chap8-中國礦業(yè)大學(xué)大地控制網(wǎng)數(shù)據(jù)處理

1、第八章 大地控制網(wǎng)數(shù)據(jù)處理,中國礦業(yè)大學(xué)環(huán)境與測(cè)繪學(xué)院,應(yīng)用大地測(cè)量學(xué),第八章 大地控制網(wǎng)數(shù)據(jù)處理,外業(yè)——觀測(cè)：水平方向、邊長、GPS基線向量、水準(zhǔn)高差、天文方位角內(nèi)業(yè)——計(jì)算：概算、平差,第八章 大地控制網(wǎng)數(shù)據(jù)處理,第一節(jié) 大地控制網(wǎng)概算（導(dǎo)線概算、GPS網(wǎng)概算）第二節(jié) 控制網(wǎng)平差原理（條件平差、間接平差）第三節(jié) 平面控制網(wǎng)平差（以導(dǎo)線網(wǎng)為例）第四節(jié) 高程控制網(wǎng)平差（以水準(zhǔn)網(wǎng)為例）第五節(jié) GPS基線向量網(wǎng)平差（基線解算、

2、無約束平差、約束平差）第六節(jié) 控制網(wǎng)精度與可靠性估算（精度估算、可靠性預(yù)計(jì)）,第八章 大地控制網(wǎng)數(shù)據(jù)處理,第一節(jié) 大地控制網(wǎng)概算第二節(jié) 控制網(wǎng)平差原理第三節(jié) 平面控制網(wǎng)平差第四節(jié) 高程控制網(wǎng)平差第五節(jié) GPS基線向量網(wǎng)平差第六節(jié) 控制網(wǎng)精度與可靠性估算,§8.1 大地控制網(wǎng)概算,應(yīng)用大地測(cè)量學(xué),概算的主要目的： 系統(tǒng)地檢查外業(yè)觀測(cè)成果質(zhì)量，把好質(zhì)量關(guān)； 將地面上觀測(cè)成果化算到高斯平面上，按控制網(wǎng)幾何條件進(jìn)行

3、檢核，為平差計(jì)算做好數(shù)據(jù)準(zhǔn)備工作。,應(yīng)用大地測(cè)量學(xué),§8.1.1 導(dǎo)線測(cè)量概算（重點(diǎn)）§8.1.2 GPS控制網(wǎng)概算,§8.1 大地控制網(wǎng)概算,應(yīng)用大地測(cè)量學(xué),§8.1.1 導(dǎo)線測(cè)量概算（重點(diǎn)）§8.1.2 GPS控制網(wǎng)概算,§8.1 大地控制網(wǎng)概算,§8.1.1 導(dǎo)線測(cè)量概算,應(yīng)用大地測(cè)量學(xué),導(dǎo)線測(cè)量概算工作包括：——外業(yè)測(cè)量觀測(cè)數(shù)據(jù)的檢查——將觀測(cè)值化

4、算到標(biāo)石中心——將觀測(cè)值化算到橢球面上——將觀測(cè)值化算到高斯平面上,應(yīng)用大地測(cè)量學(xué),（一）外業(yè)成果資料的檢查 1、觀測(cè)手簿： 2、觀測(cè)記?。和鈽I(yè)記錄的手簿數(shù)據(jù)內(nèi)容整理、計(jì)算后的記錄，如水平方向記簿。轉(zhuǎn)記、重測(cè)與取舍的正確性。 3、歸心投影用紙： 4、儀器檢驗(yàn)資料：包括儀器、點(diǎn)之記，覘標(biāo)，埋石。 5、已知數(shù)據(jù)表和控制網(wǎng)略圖的編制 ：,§8.1.1 導(dǎo)線測(cè)量概算,應(yīng)用大地測(cè)量學(xué),（二）觀測(cè)成果歸算到標(biāo)石中心的計(jì)算

5、1、水平方向觀測(cè)值歸算到標(biāo)石中心的計(jì)算 導(dǎo)線外業(yè)觀測(cè)中，有時(shí)儀器中心偏離測(cè)站點(diǎn)標(biāo)石中心，叫做測(cè)站偏心。而被觀測(cè)目標(biāo)如果偏離照準(zhǔn)點(diǎn)標(biāo)石中心，則稱為照準(zhǔn)點(diǎn)偏心。為了把水平方向觀測(cè)值歸算到標(biāo)石中心，必須將觀測(cè)方向值加上測(cè)站點(diǎn)歸心改正和照準(zhǔn)點(diǎn)歸心改正（詳見本書附錄4）。測(cè)站點(diǎn)歸心改正： （8-1）照準(zhǔn)點(diǎn)歸心改正： （8-2

6、）,§8.1.1 導(dǎo)線測(cè)量概算,應(yīng)用大地測(cè)量學(xué),（二）觀測(cè)成果歸算到標(biāo)石中心的計(jì)算2、邊長觀測(cè)值歸算到標(biāo)石中心的計(jì)算 邊長測(cè)量如果存在偏心（測(cè)距儀偏心或反射鏡偏心），要進(jìn)行邊長歸心改正，將觀測(cè)邊長歸算到標(biāo)石中心。 （8-3）,§8.1.1 導(dǎo)線測(cè)量概算,應(yīng)用大地測(cè)量學(xué),（三）地面觀測(cè)值歸算到橢球面上的計(jì)算 1、觀測(cè)方向值歸算到橢球面的改正 水平方向觀測(cè)值歸算到橢球面上須在測(cè)站平差和歸心改正后的

7、方向值中加入三差改正：垂線偏差改正、標(biāo)高差改正和由法截弧方向化為大地線方向的截面差改正。由于這三項(xiàng)改正在邊長小于10公里時(shí)，影響值小于0.1″，因此在短邊導(dǎo)線概算時(shí)一般不加三項(xiàng)改正。直接將地面方向觀測(cè)值作為橢球面方向觀測(cè)值。,§8.1.1 導(dǎo)線測(cè)量概算,應(yīng)用大地測(cè)量學(xué),（三）地面觀測(cè)值歸算到橢球面上的計(jì)算 2、觀測(cè)邊長歸算到橢球面的改正 地面實(shí)際觀測(cè)邊長一般需要加氣象改正、儀器常數(shù)改正、傾斜改正、歸心改正，計(jì)算得到

8、測(cè)站、鏡站兩個(gè)控制點(diǎn)之間的水平觀測(cè)邊長d，水平邊長還要化算到橢球面上相應(yīng)的大地線長度S，其計(jì)算公式為：式中Hm為測(cè)站點(diǎn)和鏡站點(diǎn)的平均大地高，RA為歸化邊長方向法截弧曲率半徑。a、e、Bm分別為橢球長半軸、第一偏心率、測(cè)站點(diǎn)和鏡站點(diǎn)的平均緯度。,,§8.1.1 導(dǎo)線測(cè)量概算,應(yīng)用大地測(cè)量學(xué),（四）橢球面上的觀測(cè)值歸算到高斯平面上的計(jì)算 為了在平面上進(jìn)行平差，還必須將橢球上觀測(cè)值化算到高斯投影平面上，這項(xiàng)工作

9、包括方向改化、距離改化和大地方位角化算為坐標(biāo)方位角等三項(xiàng)內(nèi)容。1。方向改正：（8-6）式，（6-62），（6-64）式2。距離改正：（8-7）式，（6-67）式3。大地方位角化算為坐標(biāo)方位角：（8-8）式,§8.1.1 導(dǎo)線測(cè)量概算,應(yīng)用大地測(cè)量學(xué),（五）概算步驟 1、角度歸心改正。 2、高差計(jì)算。 3、邊長斜距改平距、歸心改正和化算至高斯平面的改正 4、計(jì)算導(dǎo)線方位角條件和環(huán)形條件閉合差。 5、計(jì)算導(dǎo)線測(cè)

10、角中誤差：根據(jù)每測(cè)站左右角計(jì)算δ（只反映內(nèi)部符合精度）；根據(jù)多個(gè)方位角條件閉合差計(jì)算。 6、計(jì)算導(dǎo)線測(cè)距中誤差（根據(jù)往返側(cè)不符值）。 7、計(jì)算導(dǎo)線相對(duì)閉合差。,§8.1.1 導(dǎo)線測(cè)量概算,應(yīng)用大地測(cè)量學(xué),（六）導(dǎo)線概算實(shí)例 P236~238頁,§8.1.1 導(dǎo)線測(cè)量概算,應(yīng)用大地測(cè)量學(xué),§8.1.1 導(dǎo)線測(cè)量概算§8.1.2 GPS控制網(wǎng)概算,§8.1 大地控制網(wǎng)概算,

11、67;8.1.2 GPS控制網(wǎng)概算,應(yīng)用大地測(cè)量學(xué),（一）數(shù)據(jù)預(yù)處理及其基線解算 數(shù)據(jù)傳輸—將觀測(cè)記錄數(shù)據(jù)傳輸至計(jì)算機(jī)，形成觀測(cè)值文件、衛(wèi)星星歷文件、測(cè)站文件；基線解算—一般采用雙差觀測(cè)值用軟件解算兩點(diǎn)間的坐標(biāo)差（基線向量）。（二）觀測(cè)結(jié)果的外業(yè)檢核 剔除精度較差的基線；計(jì)算并檢核同步環(huán)閉合差；計(jì)算并檢核復(fù)測(cè)基線；計(jì)算并檢核異步環(huán)閉合差。,第八章 大地控制網(wǎng)數(shù)據(jù)處理,第一節(jié) 大地控制網(wǎng)概算第二節(jié) 控制

12、網(wǎng)平差原理第三節(jié) 平面控制網(wǎng)平差第四節(jié) 高程控制網(wǎng)平差第五節(jié) GPS基線向量網(wǎng)平差第六節(jié) 控制網(wǎng)精度與可靠性估算,應(yīng)用大地測(cè)量學(xué),§8.2.1 條件平差的基本原理與方法§8.2.2 間接平差的基本原理與方法§8.2.3 控制網(wǎng)平差前的準(zhǔn)備工作,§ 8.2 控制網(wǎng)平差原理,§8.2 控制網(wǎng)平差原理,應(yīng)用大地測(cè)量學(xué),控制網(wǎng)多余觀測(cè)目的：（1）檢核和評(píng)定觀測(cè)質(zhì)量；（2）提高待定

13、參數(shù)的精度和可靠性。 控制網(wǎng)平差目的：根據(jù)最小二乘原理，（1）消除網(wǎng)中各種幾何矛盾，求出觀測(cè)值的平差值；（2）求出各待定元素的最或然值；（3）評(píng)定精度。,§8.2 控制網(wǎng)平差原理,應(yīng)用大地測(cè)量學(xué),平差分類：經(jīng)典平差: ——條件平差 ——間接平差廣義平差,,應(yīng)用大地測(cè)量學(xué),§8.2.1 條件平差的基本原理與方法§8.2.2

14、 間接平差的基本原理與方法§8.2.3 控制網(wǎng)平差前的準(zhǔn)備工作,§ 8.2 控制網(wǎng)平差原理,§8.2.1 條件平差,應(yīng)用大地測(cè)量學(xué),——繪制控制網(wǎng)平差略圖（在圖上標(biāo)明各已知點(diǎn)、待定點(diǎn)點(diǎn)名和編號(hào)，觀測(cè)值編號(hào)，坐標(biāo)推算路線）；——編制起算數(shù)據(jù)表和觀測(cè)值表；——確定條件方程總數(shù)和各類條件方程個(gè)數(shù)；——列出觀測(cè)值條件方程式和權(quán)函數(shù)式; ——組成法方程并解算; ——計(jì)算觀測(cè)值改正數(shù)V及其平差值; ——

15、評(píng)定精度：計(jì)算單位權(quán)中誤差，平差值函數(shù)中誤差。,應(yīng)用大地測(cè)量學(xué),§8.2.1 條件平差的基本原理與方法§8.2.2 間接平差的基本原理與方法§8.2.3 控制網(wǎng)平差前的準(zhǔn)備工作,§ 8.2 控制網(wǎng)平差原理,§8.2.2 間接平差,應(yīng)用大地測(cè)量學(xué),——繪制控制網(wǎng)平差略圖（在圖上標(biāo)明各已知點(diǎn)、待定點(diǎn)點(diǎn)名和編號(hào)，觀測(cè)值編號(hào)，坐標(biāo)推算路線）；——編制起算數(shù)據(jù)表和觀測(cè)值表；——選取參數(shù)

16、（高程控制網(wǎng)選擇待定高程點(diǎn)高程近似值的為參數(shù)，平面控制網(wǎng)選擇待定控制點(diǎn)坐標(biāo)近似值的為參數(shù)）；——列出觀測(cè)量平差值對(duì)參數(shù)的誤差方程式;——列出各參數(shù)間的條件方程（未知參數(shù)間的約束條件）,§8.2.2間接平差,應(yīng)用大地測(cè)量學(xué),——按附有條件的間接平差原理，由誤差方程和條件方程組成法方程；——解算法方程，求出未知數(shù); ——計(jì)算觀測(cè)值改正數(shù)V及其平差值; ——評(píng)定精度：計(jì)算單位權(quán)中誤差，未知數(shù)中誤差，未知數(shù)函數(shù)中誤差。,應(yīng)用

17、大地測(cè)量學(xué),§8.2.1 條件平差的基本原理與方法§8.2.2 間接平差的基本原理與方法§8.2.3 控制網(wǎng)平差前的準(zhǔn)備工作,§ 8.2 控制網(wǎng)平差原理,§8.2.3 控制網(wǎng)平差前段準(zhǔn)備工作,應(yīng)用大地測(cè)量學(xué),控制網(wǎng)平差計(jì)算是復(fù)雜而細(xì)致的工作。（1）起算數(shù)據(jù)的收集與分析（精度和可靠性）。（2）觀測(cè)數(shù)據(jù)的檢核與換算：是否超限、粗差和系統(tǒng)誤差、換算到高斯平面上。（3）平差計(jì)算的注

18、意事項(xiàng)： ——觀測(cè)值2個(gè)人獨(dú)立整理或一個(gè)人整理2次。 ——觀測(cè)值編號(hào)正確。 ——程序中數(shù)據(jù)格式輸入正確，2人檢核。 ——平差結(jié)果認(rèn)真分析、審核、檢驗(yàn)。,第八章 大地控制網(wǎng)數(shù)據(jù)處理,第一節(jié) 大地控制網(wǎng)概算第二節(jié) 控制網(wǎng)平差原理第三節(jié) 平面控制網(wǎng)平差第四節(jié) 高程控制網(wǎng)平差第五節(jié) GPS基線向量網(wǎng)平差第六節(jié) 控制網(wǎng)精度與可靠性估算,第三節(jié) 平面控制網(wǎng)平差,應(yīng)用大地測(cè)量學(xué),總準(zhǔn)測(cè)：VTPV =

19、min根據(jù)選取的函數(shù)模型不同劃分： 一、平面控制網(wǎng)間接平差以待定點(diǎn)的坐標(biāo)X、Y作為未知數(shù)（又稱坐標(biāo)平差），列出網(wǎng)中各類觀測(cè)值的誤差方程式（觀測(cè)值的改正數(shù)與未知數(shù)之間的函數(shù)關(guān)系式）。 二、導(dǎo)線網(wǎng)按條件平差,第三節(jié) 平面控制網(wǎng)平差,應(yīng)用大地測(cè)量學(xué),一、平面控制網(wǎng)間接平差（以導(dǎo)線測(cè)量為例）（一）方向誤差方程式的列立與約化（二）觀測(cè)邊誤差方程的列立（三）附加條件方程式的列立（四）誤差方程式的組成（五）法方程式的組成與解算

20、（六）平差成果計(jì)算（七）精度評(píng)定,第三節(jié) 平面控制網(wǎng)平差,應(yīng)用大地測(cè)量學(xué),二、導(dǎo)線網(wǎng)按條件平差導(dǎo)線網(wǎng)結(jié)點(diǎn)之間（或附和導(dǎo)線兩已知點(diǎn)之間）的節(jié)點(diǎn)數(shù)量多，采用條件平差法效果較好；反之，結(jié)點(diǎn)密集的導(dǎo)線網(wǎng)易采用間接平差法進(jìn)行平差計(jì)算。附和導(dǎo)線三種形式：（1）兩端均有定向角和已知點(diǎn)（2）兩端有已知點(diǎn)，一端有定向角（3）兩端有已知點(diǎn)，沒有定向角（無定向附和導(dǎo)線）,第八章 大地控制網(wǎng)數(shù)據(jù)處理,第一節(jié) 大地控制網(wǎng)概算第二節(jié) 控制網(wǎng)平差原理

21、第三節(jié) 平面控制網(wǎng)平差第四節(jié) 高程控制網(wǎng)平差第五節(jié) GPS基線向量網(wǎng)平差第六節(jié) 控制網(wǎng)精度與可靠性估算,第四節(jié) 高程控制網(wǎng)平差,應(yīng)用大地測(cè)量學(xué),高程控制網(wǎng)：水準(zhǔn)網(wǎng)（等級(jí)高程控制）和三角高程網(wǎng) 一、水準(zhǔn)網(wǎng)條件平差法（嚴(yán)密條件平差）多余觀測(cè)個(gè)數(shù)r = n – t n為高差觀測(cè)總數(shù)，t為必要觀測(cè)個(gè)數(shù)。——適用于簡單網(wǎng)形。二、結(jié)點(diǎn)平差法以待定點(diǎn)近似高程點(diǎn)改正數(shù)為未知參數(shù)，以兩個(gè)高程點(diǎn)之間的高差為觀測(cè)值，列誤差方程式

22、?！m用于復(fù)雜網(wǎng)形。,第四節(jié) 高程控制網(wǎng)平差,應(yīng)用大地測(cè)量學(xué),一、水準(zhǔn)網(wǎng)條件平差二、高程控制網(wǎng)結(jié)點(diǎn)平差（一）按間接平差法對(duì)結(jié)點(diǎn)進(jìn)行平差（二）按單一水準(zhǔn)路線條件平差對(duì)各水準(zhǔn)路線進(jìn)行平差（三）水準(zhǔn)網(wǎng)結(jié)點(diǎn)平差算例（四）三角高程網(wǎng)結(jié)點(diǎn)平差,高程控制網(wǎng)結(jié)點(diǎn)平差法,觀測(cè)高差的誤差方程式：法方程式：解算未知數(shù)，計(jì)算結(jié)點(diǎn)高程平差值：精度評(píng)定：,,圖8-15,,,,,,,,，,相鄰結(jié)點(diǎn)間的各測(cè)段高差 組成單一水準(zhǔn)

23、路線； 先平差求出結(jié)點(diǎn)高程； 相鄰結(jié)點(diǎn)間再按單一附合路線進(jìn)行平差。,高程控制網(wǎng)結(jié)點(diǎn)平差法直接解算結(jié)點(diǎn)高程,直接解算法方程可得：解算方法：迭代法1。先計(jì)算結(jié)點(diǎn)高程近似值，Xi=Hi+hi；2。計(jì)算X1時(shí)，X2、X3以近似值代入；計(jì)算X2時(shí)X3以近似值代入，X1以第一次計(jì)算值代入；計(jì)算X3時(shí)，X1、X2以第一次計(jì)算值代入；3。第二次計(jì)算X1時(shí)，X2、X3以第一次計(jì)算值代入；依次類推。4

24、。至X（i+1）-X（i）≤0。0001m，迭代計(jì)算結(jié)束。5。精度評(píng)定：按最后結(jié)果計(jì)算高差與高差觀測(cè)值的改正數(shù)評(píng)定精度。,第八章 大地控制網(wǎng)數(shù)據(jù)處理,第一節(jié) 大地控制網(wǎng)概算第二節(jié) 控制網(wǎng)平差原理第三節(jié) 平面控制網(wǎng)平差第四節(jié) 高程控制網(wǎng)平差第五節(jié) GPS基線向量網(wǎng)平差第六節(jié) 控制網(wǎng)精度與可靠性估算,第五節(jié) GPS基線向量網(wǎng)平差,應(yīng)用大地測(cè)量學(xué),一。GPS基線向量網(wǎng)三維無約束平差（固定一點(diǎn)的坐標(biāo)）。二。 GPS基線向量網(wǎng)三維約

25、束平差（固定已知點(diǎn)的坐標(biāo)、固定高精度邊長、固定高精度方位角）。三。GPS基線向量網(wǎng)二維無約束平差（固定一點(diǎn)平面坐標(biāo)）。四。GPS基線向量網(wǎng)二維約束平差（固定已知點(diǎn)平面坐標(biāo)、固定高精度邊長、固定高精度方位角）。五。GPS水準(zhǔn)高程：1。多項(xiàng)式擬合法。2。固定已知點(diǎn)水準(zhǔn)高程約束平差法。,第五節(jié)GPS網(wǎng)平差,第八章 大地控制網(wǎng)數(shù)據(jù)處理,第一節(jié) 大地控制網(wǎng)概算第二節(jié) 控制網(wǎng)平差原理第三節(jié) 平面控制網(wǎng)平差第四節(jié) 高程控制網(wǎng)平差第五節(jié)

26、GPS基線向量網(wǎng)平差第六節(jié) 控制網(wǎng)精度與可靠性估算,第六節(jié) 控制網(wǎng)精度與可靠性估算,應(yīng)用大地測(cè)量學(xué),大地控制網(wǎng)的設(shè)計(jì)： ——選點(diǎn) ——確定觀測(cè)方案（選擇儀器、觀測(cè)方法、構(gòu)網(wǎng)） ——精度估算 控制網(wǎng)質(zhì)量的重要量化指標(biāo) ——可靠性分析,,,第六節(jié)控制網(wǎng)精度與可靠性,,第六節(jié) 控制網(wǎng)精度與可靠性估算,應(yīng)用大地測(cè)量學(xué),一、

27、控制網(wǎng)精度估算 在圖上量測(cè)各控制點(diǎn)的近似坐標(biāo)，確定各類觀測(cè)量的誤差方程式的系數(shù)B，根據(jù)控制網(wǎng)等級(jí)和所選擇儀器設(shè)備確定觀測(cè)值的權(quán)P和單位權(quán)中誤差,,,,第六節(jié)控制網(wǎng)精度與可靠性,第六節(jié) 控制網(wǎng)精度與可靠性估算,應(yīng)用大地測(cè)量學(xué),一、控制網(wǎng)精度估算 在圖上量測(cè)各控制點(diǎn)的近似坐標(biāo)，確定各類觀測(cè)量的誤差方程式的系數(shù)B，根據(jù)控制網(wǎng)等級(jí)和所選擇儀器設(shè)備確定觀測(cè)值的權(quán)P和單位權(quán)中誤差 ，按間接平差方法組成法方程系數(shù)矩陣：,,,,第六

28、節(jié) 控制網(wǎng)精度與可靠性估算,應(yīng)用大地測(cè)量學(xué),二、可靠性理論簡介 測(cè)量觀測(cè)值除含有隨機(jī)誤差外，還常并存有系統(tǒng)誤差和粗差。系統(tǒng)誤差和粗差必須排除，才能獲得可靠的平差結(jié)果。控制網(wǎng)的可靠性理論是研究在測(cè)量觀測(cè)值中發(fā)現(xiàn)粗差和消除粗差影響的理論與方法?？煽啃岳碚撝饕ㄒ韵聝蓚€(gè)方面的內(nèi)容：第一，在理論上：研究平差系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)、區(qū)分不同模型誤差能力及不可發(fā)現(xiàn)、不可區(qū)分模型誤差對(duì)平差結(jié)果的影響，前者稱為內(nèi)部可靠性，后者稱為外部可靠性。第

29、二，在實(shí)際數(shù)據(jù)處理過程中：尋求在平差過程中自動(dòng)發(fā)現(xiàn)和區(qū)分模型誤差、確定模型誤差位置和消除模型誤差的方法。平差之前進(jìn)行概算，檢查觀測(cè)成果的質(zhì)量實(shí)際上是檢查和發(fā)現(xiàn)粗差。對(duì)于有多余觀測(cè)的控制網(wǎng)，已經(jīng)具有了一定的可靠性，多余觀測(cè)越多，控制網(wǎng)的可靠性越高。,,,第八章 復(fù)習(xí)思考題,1?？刂凭W(wǎng)概算的意義。2。導(dǎo)線網(wǎng)、水準(zhǔn)網(wǎng)、GPS網(wǎng)概算的方法步驟。3。導(dǎo)線網(wǎng)條件數(shù)的判別。4。水準(zhǔn)網(wǎng)條件數(shù)的判別。5。GPS網(wǎng)條件數(shù)的判別。6。間接平差與