控制测量

来源:北京市测绘设计研究院 时间:2018-01-20 08:51:00

  控制测量是大地测量的一部分,控制测量研究的范围是不大的地球表面,在这个范围内把地球表面认为是平面而对精度没有影响,作为城市测绘单位以控制测量为主。   控制测量学是测量学的基础学科,有经典的理论和技术方法。其主要研究内容为:   ①研究建立和维持高科技水平的国家和工程控制网与精密水准网的原理和方法;   ②研究获得高精度测量成果的精密仪器和科学的使用方法;   ③研究地球表面测量成果向椭球及平面的数学投影变换及有关问题的测量计算;   ④研究高精度和多类别的地面网、空间网及其联合网的数学处理理论和方法。   控制测量的主要内容:   ⑴控制测量是研究精确测定地面点空间位置的学科。X,Y,Z;L,B,H   ⑵控制测量的服务对象主要是各种工程建设、城镇建设和土地规划与管理工作。   测量范围比大地测量小,测量手段多样化。   ⑶工程建设大体可分为设计、施工、运营三个阶段。   设计阶段——测图控制网,可行性论证,估计(算)技术经济指标,写技术设计报告等。   施工阶段——施工控制网,选点、埋石、建标、观测、数据处理。   运营阶段——变形观测专用控制网,主要是对控制网的成果进行有效的管理。   运用全球定位系统技术进行测量定位,已成为大地测量、控制测量、工程测量等测量工作的重要手段。   控制测量的发展及展望:   1)现代测绘基准体系   现代测绘基准体系,是为地理空间信息的获取提供空间位置、高程以及重力等方面的起算依据。它由相应的参考系统及其相应的参考框架构成。提供空间位置起算依据的是大地测量参考系统和大地测量参考框架,国际上几乎所有发达国家都在采用国际地球参考系统(ITRS)和国际地球参考框架(ITRF)。近十年来,我国也在利用空间观测技术,建成了2000国家GPS大地控制网,并完成了该网与全国天文大地网的联合平差工作,使2000国家大地坐标系(即CGCS2000)不仅有明确的定义,而且具有高精度的参考框架。   我国的高程基准采用1985黄海高程系统,基准是青岛水准原点及其高程值。其参考框架则为国家一、二等水准网。高程基准的另一种表现形式是海拔高程(正高或正常高)的起算面,我国采用CQG2000似大地水准面。   关于重力基准,国际上有波茨坦重力系统和国际重力标准网(IGSN71)。我国目前采用2000国家重力基本网作为重力基准。   2)卫星导航定位技术   GPS系统美国已制订出到2020年的“GPS现代化规划”。其实质可归纳为以下三个方面,即“3P”政策:一是保护(Protection);二是阻止(Prevention);三是保持(Preservation)。欧洲空间局( ESA) 已经最终确定了包括30颗Galileo卫星的空间构形和相应地面控制站布设的最有效的方案。同时确定了Galileo和外部系统的关系。预计2010年以后系统投入正式运行。俄罗斯目前正在着手GLONASS系统维护与更新建设工作,并进行了整体规划,开发新一代GLONASS-M卫星,增长卫星寿命和提高卫星性能,使星座卫星数量达到24颗。   我国正在发展北斗二代卫星导航定位系统,卫星星座设计考虑到准备向全球导航定位系统过渡。北斗卫星导航系统(BDS)空间段计划由35颗卫星组成,包括5颗静止轨道卫星、27颗中地球轨道卫星、3颗倾斜同步轨道卫星。该系统计划在2015年底前建成框架网和部分区域加密网基准站网络并投入运行,提供米级精度的定位服务,2018年底前建成全国范围区域加密网基准站网络,提供米级、分米级、厘米级和后处理毫米级的高精度位置服务。   GPS技术的定位方法的进展主要体现在,一是精密单点定位技术(Precise Point Positioning),可以利用国际GPS地球动力学服务局(IGS)预报的GPS卫星的精密星历或事后的精密星历作为已知坐标起算数据,同时利用某种方式得到的精密卫星钟差来替代用户GPS定位观测方程中的卫星钟差参数,这样用户利用单台GPS双频双码接收机的观测数据在数千平方千米乃至全球范围内的任意位置,都可以2~4dm级精度进行实时动态定位,或以2~4cm级的精度进行快速的静态定位。二是网络RTK,它是在较大的区域内建立多个坐标已知的GPS基准站,对该地区构成网状覆盖,并以这些基准站为基准,计算和发播相位观测值误差改正信息,对该地区内的卫星定位用户进行实时改正的定位方式。国外一些发达国家和我国已经利用网络RTK技术建立了区域连续运行卫星定位服务系统。多频组合、多卫星系统集成的卫星导航定位已成为当今国际卫星导航定位领域的研究开发热点。   3)地球重力场理论研究与大地水准面精化   确定地球重力场模型可以用地面已知的重力异常观测值解算出来。目前建立地球重力场模型多采用卫星重力法,一是观测人造卫星轨道对参考(正常)轨道的摄动,这可以是由地面观测卫星轨道摄动,也可以是由一颗高轨卫星(如GPS卫星)对低轨卫星(如CHAMP卫星)观测轨道摄动,然后根据卫星轨道摄动理论及其观测数据求解位系数;二是利用同一低轨上两颗卫星(如GRACE卫星)的相互跟踪,测出星间距离变化量,反演地球重力场的位系数;三是在低轨卫星中装有重力梯度仪(如GOCE卫星),直接测出卫星轨道上的重力梯度,以此求解位系数。   确定大地水准面,一般还是解算适合某一区域或国家的相对大地水准面。现在国内外最常用的最好的一种求解重力大地水准面的方法就是移去——恢复技术。另外通过GPS的大地高和精密水准测量可以直接观测到大地水准面差距。为了最终获得一个既有高精度,又有高分辨率的大地水准面,可将高分辨率的重力大地水准面拟合到高精度GPS水准求得的大地水准面上。近年来,我国建立了全国和许多省、市的高精度高分辨率的似大地水准面,其中有的城市似大地水准面精度可达到cm级,分辨率可达到2’30”×2’30”。   4)地壳运动监测与大地测量地球动力学   随着空间大地测量观测手段的不断发展,地表可观测的覆盖面的扩大和精度的提高,研究对象由局部(如断层)扩展到地区(如板块)及至全球。目前我国的地壳运动监测与大地测量地球动力学的研究主要取得以下实践成果。求出了中国大陆现今地壳运动速度场和变形场及其水平应变率场;建立了中国大陆的二维DFEM模型;求解了五个主要板块的绝对和相对板块运动参数;得到了实测的板块运动模型GVMI。另外对我国某些区域如鄂尔多斯地块、青藏高原、川滇地区、华北地区等的地壳运动和昆仑山口MS8.1级地震也进行了相关的研究。   


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