在全国范围内布设的平面控制网,称为国家平面控制网。我国从中华人民共和国成立初期开始建设、历时二十余年完成的国家平面控制网主要按三角形网方法布设,共分为四个等级,其中一等三角网(锁)精度最高,二、三、四等三角网精度逐级降低。除此之外,我国又于20世纪90年代先后进行了两次GPS-A级、一次GPS-B级、一次GPS一级(军测部门)的全国GPS网控制测量。国家统一进行了与一、二等三角形测量相配合的天文测量,也进行了专门的地震监测网络建设。同时,我国也建立了四个等级的高程控制网,并在一、二等高程网中进行了大量的重力测量工作。
1.一等三角网(锁)
三角网由大致沿经线、纬线方向的三角锁构成。为了控制边长推算的误差积累,在锁段交叉处测定起始边,如图7-3所示,起始边测量误差要求小于1/350 000(当年用基线网扩大传递的方法推算)。为了控制方位角传递的误差积累,测定了起始边的天文方位角。为了计算当地的垂线偏差,测定了锁段起始边端点及锁段中央的天文经纬度。锁段平均长度约200 km,三角形平均边长为20~25 km。
在青藏高原等特殊地势地区,是用相应精度的一等精密导线代替一等三角锁,并沿线每隔100~150 km观测一条导线边的天文方位角和导线两端点的天文经纬度。总计有一等网共401条锁段,构成121个锁环,锁环由6 182个一等三角点组成,以及一等精密导线10个导线环,导线环由312个一等导线点组成。我国庞大的一等三角网不仅作为低等级平面控制网的基础,还为研究地球的形状和大小提供重要的科学来源。
图7-3(a)中还标出了国家大地原点所在位置。大地原点亦称大地基准点,是国家地理坐标——天文经纬度的起算点和基准点。我国的大地原点在陕西省泾阳县永乐镇北洪流村境内。
2.二等三角网
图7-4所示是二等三角控制两种格式(锁、网)中的一种。
图7-3 我国大陆一等三角网(锁)
图7-4 广东省国家一等三角锁、二等基本三角锁布置
二等三角控制既是地形测图的基本控制,也是加密三、四等三角网(点)的基础。二等三角网的布设在一等三角锁所围成的范围内进行。其中,1958年之前是采用在一等锁环内先加密成交叉十字型的二等三角锁(如图7-4所示的虚线锁段),再增加二等补充网(图7-4未画出)的办法布设,1958年之后取消二等三角锁,直接在一等三角锁环内布设全面二等三角网。二等三角网的三角形平均边长为13 km。
进行二等三角测量时也要增加一定量的天文观测。
3.三、四等三角网
三、四等三角网的布设采用插网和插点的方法,作为一、二等三角网的进一步加密,三等三角网平均边长为8 km,四等三角网平均边长为2~6 km。四等三角点每点控制面积为15~20 km2,可以满足1∶10 000和1∶5 000比例尺地形测图需要。图7-5所示是三、四等三角网在高等级三角网下加密的几种示意图,其中图7-5(c)所示也可以是在四等三角网下的一级三角锁(网)的加密。
图7-5 在高等级网下的三、四等三角网的加密
要进行全国范围内的四等三角网测量,其工作量相当繁重。一般来说,四等三角控制网的工作均根据实际需要,由地方政府部门或有关单位各自进行。1982年完成了全国天文大地控制网的整体平差工作,网中包括了一等三角锁(网)、二等三角网(锁)、部分三等三角网,总共有约5万个大地控制点,包含了约500条起始边长、近1000个正反起始方位角在内的约30万个观测量,分别采用条件平差和间接平差两种方案独立进行,平差结果基本一致,反映出我国天文大地网的精度较高,结果可靠。
在城市地区,为满足1∶500~1∶2000比例尺地形测图和城市规划建设的需要,应进一步布设城市平面控制网。城市平面控制网在国家控制网的控制下布设,按城市范围大小布设相应等级的平面控制网,分为二、三、四等三角网或三、四等导线和一、二级小三角网或一、二、三级导线网。(www.xing528.com)
在小于100 km2的范围内建立的控制网,称为小区域控制网。在这个范围内,水准面可视为水平面,采用平面直角坐标系计算控制点的坐标,不需将测量成果归算到高斯平面上。小区域平面控制网,应尽可能与国家控制网或城市控制网联测,将国家或城市高级控制点坐标作为小区域控制网的起算和校核数据。如果测区附近无高级控制点,或联测较为困难,也可建立独立平面控制网。
4.国家GPS测量控制网
GPS控制网的建设在我国分为A、B、C、D、E五个不同精度等级。
上面已经提到,我国于20世纪90年代先后进行了两次GPS-A级,一次GPS-B级,一次GPS一、二级(军测部门)的全国GPS网控制测量,另外还建立了中国地壳运动观测网络。至此,我国在全国范围内已建立了国家GPS-A级网27个控制点,GPS-B级网818个控制点,GPS一、二级网534点,以及中国地壳运动观测网络1081点。
5.国家高程控制网
其实上述的三种GPS国家网,已经包含高程(初始为WGS-84椭球高)的三维坐标控制网,而GPS-B级网60%的控制点就布设在国家一、二等水准点上。
在全国范围内采用水准测量方法建立的高程控制网,称为国家水准网。与平面控制类似,国家水准网的建设也同样遵循从整体到局部、由高级到低级、逐级控制、逐级加密的原则,分一等、二等、三等、四等共四个等级进行规划布设。各等级水准网一般要求自身构成闭合环线或闭合于高一级水准路线上构成环形。
国家水准网的建设自中华人民共和国成立初期开始,至1976年基本完成;接着又依托1985年国家高程基准进行了一等、二等水准测量并于1991年结束;之后又进行了全部一等、部分二等的水准测量复测工作。国家一、二等水准网用精密水准测量方法建立,是研究地球形状和大小、海洋平均海水面变化的重要资料,同时根据重复测量的结果,可以研究地壳的垂直形变规律,是地震预报的重要资料。国家三、四等水准网直接为地形测图和工程建设提供高程控制点。
由于国家一、二等精密水准测量需要进行重力异常改正,因此需在一、二等水准路线的沿线进行相应的重力测量,重力测量的要求可归纳为以下几条。
(1)测区平均高程大于4000 m,或水准点间的平均高差为150~250 m的地区,对一、二等水准路线上的每个水准点均进行重力测量。
(2)测区平均高程为1500~4000 m,或水准点间的平均高差为50~150 m的地区,应保证在一等水准路线上进行重力测量的点间平均距离小于11 km,二等水准路线上的点间平均距离小于23 km。
(3)在我国西南、西北、东北边境等有较大重力异常的地区,一等水准路线上的每个水准点均应进行重力测量。
(4)在由青岛水准原点至国家大地原点的一等水准路线上,应逐点进行重力测量,以便精确求得国家大地原点的正常高高程。
国家一、二等水准点的布设密度与要求见表7-1。
表7-1 国家一、二等水准点的布设密度与要求
在小区域范围内建立高程控制网,应根据测区面积大小和工程要求,采用分级建立的方法。一般情况下,是以国家或城市等级水准点为基础,在整个测区建立三、四等水准网或水准路线,用图根水准测量或三角高程测量测定图根点的高程。
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