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第1章 绪论 1

1.1 控制测量学的基本任务和内容 1

1.1.1 控制测量学的基本任务和作用 1

1.1.2 控制测量学的主要研究内容 3

1.2 控制测量学的基准面和基准线 3

1.2.1 大地水准面 3

1.2.2 似大地水准面 4

1.2.3 大地体 4

1.2.4 参考椭球 4

1.2.5 正常椭球与水准椭球 4

1.2.6 总地球椭球 5

1.3 垂线偏差和大地水准面差距 6

1.3.1 垂线偏差 6

1.3.2 大地水准面差距 8

1.3.3 地球形状 9

第2章 地球重力场与重力基准 11

2.1 地球重力场基本理论 11

2.1.1 引力与引力位 11

2.1.2 离心力与离心力位 14

2.1.3 重力与重力位 15

2.1.4 正常重力位与扰动位 18

2.2 重力基准与重力控制网 20

2.2.1 重力基准 20

2.2.2 我国重力基本网 21

2.2.3 国家重力网 24

2.3 地球重力场模型 26

2.4 高程系统及相互关系 28

2.4.1 高程系统 28

2.4.2 不同高程系统间的关系 30

第3章 测绘基准与大地控制网 33

3.1 水平坐标基准与高程基准 33

3.1.1 大地原点与水平坐标基准 33

3.1.2 水准原点与高程基准 35

3.1.3 深度基准 36

3.2 水平控制网的布设 38

3.2.1 国家水平控制网的布设 38

3.2.2 工程水平控制网的布设 43

3.2.3 专用控制网的布设 45

3.2.4 水平控制网的建立方法 45

3.2.5 水平控制网的布设步骤 51

3.3 高程控制网的布设 53

3.3.1 高程控制网的布设方案 53

3.3.2 水准路线的布设 55

第4章 精密角度测量 58

4.1 精密测角仪器 58

4.1.1 精密光学经纬仪 58

4.1.2 精密电子经纬仪 60

4.2 精密测角的实施 63

4.2.1 水平角的观测 63

4.2.2 竖直角的观测 63

4.3 角度观测误差分析及改正措施 64

4.3.1 外界条件引起的误差 64

4.3.2 仪器误差的影响 66

4.3.3 观测误差 67

4.4 归心改正 68

4.4.1 偏心及归心改正 68

4.4.2 归心元素的测定方法 70

4.4.3 测定归心元素e、θ的精度要求 73

4.4.4 归心改正算例 75

第5章 精密距离测量 78

5.1 电磁波测距的基本原理与方法 78

5.1.1 脉冲法测距原理 79

5.1.2 相位法测距原理 80

5.2 电磁波测距误差分析 86

5.2.1 误差来源 86

5.2.2 各项误差分析 87

5.3 仪器系统误差的改正 91

5.3.1 加常数改正 91

5.3.2 乘常数改正（频率改正） 92

5.3.3 周期误差改正 93

5.3.4 气象改正 93

5.4 电磁波测距仪的检验 94

5.4.1 周期误差的测定 95

5.4.2 加常数的测定 98

5.4.3 用六段比较法测定加常数、乘常数 102

5.5 观测结果的化算 103

5.5.1 频率改正 103

5.5.2 波道弯曲改正△Dp 104

5.5.3 归心改正△De 105

5.5.4 倾斜改正和投影改正△Ds 106

5.5.5 椭球面到水平面上的投影改正 107

第6章 精密水准测量 108

6.1 精密光学测角仪器 108

6.1.1 精密水准仪 108

6.1.2 几种典型的精密水准仪 109

6.1.3 精密水准尺 111

6.2 电子水准仪 113

6.2.1 电子水准仪的特点 113

6.2.2 电子水准仪的基本原理 114

6.3 精密水准仪的检验与校正 116

6.3.1 水准标尺上圆水准器的检验与校正 116

6.3.2 i角检验 116

6.3.3 水准标尺分划面弯曲差（矢距）的测定 117

6.3.4 水准标尺分划线每米分划间隔真长的测定 118

6.3.5 一对水准标尺零点差及基辅分划读数差常数的测定 118

6.4 精密水准测量的主要误差来源及其影响 118

6.4.1 i角的误差影响 119

6.4.2 ？角的误差影响 119

6.4.3 温度变化对i角的影响 120

6.4.4 水准标尺长度误差的影响 121

6.4.5 两水准标尺零点差的影响 121

6.4.6 仪器和水准标尺垂直位移的影响 122

6.4.7 大气垂直折光的影响 122

6.4.8 电磁场对水准测量的影响 123

6.4.9 观测误差的影响 123

6.5 精密水准测量的实施 124

6.5.1 精密水准测量作业的一般规定 124

6.5.2 精密水准测量观测 125

6.5.3 精密水准测量的精度评定 127

6.6 跨河水准 127

6.6.1 跨河水准测量的测站布设 127

6.6.2 观测方法 129

6.7 精密三角高程测量 132

6.7.1 三角高程测量原理 133

6.7.2 三角高程测量实施 137

第7章 地球椭球数学投影变化的基本理论 139

7.1 椭球面上常用坐标系 139

7.1.1 椭球面上常用坐标系介绍 139

7.1.2 各坐标系间的转换关系 141

7.2 椭球面上几种常用的曲率半径 145

7.2.1 任意方向法截线曲率半径 145

7.2.2 子午圈曲率半径、卯酉圈曲率半径 148

7.3 子午线弧长与平行圈弧长 151

7.3.1 子午线弧长公式 151

7.3.2 平行圈弧长公式 154

7.3.3 单位子午弧长与平行圈弧长随纬度的变化 155

7.4 大地线 156

7.4.1 相对截线法 157

7.4.2 大地线 158

7.4.3 椭球面上三角形的解算 163

第8章 地面观测元素归算至椭球面 165

8.1 水平观测方向归算到椭球面 166

8.1.1 垂线偏差改正 166

8.1.2 标高差改正 167

8.1.3 截面差改正 169

8.1.4 三差改正的计算 170

8.1.5 观测天顶距的归算 172

8.2 天文方位角归算为大地方位角 173

8.3 距离归算至椭球面 174

8.3.1 垂线偏差对长度归算的影响 174

8.3.2 高程对长度归算的影响 175

8.3.3 电磁波测距的归算 176

8.4 大地主题解算 177

8.4.1 以大地线在大地坐标系中的微分方程为基础 178

8.4.2 以贝塞尔大地投影为基础 179

8.4.3 利用地图投影理论解算大地问题 179

第9章 地图投影变换 181

9.1 地图投影变换的基本概念 181

9.1.1 地图投影变换的意义和投影方程 181

9.1.2 地图投影变形 182

9.1.3 地图投影的分类 186

9.2 高斯-克吕格投影及坐标正反算 188

9.2.1 高斯投影的概念 188

9.2.2 高斯投影正反算 189

9.2.3 高斯投影正反算公式 195

9.3 高斯坐标的邻带换算 206

9.3.1 高斯坐标邻带换算原理 208

9.3.2 应用高斯投影正、反算公式间接进行换带计算 209

9.3.3 应用换带表直接进行换带计算 210

9.4 通用横轴墨卡托投影 213

9.4.1 通用横轴墨卡托概念 213

9.4.2 UTM投影计算公式 215

9.5 兰勃特投影 216

9.5.1 兰勃特投影基本概念 216

9.5.2 兰勃特投影平面 217

9.5.3 兰勃特投影长度比和投影带划分 223

第10章 椭球面元素归算至高斯平面 225

10.1 大地控制网元素归算至高斯平面 225

10.1.1 椭球面三角网至高斯平面的归算内容 225

10.1.2 平面子午线收敛角 227

10.1.3 方向改正 229

10.1.4 坐标方位角的归算 233

10.1.5 距离改正 234

10.2 工程投影面与投影带选择的概念 238

10.2.1 工程测量中投影面和投影带选择的原因 239

10.2.2 工程测量中几种可能采用的直角坐标系 240

第11章 坐标系统与坐标转换 243

11.1 大地坐标系统 243

11.1.1 椭球定位 243

11.1.2 坐标系的分类 244

11.1.3 我国常用的国家大地坐标系 244

11.2 大地坐标转换 247

11.2.1 欧勒角 247

11.2.2 坐标系统换算 248

11.2.3 坐标转换算例 258

附录 六段解析法计算加常数 260

参考文献 262