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第1章 绪论 1

1.1 大地测量学的定义、分类和任务 1

1.2 空间大地测量技术概述 1

1.3 地球形状表述的数学模型和物理模型 5

1.3.1 大地水准面—具有物理意义的地球形状的一种几何表述 5

1.3.2 参考椭球面—最佳拟合于区域性大地水准面的旋转椭球面 5

1.3.3 平均地球椭球面—最佳拟合于全球大地水准面且为正常位面的旋转椭球面 6

1.3.4 平均海水面与海面地形 8

第2章 地球坐标系和地球椭球 9

2.1 概述 9

2.2 地球椭球面的数学性质和有关计算 10

2.2.1 地球椭球的几何、物理元素 10

2.2.2 旋转椭球面的参数表示及数学性质 11

2.2.3 法截线曲率及曲率半径 18

2.2.4 椭球面的第一基本形式及有关弧长面积的计算 21

2.2.5 大地线 26

2.3 椭球面上大地坐标的计算 37

2.3.1 水平方向、边长观测值归算至椭球面 37

2.3.2 椭球面三角形的解算 40

2.3.3 大地主题解算 41

2.4 空间大地直角坐标系及其转换模型 50

2.4.1 空间大地直角坐标系与所相应的大地坐标系的关系 50

2.4.2 空间直角坐标系之间的旋转变换 53

2.4.3 站心地平坐标系及其应用 55

2.4.4 两个空间大地直角坐标系之间的转换模型 60

2.4.5 大地坐标的微分公式 64

2.5 参心坐标系及参考椭球 65

2.5.1 垂线偏差公式和拉普拉斯方程 65

2.5.2 参考椭球的定位与定向 71

2.5.3 参心坐标系的建立 73

2.6.1 协议地球参考系(CTRS)的定义和建立 74

2.6 协议地球参考系(CTRS)和平均地球椭球 74

2.6.2 当今技术条件下的平均地球椭球 75

第3章 高斯投影及高斯平面直角坐标 76

3.1 地图投影概述 76

3.1.1 地图投影的意义与实质 76

3.1.2 地图投影变形及其表述 76

3.1.3 地图投影的分类 82

3.2 正形投影与高斯-克吕格投影 84

3.2.1 正形投影的概念和投影方程 84

3.2.2 高斯-克吕格投影的条件和性质 86

3.3 高斯投影坐标正算和反算公式 87

3.3.1 高斯投影正算公式 87

3.3.2 高斯投影反算公式 89

3.4.1 平面子午线收敛角的算式 91

3.4 平面子午线收敛角和长度比 91

3.4.2 长度比计算公式 93

3.5 高斯投影距离与方向改化以及坐标方位角 93

3.5.1 高斯投影距离改化 93

3.5.2 高斯投影方向改化 95

3.5.3 坐标方位角与大地方位角的关系式 97

3.6 通用横轴墨卡托投影 98

3.6.1 墨卡托投影 98

3.6.2 通用横轴墨卡托投影 98

3.6.3 通用横轴墨卡托投影与高斯投影的比较 98

3.7 局部区域中的高斯投影及相应的区域性椭球 99

第4章 国家坐标系的建立与国家控制网的平差 101

4.1 我国现有二维天文大地坐标系的建立及天文大地网的整体平差 101

4.1.1 国家天文大地网的测设 101

4.1.3 1980年国家大地坐标系的建立 102

4.1.2 1954年北京坐标系的建立 102

4.1.4 全国天文大地网的整体平差 104

4.2 协议天球和地球参考框架的建立 109

4.2.1 国际天球参考框架(ICRF2000)的建立 109

4.2.2 国际地球参考框架(ITRF)的建立 109

4.3 国家GPS A级和B级网测设和数据处理 111

4.3.1 国家GPS A级和B级网的测设 111

4.3.2 实施国家GPS A级和B级网数据处理的要点 111

4.3.3 国家GPS A级和B级网数据处理的步骤 112

4.4 全国三维地心坐标系统的建立 113

第5章 城市及工程平面控制网的测设与数据处理 115

5.1 工程平面控制网的测设特点及布设形式 115

5.1.1 测设特点 115

5.1.2 布设形式 116

5.2.1 平面坐标系的确定原则和要素 121

5.2 平面坐标系的选择与确定 121

5.2.2 GPS控制网归算到既有的城市平面坐标系 124

5.3 工程控制网的技术设计、选点与埋石 126

5.3.1 技术设计 126

5.3.2 选点与埋石 130

5.4 平差前各类观测值的归算改化与质量检验 131

5.4.1 电磁波测距边归算至高斯平面上边长 131

5.4.2 水平方向观测值的获得 132

5.4.3 水平方向观测值归算至高斯平面上弦线的方向值 134

5.4.4 GPS基线向量的归算 134

5.4.5 依控制网几何条件检查观测值质量 134

5.5 观测值的权之先验确定和方差分量估计 142

5.5.1 观测值的权之先验确定 142

5.5.2 赫尔默特方差分量估计法 144

5.6 按条件平差解算单导线和导线网 147

5.6.1 单导线的平差解算和精度评定 148

5.6.2 导线网的平差解算与精度评定 153

5.7 按坐标参数平差解算边角网 156

5.7.1 边角网平差中误差方程式的列立 157

5.7.2 控制网平差定位的各种处理方法 161

5.8 GPS工程控制网的平差与转换 169

5.8.1 GPS网平差转换的要点 169

5.8.2 GPS网平差转换的几种模型 171

5.8.3 按单点定位法确定区域性椭球元素及其空间位置 177

5.8.4 按多点定位法最优确定区域性椭球 183

5.9 城市及工程控制网平面点位精度的合理评定 187

5.9.1 首级平面控制网中的绝对和相对点位精度 187

5.9.2 首级平面控制网的绝对和相对点位精度评定 192

5.9.3 多级平面控制网的绝对点位精度的合理评定 196

5.9.4 多级平面控制网的相对点位精度的合理评定 201

6.1.1 水准面的定义和性质 208

6.1 我国的高程系统 208

第6章 高程控制网的建立 208

6.1.2 水准测量高差的多值性 209

6.1.3 高程系统 210

6.2 国家高程基准 213

6.2.1 水准测量的高程基准面 213

6.2.2 水准原点 214

6.3 国家与工程精密水准网的布设与解算 214

6.3.1 国家精密水准网的布设 214

6.3.2 城市和工程精密水准网的布设 215

6.3.3 精密水准测量的精度规定、观测值改正与解算 216

6.4 电磁波测距三角高程测量 218

6.4.1 解算原理和计算公式 218

6.4.2 三角高程测量的精度和限差 223

6.5 GPS用于测定正常高 224

参考文献 226