《控制测量学/全国高等院校测绘专业规划教材》系统地介绍了控制测量学的基础理论与基本方法,全书共分为9章,分别从控制测量的基准、地球椭球与坐标系统的基本知识、控制网的技术设计与实施、控制测量数据处理的方法、GNSS的基础知识等方面对控制测量工作所涉及的知识进行系统的阐述。本书由沈阳建筑大学、滁州学院、山东交通学院、南京邮电大学、大连金源勘测技术有限公司“四校一企”联合编写,充分将理论知识与生产实践相结合,偏重于理论的应用,适合作为普通高校测绘工程专业的教材,也可作为测绘工作者的参考书。
前 言
控制测量是测量工作中最为重要的环节之一,它直接决定着测量成果的准确性与可靠性。控制测量是一项复杂的、系统的工作,由于采用的方法和控制网所要求的等级不同,从而使控制测量工作从外业到内业都有较大的区别。所以,从理论到实践都对测绘专业的学生或测量从业者提出了较高的要求,需要深入学习与探讨。因此,历久以来,控制测量学都是测绘工程专业的一门主干课程,在专业课程体系中具有重要的地位,发挥着重要的作用。
本书从内容上按照控制测量工作的流程分为四大部分,共9章。第一部分为第1~3章,重点阐述控制测量工作的基本内容、控制测量的基准、地球椭球与坐标系统的基本知识;第二部分为第4~6章,详细阐述平面控制网和高程控制网的技术设计、布设与实施的方法;第三部分为第7~8章,详细阐述控制测量的计算内容与方法;第四部分为第9章,重点介绍目前控制测量的主要方法,即GNSS测量的基本知识。
本书由沈阳建筑大学、滁州学院、山东交通学院、南京邮电大学、大连金源勘测技术有限公司“四校一企”联合编写,将四所高校多年来控制测量学课程教学中所遇到的问题与企业生产实践中的具体要求紧密结合,使本书更具有针对性。
目 录
第1章 绪论 1
1.1 控制测量学的基本概念 1
1.2 控制网的布设方法 3
1.3 控制测量学的发展概况 7
习题 11
第2章 地球椭球的基本知识 12
2.1 地球椭球的概念 12
2.2 地球椭球的基本参数及相互关系 15
2.3 椭球面上的计算 17
2.4 大地线 25
习题 27
第3章 坐标系统的建立与转换 28
3.1 椭球面上的坐标系 28
3.2 地球的运转与时间系统 31
3.3 参考系的定义与分类 36
3.4 参心坐标系 37
3.5 地心坐标系 42
3.6 站心坐标系 45
3.7 坐标系统的转换 46
习题 51
第4章 控制网的技术设计 53
4.1 国家平面控制网的布设方案与原则 53
4.2 工程平面控制网的布设原则与方案 60
4.3 平面控制网的技术设计 66
4.4 平面控制网的踏勘选点与标石埋设 72
4.5 高程基准 74
4.6 高程控制网的布设原则与方案 79
4.7 高程控制网的设计、选点与埋石 83
习题 87
第5章 平面控制网的布设与实施 89
5.1 全站仪的基本原理 89
5.2 电子全站仪的检验 99
5.3 水平角观测 113
5.4 精密测角的误差来源与注意事项 118
5.5 精密距离测量 123
5.6 精密测距的误差分析 127
5.7 偏心观测与归心改正 128
习题 134
第6章 高程控制网的布设与实施 135
6.1 精密水准仪与精密水准尺 135
6.2 精密水准仪与水准尺的检验 139
6.3 精密水准测量的实施 144
6.4 精密水准测量的误差来源与
注意事项 149
6.5 精密三角高程测量 155
6.6 跨河高程测量 158
6.7 水准测量概算 166
习题 169
第7章 将地面观测成果归算至
高斯平面 170
7.1 将地面观测值归算至参考椭球面 170
7.2 地图投影的基本知识 173
7.3 椭球面到平面的正形投影 176
7.4 高斯投影 179
7.5 将椭球面元素归算至高斯平面 192
7.6 工程控制网常用的坐标系 199
习题 206
第8章 工程控制网的数据处理 207
8.1 控制测量概算 207
8.2 工程控制网的条件平差 214
8.3 工程控制网的间接平差 226
习题 241
第9章 全球导航卫星系统(GNSS)的
基本知识 242
9.1 概述 242
9.2 GNSS的构成 243
9.3 GNSS卫星定位原理 245
9.4 GNSS测量的误差来源与解决方案 252
9.5 GNSS测量的实施 256
9.6 GNSS的数据处理 263
习题 267
参考文献 268
第2章 地球椭球的基本知识
所有的测量工作均在地球表面上进行,测量的外业工作以大地水准面为基准面,以铅垂线为基准线,而测量的内业工作却是以参考椭球面为基准面,以法线为基准线,在内外业成果进行相互转换之前,必须对地球椭球的基本知识有所了解,因此,本章将从地球椭球基本概念、椭球的相关参数、椭球表面的基础计算等方面进行讲解。
2.1 地球椭球的概念
地球是一个由极为不规则的曲面包围起来的近似于椭球的形体,在地球表面上,海洋的面积约占地球表面总面积的71%,陆地面积约占29%。其表面高低起伏,形态非常复杂,最高点珠穆朗玛峰的海拔高度达8844.43米,而最低点马里亚纳海沟则深达11 034米,尽管高低起伏近20 000米,但与6371公里的地球半径相比只能算是极其微小的起伏。由于不规则的表面形态不利于研究地球的运转及地面点的定位,因此为了便于科学研究,首先需要对地球的形体进行研究与分析,确定测量工作的基准面与基准线。
2.1.1 大地水准面与似大地水准面