（12）外业技术总结； （13）验收报告。
(7)
第七题
某地区为大面积综合开发建设，利用现有二等大地控制网成果，布设了覆盖整个区域的GPS D级网，该地区地处东经117°08′32″～117°39′47″，北纬28°49′58″～28°54′47″。测区面积范围达500km2。总的地势东高西低，平均海拔约30m，沿线为丘陵地带，水系发达，植被茂盛，通视条件差，野外作业困难。 （1）执行规范：《全球定位系统（GPS）测量规范》（GB／T 18314—2009）等。
（2）人员、设备配置：本次作业由专业测量人员约15名人员参加，GPS控制投入了8台检测合格的广州中海达HD8200E及3台V8型双频GPS接收机进行GPS采集。 （3）外业观测与数据处理：图1-2为其中局部GPS控制网网图，采用3台标称精度为5mm＋5×10-6D的接收机观测三个时段，观测计划和基线解算结果见表1-4。
图1-2 局部GPS控制网图表1-4 基线解算结果
问题：
1．该GPS网总基线数、必要基线数、独立基线数、多余基线数？ 2．重复边D016～D003是否合格？ 3．第二时段的同步环是否合格？
4．本案例中以“*”表示的四条边组成的闭合环是同步环还是异步环？
【答案】：1．该GPS网总基线数、必要基线数、独立基线数、多余基线数分别计算如下： （1）总基线数：J总=C·N·（N-1）／2＝3×3×2／2＝9； （2）必要基线数：J必=n－1＝4－1＝3；
（3）独立基线数：J独=C·（N－1）＝3×（3－1）＝6； （4）多余基线数：J多=C·（N－1）－（n－1）＝3。 2．（1）计算基线长度。
（m）
（m） （2）计算同步边差值。
Δd=|d2-d1|=4632.8614－4632.8534＝0.0080（m）=8mm （3）计算测边中误差。 ①基线平均边长：
d＝（d1＋d2）／2＝（4632.8534＋4632.8614）／2＝4632.8574（m） ②计算测边中误差：
③判定是否合格，计算限差：
（mm）
（mm）
因为Δd＜Δdmax所以重复边D016～D003是合格的。 3．（1）同步环坐标分量的闭合差和环闭合差，即
式中：Wx、Wy、Wz为第i条基线向量的坐标差分量。 （2）计算测边中误差： ①计算基线边长。
②计算闭合环平均边长。
③计算侧边中误差。
④计算闭合差限差。
⑤判定是否合格：WX≤WX限，WY≤WY限，WZ≤WZ限，Wc≤Wc限，但实际上，WX＜WX限，WY＞WY限，WZ＞WZ限，WC＞Wc限，所以该同步环不合格。 4．表中以“*”表示的四条边组成的闭合环是异步环。
(8)
第八题
赣州市是江西省人口最多、区域面积最大的地级市，为了满足本市的经济建设、城市规划、环境监测、水利建设、资源开发等需要，响应中央对赣南苏区振兴发展的若干意见。计划在全市范围内利用GPS技术建立三等大地控制网。作业范围约90 km2涉及周边等纳入规划建设的县市，现阶段已完成全部外业观测任务。 仪器设备齐全，人员由有丰富大地测量经验的高级工程师、工程师及技术员等若干名组成。主要作业规范依据有： （1）《全球导航卫星系统连续运行参考站网建设规范》（CH／T 2008—2005）。 （2）《全球定位系统（GPS）测量规范》（GB／T 18314—2009）。 （3）《国家一、二等水准测量规范》（GB／T 12897—2006）。 （4）《国家重力控制测量规范》（GB／T 20256—2006）。 （5）《国家大地测量基本技术规定》（GB 22021—2008）。
（6）《区域似大地水面精化基本技术规定》（GB／T 23709—2009）。
图1-3是进行GPS C级网观测时的局部控制网网图，分别由D1～D4共4台广州中海达HD8200E进行观测。
图1-3 局部控制网图
问题：
1．试做出接收机的调度方案。
2．一个时段的总基线数和独立基线数为多少？该GPS网总基线数、必要基线数、独立基线数、多余基线数、D03～D04边的重复基线数各是多少？该GPS网的平均多余观测分量是多少？
3．GPS测量任务完成后应提交的资料有哪些？
【答案】：1．接收机的调度方案如表1-8所示：要求由独立基线构成网，合理即可。
根据《全球定位系统（GPS）测量规范》（GB／T 18314—2009）规定，C级网观测时段数不少于2个，每个观测时段不少于60min。安排接收机的调度方案如下表1-5。
表1-5 调度方案
即该GPS网测量时，观测时段数C=4。
2．（1）一个时段的同步基线数和独立基线数 J同＝N（N－1）／2＝6，J独=N－1＝3
（2）该网总基线数、必要基线数、独立基线数、多余基线数： J总=CN（N－1）／2＝4×4×3／2＝24 J必=n－1＝6－1＝5
J独=C（N－1）＝4×3＝12 J多=J独－J必＝12－5＝7
（3）根据调度计划，D03～D04边的重复基线数为4。 （4）该GPS网的平均多余观测分量：
Ra=多余观测数／观测值总数：J多／J独=7／12=0.583。 3．应提交的资料包括：
（1）测量任务书或（合同书）、技术设计书；
（2）点之记、环视图、测量标志委托保管书、选点和埋石资料； （3）接收设备、气象及其他仪器的检验资料；
（4）外业观测记录（含软盘）、测量手簿及其他记录资料； （5）数据处理生成的文件、资料和成果表； （6）GPS网展点图；
（7）技术总结报告和成果验收报告。
(9)
第九题
为适应GPS技术和CORS站技术的发展及广泛应用，某市为满足地方经济发展对基础测绘的需求，利用GPS技术和水准测量技术，在已有加密重力资料、数字高程模型的基础上，通过对重力、地形数据及GPS水准数据的处理，精化该市似大地水准面，涉及测区面积约6000km。目标是综合利用重力资料、地形资料、重力场模型与GPS水准成果，采用物理大地测量理论与方法，应用移去一恢复技术确定该市区域性精密似大地水准面。现有资料情况如下： （1）基础资料：经过外业实地踏勘与内业分析，有50个国家一、二级三角点，保存完好，点位稳定可靠。
（2）该市所辖区域共有24个国家高等级GPS点，国家第二期一、二等水准复测路线300km。基本水准点50个，经外业实地踏勘和内业分析均保存完好，符合规范要求精度。人员：项目承担单位为甲级资质测绘单位，从事大地测量的专业单位，有高级工程师20名，工程师48名，助理工程师及技术员60名。
设备：计算机150台、服务器10台、工作站20台、交换机10台、笔记本48台，经检验合格的数字水准仪12台、全站仪10套、GPS仪器共24台，以及打印机、扫描仪20套等仪器。 问题：
1．简述高程异常控制点及检查点的布设原则。 2．用框图表示似大地水准面计算流程。
3．完成该市区域似大地水准面精化工作后应上交的成果资料有哪些？
【答案】：1．（1）高程异常控制点布设原则：
①高程异常控制点应均匀分布于似大地水准面精化区域。
②高程异常控制点应具有代表性，点位分布应顾及平原、丘陵和山地等不同的地形类别区域，点位在不同地形类别中均应占有一定的比例；在可能的情况下，对丘陵和山地等地形变化剧烈地区应适当加大高程异常控制点分布密度。
③各级似大地水准面的高程异常控制点宜利用不低于《区域似大地水准面精化基本技术规定》（GB／T 23709—2009）中4.5规定精度的大地控制网点和水准网点。
④相邻高程异常控制点最大间距不宜大于
的计算结果。式中：d为相邻高程异常控制网点最大间距，单位为km；
为似大地水准面的精度，单
位为cm；c为平均重力异常代表误差系数；为平均重力异常格网分辨率，单位为角分。 （2）检查点的布设原则：
①检验点的点位应分布均匀，在平原和丘陵以及山区等不同的地形类别以及有效区域边缘均应布设检验点；应采用未参加似大地水准面计算的实地高程异常点作为检验点。
②城市似大地水准面相邻检验点的间距不宜超过30km，检验点总数不应少于20个。
③检验点与用于区域似大地水准面精化的高程异常控制点的间距不应小于似大地水准面格网间距。 ④检验点应满足GPS观测与水准联测条件。
⑤在利用旧点作为检验点时，应检查旧点的稳定性、可靠性和完好性，以及是否满足GPS与水准观测的要求，符合要求方可利用。 2．似大地水准面计算流程见图1-4。
图1-4 计算流程图
3．提交成果有技术设计书、数据处理方案、GPS观测数据及成果、水准观测数据及成果、高程异常控制点成果表、区域似大地水准面模型成果、技术总结、精度检验报告、检查验收报告。
(10)
第十题
某单位负责“大地测量数据库”建设，主要工作内容：在收集、整理和分析项目产生的大地测量数据成果的基础上，综合确定各类成果资料的分类方法、入库内容，通过数据结构设计、入库处理等工作，形成保护有力、结构标准的大地测量数据库。
设计原则：大地测量数据库坚持“先进实用、标准开放、安全共享、长远扩展”。项目主要任务： （1）需求分析；
（2）已有资料分析； （3）数据库设计。 问题：
1．简述大地测量数据內容及检查內容。 2．大地测量数据库的数据具有哪些特性？
3．大地测量数据库的维护有哪些工作？大地测量数据库维护的意义及维护费一般占包括数据库建设在內的总费用百分比为多少？
【答案】：1．（1）大地测量数据内容包括空间定位数据、高程测量数据、重力测量数据和深度基准数据及其元数据。每类数据主要包括观测数据、成果数据及文档资料。
①空间定位数据：观测数据主要包括仪器检验资料、外业观测数据；成果数据主要包括三维坐标成果、GPS点之记（属性）、GPS测量基线成果、天线高信息、参考框架转换参数、GPS网概要信息；文档资料主要是指在各阶段形成的各种技术文档资料。
②高程测量数据：观测数据主要包括原始观测数据、观测手簿、外业计算资料和仪器检验资料等；成果数据主要包括水准点成果、水准点之记、水准路线信息和测段信息。
③重力测量数据：测量观测数据可分为绝对重力测量观测数据和相对重力测量观测数据；成果数据主要包括绝对重力点成果、相对重力点成果、重力点之记等。 ④深度基准数据：沿岸海域的理论最低潮位数据，深度基准与高程基准之间通过验潮站的水准联测数据。
⑤元数据：大地测量数据内容、质量、状况和其他特征的描述性数据，主要包括识别信息、参考基准信息和质量信息。 （2）数据检查内容应包括数据正确性检查、数据完整性检查和逻辑关系正确性检查等。 2．大地测量数据库的数据具有以下特性：
（1）准确性。大地测量数据具有很高的精度，原始数据不能含有粗差，文字说明应当完整可靠，是建立大地测量数据库的首要条件。
（2）长期性与实用性共存。大地测量控制点都是永久性的埋设点，所有的控制点资料将长期保存和使用，同时对控制点当时状态又要准确反映出来。
（3）周期性与积累性。大地测量工作需隔一定时期进行重复观测，随着研究工作和国家经济建设的需要，大地测量不断扩展，数据量不断累积增加，所以具有周期性和积累性。
（4）数据加工处理运算复杂。观测值的粗差检验、归化与投影、平差计算、成果质量检验与精度评定都要求数据库具有较强的运算处理能力。
3．大地测量数据库的维护工作应包括删除过时无用数据，追加新增数据，同时做好文档库的记载，使数据库始终处于最新的正确状态。维护费一般占包括数据库建设在内的总费用百分比为30％左右。
综合题(1)
第一题
某测绘单位开展了沿海某岛屿的陆岛GPS联测及区域似大地水准面精化工作，分级布设了若干GPS的B、C级控制点，以及高程异常控制点（又称GPS水准点）和二、三等水准点，辅以全站仪等常规方法建立了D级测图控制网，并对海岛及附近海域施测了1：2000地形图。测量采用2000国家大地坐标系，3°带高斯克吕格投影。1985国家高程基准。
1．按照国家二等水准测量规范，在大陆沿海岸线布设了300km长的二等水准附合路线。在编算概略高程表时。对各测段观测的高差进行了水准标尺长度改正、水准标尺温度改正、重力异常改正和固体潮改正，计算发现附合路线的高差闭合差超限。
2．测图控制网中有一条电磁波测距边MN的斜距观测值D=2469.386m，M、N两点的平均高程，高差△h=5m。在经过归化投影之后，通过M、N的高斯平面直角坐标计算等到=2469.381m，两点的平均横坐标。
3．水下地形采用单波束测深。在水深测量开始之前，利用薪建海岛验潮站一个的观测资料，计算得到了当地临时平均海面和临时深度基准面，埋设了水准点P，测得P点基于临时平均海面的高程，测量结束后，利用海岛验潮站连续12个月的观测资料及沿岸长期验潮站资料，重新计算了当地平均海面和深度基准面，并对测深成果进行了改正。新的平均海面比临时平均海面低3cm，比1985国家高程基准面高出20cm。GPS联测得到点的三维大地坐标，其大地高。[2015年真题] 问题：
1．本项目不同等级、不同用途的GPS点应分别选择埋设什么类型的标石？
2．二等水准附合路线闭合差超限，最有可能是对观测高差没有进行什么改正引起的？这项改正与水准测量路线的哪些要素相关？ 3．MN测距边从斜边D到高斯平面边长经过了哪些归化投影计算？它们分别有怎样的缩放规律？ 4．计算P点基于1985国家高程基准的高程和高程异常。
【答案】：1．GPS点标石类型分为天线墩、基本标石和普通标石。根据《全球定位系统（GPS）测量规范》（GB/T 18314—2009）规定，B级GPS点应埋设天线墩；C、D、E级GPS点在满足标石稳定，易于长期保存的前提下，可根据具体情况选用。
本项目中B级GPS点应埋设天线墩，C级GPS点可选择基本标石，D级测图控制网点可选择普通标石。
2．根据《国家一、二等水准测量规范》（GB/T 12897—2006）规定，每完成一条附合路线或闭合环线的测量，应对观测高差施加改正如下：①水准尺长度改正；②水准标尺温度改正；③正常水准面不平行的改正；④重力异常改正；⑤固体潮改正。然后计算附合路线或闭合环线的闭合差。
根据题意，二等水准附合路线闭合差超限，最有可能是对观测高差没有进行正常水准面不平行的改正引起的。其大小按下式计算：
式中，A为常数；为测区平均高程；，即第i段始末点的纬度差，以“分”为单位。所以，这项改正与水准测量路线的始末点的纬度和高程相关。 3．MN测距边从斜边D到高斯平面边长需要经过的归化投影计算有三类： （1）因为大气折射引起的改正，如气象改正；
（2）仪器本身误差引起的改正，如加常数改正、乘常数改正和周期误差改正等； （3）归算方面的改正，如倾斜改正、归心改正、高程归化改正和投影距离改正等。
其缩放规律是：观测边长归化至参考椭球面上的投影计算时，距离（长度）缩短；而参考椭球面上长度投影到高斯平面上时，距离（长度）变长。 4．由题意，各种起算面关系如图2-1所示。
图2-1 起算面关系图
计算步骤如下：
（1）参考上图，计算P点在1985国家高程基准中的高程
（2）P点的高程异常
所以P点的高程异常
、P点的大地高为：
与正常高
（1985国家高程基准的高程）的关系为：（正常高）：
(2)
第二题
某地区为海岛综合开发建设，利用现有二等大地控制网成果，布设了覆盖沿海岛屿的C级GPS网，并与验潮站网进行了水准联测。 1．测区条件
该地区海岛地理环境复杂，海陆交通困难，个别海岛验潮站位于地势陡峭的岸边，有些验潮站临近码头的大型作业设施或高压输电线。因顾及GPS点尽量靠近验潮站水准点，给GPS点位的选择造成一定的困难。 2．执行规范
《全球定位系统（GPS）测量规范》（GB／T 18314—2009）等。 3．外业观测与数据处理
（1）新测C级GPS点若干个。外业利用双频大地型GPS接收机（标称精度5mm+1ppm）进行了同步环观测。基线结算之后，对所有三边同步环的坐标闭合差各坐标分量闭合差
、
、
进行了检核。
（
为基线测量中误差，按实际平均边长计算，固定误差和比例误差系数采用GPS接收机标称精度）。
和
，限差为
其中，某三边同步环的坐标闭合差限差为6mm。
（2）利用本地区已经建立的覆盖沿海岛屿的高精度区域似大地水准面模型，将国家高程基准传递到海岛上，以得到海岛上GPS点的国家高程基准的高程；将GPS点与验潮站水准点联测，以同时得到基于当地深度基准面的高程。
其中，某海岛验潮站附近GPS点A基于国家高程基准的高程为1.986m，基于当地深度基准面的高程为4.434m，该区域高程异常0.776m，该海岛验潮站附近海中有一暗礁B，海图上标注的最浅水深为1.2m。[2012年真题] 问题：
1．在海岛验潮站附近选择GPS点点位应注意哪些事项？
2．计算该三边同步环的平均边长（结果取至0.01km）及各坐标分量闭合差、、的限差（结果取至0.1mm）。 3．计算暗礁B的大地高和基于国家高程基准的高程（列出计算步骤，结果取至0.O01m）。
【答案】：1．根据《全球定位系统（GPS）测量规范》（GB/T 18314—2009）第7.2.1条规定，在海岛验潮站附近选择GPS点点位应注意以下事项： （1）应便于安置接收设备和操作，视野开阔，视场内障碍物的高度角不宜超过15°；
（2）远离大功率无线电发射源（如电视台、电台、微波站等），其距离不小于200m，远离高压输电线和微波无线电信号传送通道，其距离不应小于50m； （3）附近不应有强烈反射卫星信号的物件（如大型建筑物等）； （4）交通方便，并有利于其他测量手段扩展和联测； （5）地面基础稳定，易于标石的长期保存； （6）充分利用符合要求的已有控制点；
（7）选站时应尽可能使测站附近的局部环境（地形、地貌、植被等）与周围的大环境保持一致，以减少气象元素的代表性误差。 2．（1）平均边长计算。首先计算基线测量误差值。 根据题意有： =6mm，则 又因：
（2）计算各坐标分量闭合差
。
，则有：
的限差。
。
。
3．设大地高为H，正常高为h正常高，高程异常为
。
暗礁B基于深度基准面的高程为：4.434－（－1.2）＝5.634（m）。 暗礁B基于国家高程基准的高程为：
暗礁B的大地高为：
。
注：深度基准面、平均海水面及海图上水深之间的关系如图2-2所示。
图2-2 深度基准面示意图
(3)
第三题
根据某市“十一五”基础测绘规划和市政府相关部门的需求，需对该市沿海、沿江的滩涂实施1:10000水下地形测量。为该市围垦工程、港航建设、海洋资源利用等提供基础性测绘资料。
测区属亚热带季风气候区，受季风气候影响明显。东部受大面积海洋水体的调节作用，西北到西南部群山环列，对冬季寒风侵袭起到阻隔作用，从而形成温暖、湿润、四季分明、光照充足、雨量充沛的气候特征。多年平均气温为17.3～18.3℃，夏季受太平洋副高压控制，天气晴热少雨，月平均气温在28℃，极端高值达
40.5℃；7～9月的台风雨期，雨量大，强度大，降水量占全年的20％～28％，夏季盛行东南风，夏、秋季节多台风，一般风力在7～8级以上，有时风力达12级以上。本海区均属强潮区半日型潮流，大潮期间多数地区流速大于1m／s。属正规半日潮，一天两高两低现象明显。测区范围为从A地到B地狭长的海岸带，水下地形测量部分距离海岸线5km。
项目任务是完成1：10000水下地形测量，提供当地平均海平面基准下的高程数据、2000坐标系下的UTM坐标，并绘制水下地形图。 任务日期为：自2010年4月15日开始，到2010年5月30日结束。 （1）已有的资料准备。
①测区内已有1:10000的地形图，可作为控制网设计、选点用图； ②相关技术规范和标准；
③长期验潮站资料包括：布设了1、2、3三个潮位站，3站为长期验潮站，前期已经有13年的潮位观测资料；1、2站为短期验潮站。1站和2站间距离为10km，2站和3站间距离为60km；测量水域位于1、2站之间，水下地形垂直基准采用当地平均海平面。 （2）成果主要技术指标及规格。
①平面坐标系统：城市坐标系，高斯投影3°分带； ②陆上高程系统：1985国家高程基准； ③水深基面：当地理论深度基准面； ④测图比例为1:10000，等深线间距1m；
⑤定位精度要求10131，测深精度要求1％水深； ⑥交叉点测深不符值均方根要求小于0.8m。 （3）已有设备情况。
水下地形测量采用的设备应包括：
定位设备（GPS）：根据测量比例尺、精度和测量环境采用信标GPS接收机；
声速测量：应该根据水深以及区域温度、盐度变化采用声速剖面仪，在淡水区可采用温度计； 验潮仪：对于需要架设临时验潮站的情况，可采用水尺验潮、波潮流仪、压力式验潮计； 水准测量：水准仪或者全站仪；
其他辅助设备：姿态传感器和光纤罗经等辅助设备；辅助设备还包括计算机、发电机等其他设备。 （4）人员。
项目运行应采用项目组长负责制；项目执行中各项执行应启用具有丰富经验的专业人员作为该项工作完成的负责人，人员安排应考虑人员安全。 问题：
1．简述测深线布设原则。
2．在本案例中，经同步验潮资料分析，验潮站1、2之间最高潮差为0.3m，假设测区水深不大于10m，测深精度为±10cm，请问1、2站间需要分带改正吗?若需要分带，需要分几带?（两个验潮站之间的分带数，按照K=2·△h／σ计算）
3．如何根据这3个验潮站分别观测的潮位数据，获取测量水域测量船的瞬时水位?
【答案】：1．布设原则为：
（1）主测深线方向，当用单波束测深仪测深时，应垂直等深线的总方向；用多波束测深仪测深时，原则上应平行等深线的总方向；对于狭窄航道，测深线方向可与等深线成45°角。在下列情况下，布设测深线的要求为：
①沙嘴、衅角、石陂延伸处，一般应布设辐射线，当布设辐射线还难以查明其延伸范围时，则应适当布设平行于其轮廓线的测深线； ②重要海区的礁石与小岛周围应布设螺旋形测深线； ③锯齿形海岸，测深线应与岸线总方向成45°角：
④应从码头壁外1～2m开始，每隔图上2mm平行码头壁布设2～3条测深线； ⑤在测深过程中，应根据海底地貌的实际情况，对计划测深线进行适当调整；
⑥使用多波束测深系统全覆盖测深时时，应根据水深、仪器性能，保证测线间有10％的重叠来布设测线。 ⑦其他海洋工程根据实际的需要可采用其他布设方式。
（2）测深线间隔的确定应顾及海区的重要性、海底地貌特征和水深等因素。原则上主测深线间隔为图上1cm。对于需要详细探测的重要海区和海底地貌复杂的海
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