測(cè)量基礎(chǔ)知識(shí)

PAGEPAGE40物探工程測(cè)量基礎(chǔ)知識(shí)簡介

河北省煤田地質(zhì)局物測(cè)地質(zhì)隊(duì)二○○四年九月目錄一、大地控制網(wǎng)建立的基本原理………11、大地水準(zhǔn)面…………12、參考橢球面…………13、大地地理坐標(biāo)和天文地理坐標(biāo)………………34、大地原點(diǎn)………………………45、高斯平面直角坐標(biāo)………………………46、高斯投影的分帶…………………………57、平均海水面的測(cè)定………………………68、水準(zhǔn)原點(diǎn)………………………7二、大地控制網(wǎng)的布設(shè)原則……………………71、建立國家水平控制網(wǎng)的意義……………………72、水平控制網(wǎng)的布網(wǎng)原則……………83、水平控制網(wǎng)的布網(wǎng)方案………………………9⑴、一等三角鎖的布設(shè)方案……………9⑵、二等網(wǎng)的布設(shè)方案…………………10⑶、三、四等角網(wǎng)的布設(shè)方案………………………10⑷、小三角網(wǎng)的布設(shè)方案……………114、高程控制網(wǎng)的布設(shè)方案……………11三、我國一、二等大地網(wǎng)的歷史和現(xiàn)狀……………………12四、全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(GPS)……………………141、GPS簡介………………………142、GPS應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛…………163、我國GPS控制網(wǎng)的布網(wǎng)方案………………184、測(cè)量型GPS的發(fā)展方向VRS技術(shù)………20五、物探工程測(cè)量簡介…………………251、GPS在物探工程測(cè)量上的應(yīng)用………………252、常規(guī)儀器建立勘探區(qū)控制網(wǎng)方法…………283、常規(guī)儀器測(cè)線放樣方法介紹…………………294、成果數(shù)據(jù)的檢查…………………………28六、地形圖簡介………………301地形圖的分幅…………………………302、地形圖的編號(hào)……………313、地形圖坐標(biāo)注記一般知識(shí)………………………334、其它………………34物探工程測(cè)量基礎(chǔ)知識(shí)簡介一、大地控制網(wǎng)建立的基本原理要完成大地控制測(cè)量，首先就必須考予到與測(cè)量密切相關(guān)的三種地球表面。一是地球的自然表面，二是地球的物理表面——大地水準(zhǔn)面，三是地球的數(shù)學(xué)表面——參考橢球面。大地控制測(cè)量工作是在地球的自然表面進(jìn)行的，而野外測(cè)得的測(cè)量數(shù)據(jù)（長度、角度）是無法在地球的自然表面上進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的，這就需要選擇非常接近于地球形狀的、具有代表的、并且能確定其位置的表面，作為地球的基準(zhǔn)面，以處理大地測(cè)量的成果。1、大地水準(zhǔn)面地球上任何一個(gè)質(zhì)點(diǎn)的重力，都是地心引力和地球自轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力的合力。重力線方向就是鉛垂線的方向。在靜止的液體表面上，處處與鉛垂線方向正交。具有這種特性的液面，通常叫做水準(zhǔn)面。通過不同高度的點(diǎn)，都可以有一個(gè)水準(zhǔn)面，所以水準(zhǔn)面有無數(shù)個(gè)，其中一個(gè)與平均海洋面重合的水準(zhǔn)面，我們就稱它為大地水準(zhǔn)面。將它延展到大陸內(nèi)部，就成為一個(gè)閉合的曲面，由它包圍的形體就是地球的真實(shí)形體，稱為大地體。2、參考橢球面大地水準(zhǔn)面的形狀，決定于重力，而地殼的物質(zhì)分布是不規(guī)則的，所以各地的重力分布也不規(guī)則，因此大地水準(zhǔn)面是個(gè)不規(guī)則的表面，如圖1-2所示。這個(gè)表面是無法用簡單的數(shù)學(xué)公式來表示的，大地測(cè)量的成果也就不可能在這個(gè)面上進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。在實(shí)際的大地測(cè)量工作中，是選擇一個(gè)和大地體非常接近的旋轉(zhuǎn)橢球來表示地球的形狀和大小的，通常又叫做參考橢球。圖1-2與大地體符合得最好的旋轉(zhuǎn)橢球，稱為總地球橢球，它必須滿足下列三個(gè)條件：一是總地球橢球的中心與地球的重心重合，兩者的赤道面相合；二是地球橢球的體積與大地體的體積相等，三是地球橢球面與大地水準(zhǔn)面之間的高差的平方和應(yīng)為最小。從理論上說，只有在整個(gè)地球表面上進(jìn)行互相聯(lián)成一個(gè)整體內(nèi)的天文、大地測(cè)量，并在整個(gè)地球表面上進(jìn)行了重力測(cè)量，才能確定總地球橢球，但是這項(xiàng)工作是難以實(shí)現(xiàn)的?，F(xiàn)在雖然有全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)，可以在較短的時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)全球范圍內(nèi)的位置的確定，但要實(shí)現(xiàn)全球范圍內(nèi)的重力精確測(cè)量仍然是不容易。目前有些國家和地區(qū)，為了大地測(cè)量工作的實(shí)際需要，只有根據(jù)局部的天文、大地測(cè)量和重力測(cè)量的資料，研究局部的大地水準(zhǔn)面的情況，確定一個(gè)與總地球橢球較為近似的橢球，以表示地球的形狀和大小，作為處理大地測(cè)量成果的依據(jù)。這個(gè)地球橢球就是參考橢球。參考橢球的形狀和大小，是由它的長、短半徑和扁率來確定的。參考橢球的長軸a和短軸b，是確定參考橢球形狀和大小的基本元素。通常也可以用長軸和扁率α作為參考橢球的基本元素。扁率α=(a-b)/a。我國在解放初期，因?yàn)榻夥徘按蟮販y(cè)量資料十分貧乏，還不可能推算出適合我國情況的參考橢球元素。在當(dāng)時(shí)的情況下，廢棄了解放前采用過的美國海福特元素，而過渡性地暫時(shí)采用了蘇聯(lián)克拉索夫斯基元素，其具體數(shù)值為：長軸a：6378245米，扁率α=1：298.3。這就是北京54坐標(biāo)系統(tǒng)參考橢球的參數(shù)。3、大地地理坐標(biāo)和天文地理坐標(biāo)表示點(diǎn)在球面上位置的坐標(biāo)系統(tǒng)稱為地理坐標(biāo)。地理坐標(biāo)又按坐標(biāo)所依據(jù)的基本的線和面的不同以及求得坐標(biāo)的方法的不同，而分為大地地理坐標(biāo)和天文地理坐標(biāo)兩種。大地地理坐標(biāo)是表示地面點(diǎn)P在參考橢球面上的位置的，由大地經(jīng)度L和大地緯度B表示。在圖1-3中，P點(diǎn)是相應(yīng)的地面點(diǎn)按法線(與參考橢球面垂直的線)方向投影到參考橢球面上的。其大地經(jīng)度L，就是包含P的子午面與起始子午面所夾的二面角，由起始子午面向東從0°到180°稱東經(jīng)，向西的稱西經(jīng)。大地緯度B，是過P點(diǎn)的法線與赤道面的交角，由赤道向北從0°到90°稱北緯，向南稱南緯。由P點(diǎn)向參考橢球面另一點(diǎn)Q所做的法面（垂直于橢球面的平面）與過P的子午面所夾的二面角，稱為P到Q的大地方位角。圖1-3天文地理坐標(biāo)由天文經(jīng)度λ和天文緯度φ表示，其地面點(diǎn)位是按鉛垂線方向投影到大地水準(zhǔn)面上的。天文經(jīng)度和天文緯度是用天文測(cè)量的方法測(cè)得的。一個(gè)點(diǎn)上大地坐標(biāo)和天文坐標(biāo)的差異，與這個(gè)點(diǎn)上的垂線偏差有關(guān)。根據(jù)實(shí)測(cè)和理論研究的結(jié)果，可知垂線偏差一般在3″一4″左右。4、大地原點(diǎn)各點(diǎn)的大地坐標(biāo)，都是由一個(gè)大地原點(diǎn)開始；而后采用三角測(cè)量和導(dǎo)線測(cè)量的方法，逐步推算而得的。所以大地原點(diǎn)就是一個(gè)國家大地控制網(wǎng)的起算點(diǎn)。確定大地原點(diǎn)的工作通常稱為參考橢球的定向(或定位)。定位的一般方法是：在大地控制網(wǎng)的主干三角網(wǎng)中，選擇一個(gè)三角點(diǎn)作為控制網(wǎng)的起始點(diǎn)(大地原點(diǎn))。在起始點(diǎn)上精確測(cè)定天文經(jīng)緯度，方位角，并假定它們就是橢球面上的大地坐標(biāo)。由此可知參考橢球定位工作，包括以下幾個(gè)方面⑴．采用可靠的適合自己國家情況的參考橢球元素；⑵．在主干三角網(wǎng)中，選擇一個(gè)三角點(diǎn)作為大地原點(diǎn)，精密測(cè)定它的天文經(jīng)緯度和某方向的天文方位角；⑶．直接采取大地原點(diǎn)的天文經(jīng)緯度和方位角，作為這個(gè)點(diǎn)在參考橢球面上的大地坐標(biāo)值；⑷．確定平均海水面的位置，也就是確定大地水準(zhǔn)面的位置；并且依據(jù)大地水準(zhǔn)面，用水準(zhǔn)測(cè)量的方法，確定大地原點(diǎn)的海拔高程。5、高斯平面直角坐標(biāo)進(jìn)行地形測(cè)量和工程測(cè)量，都是把地面當(dāng)作平面，控制點(diǎn)的平面位置，都是用平面直角坐標(biāo)來表示，而不能采用地理坐標(biāo)，因此必須將地理坐標(biāo)化算為平面直角坐標(biāo)。將參考橢球面上點(diǎn)的大地坐標(biāo)(大地經(jīng)緯度)化算為平面直角坐標(biāo)的問題，也就是將球面展成為平面，通常稱為地圖投影。地圖投影的方法很多，目前采用的是高斯正形投影，從幾何概念上說，又稱為等角橫切圓柱投影。所以現(xiàn)在采用的平面直角坐標(biāo)系，又稱為高斯直角坐標(biāo)系。6、高斯投影的分帶高斯投影的分帶，有六度帶和三度帶，在平面坐標(biāo)系統(tǒng)中，長度比m=1+Y2/2R2隨著至中央子午線距離的增加而迅速增大。長度比的增大，導(dǎo)致線段長度變形的增大，這對(duì)于測(cè)量工作來說，是十分不利的。為了限制長度變形，就需要把投影區(qū)域限定在中央子午線兩旁的一定范圍內(nèi)。為此，通常按經(jīng)度每隔6°用子午線把橢球面分成若干長條形的投影帶，每一個(gè)投影帶獨(dú)立投影到平面上，形成彼此獨(dú)立的坐標(biāo)系統(tǒng)。位于投影帶中央的子午線就叫中央子午線，中央子午線和赤道的投影線分別是縱坐標(biāo)軸和橫坐標(biāo)軸。用于分帶的子午線就叫分帶子午線或邊界子午線，如圖1—14所示。第1帶的西部邊界子午線是格林尼治0°子午線，由0°子午線起每隔經(jīng)差6°自西向東分依次編號(hào)1、2、3、……，其帶號(hào)N和中央子午線經(jīng)度上Ln的關(guān)系用下式表示為：Ln=6°N—3°對(duì)于6°投影帶邊緣地區(qū)，長度變形仍然很大。為了進(jìn)一步限制長度變形，可以采用3°投影分帶。此時(shí)，6°帶的中央子午線和分帶子午線，均是3°帶的中央子午線。第1個(gè)3°帶和第1個(gè)6°帶的中央子午線重合，所以3°帶的帶號(hào)N和中央子午線經(jīng)度Ln的關(guān)系用式子表示即Ln=3°n。6°帶與3°帶的相互位置，如圖1-6所示。圖1-6橫坐標(biāo)Y的絕對(duì)值自中央子午線向兩邊增加，中央子午線以東為正，以西為負(fù)。在實(shí)際工作中，為了避免Y坐標(biāo)出現(xiàn)負(fù)值，規(guī)定將Y值加上500000m(500km)。同時(shí)，為了區(qū)別各帶坐標(biāo)的不同，又規(guī)定在Y值前面冠以帶號(hào)。至于縱坐標(biāo)X值，無論在那一帶都是由赤道起算的自然值。如東龐礦的中央子午線為114度，為三度帶坐標(biāo)，帶號(hào)為38，該礦職工醫(yī)院中的某點(diǎn)坐標(biāo)為x=4121766.6；y=542033.9。帶號(hào)38僅作表記，不參加計(jì)算和應(yīng)用。7、平均海水面的測(cè)定作為高程起算基準(zhǔn)面的大地水準(zhǔn)面，是以某處的平均海水面為依據(jù)的，平均海水面是通過驗(yàn)潮工作來測(cè)定的。所謂驗(yàn)潮工作，就是在一深水港內(nèi)，選一不易受風(fēng)浪影響的地方設(shè)驗(yàn)潮站，利用垂直樹立的標(biāo)尺，長期觀測(cè)水位的升降·根據(jù)多年觀測(cè)的資料，以求出海水面的平均位置，這個(gè)海水面就稱為平均海水面。我國海岸線長，驗(yàn)潮站不只一處，各驗(yàn)潮站所測(cè)的海水面位置不會(huì)一致，因此只能采用一個(gè)驗(yàn)潮站所測(cè)的海水面的位置作為全國高程的起算基準(zhǔn)面，其它驗(yàn)潮站測(cè)得的可作參考。我國國家大地點(diǎn)的高程，是以1956年由青島驗(yàn)潮站求出的黃海平均海水面為基準(zhǔn)進(jìn)行推算的。8、水準(zhǔn)原點(diǎn)為了確定平均海水面的具體位置，須在沿海港灣，利用驗(yàn)潮的方法，連續(xù)測(cè)定該地區(qū)海水面的位置；年積月累，最后取其平均值，即得該地區(qū)的平均海水面。我國是以青島1950—1056年，期間進(jìn)行的驗(yàn)潮結(jié)果求得平均海水面，即1956年黃海平均海水面，作為高程起算基準(zhǔn)面，根據(jù)這個(gè)高程基準(zhǔn)面計(jì)算的各點(diǎn)高程，統(tǒng)稱為1956年黃海高程系高程。為了明顯而穩(wěn)固地表示高程起算面的位置，必須建立一個(gè)與平均海水面相聯(lián)系的水準(zhǔn)點(diǎn)，以作為推算國家高程控制網(wǎng)高程的起算點(diǎn)，這個(gè)水準(zhǔn)點(diǎn)叫做水準(zhǔn)原點(diǎn)。如圖下圖。我國的水準(zhǔn)原點(diǎn)設(shè)在青島附近。由一個(gè)原點(diǎn)和五個(gè)附點(diǎn)構(gòu)成一個(gè)水準(zhǔn)原點(diǎn)網(wǎng)。用精密水準(zhǔn)測(cè)量把它們與驗(yàn)潮站的水位標(biāo)尺進(jìn)行聯(lián)測(cè)后求得原點(diǎn)高出黃海平均海水面的高程為72.289m。二、大地控制網(wǎng)的布設(shè)原則1、建立國家水平控制網(wǎng)的意義建立全國性的統(tǒng)一的精度高密度均勻的控制網(wǎng)，對(duì)于測(cè)繪各種比例尺的地形圖、進(jìn)行某些工程建設(shè)和科學(xué)研究都有重大的意義。建立全國性的大地控制網(wǎng)，有一個(gè)統(tǒng)一的坐標(biāo)系統(tǒng)，地形測(cè)量就可以在這個(gè)基礎(chǔ)上分區(qū)分批地進(jìn)行，測(cè)制的地形圖可以互相拼接成一個(gè)整體，不致重復(fù)遺漏和分裂。全國性大地網(wǎng)的精度是均勻一致的，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行的地形測(cè)量精度也必然一致，并可把測(cè)量誤差限制在一定范圍內(nèi)，而不致積累。2、水平控制網(wǎng)的布網(wǎng)原則⑴、由高級(jí)到低級(jí)逐級(jí)加密我國領(lǐng)土遼闊，自然條件復(fù)雜，此外根據(jù)地區(qū)條件、建設(shè)規(guī)模和特點(diǎn)，以及國防的需要等因素，要測(cè)制各種比例尺地形圖，因此對(duì)水平控制點(diǎn)的密度和精度，就有不同的要求，如果用同一的精度在全國一次布設(shè)能滿足各種比例尺測(cè)圖需要的控制網(wǎng)，在像我國這樣領(lǐng)土遼闊的國家，是有很大困難的，也不能滿足經(jīng)濟(jì)和國防建設(shè)對(duì)地形圖的急需，所以就采取了由大到小逐級(jí)加密的原則。⑵、要有足夠的精度國家水平控制網(wǎng)的精度，應(yīng)根據(jù)測(cè)圖的要求而定，當(dāng)然也要考慮某些工程測(cè)量的需要。如要滿足施測(cè)1:2000地形圖的要求，就要求控制點(diǎn)的點(diǎn)位相對(duì)中誤差小于測(cè)圖比例尺的精度。所謂比例尺精度就是相應(yīng)圖上為土0.1毫米的實(shí)地長。測(cè)制1:2000地形圖時(shí)，控制點(diǎn)的點(diǎn)位中誤差應(yīng)不大于±0.2米，從表1—4中，可以看出我國的水平控制網(wǎng)的精度是相當(dāng)高的。⑶、要有足夠的密度測(cè)繪不同比例尺的地形圖，對(duì)三角點(diǎn)的密度有不同的要求，1:25000測(cè)圖每50平方公里一個(gè)點(diǎn)；1:10000測(cè)圖每50平方公里一個(gè)點(diǎn)；1:5000測(cè)圖每20平方公里一個(gè)點(diǎn)；1:2000測(cè)圖每6平方公里一個(gè)點(diǎn)。根據(jù)三角點(diǎn)的密度，可得出不同比例尺測(cè)圖的三角點(diǎn)間的距離如下：1:25000測(cè)圖S=8公里1:10000測(cè)圖S=8公里1:5000測(cè)圖S=5公里1:2000測(cè)圖S=2.5公里以上對(duì)控制點(diǎn)的精度和密度的要求，就是制訂水平控制網(wǎng)布設(shè)方案的依據(jù)。在施測(cè)1:10000和1:25000比例尺地形圖時(shí)，控制網(wǎng)要布設(shè)三等的，施測(cè)1:5000或更大比例尺地形圖時(shí)，控制網(wǎng)要布設(shè)四等網(wǎng)。⑷、要有統(tǒng)一的規(guī)格建立國家統(tǒng)一的大地控制網(wǎng)，可以由各專門測(cè)量機(jī)構(gòu)或其它部門的測(cè)量機(jī)構(gòu)分頭進(jìn)行，因此必須要有統(tǒng)一的作業(yè)規(guī)范，才能使所測(cè)成果資料規(guī)格統(tǒng)一以便互相利用；避免重復(fù)浪費(fèi)，并能加速建立控制網(wǎng)的進(jìn)程。建國以后，我國有關(guān)韻測(cè)繪機(jī)構(gòu)頒發(fā)了國家三角測(cè)量和精密導(dǎo)線測(cè)量規(guī)范(以后簡稱《三角規(guī)范》)。該規(guī)范中關(guān)于國家控制網(wǎng)布設(shè)規(guī)格和推算元素精度列入表1-3，表1-4中。3、水平控制網(wǎng)的布網(wǎng)方案⑴、一等三角鎖的布設(shè)方案一等三角鎖是國家水平控制網(wǎng)的骨干，具有很高的精度。它大體上沿著經(jīng)緯線的方向，布成縱橫交叉的鎖系如圖2-3-1。鎖系交叉點(diǎn)間的一段叫作鎖段，鎖段長約200公里。三角鎖可以由單三角形組成，也可以由中點(diǎn)多邊形，大地四邊形幾種混合的圖形組成。在鎖的交叉處，要精密地測(cè)定起始邊，在起始邊的兩端點(diǎn)上，精密地測(cè)定天文經(jīng)緯度和天文方位角并在鎖段中央的一個(gè)三角點(diǎn)上測(cè)定天文經(jīng)緯度，以這些精確的邊長和方位角來控制鎖段中邊長、角度誤差的積累。⑵、二等網(wǎng)的布設(shè)方案二等三角網(wǎng)是測(cè)制各種比例尺地形圖的基本控制，是三，四等三角點(diǎn)加密的基礎(chǔ)，因此必須具有較高的精度和密度。二等三角網(wǎng)是在一等鎖段圍成的空隙內(nèi)布成全面三角網(wǎng)，如圖2-3-2，二等網(wǎng)和一等鎖連接時(shí)應(yīng)有良好的圖形，在二等網(wǎng)中間適宜的地方，要測(cè)定起始邊，并測(cè)定天文經(jīng)緯度和方位角，以控制邊長、方位角的誤差積累。圖2-3-1圖2-3-2⑶、三、四等角網(wǎng)的布設(shè)方案三、四等三角網(wǎng)，是在二等全面網(wǎng)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步加密的控制網(wǎng)。在二等網(wǎng)的基礎(chǔ)上加密三等網(wǎng)，和在三等網(wǎng)的基礎(chǔ)上加密四等網(wǎng)，基本上采用插網(wǎng)法。如圖2-3-3。三等網(wǎng)的密度可以滿足1:10000比例尺測(cè)圖的需要，四等點(diǎn)的密度可以滿足1:5000比例尺測(cè)圖需要。三、四等網(wǎng)的精度還可以滿足測(cè)制1:2000比例尺地形圖的需要，不過點(diǎn)的密度耍適當(dāng)加大。圖2-3-3⑷、小三角網(wǎng)的布設(shè)方案測(cè)量大比例尺地形圖時(shí)，若三，四等網(wǎng)的密度仍不能滿足接加密圖根點(diǎn)的需要時(shí)，可以在三、四等網(wǎng)的基礎(chǔ)上加密一種三角網(wǎng)，邊長約為一公里左右，測(cè)角中誤差為±5″的小三角網(wǎng)或5″導(dǎo)線網(wǎng)。有些面積在50平方公里以內(nèi)的小測(cè)區(qū)，國家水平控制點(diǎn)密度不足或受到破壞，也可以布設(shè)5’小三角網(wǎng)或?qū)Ь€網(wǎng)作為測(cè)區(qū)的首級(jí)控制。4、高程控制網(wǎng)的布設(shè)方案國家高程控制網(wǎng)就是用水準(zhǔn)測(cè)量的方法建立的國家水準(zhǔn)網(wǎng)。建立國家水準(zhǔn)網(wǎng)，不僅要有統(tǒng)一的起算基準(zhǔn)面，并且要有統(tǒng)一的規(guī)格和布網(wǎng)方案。對(duì)于水準(zhǔn)點(diǎn)的精度和密度也根據(jù)實(shí)際情況提出相應(yīng)的要求。我國國家水準(zhǔn)網(wǎng)也是采用分級(jí)布設(shè)逐級(jí)加密的原則，分為一、二、三，四等，各級(jí)精度規(guī)定如下表：一等水準(zhǔn)網(wǎng)是構(gòu)成國家高程控制網(wǎng)的骨干，同時(shí)也是研究地殼和地面垂直運(yùn)動(dòng)等的主要依據(jù)資料。因此一等水準(zhǔn)路線應(yīng)沿地質(zhì)構(gòu)造穩(wěn)定，交通不太繁忙，路面坡度平緩的交通線布設(shè)，并構(gòu)成網(wǎng)狀。一等環(huán)線的周長，在平原丘陵地區(qū)應(yīng)在1000—1500公里之間，在山區(qū)和高山區(qū)，由于施測(cè)困難，周長可適當(dāng)放寬。二等水準(zhǔn)網(wǎng)是國家高程控制的全面基礎(chǔ)。在一等水準(zhǔn)環(huán)內(nèi)布設(shè)二等網(wǎng)，應(yīng)盡量沿著公路、鐵路及河流布設(shè)，以保證較好的觀測(cè)條件。二等網(wǎng)環(huán)線的周長，在平原和丘陵地區(qū)，應(yīng)在500—750公里之間，高山區(qū)和困難地區(qū)可適當(dāng)放寬。二等附合水準(zhǔn)路線最長允許到450公里。三，四等水準(zhǔn)網(wǎng)是地形測(cè)量和各種工程建設(shè)所需高程的基礎(chǔ)。三等水準(zhǔn)路線，可根據(jù)需要在高級(jí)水準(zhǔn)網(wǎng)內(nèi)加密，布設(shè)附合路線，并盡可能交叉地構(gòu)成閉合環(huán)，單獨(dú)的附合路線的長度不應(yīng)超過200公里，環(huán)線周長應(yīng)不超過300公里。四等水準(zhǔn)，一般以附合路線的形式布設(shè)于高等水準(zhǔn)點(diǎn)之間，附合路線的長度不應(yīng)超過80公里。三、我國一、二等大地網(wǎng)的歷史和現(xiàn)狀在舊中國，我國的大地測(cè)量只作了一些零星工作，坐標(biāo)系統(tǒng)紊亂，精度很低。所以我國天文大地網(wǎng)的布設(shè)實(shí)際上是從新中國成立后才開始的。解放以來，我國測(cè)繪工作者按統(tǒng)一的大地測(cè)量法式的要求；在全國范圍內(nèi)沿經(jīng)緯線方向布設(shè)了一等三角鎖。全國一等三角鎖總長度近八萬公里，構(gòu)成一百二十多個(gè)鎖環(huán)，近四百個(gè)鎖段，包括近5000個(gè)一等三角點(diǎn)。此外，還有十多個(gè)閉合的一等導(dǎo)線環(huán)，導(dǎo)線全長一萬多公里。一等三角鎖的測(cè)角中誤差，按菲列羅公式計(jì)算為0.55″(平均值)?；€擴(kuò)大邊起始方位角閉合差平均值為±1.00″左右；緯度中誤差為±0.20″左右，經(jīng)度中誤差為、±0.01一±0.02s之間，起算邊長的相對(duì)中誤差一般小于1／35萬。目前，全國的二等三角網(wǎng)可分為兩種情況。1958年以前是每一個(gè)一等鎖環(huán)內(nèi)布設(shè)兩個(gè)十字交叉的二等基本鎖，把一等鎖環(huán)分成四個(gè)部分，然后再在這四個(gè)部分內(nèi)布設(shè)二等補(bǔ)充網(wǎng)，其測(cè)角中誤差為±1.8″左右。1958年以后，為了提高天文大地網(wǎng)的精度，改成在一等鎖環(huán)內(nèi)布設(shè)二等連續(xù)三角網(wǎng)，在網(wǎng)中加測(cè)必要的起始邊長和方位角，測(cè)角中誤差小于±1.0″。全國一、二、三等三角點(diǎn)共約五萬多個(gè)。五十年代末基本上完成了三角測(cè)量部分。六十年代初期在青藏高原施測(cè)了一等電磁波測(cè)距導(dǎo)線，其轉(zhuǎn)折角的測(cè)角中誤差為±1.0″左右。邊長精度分別為1／50萬(光電測(cè)距邊)和1／20萬(微波測(cè)距邊)。從六十年代至七十年代中期，我國對(duì)天文大地網(wǎng)講行了修測(cè)和改造。對(duì)于鎖段邊長條件閉合差和方位角條件閉合差超限者，均進(jìn)行了重測(cè)。對(duì)于鎖段過長者，又在鎖段中央加測(cè)了起始邊和拉普拉斯方位角。這樣，經(jīng)過二十余年的努力，在我國幅員遼闊的土地上，已經(jīng)形成了一個(gè)以三角網(wǎng)和導(dǎo)線網(wǎng)混合組成的高精度的平面坐標(biāo)控制體系。四、全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(GPS)1、GPS簡介全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)就是利用衛(wèi)星電文對(duì)地球上任意目標(biāo)進(jìn)行定位和導(dǎo)航的定位系統(tǒng)，目前除了美國的全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)之外，還有俄羅斯的GLONASS衛(wèi)星定位系統(tǒng)和中國的北斗星導(dǎo)航定位系統(tǒng)。歐盟正在計(jì)劃建設(shè)伽利略系統(tǒng)，它的空間部分將由30顆衛(wèi)星組成。1973年12月，美國國防部正式批準(zhǔn)陸?？杖姽餐兄茖?dǎo)航全球定位系統(tǒng)（GPS）。1994年進(jìn)入完全運(yùn)行狀態(tài)；整套GPS定位系統(tǒng)由三個(gè)部分組成的，即由GPS衛(wèi)星組成的空中部分、由若干地面站組成的地面監(jiān)控系統(tǒng)、以接收機(jī)為主體的用戶設(shè)備。三者有各自獨(dú)立的功能和作用，但又是有機(jī)地配合而缺一不可的整體系統(tǒng)。GPS的空間部分由24顆GPS工作衛(wèi)星所組成，這些GPS工作衛(wèi)星共同組成了GPS衛(wèi)星星座，其中21顆為用于導(dǎo)航的衛(wèi)星，3顆為活動(dòng)備用衛(wèi)星。這24顆衛(wèi)星分布在6個(gè)傾角為55°,高度約為20200公里的高空軌道上繞地球運(yùn)行。衛(wèi)星的運(yùn)行周期約為12恒星時(shí)。完整的工作衛(wèi)星星座保證在全球各地可以隨時(shí)觀測(cè)到4-8顆高度角為15°以上的衛(wèi)星,若高度角在5°則可達(dá)到12顆衛(wèi)星。每顆GPS工作衛(wèi)星都發(fā)出用于導(dǎo)航定位的信號(hào)。GPS用戶正是利用這些信號(hào)來進(jìn)行工作。GPS衛(wèi)星GPS控制站衛(wèi)星運(yùn)行圖定位示意圖GPS的控制部分由分布在全球的若干個(gè)跟蹤站所組成的監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成，根據(jù)其作用不同，這些跟蹤站又被分為主控站、監(jiān)控站和注入站。主控站擁有大型電子計(jì)算機(jī)，用作為主體的數(shù)據(jù)采集、計(jì)算、傳輸、診斷、編輯等工作，它完成采集數(shù)據(jù)功能；編輯導(dǎo)航電文（衛(wèi)星星歷、時(shí)鐘改正數(shù)、狀態(tài)數(shù)據(jù)及大氣改正數(shù)）并送入注入站功能；診斷地面支撐系統(tǒng)的協(xié)調(diào)工作、診斷衛(wèi)星健康狀況并向用戶指示功能和調(diào)整衛(wèi)星誤差。監(jiān)測(cè)站的主要任務(wù)是對(duì)每顆衛(wèi)星進(jìn)行觀測(cè)，并向主控站提供觀測(cè)數(shù)據(jù)。每個(gè)監(jiān)控站配有GPS接收機(jī)，對(duì)每顆衛(wèi)星長年連續(xù)不斷地進(jìn)行觀測(cè)，每6秒進(jìn)行一次偽距測(cè)量和積分多普勒觀測(cè)，采集氣象要素等數(shù)據(jù)。監(jiān)測(cè)站是一種無人值守的數(shù)據(jù)采集中心，受主控站的控制，定時(shí)將觀測(cè)數(shù)據(jù)送往主控站。主控站將編輯的衛(wèi)星電文傳送到位于三大洋的三個(gè)注入站，定時(shí)將這些信息注入各個(gè)衛(wèi)星，然后由GPS衛(wèi)星發(fā)送給廣大用戶。用戶部分主要是各種接收機(jī)。中國的北斗系統(tǒng)空間部分是由兩顆工作星和1顆備用星組成，其定位原理與全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)有所不同。北斗系統(tǒng)能覆蓋整個(gè)中國及周邊地區(qū)，不僅投資少，而且擁有通信功能，全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)則沒有，更重要的是北斗系統(tǒng)是我國自主的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。把國防應(yīng)用建立在別國的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)上是不可靠的。2、GPS應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛衛(wèi)星導(dǎo)航的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，有人形容它的應(yīng)用只受到人的想象力的限制，事實(shí)上凡是涉及到位置、速度、時(shí)間信息的都與衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)息息相關(guān)。衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)最初是用于軍事領(lǐng)域，美國和俄羅斯都是如此，如用于核潛艇遠(yuǎn)洋定位、導(dǎo)彈導(dǎo)航等。第一次海灣戰(zhàn)爭，美國用全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)解決了在沙漠中定位的問題，而在這次伊拉克戰(zhàn)爭中，美國98％的武器都用了全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)。自從1995年全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)向民用開放后，迅速應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域，其應(yīng)用大大超出了當(dāng)初人們的想象。我國是1986年在石油物探領(lǐng)域最早引進(jìn)全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)接收機(jī)的，那時(shí)在新疆塔克拉瑪干大沙漠石油勘探中需要定位，而常規(guī)的測(cè)量方法不行，因?yàn)榱魃衬馨褱y(cè)量標(biāo)志埋掉。全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)給大地測(cè)繪帶來了一場(chǎng)革命。我國測(cè)繪部門把全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)用于數(shù)字中國建設(shè)，僅在交通方面2001年把33．6萬公里的國道和省道定位問題全部解決。2002年開始，又做省道修測(cè)和市道、縣道的測(cè)定工作。另一個(gè)是我國有92萬座測(cè)量標(biāo)志，如三角架、地下標(biāo)尺等等，經(jīng)過風(fēng)吹雨打很多都破壞了，怎么保護(hù)?最后確定有4萬座作為國家重點(diǎn)保護(hù)，而其中具有衛(wèi)星定位的有2500多個(gè)點(diǎn)?？梢娦l(wèi)星定位在測(cè)繪中的重要作用。國民經(jīng)濟(jì)各個(gè)領(lǐng)域都要用到衛(wèi)星導(dǎo)航定位。通信行業(yè)用衛(wèi)星導(dǎo)航定位技術(shù)做時(shí)間同步；電力、有線電視、城市地下管道采用衛(wèi)星定位技術(shù)布設(shè)線路；公安、銀行、醫(yī)療、消防等用它營建緊急救援或報(bào)警系統(tǒng)；汽車、船舶用衛(wèi)星定位技術(shù)導(dǎo)航；在電子商務(wù)領(lǐng)域，衛(wèi)星定位技術(shù)被用于客戶管理和物流配送。數(shù)字農(nóng)業(yè)、抗震救災(zāi)、天氣預(yù)報(bào)等都要用到衛(wèi)星導(dǎo)航定位技術(shù)。如在雅安利用衛(wèi)星定位進(jìn)行滑坡變形監(jiān)測(cè)，在當(dāng)?shù)匕惭b了許多傳感器，這些傳感器的數(shù)據(jù)通過北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)自動(dòng)傳到監(jiān)測(cè)中心，設(shè)在北京的監(jiān)測(cè)中心就能對(duì)當(dāng)?shù)氐那闆r了如指掌。甚至我們用衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)做大樓、大橋在風(fēng)中搖擺的監(jiān)測(cè)。1998年洪水，長江第七次洪峰就要到來，在清江和長江匯合的地方，清江上游壩能不能控制住，需不需要泄洪，誰也不敢說，這涉及到55萬居民的生命財(cái)產(chǎn)安全，怎么辦?這時(shí)候用衛(wèi)星定位技術(shù)在清江大壩上建了5個(gè)定位點(diǎn)，如果大壩位移超過30毫米就必須泄洪。當(dāng)時(shí)測(cè)出位移幾毫米、十幾毫米、二十幾毫米……可以不泄洪，長江第七次洪峰順利通過?，F(xiàn)在有的手機(jī)上已經(jīng)安了全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)芯片，衛(wèi)星導(dǎo)航定位與普通百姓的關(guān)系越來越密切。電腦制造商、通訊設(shè)備商正在推動(dòng)通信、電腦、衛(wèi)星導(dǎo)航定位接收器一體化的各類移動(dòng)信息終端，衛(wèi)星導(dǎo)航定位進(jìn)入消費(fèi)領(lǐng)域?qū)⑹且粋€(gè)非常大的市場(chǎng)。還有現(xiàn)在私家車越來越多，你駕車到一個(gè)地方旅游，盡管你對(duì)那兒的道路一點(diǎn)不熟悉，只要有車載導(dǎo)航系統(tǒng)，就會(huì)在電子地圖上標(biāo)出該走哪條路。全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)的應(yīng)用涉及到我們千家萬戶，比如今后可以給老人、孩子、甚至寵物配一個(gè)終端，以防走失。車輛裝了衛(wèi)星定位系統(tǒng)后，當(dāng)遇到匪徒時(shí)用它報(bào)警。3、我國GPS控制網(wǎng)的布網(wǎng)方案目前我國的等級(jí)大地控制網(wǎng)基本上均采用GPS控制網(wǎng)進(jìn)行布設(shè)，對(duì)于各等級(jí)GPS控制網(wǎng)的作業(yè)要求也有相應(yīng)的規(guī)范規(guī)定，每級(jí)GPS控制網(wǎng)的布設(shè)規(guī)格如下表：GPS網(wǎng)的點(diǎn)與點(diǎn)間不要求通視，但需注意利用常規(guī)測(cè)量方法加密時(shí)的應(yīng)用?？赡軛l件下，新布設(shè)的GPS網(wǎng)應(yīng)與附近已有的GPS點(diǎn)進(jìn)行聯(lián)測(cè)。布設(shè)GPS網(wǎng)時(shí)，應(yīng)與附近的地面控制網(wǎng)點(diǎn)聯(lián)測(cè)，聯(lián)測(cè)點(diǎn)的總數(shù)不得少于三個(gè)，在特殊情況下方可例外。GPS網(wǎng)中的點(diǎn)，除所利用舊點(diǎn)已有水準(zhǔn)聯(lián)測(cè)高程外，應(yīng)根據(jù)需要適當(dāng)進(jìn)行高程聯(lián)測(cè)。A級(jí)網(wǎng)應(yīng)逐點(diǎn)聯(lián)測(cè)高程，B級(jí)網(wǎng)至少每隔2～3點(diǎn)，C級(jí)網(wǎng)每隔3—6點(diǎn)聯(lián)測(cè)一個(gè)高程點(diǎn)，D級(jí)與E級(jí)網(wǎng)可依具體情況確定聯(lián)測(cè)高程的點(diǎn)數(shù)。A級(jí)網(wǎng)與B級(jí)網(wǎng)的高程聯(lián)測(cè)分別采用三等和四等水準(zhǔn)測(cè)量或與其精度相當(dāng)?shù)姆椒ㄟM(jìn)行。C級(jí)至E級(jí)網(wǎng)可采用等外水準(zhǔn)測(cè)量或與其精度相當(dāng)?shù)姆椒ㄟM(jìn)行。從上述規(guī)范規(guī)定來看，GPS控制網(wǎng)的布點(diǎn)密度可根據(jù)需要可密可疏，AB級(jí)控制網(wǎng)的平均邊長均比常規(guī)大地控制一二等網(wǎng)的平均邊長要長的多。但在工程測(cè)量中應(yīng)用最多的三四等級(jí)控制網(wǎng)則和DE級(jí)GPS控制網(wǎng)的規(guī)格相對(duì)應(yīng)。由于GPS控制網(wǎng)布設(shè)方便快捷，國家僅在全國布設(shè)完成了A級(jí)控制網(wǎng)，B級(jí)控制網(wǎng)由各省安排，其它等級(jí)的控制網(wǎng)由各部門各行業(yè)根據(jù)需要進(jìn)行布設(shè)。一般煤田地質(zhì)勘探區(qū)相對(duì)范圍較小，加密布設(shè)的首級(jí)基礎(chǔ)控制網(wǎng)大部分都是E級(jí)GPS控制網(wǎng)。4、測(cè)量型GPS的發(fā)展方向VRS技術(shù)VRS(virtualreferencestation)的意思是虛擬參考站，它所代表的是GPS的網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)。它的出現(xiàn)使得測(cè)量員一進(jìn)入測(cè)區(qū)的任何一點(diǎn)就能立即開始GPS高精度實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)RTK測(cè)量，使的一個(gè)地區(qū)的所有測(cè)繪工作成為一個(gè)有機(jī)的整體，結(jié)束以前GPS作業(yè)單打獨(dú)斗的局面。同時(shí)，它將大大擴(kuò)展RTK的作業(yè)范圍，使GPS的應(yīng)用更廣泛，精度和可靠性將進(jìn)一步提高，使從前許多GPS無法完成的任務(wù)成為可能。這種全新的RTK定位方法從根本上提高了作業(yè)效率和測(cè)量的質(zhì)量。它不再要求建立參考站，從而可以節(jié)省時(shí)間，也節(jié)約了投資。在VRS網(wǎng)內(nèi)，等于已經(jīng)建立了公用的控制點(diǎn)，消除了不精確的控制點(diǎn)所產(chǎn)生的誤差傳播。其工作原理：固定參考站的CPS觀測(cè)衛(wèi)星數(shù)據(jù)通過通訊鏈不停地被傳送到VRS中央服務(wù)器，對(duì)每臺(tái)站的數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)，去除大的粗差并修正周跳。完成對(duì)數(shù)據(jù)完善性檢測(cè)，中央服務(wù)器會(huì)通過分析雙差觀測(cè)量來計(jì)算電離層誤差，對(duì)流層誤差和星歷誤差。這些誤差對(duì)網(wǎng)內(nèi)任一流動(dòng)站的影響也被模型化，因此常規(guī)RTK定位的系統(tǒng)誤差能被明顯地剔除。網(wǎng)絡(luò)內(nèi)流動(dòng)用戶為得到虛擬參考站，必須向中央服務(wù)器提供自身的近似位置，可以通過蜂窩通訊采用標(biāo)準(zhǔn)的NMEAGGA數(shù)據(jù)串來完成。中央服務(wù)器自動(dòng)接收該近似定位信息后，根據(jù)用戶位置，由計(jì)算機(jī)自動(dòng)選擇最佳的一組固定基準(zhǔn)站，根據(jù)這些站發(fā)來的信息，整體的改正GPS的軌道誤差，電離層，對(duì)流層和大氣折射引起的誤差，將高精度的差分信號(hào)發(fā)給移動(dòng)站。這個(gè)差分信號(hào)的效果相當(dāng)于在移動(dòng)站旁邊，生成一個(gè)虛擬的參考基站，從而解決了RTK作業(yè)距離上的限制問題，并保證了用戶的精度。VRS使測(cè)量員到達(dá)測(cè)區(qū)任一測(cè)點(diǎn)上，只需幾秒鐘，就能獲得RTK的測(cè)量結(jié)果，而且精度一直保持在厘米級(jí)。此外，更為重要的一點(diǎn)是，VRS系統(tǒng)是“容錯(cuò)”的。即如果某個(gè)參考站有誤差，中央處理器會(huì)自動(dòng)把它從網(wǎng)絡(luò)中去除，并用其它站的數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)償，從而確保精度和效率的可靠性。這些測(cè)量結(jié)果比標(biāo)準(zhǔn)的RTK更為可靠。VRS系統(tǒng)由控制中心，固定參考站和用戶部分三部分組成：1．控制中心整個(gè)系統(tǒng)的核心。它即是通訊控制中心，也是數(shù)據(jù)處理中心。它通過通訊線(光纜、ISDN、電話線)與所有的固定參考站通訊；通過無線網(wǎng)絡(luò)(GSM、CDMA、GPRS．)與移動(dòng)用戶通訊。由計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)系統(tǒng)控制整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行。2．固定參考站固定參考站是固定的GPS接收系統(tǒng)，分布在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中，一個(gè)VRS網(wǎng)絡(luò)的參考站數(shù)不限，但最少要3個(gè)站，站與站之間的距離可達(dá)70公里，(傳統(tǒng)高精度GPS網(wǎng)絡(luò)，站間距離不過10—20公里)。固定站與控制中心之間有通訊線相連，數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)的傳送到控制中心。3．用戶部分用戶部分就是用戶的接收機(jī)，加上無線通訊的調(diào)制解調(diào)器。根據(jù)自己的不同需求，放置在不同的載體上，如：汽車、飛機(jī)、農(nóng)業(yè)機(jī)器、挖掘機(jī)等等，當(dāng)然測(cè)量用戶也可以把它背在肩上。接收機(jī)通過無線網(wǎng)絡(luò)將自己初始位置發(fā)給控制中心，并接收中心的差分信號(hào)，生成厘米級(jí)的位置信息。河北省永久性GPS參考(網(wǎng))站分三個(gè)階段進(jìn)行布設(shè)，第一個(gè)階段主要在省中南部地區(qū)布設(shè)15個(gè)參考站，參考站之間平均邊長70公里，并完成和北京、天津網(wǎng)的并網(wǎng)調(diào)試工作。該階段涉及到的城市有石家莊、保定、邢臺(tái)、邯鄲、衡水、滄州、廊坊等七座城市，覆蓋面積約為10萬平方公里，詳見圖中1—15號(hào)點(diǎn)。第二階段主要在省東部地區(qū)唐山、秦皇島兩城市布設(shè)6個(gè)參考站，參考站之間平均邊長約70公里，覆蓋面積約2．5萬平方公里，詳見圖中16～21號(hào)點(diǎn)。第三階段主要分布在承德、張家口兩市，該地區(qū)屬山地和高原地區(qū)，生長著茂密的森林和廣沃的草原，在該區(qū)域布設(shè)8個(gè)參考站，平均邊長在150公里左右，覆蓋面積約6萬平方公里，詳見圖中22～28號(hào)點(diǎn)。全網(wǎng)共有28個(gè)固定參考站組成，其中1、10、18、24、27號(hào)等五個(gè)點(diǎn)為建立在基巖上的參考站(10號(hào)點(diǎn)原為國家一等水準(zhǔn)基巖點(diǎn))，這五個(gè)參考站之間構(gòu)成了河北省框架網(wǎng)，用于監(jiān)測(cè)河北省域地殼形變和各主要城市的地面沉降。1、3、6、7、9、12、15、18、20、22、24號(hào)點(diǎn)分別位于河北省11個(gè)省轄市中心。該網(wǎng)的數(shù)據(jù)處理中心設(shè)在河北省基礎(chǔ)地理信息中心，地點(diǎn)位于石家莊，省測(cè)繪局辦公大樓內(nèi)。從圖中可以看出：該網(wǎng)輻射范圍已經(jīng)覆蓋了河北省全域，該網(wǎng)的西部和北部地區(qū)為山區(qū)和高原區(qū)，該區(qū)域任何一點(diǎn)至附近參考站最遠(yuǎn)距離不超過50公里，滿足了基本比例尺1：5000、1：10000地形圖的更新的需要；網(wǎng)內(nèi)由于參考站之間的平均距離為70公里(第一、二期)、150公里(第三期)。所以網(wǎng)內(nèi)任何一點(diǎn)至附近參考站的距離控制在30至70公里之間，并且和北京、天津兩地進(jìn)行并網(wǎng)，構(gòu)成了統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)，滿足了城市規(guī)劃、市政建設(shè)的需要，以及交通、旅游、氣象、環(huán)保等有關(guān)部門導(dǎo)航定位的需要。PRSNHEB網(wǎng)站的建立為在京津冀大部分區(qū)域內(nèi)實(shí)現(xiàn)厘米級(jí)、邊緣及山區(qū)實(shí)現(xiàn)分米級(jí)定位精度成為可能，為廣大的測(cè)繪行業(yè)的GPS用戶拓寬了GPS的應(yīng)用領(lǐng)域，降低了生產(chǎn)成本，提高了工作效率，同時(shí)為公路、鐵路等交通運(yùn)輸、城市規(guī)劃、市政建設(shè)、氣象環(huán)保、精細(xì)農(nóng)業(yè)以及所有在室外進(jìn)行的勘查工作提供高效、準(zhǔn)確的導(dǎo)航定位服務(wù)。PRSNHEB網(wǎng)站的建立使得我們測(cè)量人員的工作變得愈來愈簡單、愈來愈容易。只需配備一臺(tái)價(jià)格比較低廉的GPS單頻接收機(jī)，就可以進(jìn)行測(cè)量工作，觀測(cè)的數(shù)據(jù)并不需要你自己在計(jì)算機(jī)上親自處理，你只需要在網(wǎng)上把你的數(shù)據(jù)上傳到數(shù)據(jù)處理中心，由中心進(jìn)行數(shù)據(jù)后處理，由于中心具有施工區(qū)域附近所有參考站的精確數(shù)據(jù)，平差計(jì)算精度得到了很大的提高。所以GPS用戶根本不用配備GPS平差軟件，這樣減輕了工作負(fù)擔(dān)，降低了投資壓力，提高了工作效率和成果精度。五、物探工程測(cè)量簡介根據(jù)《煤炭資源勘探工程測(cè)量規(guī)程》規(guī)定地震勘探工程測(cè)量精度為：跑點(diǎn)間距及相鄰道距最大誤差不應(yīng)大于3%；排列長度最大誤差不應(yīng)大于5‰；跑點(diǎn)檢波點(diǎn)相對(duì)于附近勘探控制點(diǎn)平面位置中誤差不大于5m；高程中誤差不大于0.5m。電法勘探工程測(cè)量精度為：基線端點(diǎn)相對(duì)于附近勘探控制點(diǎn)圖上平面位置中誤差不大于0.2mm；測(cè)線端點(diǎn)相對(duì)于附近勘探控制點(diǎn)圖上平面位置中誤差不大于0.4mm；電法坐標(biāo)點(diǎn)相對(duì)于附近勘探控制點(diǎn)圖上平面位置中誤差不大于1.0mm。各類鉆孔定位精度為相對(duì)于附近勘探控制點(diǎn)平面位置中誤差不大于1.0m。各類勘探工程測(cè)量在使用1米等高距地形圖施工時(shí)，其高程均可以在圖上量取。1、GPS在物探工程測(cè)量上的應(yīng)用我國是1986年在石油物探領(lǐng)域最早引進(jìn)全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)接收機(jī)的，應(yīng)用在新疆塔克拉瑪干大沙漠石油勘探中的測(cè)量定位，煤田地質(zhì)行業(yè)在1990年由地質(zhì)總局統(tǒng)一引進(jìn)一批GPS接收機(jī)，分配給西安煤航和個(gè)別省物測(cè)隊(duì)使用。本隊(duì)于1997年購進(jìn)一套美國天寶靜態(tài)4600LSGPS接收機(jī)，該型號(hào)GPS為第三四代產(chǎn)品，在技術(shù)上已經(jīng)成熟，比較輕便，使用簡便。由規(guī)范規(guī)定可看出本單位的該型號(hào)GPS儀器僅能進(jìn)行DE級(jí)GPS控制網(wǎng)的作業(yè)，不過從物探工程測(cè)量的實(shí)際需要來看，基本上能夠滿足目前工作需要。在實(shí)際應(yīng)用中，因是靜態(tài)儀器，在外業(yè)只能做控制點(diǎn)觀測(cè)，且只能通過內(nèi)業(yè)事后數(shù)據(jù)處理得到三維坐標(biāo)成果。在觀測(cè)時(shí)間上也較長，每個(gè)同步觀測(cè)環(huán)的觀測(cè)時(shí)間大概需要30—45分鐘，對(duì)于觀測(cè)環(huán)境不太好的點(diǎn)位還要延長觀測(cè)時(shí)間。該儀器觀測(cè)邊長最長能達(dá)到30公里，但觀測(cè)點(diǎn)位環(huán)境有所限制，不能在樹下、建筑物旁和高壓線下進(jìn)行作業(yè)，同時(shí)也盡量避開大面積水域。由此可見該套儀器不能在水庫、河流和海面上作業(yè)，也不能在建筑屋密集區(qū)作業(yè)。盡管如此，初期GPS的應(yīng)用還是給大地控制測(cè)量帶來了一場(chǎng)革命，它可以不用建造觀測(cè)覘標(biāo)，節(jié)省了大量資金，同時(shí)也大大提高了工作效率，只要觀測(cè)環(huán)境允許，可以在工作區(qū)域內(nèi)的任何地方加密控制點(diǎn)。只要支好儀器，輕輕一按電源，一切搞定。而且點(diǎn)位坐標(biāo)的精度能達(dá)到厘米級(jí)甚至毫米級(jí)。在實(shí)際作業(yè)中，需要三臺(tái)儀器分別在三個(gè)控制點(diǎn)上同時(shí)觀測(cè)30—45分鐘，才能得到一個(gè)同步觀測(cè)三角形，多個(gè)同步觀測(cè)三角形組成一個(gè)勘探區(qū)控制網(wǎng)。在這個(gè)控制網(wǎng)中，至少有三個(gè)控制點(diǎn)是已知點(diǎn)，在平差計(jì)算時(shí)，將這三個(gè)已知控制點(diǎn)的坐標(biāo)和高程作為起算約束數(shù)據(jù)，通過一系列復(fù)雜計(jì)算得到控制網(wǎng)中各未知點(diǎn)的三維坐標(biāo)。如下所示兩圖分別為本單位所完成的葛泉礦區(qū)和邢東礦區(qū)的E級(jí)GPS控制網(wǎng)。由于靜態(tài)GPS不能得到實(shí)時(shí)坐標(biāo)，因此不能用來做測(cè)線的放樣工作。如想直接使用GPS進(jìn)行放樣，則需要?jiǎng)討B(tài)GPS。本單位現(xiàn)有兩套動(dòng)態(tài)GPS，限于資金，購買的為國產(chǎn)儀器，在儀器性能、穩(wěn)定性和觀測(cè)距離上均遜于進(jìn)口儀器，但在復(fù)雜區(qū)域定線測(cè)量上確實(shí)帶來了很大的便利。動(dòng)態(tài)GPS在使用時(shí)分基準(zhǔn)站和移動(dòng)站，基準(zhǔn)站設(shè)站于已知坐標(biāo)點(diǎn)的點(diǎn)位上，它通過接收衛(wèi)星信號(hào)而解算出定位坐標(biāo)和高程，經(jīng)與已知成果進(jìn)行比較而得出一個(gè)改正數(shù)，同時(shí)通過基準(zhǔn)站配備的無線電臺(tái)將改正數(shù)發(fā)送出去。因?yàn)樘焐系男l(wèi)星是動(dòng)態(tài)的，所以這個(gè)過程也是在不斷重復(fù)的，這個(gè)過程在基準(zhǔn)站是每一秒鐘實(shí)現(xiàn)一次。在移動(dòng)站也通過接收衛(wèi)星信號(hào)而解算出待定位點(diǎn)的坐標(biāo)和高程，同時(shí)通過無線電接收機(jī)接收基準(zhǔn)站發(fā)出的無線電信號(hào)，加入改正數(shù)得到實(shí)時(shí)坐標(biāo)和高程，顯示輸出到用戶。在放樣設(shè)計(jì)點(diǎn)位時(shí)，需要事先將設(shè)計(jì)點(diǎn)位坐標(biāo)按照固定格式傳入GPS內(nèi)存中，運(yùn)行放樣程序使得GPS觀測(cè)的坐標(biāo)與設(shè)計(jì)坐標(biāo)實(shí)時(shí)進(jìn)行比較，當(dāng)差值達(dá)到一米臨界值時(shí)，儀器會(huì)發(fā)出“滴”聲通知，這時(shí)輕微挪動(dòng)儀器，當(dāng)差值小于0.1米時(shí)可認(rèn)為設(shè)計(jì)點(diǎn)位已到達(dá)，即可挖坑設(shè)置樁號(hào)標(biāo)志。2、常規(guī)儀器建立勘探區(qū)控制網(wǎng)方法采用常規(guī)儀器建立勘探區(qū)控制網(wǎng)最常用的方法為導(dǎo)線網(wǎng)，因?yàn)閷?dǎo)線網(wǎng)布設(shè)方案野外作業(yè)工作量最少，也因?yàn)閷?dǎo)線網(wǎng)布設(shè)快捷。在實(shí)際工作中，勘控點(diǎn)常常以單一附合導(dǎo)線布設(shè)，加之以重合點(diǎn)的坐標(biāo)差進(jìn)行精度檢查。其圖形結(jié)構(gòu)如下圖所示：任一測(cè)站只需觀測(cè)一個(gè)角度和一條邊長即可。對(duì)于單一附合導(dǎo)線規(guī)范有一些精度指標(biāo)限差為：導(dǎo)線長度在15Km以內(nèi)，導(dǎo)線方位閉合差為30√n（n為導(dǎo)線的邊長數(shù)）；導(dǎo)線相對(duì)閉合差為1/4000。重合點(diǎn)的坐標(biāo)差為2m。導(dǎo)線高程路線閉合差為0.8m。采用常規(guī)儀器建立勘探區(qū)控制網(wǎng)還有另外一種方法：既線型鎖。該圖形的特點(diǎn)是全部測(cè)角，利用角度推算所有未知點(diǎn)的坐標(biāo)和高程。圖形結(jié)構(gòu)如下圖。規(guī)范規(guī)定的線型鎖各項(xiàng)精度指標(biāo)限差為：三角形個(gè)數(shù)為12個(gè)；三角形閉合差為45秒；方位閉合差為30√n（n為方位傳算角數(shù)）；坐標(biāo)閉合差為10√（n/2）（n為三角形個(gè)數(shù)）。高程路線閉合差為0.8m。3、常規(guī)儀器測(cè)線放樣方法介紹通常情況下是將儀器設(shè)站于已經(jīng)建立好的勘探控制點(diǎn)(如A1)上，以另一勘探控制點(diǎn)(如A2)為定向點(diǎn)，利用計(jì)算器計(jì)算出測(cè)站(A1)到勘探線一端某一樁號(hào)(如001005)的放樣角度和邊長，操作儀器按照計(jì)算出的角度和邊長在實(shí)地精確標(biāo)定出001005樁號(hào)的具體位置。這一過程即是測(cè)線端點(diǎn)放樣。然后將儀器設(shè)站于001005樁號(hào)上，按照測(cè)線設(shè)計(jì)方位放樣出測(cè)線方向，以測(cè)繩丈量距離將測(cè)線上各設(shè)計(jì)樁號(hào)的位置放樣于實(shí)地，同時(shí)儀器測(cè)量各放樣點(diǎn)的高程數(shù)據(jù)。4、成果數(shù)據(jù)的檢查成果數(shù)據(jù)的檢查包括平面位置的檢查和高程的檢查，每條測(cè)線放樣完畢后，都要及時(shí)計(jì)算出坐標(biāo)，并在設(shè)計(jì)圖上進(jìn)行展點(diǎn)檢查，以確定測(cè)線放樣的準(zhǔn)確性，如無誤方可允許物探施工，否則及時(shí)返工。在收工前應(yīng)將所有測(cè)線坐標(biāo)成果在設(shè)計(jì)圖中進(jìn)行展點(diǎn)檢查。對(duì)于高程檢查比較煩瑣，目前是采取將所有測(cè)線的高程在CAD中形成剖面圖進(jìn)行檢查。如有錯(cuò)則要到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行檢查。所有成果均檢查無誤后，方可提交供物探內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理使用。六、地形圖簡介1地形圖的分幅我國基本比例尺地形圖均以1:1000000地形圖為基礎(chǔ)，按規(guī)定的經(jīng)差和緯差劃分圖幅。1:1000000地形圖的分幅采用國際1:1000000地圖分幅標(biāo)準(zhǔn)。每幅1:000000地形圖的范圍是經(jīng)差6°、緯差4°；緯度60°一76°之間為經(jīng)差12°、緯差4°：緯度76°一88°之間為經(jīng)差24°、緯差4°(在我國范圍內(nèi)沒有緯度60°以上的需要合幅的圖幅)。每幅l:l000000地形圖劃分為2行2列，共4幅1：500000地形圖，每幅1：500000地形圖的范圍是經(jīng)差3°、緯差2°。每幅1:l000000地形圖劃分為4行4列，共16幅1；250000地形圖，每幅1：250000地形圖的范圍是經(jīng)差l°30′、緯差1°。每幅1：1000000地形圖劃分為12行12列，共144幅1：100000地形圖，每幅1：100000地形圖的范圍是經(jīng)差30′、緯差20′。每幅1：l000000地形圖劃分為24行24列，共576幅1：50000地形圖，每幅1：50000地形圖的范圍是經(jīng)差15′、緯差10′。每幅l：1000000地形圖劃分為48行48列，共2304幅1：25000地形圖，每幅1：25000地形圖的范圍是經(jīng)差7′30"、緯差5′。每幅1：l000000地形圖劃分為96行96列，共9216幅1；10000地形圖，每幅l：10000地形圖的范圍是經(jīng)差3′45"、緯差2′30"。每幅1：1000000地形圖劃分為192行192列，共36864幅l；5000地形圖，每幅1：5000地形圖的范圍是經(jīng)差1′52.5"、緯差1′15"。2、地形圖的編號(hào)1:1000000地形圖的編號(hào)采用國際1:1000000地圖編號(hào)標(biāo)準(zhǔn)。從赤道起算，每緯差4°為一行，至南北緯88°各分為22行，依次用大寫字母A、B、C……V表示其相應(yīng)行號(hào)；從180°經(jīng)線起算，自西向東每經(jīng)差6"為一列，全球分為60列，依次用數(shù)字1、2、3……60表示其相應(yīng)列號(hào)，由經(jīng)線和緯線所圍成的每一個(gè)梯形方格為一幅1:1000000地形圖，它們的編號(hào)由該圖所在的行號(hào)和列號(hào)組合而成，如北京所在的1:1000000地形圖的圖號(hào)為J50。我國地處東半球赤