工程測量量身設計。絕對編碼測角、激光免棱鏡測角，保證測量的速度與精度。6.3光電測距圖6-10

STS-722全站儀06-5月-24526.3.2全站儀測距將儀器安裝在三腳架上，精確整平和對中，以保證測量成果的精度。(1)架設三腳架，將全站儀安置在架頭上。(2)全站儀開機，移動兩個三腳架腿使激光點對好測站點標志中心。(3)通過伸縮三腳架腿使圓水準器氣泡居中。(4)檢查激光點對中，如激光點沒對好測站點標志中心，松開中心連接螺旋，儀器在架頭移動精確對中。(5)調(diào)三個腳螺旋使長水準管氣泡在互相垂直的兩個方向均居中。(6)最后再檢查激光點是否對好測站點標志中心。6.3光電測距

·1.安置儀器06-5月-24536.3.2全站儀測距（1）對準明亮地方，旋轉目鏡筒，調(diào)焦看清十字絲。（2）利用望遠鏡上瞄準器內(nèi)的三角形標志的頂尖瞄準目標點，制動儀器。（3）利用望遠鏡調(diào)焦螺旋使目標成像清晰。6.3光電測距

·2.瞄準目標

·3.EDM設置（1）設置EDM模式（2）設置目標類型（3）設置棱鏡常數(shù)（4）設置氣象數(shù)據(jù)06-5月-24546.3.2全站儀測距圖6-15為基本測量界面，基本測量分兩頁顯示和兩頁功能菜單，包括了所有常用的測量功能，如角度測量、距離測量以及坐標測量。按[F1]翻到第2頁，按[F2]“測量”鍵，約1秒鐘后，屏幕上就會顯示斜距、平距。6.3光電測距

·4.距離測量06-5月-2455

·測距儀的標定精度6.3.4光電測距的誤差分析測距儀距離計算公式：利用誤差傳播規(guī)律可求得D的方差：被測距離電磁波在真空中的傳播速度大氣折射率電磁波頻率不足一整尺段之余數(shù)測距儀加常數(shù)6.3光電測距06-5月-24566.3光電測距

·測距儀的標定精度6.3.4光電測距的誤差分析利用誤差傳播規(guī)律可求得D的方差：比例誤差：C0、f、n的誤差與距離成正比固定誤差：?N、K的誤差與距離無關可寫成常用經(jīng)驗公式：

mD=±(a+bD)如：如三鼎STS-720系列全站儀的標稱精度可按式（6-24）表示為±（2mm+2Dppm）。1ppm=1mm/1km=1×10-6，即每測量1km的距離將產(chǎn)生1mm的比例誤差06-5月-24576.3光電測距

·測距儀的誤差6.3.4光電測距的誤差分析主要有三種：固定誤差，比例誤差及周期誤差固定誤差：與被測距離無關，主要包括儀器對中誤差、儀器加常數(shù)測定誤差及測相誤差。比例誤差：與被測距離成正比，主要包括：大氣折射率的誤差，在測線一端或兩端測定的氣象因素不能完全代表整個測線上平均氣象因素。調(diào)制光頻率測定誤差，調(diào)制光頻率決定測尺的長度。周期誤差：由于送到儀器內(nèi)部數(shù)字檢相器不僅有測距信號，還有儀器內(nèi)部的竄擾信號，而測距信號的相位隨距離值在0~360o內(nèi)變化，因而合成信號的相位誤差大小也以測尺為周期而變化，故稱周期誤差。06-5月-24586.3.4光電測距的誤差分析

6.3光電測距

·對光電測距的誤差進行簡要分析

06-5月-24596.3.4光電測距的誤差分析

6.3光電測距

·對光電測距的誤差進行簡要分析06-5月-24606.3.4光電測距的誤差分析

6.3光電測距

·對光電測距的誤差進行簡要分析（5）儀器對中誤差光電測距是測定測距儀中心至反射棱鏡中心的距離，因此儀器對中誤差包括測距儀的對中誤差和反射棱鏡的對中誤差。用經(jīng)過校準的光學對中器對中，此項誤差一般不大于2㎜。06-5月-24616.4傳感器測距6.4.1激光測距

隨著測繪技術的發(fā)展，除了鋼尺量距、視距測量以及光電測距等常規(guī)測距方法之外，還有多種傳感器測距（Sensorsdistancemeasuring）方法，例如：激光（Laserdistancesensors）測距、雷達（Radarsensors）測距、超聲波（Ultrasonicdistancesensors）測距等。激光測距是以激光器作為光源進行測距（圖6-16）。根據(jù)激光工作的方式分為連續(xù)激光器和脈沖激光器。圖6-16

激光測距儀06-5月-24626.4傳感器測距6.4.1激光測距氦氖、氬離子、氪鎘等氣體連續(xù)激光器用于相位式激光測距；雙異質(zhì)砷化鎵半導體激光器用于紅外測距；紅寶石、釹玻璃等固體激光器用于脈沖式激光測距。特點：激光具有高強度、高度方向性、空間同調(diào)性、窄帶寬和高度單色性等優(yōu)點，加上電子線路半導體化和集成化，激光測距儀比光電測距儀的測距精度更高。06-5月-24636.4傳感器測距6.4.1激光測距激光干涉儀（laserinterferometer）是以穩(wěn)頻氦氖激光為光源構成的干涉測距系統(tǒng)。激光干涉儀的測距精度可以達到微米級，以激光跟蹤儀LaserTrackerSystem為代表（圖6-17），可用于高精度的距離測量。圖6-17API激光跟蹤儀06-5月-24646.4傳感器測距6.4.2雷達測距雷達測距是通過發(fā)射電磁波照準目標，根據(jù)電磁波頻率的衰減時間和反射回來衰減時間，計算目標距離。雷達測距儀（如圖6-18所示）根據(jù)電磁波的波長不同分為微波雷達、毫米波雷達、厘米波雷達等多種。毫米波雷達兼有微波雷達和光電雷達的一些優(yōu)點，同厘米波導引頭相比，毫米波導引頭具有體積小、質(zhì)量輕和空間分辨率高的特點。與紅外、激光、電視等光學導引頭相比，毫米波導引頭穿透霧、煙、灰塵的能力強，具有全天候全天時的特點。圖6-18

雷達測距傳感器06-5月-24656.4傳感器測距

6.4.3超聲波測距由于超聲波指向性強，能量消耗緩慢，在介質(zhì)中傳播的距離較遠，因而超聲波經(jīng)常用于距離的測量。超聲波測距儀（如圖6-19所示）根據(jù)超聲波發(fā)生器不同可以分為兩大類：一類是用電氣方式產(chǎn)生超聲波，一類是用機械方式產(chǎn)生超聲波。電氣方式包括壓電型、磁致伸縮型和電動型等；機械方式有加爾統(tǒng)笛、液哨和氣流旋笛等。圖6-19

超聲波測距傳感器7控制測量本章目錄控制測量概述I.GNSS控制測量II.導線測量III.三角形網(wǎng)測量IV.交會定點V.06-5月-2468

7.1.1控制測量基本概念7.1控制測量概述測量工作是由測量人員用測量儀器在外界環(huán)境下進行的，測量條件決定了測量誤差是不可避免的，所以必須采取一定的測量程序和方法，即遵循一定的測量實施原則，以防止誤差的積累。為了防止誤差的積累，提高測量精度，在實際測量工作中必須遵循“從整體到局部，先控制后碎部，由高級到低級”的測量基本原則，即首先在測區(qū)內(nèi)選擇一些具有控制意義的點（稱為控制點），由控制點組成的幾何圖形稱為控制網(wǎng)，對控制網(wǎng)進行布設、觀測、計算，確定控制點位置的工作稱為控制測量。用相對精確的測量方法和數(shù)據(jù)處理方法，在統(tǒng)一坐標系中，確定這些控制點的平面坐標和高程，然后以它為基礎來測定其他地面點的點位或進行施工放樣?？刂茰y量所提供的控制點成果具有統(tǒng)一的坐標系統(tǒng)和高程系統(tǒng)，全國各局部地區(qū)的測量工作可分期分批進行，分期分批所測地形圖可以相互拼接共同使用?？刂茰y量為地形圖測繪和各種工程測量提供控制基礎和起算基準?？刂茰y量在國民經(jīng)濟建設中也具有重要作用，它為地學科學研究、空間技術及宇宙航行提供了控制基礎。

·1.控制測量的目的06-5月-2469

7.1.1控制測量基本概念按其測量工作的內(nèi)容不同，可分為平面控制測量和高程控制測量。測定控制點平面位置的工作，稱為平面控制測量；測定控制點高程的工作，稱為高程控制測量。在傳統(tǒng)測量工作中，平面控制網(wǎng)與高程控制網(wǎng)通常分別單獨布設；目前，有時候也將兩種控制網(wǎng)合起來布設成三維控制網(wǎng)。按其范圍和用途不同，測量控制網(wǎng)可分為四大類：全球測量控制網(wǎng)、國家測量控制網(wǎng)、城市測量控制網(wǎng)和工程測量控制網(wǎng)。按精度高低劃分為等與級兩種規(guī)格，各個等級有不同的精度指標與技術要求。國家平面控制測量和高程控制測量都是分為一、二、三、四等4個等級。直接服務于大比例尺測圖和工程測量的平面控制網(wǎng)的精度、等次由高向低依次劃分為二、三、四等，級次由高向低依次劃分為一、二、三級；高程控制測量精度等級的劃分，依次為二、三、四、五等。

·2.控制測量的分類7.1控制測量概述06-5月-24707.1.1控制測量基本概念控制測量應遵循“從高級到低級、由整體到局部、逐級控制、逐級加密”的原則。首先在全國范圍內(nèi)布設一系列控制點形成首級控制網(wǎng)，用最精密的儀器和嚴密的方法，測定其平面坐標和高程，而后再先急后緩、分期分區(qū)逐級布設低一級控制網(wǎng)。這樣，就形成了控制等級系列，在點位精度上逐級降低，在點的密度上逐級加大。只有按這個原則開展控制測量才能確保平面坐標和高程系統(tǒng)的統(tǒng)一，同級控制網(wǎng)的規(guī)格和精度比較均衡，點位誤差的積累得到有效的控制。各等級控制網(wǎng)的布網(wǎng)形式、技術要求、實施方法和精度要求，都在國家和行業(yè)測量“規(guī)范”中作了明確規(guī)定。國家和行業(yè)測量規(guī)范是保障測繪成果質(zhì)量的技術法規(guī)，在各種測繪工作中必須嚴格執(zhí)行。

·3.控制測量應遵循的原則7.1控制測量概述06-5月-24717.1.1控制測量基本概念（1）技術設計控制測量的技術設計主要包括精度指標的確定和控制網(wǎng)的網(wǎng)形設計。在實際工作中，控制網(wǎng)的等級和精度標準應根據(jù)測區(qū)大小和控制網(wǎng)的用途來確定。當測區(qū)范圍較大時，為了既能使控制網(wǎng)形成一個整體，又能相互獨立地進行工作，必須采用“從整體到局部，分級布網(wǎng)，逐級控制”的布網(wǎng)程序。若測區(qū)面積不大，也可布設同級全面網(wǎng)。控制網(wǎng)網(wǎng)形設計是在收集測區(qū)已有地形圖、已有控制點成果及測區(qū)的人文、地理、氣象、交通、電力等資料的基礎上，進行控制網(wǎng)的圖上設計。首先在地形圖上標出測區(qū)范圍和已有的控制點，再根據(jù)測量任務對控制網(wǎng)的具體要求，結合地形條件在圖上選定控制點的位置并形成控制網(wǎng)的形式，然后到實地踏勘，判明圖上標定的已知點是否與實地相符，并查明標石是否完好；查看圖上預選的路線和控制點點位是否滿足控制點選點要求，對不滿足選點要求的點需做調(diào)整并在圖上標明。

·4.控制測量的作業(yè)流程7.1控制測量概述06-5月-2472

7.1.1控制測量基本概念（2）選點、埋石根據(jù)圖上設計的控制網(wǎng)方案，到實地選定控制點的最適宜位置?？刂泣c點位應滿足：點位穩(wěn)定，等級控制點應能長期保存；視野開闊，便于擴展、加密和觀測。經(jīng)選點確定的控制點點位，要進行標石埋設，將它們在地面上固定下來?？刂泣c的測量成果是以標石中心的標志為準的，因此要根據(jù)控制網(wǎng)的等級及測量任務的需要在實地埋設相應的標石。標石用石料、鋼筋混凝土等材料制成，在頂面中嵌入金屬標志，其幾何中心表示點位。

·4.控制測量的作業(yè)流程7.1控制測量概述06-5月-2473

·二、三等平面控制點標石埋設圖06-5月-2474

·一、二級平面控制點標石埋設圖06-5月-2475

·二、三等水準點標石埋設圖06-5月-2476

·四等水準點標石埋設圖06-5月-2477

7.1.1控制測量基本概念（3）觀測。用測量儀器采集控制點之間由邊長、方向、高差或GNSS基線等觀測量。（4）數(shù)據(jù)處理包括對觀測數(shù)據(jù)的檢查、平差計算，求出控制點的坐標和高程并評定其精度。（5）成果驗收與上交根據(jù)相關測量規(guī)范對控制測量觀測資料和最后成果進行檢查驗收，以確保提交的成果可靠，并依據(jù)測繪成果驗收標準，評定成果的優(yōu)級。

·4.控制測量的作業(yè)流程7.1控制測量概述06-5月-2478

7.1.2平面控制測量平面控制網(wǎng)的建立，可采用衛(wèi)星定位測量、衛(wèi)星定位實時動態(tài)測量、導線測量、三角形網(wǎng)測量和交會測量等方法。必要時，還要進行天文測量。GNSS控制測量和導線測量是最常用方法。7.1控制測量概述

·1．國家平面控制網(wǎng)在全國范圍內(nèi)建立的控制網(wǎng)，稱為國家控制網(wǎng)。國家平面控制網(wǎng)由國家測繪部門用精密儀器和精密測量方法按一、二、三、四等四個等級，由高級向低級逐級布設。06-5月-2479

·國家平面控制網(wǎng)示意圖06-5月-2480

7.1.2平面控制測量首先在全國范圍內(nèi)建立一等三角鎖作為國家平面控制網(wǎng)的框架，一等三角鎖沿經(jīng)線和緯線布設成縱橫交錯的三角鎖系，鎖長200-250km，構成120個鎖環(huán)，一等三角鎖由近于等邊的三角形組成，平均邊長20-30km。二等三角網(wǎng)有兩種布網(wǎng)形式，一種是由縱橫交叉的兩條二等基本鎖將一等鎖環(huán)劃分成4個大致相等的部分，這4個空白部分用二等補充網(wǎng)填充，稱縱橫鎖系布網(wǎng)方案；另一種是在一等鎖環(huán)內(nèi)布設全面二等三角網(wǎng)，稱全面布網(wǎng)方案。二等基本鎖的邊長為20-25km，二等三角網(wǎng)的平均邊長為13km。一等鎖的兩端和二等網(wǎng)的中間，都要測定起算邊長、天文經(jīng)緯度和方位角。國家一、二等網(wǎng)合稱為天文大地網(wǎng)。我國天文大地網(wǎng)于1951年開始布設，1961年基本完成，1975年修補測工作全部結束。三、四等三角網(wǎng)是二等三角網(wǎng)的進一步加密，有插網(wǎng)和插點兩種形式。三等網(wǎng)平均邊長8km，測角中誤差不大于±1.8″。四等平均邊長2-6km，測角中誤差不大于±2.5″，用以滿足測圖和各項工程建設的需要。

·1．國家平面控制網(wǎng)7.1控制測量概述06-5月-2481

7.1.2平面控制測量我國的國家平面控制網(wǎng)主要采用三角測量方法布設，在西部困難地區(qū)采用精密導線測量法布設。“2000國家GNSS大地控制網(wǎng)”由國家測繪局布設的高精度GNSSA、B級網(wǎng),總參測繪局布設的GNSS一、二級網(wǎng)，中國地震局、總參測繪局、中國科學院、國家測繪局共建的中國地殼運動觀測網(wǎng)組成。該控制網(wǎng)整合了上述三個大型的、有重要影響力的GNSS觀測網(wǎng)的成果，共2609個點。通過聯(lián)合處理將其歸于一個坐標參考框架，形成了緊密的聯(lián)系體系，可滿足現(xiàn)代測量技術對地心坐標的需求，是2000國家大地坐標系的框架點。

·1．國家平面控制網(wǎng)7.1控制測量概述06-5月-2482

7.1.2平面控制測量在城市或廠礦地區(qū)，一般是在國家平面控制點的基礎上，根據(jù)測區(qū)大小和施工測量的要求，布設不同等級的城市平面控制網(wǎng)。城市平面控制網(wǎng)是國家平面控制網(wǎng)的繼續(xù)和發(fā)展。它可以直接為城市大比例尺測圖、城市規(guī)劃、市政建設、施工管理、沉降觀測等提供平面控制點?！豆こ虦y量標準》（GB50026-2020）規(guī)定，平面控制網(wǎng)的精度，按高低劃分為等與級兩種規(guī)格。等次由高向低依次劃分為二、三、四等，級次由高向低依次劃分為一、二、三級。平面控制網(wǎng)的建立，可采用衛(wèi)星定位測量、衛(wèi)星定位實時動態(tài)測量、導線測量、三角形網(wǎng)測量等方法。衛(wèi)星定位測量，適用于二、三、四等和一、二級控制網(wǎng)的建立；衛(wèi)星定位實時動態(tài)測量，適用于一、二、三級控制網(wǎng)的建立；導線測量適用于三、四等和一、二、三級控制網(wǎng)的建立；三角形網(wǎng)測量，適用于二、三、四等和一、二級控制網(wǎng)的建立。

·2．城市平面控制網(wǎng)7.1控制測量概述06-5月-2483

·導線測量的主要技術要求06-5月-2484

全站儀圖根導線測量的技術指標注：（1）α為比例系數(shù)，取值宜為1，當采用1:500、1:1000比例尺測圖時，α值可在1～2之間選用。（2）M為測圖比例尺的分母；但對于工礦區(qū)現(xiàn)狀圖測量，不論測圖比例尺大小，M均應取值為500。（3）隱蔽或施測困難地區(qū)導線相對閉合差可放寬，但不應大于1/（1000）。直接供測繪地形圖使用的控制點稱為圖根控制點(mappingcontrolpoint)，簡稱圖根點。圖根導線測量的主要技術要求應符合表7-2的規(guī)定。06-5月-2485

7.1.2平面控制測量平面控制網(wǎng)的布設，應遵循下列原則：（1）首級控制網(wǎng)的布設，應因地制宜且要兼顧網(wǎng)的拓展；當與國家坐標系統(tǒng)聯(lián)測時，還應顧及聯(lián)測方案。（2）首級控制網(wǎng)的等級，應根據(jù)工程規(guī)模、控制網(wǎng)的用途和精度要求確定。（3）加密控制網(wǎng)，可越級布設或同等級擴展。

·2．城市平面控制網(wǎng)7.1控制測量概述06-5月-2486

7.1.2平面控制測量在面積為15km2以內(nèi)的小地區(qū)范圍，為大比例尺測圖和某項工程建設而建立的控制網(wǎng)，稱為小地區(qū)控制網(wǎng)。小區(qū)域平面控制網(wǎng)主要采用GNSS測量和導線測量方法布設。相對于國家和城市控制測量，小區(qū)域平面控制測量的工作區(qū)域比較小，在此區(qū)域范圍內(nèi)可不必考慮地球曲率對水平角和水平距離影響的范圍。小區(qū)域平面控制測量應盡可能與國家或城市平面控制網(wǎng)進行聯(lián)測，即將國家或城市控制點的平面坐標作為小區(qū)域平面控制網(wǎng)的起算數(shù)據(jù)。如果測區(qū)內(nèi)或附近沒有國家或城市平面控制點，也可建立獨立平面控制網(wǎng)。

·3．小區(qū)域平面控制網(wǎng)7.1控制測量概述06-5月-2487

7.1.3高程控制測量高程控制測量的方法有水準測量、電磁波測距三角高程測量和衛(wèi)星定位高程測量。高程控制測量精度等級的劃分，依次為一、二、三、四、五等。各等級高程控制宜采用水準測量，四等及以下等級可采用電磁波測距三角高程測量，五等也可采用衛(wèi)星定位高程測量。在全國范圍內(nèi)，由一系列按國家統(tǒng)一規(guī)范測定的水準點構成的網(wǎng)稱為國家水準網(wǎng)。水準點上設有固定標志，以便長期保存，為國家各項建設和科學研究提供高程資料。國家水準網(wǎng)按一、二、三、四等四個等級布設，如圖7-6所示。一等水準網(wǎng)是國家高程控制的骨干，沿地質(zhì)構造穩(wěn)定和坡度平緩的交通線布滿全國；二等水準網(wǎng)是國家高程控制網(wǎng)的全面基礎，一般沿鐵路、公路和河流布設。二等水準環(huán)線布設在一等水準環(huán)內(nèi)。沿一、二等水準路線還要進行重力測量，提供重力改正數(shù)據(jù)。一、二等水準環(huán)線要定期復測，檢查水準點的高程變化供研究地殼垂直運動用。7.1控制測量概述06-5月-2488

·國家高程控制網(wǎng)示意圖06-5月-2489

7.1.3高程控制測量三、四等水準網(wǎng)是二等水準網(wǎng)的進一步加密，直接為各種測圖和工程建設提供必需的高程控制點。三等水準環(huán)長度不超過300km；四等水準一般布設為附合在高等級水準點上的附合路線，其長度不超過80km。全國各地的高程，都是根據(jù)國家水準網(wǎng)的水準點高程測算的。為城市建設需要建立的高程控制網(wǎng)稱為城市高程控制網(wǎng)，城市高程控制網(wǎng)一般應與國家高程控制網(wǎng)聯(lián)測。按城市范圍的大小，可分為二、三、四等以及直接供測圖使用的等外水準測量（圖根水準測量）。隨著全站儀的普及，電磁波測距三角高程測量可以達到四等水準測量的精度，所以，在山區(qū)、城市及小地區(qū)高程控制測量中，使用全站儀進行的三角高程測量被廣泛采用。7.1控制測量概述06-5月-24907.2GNSS控制測量全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（GlobalNavigationSatelliteSystem，GNSS）,是能在地球表面或近地空間的任何地點為用戶提供全天候的三維坐標和速度以及時間信息的空基無線電導航定位系統(tǒng)。具有定位精度高、作業(yè)速度快、費用省、相鄰點無需通視、不受天氣條件的影響等諸多常規(guī)技術不可比擬的優(yōu)點，因而它在控制測量領域得到了廣泛的應用，成為一種利用高新技術進行定位的控制測量方法。全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)國際委員會公布的全球4大衛(wèi)星導航系統(tǒng)供應商，包括中國的北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)（BDS）、美國的全球定位系統(tǒng)（GPS）、俄羅斯的格洛納斯衛(wèi)星導航系統(tǒng)（GLONASS）和歐盟的伽利略衛(wèi)星導航系統(tǒng)（GALILEO）。其中GPS是世界上第一個建立并用于導航定位的全球系統(tǒng)，BDS是中國自主建設運行的全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)，為全球用戶提供全天候、全天時、高精度的定位、導航和授時服務。

·GNSS概述06-5月-2491中國北斗系統(tǒng)是黨中央決策實施的國家重大科技工程。工程自1994年啟動，2000年完成北斗一號系統(tǒng)建設，2012年完成北斗二號系統(tǒng)建設。2020年，北斗三號全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)建成暨開通儀式7月31日上午在北京舉行,中共中央總書記、國家主席、中央軍委主席習近平出席儀式，宣布北斗三號全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)正式開通。北斗三號全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)的建成開通，充分體現(xiàn)了我國社會主義制度集中力量辦大事的政治優(yōu)勢，對提升我國綜合國力，對推動疫情防控常態(tài)化條件下我國經(jīng)濟發(fā)展和民生改善，對推動當前國際經(jīng)濟形勢下我國對外開放，對進一步增強民族自信心、努力實現(xiàn)“兩個一百年”奮斗目標，具有十分重要的意義。26年來，參與北斗系統(tǒng)研制建設的全體人員迎難而上、敢打硬仗、接續(xù)奮斗，發(fā)揚“兩彈一星”精神，培育了新時代北斗精神。北斗三號全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)全面建成并開通服務，標志著工程“三步走”發(fā)展戰(zhàn)略取得決戰(zhàn)決勝，我國成為世界上第三個獨立擁有全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)的國家。

·GNSS概述7.2GNSS控制測量06-5月-24921）空間段北斗系統(tǒng)空間段由若干地球靜止軌道衛(wèi)星、傾斜地球同步軌道衛(wèi)星和中圓地球軌道衛(wèi)星等組成。2）地面段北斗系統(tǒng)地面段包括主控站、時間同步/注入站和監(jiān)測站等若干地面站，以及星間鏈路運行管理設施。3）用戶段北斗系統(tǒng)用戶段包括北斗兼容其他衛(wèi)星導航系統(tǒng)的芯片、模塊、天線等基礎產(chǎn)品，以及終端產(chǎn)品、應用系統(tǒng)與應用服務等。

·北斗系統(tǒng)的組成7.2GNSS控制測量06-5月-2493

7.2.1GNSS定位的基本原理由距離交會點位的原理，在二維平面上需要兩個邊長就能確定另一點，而在三維空間里就需要三條邊長確定第三點。GNSS的定位原理也是基于距離交會定位原理確定點位的。利用固定于地球表面的三個以上的地面點（控制站）可交會確定出天空中的衛(wèi)星位置，反之利用三個及以上衛(wèi)星的已知空間位置又可交會出地面未知點（GNSS接收機天線中心）的位置。這就是GNSS定位的基本原理。7.2GNSS控制測量06-5月-2494

·GNSS定位原理如圖7-7所示，設在地面上的三個已知點P1、P2、P3和待定點P，在其上對衛(wèi)星S1、S2、S3和進行同步觀測，測得距離S11、S21、S31和SP1，則可由三個距離S11、S21、S31確定出衛(wèi)星S1的位置，同理可確定出衛(wèi)星S2、S3的空間位置以及相應的距離SP2、SP3，則待定點P的位置可由三個衛(wèi)星（位置已知，可以更多）的距離SP1、SP2、SP3交會而確定。06-5月-2495

7.2.2GNSS定位方法依據(jù)測距的原理，GNSS定位方法主要有偽距法定位、載波相位測量定位以及差分GNSS定位等。對于待定點來說，根據(jù)其運動狀態(tài)又可分為靜態(tài)定位和動態(tài)定位。靜態(tài)定位指的是把GNSS接收機安置于固定不動的待定點上，進行數(shù)分鐘及更長時間的觀測，以確定出該點的三維坐標，所以又稱絕對靜態(tài)定位。若以兩臺及以上的接收機安置在不同的測站上，通過一定時間的觀測，可以確定出這些待定點上接收機天線之間的相對位置（坐標差），故又稱靜態(tài)定位。若待定點相對于周圍固定點的位置有課覺察的運動，確定這些運動的待定點的位置就是動態(tài)定位。本節(jié)介紹的是GNSS的靜態(tài)定位。7.2GNSS控制測量06-5月-2496（1）《全球定位系統(tǒng)(GPS)測量規(guī)范》（GB/T18314-2009）規(guī)定，GNSS測量按照精度和用途不同劃分為A、B、C、D、E五個等級。各級GNSS測量的主要用途列于表7-3中。

·1．GNSS測量的精度等級及其主要技術指標

7.2.3

GNSS網(wǎng)的精度和布網(wǎng)形式7.2GNSS控制測量表7-3各級GNSS測量的主要用途06-5月-2497

表7-4衛(wèi)星定位測量控制網(wǎng)的主要技術指標（2）《工程測量標準》（GB50026-2020）規(guī)定，GNSS測量按照精度和用途不同劃分為二、三、四等和一、二級。各等級衛(wèi)星定位測量控制網(wǎng)的主要技術指標，應符合表7-4的規(guī)定。06-5月-2498（2）《工程測量標準》（GB50026-2020）規(guī)定，GNSS測量按照精度和用途不同劃分為二、三、四等和一、二級。各等級衛(wèi)星定位測量控制網(wǎng)的主要技術指標，應符合表7-4的規(guī)定。1）各等級控制網(wǎng)的基線精度，按式7-1計算：式中，σ為基線長度中誤差（mm）；A為固定誤差（mm）；B為比例誤差系數(shù)（mm/km）；d為基線平均長度（km）。2）控制網(wǎng)的測量中誤差，按式7-2計算：式中，m為控制網(wǎng)的測量中誤差（mm）；N為控制網(wǎng)中異步環(huán)的個數(shù)；n為異步環(huán)的邊數(shù)；W為—異步環(huán)環(huán)線全長閉合差(mm)。3）控制網(wǎng)的測量中誤差應滿足相應等級控制網(wǎng)的基線精度要求，并應符合下式的要求：06-5月-2499（1）GNSS測量中的幾個基本概念1）觀測時段從測站上開始接收衛(wèi)星信號起至停止觀測間的連續(xù)工作時間段，簡稱時段。其持續(xù)的時間稱為時段長度。時段是GNSS測量中的基本單位。不同等級的GNSS測量對時段數(shù)及時段長度均有不同的要求。2）同步觀測同步觀測是指兩臺或兩臺以上的GNSS接收機對同一組衛(wèi)星信號進行的觀測。只有進行同步觀測，才能保證衛(wèi)星星歷誤差、衛(wèi)星鐘鐘差、電離層延遲等誤差的強相關性，才有可能通過在接收機間求差來消除或大幅度削弱這些誤差。因此，同步觀測是進行相對定位時必須遵循的一條原則。

·2．GNSS網(wǎng)的布網(wǎng)形式

7.2.3

GNSS網(wǎng)的精度和布網(wǎng)形式7.2GNSS控制測量06-5月-24100（1）GNSS測量中的幾個基本概念3）同步觀測環(huán)和同步環(huán)檢驗三臺或三臺以上的GNSS接收機進行同步觀測所獲得的基線向量構成的閉合環(huán)，簡稱同步環(huán)。同步環(huán)閉合差從理論上講應等于零，但由于計算環(huán)中各基線向量時所用的觀測資料實際上并不嚴格相同，數(shù)據(jù)處理軟件不夠完善以及計算過程中舍入誤差等原因，同步環(huán)閉合差實際上并不為零。同步環(huán)閉合差可以從某一側面反映GNSS測量的質(zhì)量，故有些規(guī)范中規(guī)定要進行同步環(huán)閉合差的檢驗。但是由于許多誤差（如對中誤差、量取天線高時出現(xiàn)的粗差等）無法在同步環(huán)閉合差中得以反映，因此，即使同步環(huán)閉合差很小也不意味著GNSS測量的質(zhì)量一定很好，故有些規(guī)范中不作此項檢驗。

·2．GNSS網(wǎng)的布網(wǎng)形式

7.2.3

GNSS網(wǎng)的精度和布網(wǎng)形式7.2GNSS控制測量06-5月-24101（1）GNSS測量中的幾個基本概念4）異步觀測環(huán)異步觀測環(huán)是指由非同步觀測獲得的基線所構成的閉合環(huán)?？筛鶕?jù)GNSS測量的精度要求，為異步環(huán)閉合差制定一個合適的限差（GNSS測量規(guī)范中已作了相應的規(guī)定）。這樣，用戶就能通過此項檢驗較為科學地評定GNSS測量的質(zhì)量。與同步環(huán)檢驗相比，異步環(huán)檢驗能更加充分地暴露出基線向量中存在的問題，更客觀地反映GNSS測量的質(zhì)量。5）獨立基線GNSS控制網(wǎng)中相互之間不能構成檢核條件的邊，稱為獨立基線。N臺GNSSS接收機同步觀測可得到基線邊條數(shù)J為：J=N(N-1)/2,獨立基線數(shù)DJ為：DJ=N-1。除獨立基線外的其它基線叫非獨立基線，總基線數(shù)與獨立基線之差即為非獨立基線數(shù)。

·2．GNSS網(wǎng)的布網(wǎng)形式

7.2.3

GNSS網(wǎng)的精度和布網(wǎng)形式7.2GNSS控制測量06-5月-24102（2）GNSS網(wǎng)布設方式GNSS網(wǎng)的布設靈活，根據(jù)工程的精度要求和交通狀況等采用不同的布網(wǎng)方式，一般的GNSS網(wǎng)布設方式有以下幾種：1）跟蹤站式用若干臺GNSS接收機長期固定在測站上，進行常年不間斷的觀測，這種布網(wǎng)方式稱為跟蹤站式。用這種方式布設的網(wǎng)有很高的精度和框架基準特性，而對普通的GNSS網(wǎng)一般不采用這種觀測時間長、成本高的布網(wǎng)方式。2）會戰(zhàn)式一次組織多臺GNSS接收機，集中在不太長的時間內(nèi)共同作業(yè)。在觀測時，所有接收機在同一時間里分別在一批測站上觀測多天或較長時段，在完成一批點后所有接收機再遷至下一批測站，我們把這種方法稱為會戰(zhàn)式布網(wǎng)。這種網(wǎng)的各基線都進行了較長時間和多時段的觀測，具有特高的尺度精度，一般在布設A、B級GNSS網(wǎng)時采用此法。

·2．GNSS網(wǎng)的布網(wǎng)形式

7.2.3

GNSS網(wǎng)的精度和布網(wǎng)形式7.2GNSS控制測量06-5月-24103（2）GNSS網(wǎng)布設方式3）多基準站式把幾臺接收機在一段時間里固定在某幾個測站上進行長時間的觀測，而另幾臺接收機流動作業(yè)進行同步觀測，我們把固定不動的測站成為基準站，如圖7-8所示。這種GNSS網(wǎng)由于各基準站之間的觀測時間較長，有較高的定位精度，可起到控制整個GNSS網(wǎng)的作用，加上其他流動站之間不但有自身的基線相連，還和基準站也存在同步基線，故這樣網(wǎng)有較好的圖形強度。該法適用于布設C、D級GNSS網(wǎng)。

·2．GNSS網(wǎng)的布網(wǎng)形式

7.2.3

GNSS網(wǎng)的精度和布網(wǎng)形式7.2GNSS控制測量06-5月-24104（2）GNSS網(wǎng)布設方式4）同步圖形擴展式這是在布設GNSS網(wǎng)時最常用的方式，就是把多臺接收機在不同的測站上進行同步觀測，完成一個時段的觀測后再把其中的幾臺接收機搬至下幾個測站，在作業(yè)時，不同的同步圖形之間有若干公共點相連。這種布網(wǎng)方式具有測量速度快、方法簡單、圖形強度較好等優(yōu)點，是主要的GNSS布網(wǎng)形式。如圖7-9所示，根據(jù)相鄰兩個同步圖形之間公共點的多少，又分為：①點連式：相鄰兩個同步圖形之間有一個公共點相連。②邊連式：相鄰兩個同步圖形之間有一條邊相連。③網(wǎng)連式：相鄰兩個同步圖形之間有3個及3個以上的公共點相連。④混連式：一般來說，單獨采用以上哪一種方式都是不可取的，在實際工作時，是根據(jù)情況靈活采用幾種方式作業(yè)，這就是所謂的混連式。

·2．GNSS網(wǎng)的布網(wǎng)形式

7.2.3

GNSS網(wǎng)的精度和布網(wǎng)形式7.2GNSS控制測量06-5月-24105

·同步圖形擴展式06-5月-24106（2）GNSS網(wǎng)布設方式5）星形布網(wǎng)方式這是用一臺接收機作為基準站，在某個測站上進行連續(xù)觀測，而其他接收機在基準站周圍流動觀測，每到一站即開機，結束后即遷站，也即不強求流動的接收機之間必須同步觀測。這樣測得的同步基線就構成了一個以基準站為中心的星形，故稱星形布網(wǎng)方式。這種方式布網(wǎng)效率高，但圖形強度弱，可靠性較差。

·2．GNSS網(wǎng)的布網(wǎng)形式

7.2.3

GNSS網(wǎng)的精度和布網(wǎng)形式7.2GNSS控制測量06-5月-24107（3）GNSS網(wǎng)的圖形設計原則1）GNSS網(wǎng)應根據(jù)測區(qū)實際需要和交通狀況進行設計。GNSS網(wǎng)的點間不要求通視，但應考慮下一步采用常規(guī)測量方法加密時的需要，每點應有一個以上的通視方向。2）在GNSS網(wǎng)設計中應顧及原有測繪成果資料以及各種大比例尺地形圖的沿用，宜采用原有坐標系統(tǒng)。應充分利用符合GNSS網(wǎng)布點要求的原控制點。3）各等級控制網(wǎng)應由獨立觀測邊構成一個或若干個閉合環(huán)或附合路線，構成閉合環(huán)或附合路線的邊數(shù)不宜多于6條。4）各等級控制網(wǎng)中獨立基線的觀測總數(shù)，不宜少于必要觀測基線數(shù)的1.5倍。5）為求定GNSS點在地面坐標系的坐標，應在地面坐標系中選定起算數(shù)據(jù)和聯(lián)測原有地方控制點若干個。首級網(wǎng)布設時，宜聯(lián)測2個以上國家高等級控制點、國家連續(xù)運行參考站點或地方坐標系的高等級控制點。6）為了求得GNSS網(wǎng)點的正常高，應進行水準測量的高程聯(lián)測，并應按下列要求實施：①高程聯(lián)測應采用不低與四等水準測量與其精度相當?shù)姆椒ㄟM行；②平原地區(qū)，高程聯(lián)測點應不少于5個點，并應均勻分布于網(wǎng)中；③丘陵或山地，高程聯(lián)測點應按測區(qū)地形特征，適當增加高程聯(lián)測點其點數(shù)不宜少于10個點；④GNSS點高程(正常高)經(jīng)計算分析后符合精度要求的可供測圖或一般工程測量使用。

·2．GNSS網(wǎng)的布網(wǎng)形式

7.2.3

GNSS網(wǎng)的精度和布網(wǎng)形式7.2GNSS控制測量06-5月-24108衛(wèi)星定位測量控制點位的選定，應符合下列要求：（1）點位應選在土質(zhì)堅實、穩(wěn)固可靠、易于長期保存的地方，同時要利于加密和擴展，每個控制點至少應有一個通視方向。（2）點位要求視野開闊，高度角在15°以上的范圍內(nèi)，應無障礙物；點位附近不應有強烈干擾接收衛(wèi)星信號的干擾源或強烈反射衛(wèi)星信號的物體，距大功率無線電發(fā)射源宜大于200m，距高壓輸電線路或微波信號傳輸通道宜大于50m。（3）充分利用符合要求的舊有控制點。（4）按要求做好控制點埋石，并繪制點之記。

·1.選點與埋石

7.2.4

GNSS網(wǎng)的外業(yè)觀測7.2GNSS控制測量06-5月-24109GNSS網(wǎng)的技術設計完成后，準備好GNSS接收機和各種必要的設備并進行必要的檢查，根據(jù)測區(qū)的地理地形條件和交通情況安排好每天的工作計劃和調(diào)度命令，就可進行外業(yè)觀。衛(wèi)星定位測量測站作業(yè)，應滿足下列要求：（1）觀測前，應對接收機進行預熱和靜置，同時應檢查電池的容量、接收機的內(nèi)存和可儲存空間是否充足。（2）天線安置的對中誤差，不應大于2mm；天線高的量取應精確至1mm。（3）觀測中，應避免在接收機近旁使用無線電通訊工具，并應防止人員和其他物體觸碰天線或阻擋衛(wèi)星信號。（4）雷雨天氣時，應停止作業(yè)。（5）作業(yè)過程中不得進行接收機關閉又重新啟動、改變衛(wèi)星截止高度角、改變數(shù)據(jù)采樣間隔和改變天線位置等操作。（6）作業(yè)同時，應做好測站記錄，包括控制點點名、接收機序列號、儀器高、開關機時間等相關的測站信息，并記錄在觀測手簿上（見表7-5）。

·2.外業(yè)觀測

7.2.4

GNSS網(wǎng)的外業(yè)觀測7.2GNSS控制測量06-5月-24110

·GNSS外業(yè)觀測記錄手簿06-5月-24111

表7-6衛(wèi)星定位測量控制網(wǎng)測量作業(yè)的基本技術要求《工程測量標準》（GB50026-2020）規(guī)定，靜態(tài)測量衛(wèi)星定位接收機的選用及其觀測的技術要求應符合表7-6的規(guī)定。06-5月-241121)數(shù)據(jù)傳輸：GNSS接收機在野外所采集的觀測數(shù)據(jù)是存儲在接收機的內(nèi)部存儲器上的，在完成觀測后，如果要對數(shù)據(jù)進行處理，就必須首先將其下載到計算機中。2)格式轉換：下載到計算機中的數(shù)據(jù)是按GNSS接收機的專有格式存儲的，一般為二進制文件。通常，只有廠商所提供的數(shù)據(jù)處理軟件能夠直接讀取這種數(shù)據(jù)以進行處理。當采用第三方軟件進行數(shù)據(jù)處理時，該數(shù)據(jù)處理軟件有可能無法讀取該格式的數(shù)據(jù)，則需要事先通過格式轉換，將下載的原始觀測數(shù)據(jù)轉換為所采用數(shù)據(jù)處理軟件能夠直接讀取的數(shù)據(jù)格式，如常用的RINEX格式的數(shù)據(jù)。

·1.數(shù)據(jù)預處理7.2.5衛(wèi)星定位測量數(shù)據(jù)處理7.2GNSS控制測量衛(wèi)星定位測量數(shù)據(jù)處理過程：數(shù)據(jù)預處理，基線解算，GNSS網(wǎng)平差。06-5月-241131)數(shù)據(jù)檢查：將原始觀測數(shù)據(jù)導入數(shù)據(jù)處理軟件后，首先需對數(shù)據(jù)進行檢查，檢查觀測文件，檢查觀測時段長，復核點名、天線類型、天線量高取方式、天線高等信息。2)基線解算設置：基線解算模式選擇，對流層、電離層、多路徑等改正模型設置，衛(wèi)星截止高度角設置，誤差設置等各種解算參數(shù)設置，以及對衛(wèi)星數(shù)據(jù)的剔除。3)解算基線：按設置好的參數(shù)和解算模式軟件自動解算。一般工程控制網(wǎng)采用廣播星歷和隨機商用軟件。當基線長度大于30km或需要高精度處理時，比如鐵路工程中的CPO網(wǎng)，應采用精密星歷和長基線解算專用計算軟件(如GAMIT)?；€長度小于15km應采用雙差固定解；15km以上的基線可在雙差固定解和雙差浮點解中選擇最優(yōu)結果；30km以上的基線宜采用三差解。

·2.基線解算

7.2.5

衛(wèi)星定位測量數(shù)據(jù)處理7.2GNSS控制測量06-5月-241144)基線質(zhì)量檢查：基線解算結果并不能馬上用于后續(xù)的處理，還必須對其質(zhì)量進行評估，只有質(zhì)量合格的基線才能用于后續(xù)的處理。若基線解算結果質(zhì)量不合格，則需要對基線進行重新解算或重新測量?；€質(zhì)量檢查主要有：①基線固定解質(zhì)量：Ratio值、RDOP值、基線單位權方差、觀測值殘差RMS等。②數(shù)據(jù)剔除率：被刪除觀測值的數(shù)量與觀測值的總數(shù)的比值。一般應滿足規(guī)范中規(guī)定的剔除率小于10%。

·2.基線解算

7.2.5

衛(wèi)星定位測量數(shù)據(jù)處理7.2GNSS控制測量06-5月-241154)基線質(zhì)量檢查：③同步環(huán)閉合差檢驗：同步環(huán)閉合差是由同步觀測基線所組成的閉合環(huán)的閉合差。同步環(huán)各坐標分量閉合差及環(huán)線全長閉合差，應滿足（7-4）～（7-8）式的要求：

·2.基線解算

7.2.5

衛(wèi)星定位測量數(shù)據(jù)處理式中：n——同步環(huán)中基線邊的個數(shù)；WX、WY、WZ——同步環(huán)環(huán)坐標分量閉合差（mm）；W——同步環(huán)環(huán)線全長閉合差（mm）。如果同步環(huán)閉合差越限，則說明組成同步環(huán)的基線中至少存在一條基線向量是錯誤的，但反過來，如果同步環(huán)閉合差沒有超限，還不能說明組成同步環(huán)的所有基線在質(zhì)量上均合格。如果采用批處理進行基線向量解算時，基線向量合格后也可不用進行同步環(huán)閉合差檢驗。7.2GNSS控制測量06-5月-241164)基線質(zhì)量檢查：④異步環(huán)閉合差檢驗：不是完全由同步觀測基線所組成的閉合環(huán)稱為異步環(huán)。異步環(huán)或附合線路各坐標分量閉合差及全長閉合差，應滿足（7-9）～（7-13）式的要求：

·2.基線解算

7.2.5

衛(wèi)星定位測量數(shù)據(jù)處理當異步環(huán)閉合差不滿足限差要求時，則表明組成異步環(huán)的基線向量中至少有一條基線向量的質(zhì)量不合格，要確定出哪些基線向量的質(zhì)量不合格，可以通過綜合分析多個相鄰的異步環(huán)或重復基線來進行。7.2GNSS控制測量06-5月-241174)基線質(zhì)量檢查：⑤重復基線的長度較差檢驗：重復基線長應滿足：（7-14）當同步環(huán)、異步環(huán)或附合路線、復測基線中的觀測數(shù)據(jù)不能滿足檢核要求時，應對成果進行全面分析，并舍棄不合格基線后重新構成異步環(huán)，應保證舍棄基線后，所構成異步環(huán)的邊數(shù)不應超過6條。否則，應重測該基線或有關的同步圖形。

·2.基線解算

7.2.5

衛(wèi)星定位測量數(shù)據(jù)處理7.2GNSS控制測量06-5月-24118(1)選取基線構網(wǎng)：選取獨立基線或合格基線構網(wǎng)，理論上應選取相互獨立的基線構網(wǎng)。但在工程實踐中，若基線采用商用軟件進行解算，也可選取所有質(zhì)量合格的基線構網(wǎng)。(2)無約束平差衛(wèi)星定位測量控制網(wǎng)的無約束平差，應符合下列規(guī)定：1)選用與導航定位衛(wèi)星系統(tǒng)一致的坐標系進行三維無約束平差，并提供各觀測點在該坐標系中的三維坐標、各基線向量三個坐標差觀測值的改正數(shù)、基線長度、基線方位及相關的精度信息等。2)無約束平差的基線向量改正數(shù)的絕對值，不應超過相應等級的基線長度中誤差的3倍。在無約束平差中，網(wǎng)的幾何形狀完全取決于基線向量，而與外部起算數(shù)據(jù)無關，因此，無約束平差結果實際上也完全取決于基線向量。所以，無約束平差結果質(zhì)量的優(yōu)劣，以及在平差過程中所反映出的觀測值間幾何不一致性的大小，都是觀測值本身質(zhì)量的真實反映。由于GNSS網(wǎng)無約束平差的這一特點，一方面，通過無約束平差所得到的網(wǎng)精度指標被作為衡量其內(nèi)符合精度的指標，另一方面，通過無約束平差所反映出的觀測值的質(zhì)量，又被作為判斷粗差觀測值及進行相應處理的依據(jù)。若無約束平差的基線向量改正數(shù)的絕對值超過相應等級的基線長度中誤差的3倍，則認為所對應基線向量或其附近的基線向量可能存在質(zhì)量問題，應對基線進行重新解算或重新補測，直至合格。

·3.GNSS網(wǎng)平差

7.2.5

衛(wèi)星定位測量數(shù)據(jù)處理7.2GNSS控制測量06-5月-24119(3)約束平差：無約束平差合格后，引入會使網(wǎng)