1、大地测量实习报告wu目录第一部分 大地实习总结 31.实习情况总结 32.实习收获与技术总结 32.1.外业观测总结 3（1）仪器检验 3（2）水准测量 42.2.水准概算与近似平差 5（1）往返闭合差计算 5（2）往返较差计算中的一个特殊问题 5（3）水准路线近似平差部分 52.3.大地测量内业编程部分 5（1）关于单位问题 5（2）关于加常数500公里 5（3）关于精度问题 63.实习建议 6（1）关于仪器 6（2）关于考核 6（3）关于选点考虑 6第二部分 大地编程公式结果及源代码 71.高斯正反算 71.1.数学模型 7（1）高斯正算(BL-XY) 7（2）高斯反算(XY-BL) 71
2、.2.程序设计与计算结果 71.3.部分源代码 8（1）高斯正算主体 8（2）高斯反算主体 9（3）获得各系数和椭球参数值 102.大地主题正反算 102.1.数学模型 10（1）高斯引数正算公式 10（2）高斯引数反算公式 122.2.程序设计与计算结果 132.3.部分源代码 15（1）大地主题正算主体 15（2）大地主题反算主体 163.实测斜距化算到高斯平面 183.1.数学模型 18（1）实测斜距归算到椭球面 18（2）椭球面大地线再归算到高斯面 183.2.程序设计与计算结果 193.3.部分源代码 194.精密水准外业概算 204.1.数学模型 20（1）水准标尺尺长改正 20（
3、2）正常水准面不平行改正 20（3）水准闭合差改正 20（4）每公里高差中数偶然中误差 214.2.概算表格编制（见附件） 21第三部分 附件 21（1）水准测量点之记 21（2）i角检验表格 21（3）水准尺零点差及尺常数检验 21（4）武测和武大环高差计算表格 21（5）二等水准高程概算表格 21第一部分 大地实习总结1.实习情况总结这次大地实习共维持三周时间，分为二等精密水准测量和大地内业编程计算两大块内容。其中水准测量部分包括踏勘选点、水准点的点之记、仪器检验（包括i角、尺常数与零点差的检验三项）、正式水准测量（包括武大闭合环及武测闭合环的往返观测）以及水准部分的近似平差计算。大地内业
4、编程主要包括高斯正反算、大地主题解算、实测斜距归算到高斯平面上以及水准测量外业高差与概略高程表的编制等内容。我担任1班第6组的组长职务，具体的进度安排基本上都由我来安排。由于受天气因素的影响，加上实习期间有两门必修课的考试，使得原计划被打破。这次实习中，我们组5个人每人完成1份i角检验报告、1份水准点点之记、以及1份尺常数与零点差检验报告。经统计我们组5个人共观测站数为370 站，平均每人观测达74站，当然离要求站数每个人还有十几站的差距。我觉得站数并不是最主要的指标，关键的是大家在这样一个团队里能够相互协助、默契配合、相互交流、共同进步这才是最重要的。2.实习收获与技术总结2.1.外业观测总
5、结（1）仪器检验1)水准仪i角检验我们组分到的是N3仪器，由于对仪器不是很熟，在水准仪i角检验部分，我们组一开始犯了一个小错误就是进行读数时没有精平操作。导致水准仪分别架设在水准尺两端所观测下来的高差相差很大（理论上应该非常接近），换了一个人观测还是出现了同样的错误，一开始我们怀疑是仪器的问题，最后与别的组交流才发现我们没有进行精平操作。在吸取教训之后，我们组很快完成了水准仪i角的检验，而且精度比较高，基本上在0.9秒左右。2）水准尺零点差与基辅常量检验水准尺零点差与基辅常量检验部分每个人都要观测一份数据，而对于每个人又需要升降仪器进行3个测回，每个测回需要观测3个桩位，而每个桩位又要安置2把
6、尺，每把尺要读基辅面且要读数3次，算下来每人需要观测108个数据，加上N3仪器每次从一把尺转到另一把尺都需要重新精平，而精平时又一时半会找不着长水准气泡，所以工作量是比较大的。我们组6个人几乎花了一天的时间才把零点差及基辅常量检验完毕。从这些重复频繁的操作中，我们逐渐悟出了一些技巧，比如快速整平仪器，如何快又稳的扶好水准尺，如何快速的进行精平操作等等，这为我们正式进行水准测量打下了坚实的基础。（2）水准测量1）关于粗平水准仪的整平根本不需要升降仪器脚架，比较快速的整平方法是先大致安平水准仪底座，然后固定两个脚架活动另外一个脚架，使圆水准气泡运动到一个适当的位置（可以根据个人的标准来确定），然后
7、微动角螺旋即可以很快的整平水准仪。2）关于精平（针对N3）N3的精平需要手动操作，不象007和数字水准仪那样可以自动进行补偿精平。对于N3比较快的精平方法是要快速的判断长气泡位置并迅速调准到吻合。一般情况下，窗口中被分划板分划的两边比较明亮的一边肯定是气泡所在的一边，比如右边比左边亮则说明气泡在右边，向左转动倾斜螺旋即可以很快的使长气泡也居中吻合，反之亦然。3）关于扶尺二等水准的扶尺比三四等要难且麻烦得多。比较快速的方法是双手抓住竹竿先用一根竹竿大致支撑水准尺，然后再撑第二根竹竿完全固定使水准气泡居中。好处是可以快速的固定，缺点是双手比较费力。4）关于数据检核 N3仪器基辅读数差很容易超出0.
8、4mm，尤其是在天气不好并且被树遮挡的地方.因此控制好视距非常重要，光线比较暗时2030米比较合适，最好不超过40米，光线比较好时可以适当的增加视距。其次，前后视距差限差为1.0米，使用测绳基本上不会超限。总之，水准测量必须做到“站站清”才能迁往下一测段。5）关于返测对于往测，我们均用粉笔记录下尺垫和水准仪架设的大致位置，这样在进行返测时可以直接上点，可以节省大量的时间，尤其是对于像我们组只有5人的组挺管用。6）关于观测顺序(a).对于光学仪器而言，往测奇数站遵循后前前后的顺序、偶数站遵循前后后前的顺序，返测奇数站遵循前后后前的顺序、偶数站遵循后前前后的顺序总之，采用“盯人”战术基本上不会搞混
9、淆。(b)对于数字水准仪，不管是往测还是返测，奇数站遵循后前前后的顺序、偶数站遵循前后后前的顺序。7）关于限差（二等）（a）前后视距差=1.0米，视距累计差=3.0米。（b）基辅分划读数差=0.4mm，基辅分划所测高差之差=0.6mm.（c）检验间隙点高差之差=1.0mm.（d）附合路线闭合差=mm，其中L为附合路线长度，单位为km.（e）环闭合差= mm，其中F为环线长度，单位为km.（f）测段、区段、路线往返测高差不符值=mm,其中K为测段、区段或路线长度，单位为km，当测段长度小于0.1km时按0.1km计算。（g）上下丝读数平均值与中丝读数差4mm)测段认真查找原因，除了个别由光学仪器
10、观测的测段往返较差超过4mm以外，其他测段基本上没什么问题。（2）往返较差计算中的一个特殊问题在进行往返闭合差检验的过程中，我们组遇到了一个很特殊的问题。那时基本上完成了整个外业工作任务（包括武大环和武测环的往返观测）。但发现由SXBM12到SXBM13的往返测较差很大，但算得武大环往测的闭合差为0.25mm,这样基本上说明往测各段高差没多大问题。再检查SXBM12到SXBM13的返测部分，发现一个很特别的问题，就是往返较差恰好是其中某一站高差的2倍。如果将那一段高差反号，则往返较差为0.9mm。这样我们基本上确定是记录员在记录的时候前后尺的顺序明显记反了。带着疑问我们回到该测站处检查实地情况
11、，发现高差的正负符号确实应当同我们反号之后的高差值的符号。通过这样的分析，我们可以断定是记录的错误而避免再次返工。值得说明的是，这一测段的观测是属于返工操作，与实际往测的路线有些差异，因而无法通过正常的往返观测过程中各小站的高差值符合情况来检查我们出现的这一问题。通过这样的一次深入分析，我们深深的感慨水准测量中往返观测的重要性。（3）水准路线近似平差部分1）计算出外业观测中各测段的距离，将1号楼前面的点（SXBM0）当作已知点（1956年黄海高程系33.040米）开始进行近似平差。2）求出武测环的闭合差（我们求得的Fh=0.66mm），反号按测段距离分配，求出该环内各点高程，包括两个结点（SX
12、BM4、SXBM16）的高程；3）在武大环中，只把SXBM4和SXBM16间的长的路线作为附合路线，即把SXBM4和SXBM16的高程作为已知高程，把附合路线闭合差(我们求得的闭合差Fh=1.07mm)反号按测段距离分配，求出其它点高程。2.3.大地测量内业编程部分（1）关于单位问题我觉得贯穿整个编程过程中，单位的统一非常重要。往往有时候算不到正确的结果与公式中角度的单位有很大的关系。最好在编程过程中都统一将角度换算成弧度。（2）关于加常数500公里对于高斯反算部分给的Y坐标是国家统一坐标应当在Y坐标上减去一个500公里，其次对于正算的结果化成国家统一坐标时也应当加上500公里。对于实测斜距归
13、算到椭球面那一块，我们必须将Y坐标减去一个500公里，这样通过程序算下来的结果才和老师提供的结果一致。（3）关于精度问题精度是贯穿整个编程过程中最重要的问题，有时按照书上的公式进行编程并不一定能达到相应的精度。此时，我们一方面要检查自己输入公式的正确性，另一方面也要对书上的公式持怀疑的态度。像这次大地主题解算部分公式书上的公式明显有些出入，我们可以自己进行推导。至少我个人做了这样的工作，发现老师提供的修正公式中还是有及个别的公式有些出入。其次，我们要充分利用反算的结果来检查正算结果的正确性，一般情况下，长度较差在毫米级、角度较差在秒后第4位精度是比较好的。3.实习建议（1）关于仪器学院应该再购
14、买一批新的仪器，我觉得用N3仪器进行精密水准测量虽然精度还行，但效率和007及数字水准仪相比差远了，估计用N3投入生产可能性不是很大。而且这次实习部分同学没用到数字水准仪，部分同学没用到007，这都是非常遗憾的。因此学院应该综合考虑，可以适当调整仪器交换方案，使每一个同学都能用到3种仪器，而不是以每一个人的观测站数作为一个硬性指标，这样做是不太合理的，学会更多种仪器的操作才是最本质的能力的提升。（2）关于考核我觉得考核这一环节应该适当的延长时间，这是对这段时间实习操作的一个全面总结。老师不应该仅仅局限于问每个同学一个问题，应该和大家一块交流实习中遇到的各种问题，以及遇到问题时该如何解决。即便是
15、问问题，对于学生不会答的问题应该告诉同学，这样才能达到真正考核的目的，也就是说在最后一个环节我们还是可以学到一些东西。（3）关于选点考虑其它的没法挑剔，我觉得武测侧门和武大正门处的两个点最多选一个，一方面过马路观测已经给我们带来了不少麻烦，另一方面两个点之间的距离只适宜观测2站（因为是偶数站），而二等水准测量又必须满足前后视距差不能超过1.0米，在那样一个车多人多的地方不仅不能用测绳量距，也无法通过走步子（马路上你不可能去走步子吧）满足前后视距差的要求，可能你会说先通过仪器读一下距离，然后再适当的移动仪器或者尺垫，这种方法固然可行，但是你可能要等四五分钟才能勉强读到一个数据，对于数字水准仪而言
16、，有时你不得不等十来分钟才能读出一个数据，人实在太多。这样便会出现一个问题，当你观测完一站迁到下一站时，尺垫是不能移动的了（因为只观测2站），那么要求仪器架设在中间，这样有时不可避免的要将仪器移动到进口处。一方面给进出的行人带来不便，另一方面也给我们仪器操作带来不便。解决这一问题的方法是：两个点最多选取其中的一个。这样对于过马路后进行下一站测量会有更大的空间，也就是说至少我仪器不会架设到路口了，下一站的尺垫可以灵活的前后移动。尽管过马路会带来一定的麻烦甚至是安全问题，我还是觉得确实应该让我们过马路去体验一下。不过希望老师下次选点的时候这两个点千万不要同时选上，这样不管是对我们操作还是行人都没有
17、任何好处，而选取其中一个点足以让我们体验到过马路该怎样进行水准测量，目的也足以达到，望老师慎重考虑！第二部分 大地编程公式结果及源代码1.高斯正反算1.1.数学模型（1）高斯正算(BL-XY)（2）高斯反算(XY-BL)1.2.程序设计与计算结果本人通过VB6.0编制了高斯正反算的计算，不仅可以在克氏椭球下进行换算，还可以在1975国际椭球和WGS-84椭球下进行换算（我用的是1班第12组数据）。通过正反算的结果分析，角度精度可以达到秒后第5位，坐标精度可以达到0.1毫米，可见精度非常好。1.3.部分源代码（1）高斯正算主体Private Sub Command1_Click() 高斯正算事件
18、 Dim t As Double, U As Double, M As Double B = Val(Text1.Text) L = Val(Text2.Text) L0 = Val(Text3.Text) dY = Val(Text4.Text) B = Radians(DEG(B) 将纬度B转化为弧度 L1 = Radians(DEG(L) - DEG(L0) 将经差转化为弧度 Call GetValue1(A0, B0, C0, D0, E0) t = Tan(B) U = e1 * Cos(B) N = a / Sqr(1 - e 2 * Sin(B) 2) M = L1 * Cos(
19、B) X0 = A0 * B * 180 / (4 * Atn(1) - (B0 * Sin(B) + C0 * Sin(B) 3 + D0 * Sin(B) 5 + E0 * Sin(B) 7) * Cos(B) X = X0 + N * t * (M 2 / 2 + (5 - t 2 + 9 * U 2 + 4 * U 4) * M 4 / 24 + (61 - 58 * t 2 + t 4) * M 6 / 720) Y = N * (M + (1 - t 2 + U 2) * M 3 / 6 + (5 - 18 * t 2 + t 4 + 14 * U 2 - 58 * U 2 * t
20、 2) * M 5 / 120) Y = Y + dY * 1000 Y坐标加了500公里 Text5.Text = Round(X, 4) Text6.Text = Round(Y, 4)End Sub（2）高斯反算主体Private Sub Command4_Click() 高斯反算事件 Dim Bfil As Double, Bfi As Double, FBi As Double, Bf0 As Double Dim tf As Double, uf As Double, k As Double, W As Double L0 = Val(Text9.Text) dY = Val(Te
21、xt10.Text) X = Val(Text7.Text) Y = Val(Text8.Text) - dY * 1000 Y坐标减了500公里 Call GetValue2(A0, B0, C0, D0, E0) Bfil = X / A0 * 4 * Atn(1) / 180 转成弧度计算 Do Bfi = Bfil FBi = -(B0 * Sin(Bfi) + C0 * Sin(Bfi) 3 + D0 * Sin(Bfi) 5 + E0 * Sin(Bfi) 7) * Cos(Bfi) Bfil = (X - FBi) / A0 * 4 * Atn(1) / 180 角度单位问题要慎
22、重考虑 If Abs(Bfil - Bfi) 0.00000000000001 Then Bf0 = Bfil Exit Do End If Loop tf = Tan(Bf0) uf = e1 * Cos(Bf0) k = Y * Sqr(1 - e 2 * Sin(Bf0) 2) / a W = (1 + uf 2) * tf / 180 * (90 * k 2 - 7.5 * (5 + 3 * tf 2 + uf 2 - 9 * uf 2 * tf 2) * k 4 + 0.25 * (61 + 90 * tf 2 + 45 * tf 4) * k 6) B = Bf0 - W 这里B和
23、l1的单位都是弧度 L1 = (180 * k - 30 * (1 + 2 * tf 2 + uf 2) * k 3 + 1.5 * (5 + 28 * tf 2 + 24 * tf 4) * k 5) / (180 * Cos(Bf0) B = DMS(Degrees(B) L = DMS(DEG(L0) + Degrees(L1) Text11.Text = FormatNumber(B, 9) Text12.Text = FormatNumber(L, 9)End Sub（3）获得各系数和椭球参数值Public Sub GetValue1(A0, B0, C0, D0, E0) 获得各系
24、数的值 If Option1.Value Then a = 6378245: f = 1 / 298.3 If Option2.Value Then a = 6378140: f = 1 / 298.257 If Option3.Value Then a = 6378137: f = 1 / 298.257223563 e = Sqr(2 * f - f * f) e1 = Sqr(1 / (1 - f) 2 - 1) D = a * (1 - f) 2 这里d实际上就等于b*b/a A0 = D * (1 + 3 / 4 * e 2 + 45 / 64 * e 4 + 175 / 256 *
25、 e 6 + 11025 / 16384 * e 8) * 4 * Atn(1) / 180 B0 = D * (3 / 4 * e 2 + 45 / 64 * e 4 + 175 / 256 * e 6 + 11025 / 16384 * e 8)C0 = D * (15 / 32 * e 4 + 175 / 384 * e 6 + 3675 / 8192 * e 8) D0 = D * (35 / 96 * e 6 + 735 / 2048 * e 8) E0 = D * (315 / 1024 * e 8)End Sub2.大地主题正反算2.1.数学模型（1）高斯引数正算公式1）计算辅助
26、量公式 2) 计算、的初值 3）计算、 4）再次计算、 5）重复计算（3）,直到计算满足 如按弧度计算可取，按角度计算可取。6）计算、的最后值 （2）高斯引数反算公式1） 2） 式中各系数 3）4） 5） 或 ， 2.2.程序设计与计算结果本人通过VB6.0编制了大地主题正反算公式，不仅可以在克氏椭球下进行换算，还可以在1975国际椭球和WGS-84椭球下进行换算（我用的是1班第12组数据）。通过正反算的结果分析可知大地线长较差仅为0.1mm,而角度较差仅为0.00056秒和0.00043秒，可以说计算精度还是非常不错的。正算结果截图（12号数据）反算检核截图反算结果截图（12号数据）2.3.
27、部分源代码（1）大地主题正算主体Private Sub Command1_Click() 正算主体过程 Dim dB0 As Double, dL0 As Double, dA0 As Double Dim dB1 As Double, dL1 As Double, dA1 As Double Dim dB As Double, dL As Double, dA As Double Dim M1 As Double, N1 As Double B1 = Radians(DEG(Val(Text1.Text) L1 = Radians(DEG(Val(Text2.Text) A12 = Radi
28、ans(DEG(Val(Text3.Text) S = Val(Text4.Text) Call GetValue1(a, f1) e1 = 2 * f1 - f1 2 e2 = (2 * f1 - f1 2) / (1 - f1) 2 角度单位均为弧度 N1 = a / Sqr(1 - e1 * Sin(B1) 2) M1 = a / (1 - f1) / Sqr(1 + e2 * Cos(B1) 2) 3) dB0 = S * Cos(A12) / M1 dL0 = S * Sin(A12) / (Cos(B1) * N1) dA0 = dL0 * Sin(B1)Geodetic: Bm
29、= B1 + dB0 / 2 Am = A12 + dA0 / 2 Nm = a / Sqr(1 - e1 * Sin(Bm) 2) Mm = a / (1 - f1) / Sqr(1 + e2 * Cos(Bm) 2) 3) tm = Tan(Bm) ym = Sqr(e2 * Cos(Bm) 2) Vm = Sqr(1 + e2 * Cos(Bm) 2)替换长表达式 Dim p1 As Double, p2 As Double, p3 As Double Dim p4 As Double, p5 As Double, p6 As Double p1 = Sin(Am) 2 * (2 + 3
30、 * tm 2 + 2 * ym 2) p2 = 3 * ym 2 * Cos(Am) 2 * (-1 + tm 2 - ym 2 - 4 * tm 2 * ym 2) dB1 = Vm 2 * S * Cos(Am) / Nm * (1 + S 2 / (24 * Nm 2) * (p1 + p2) p3 = S 2 / (24 * Nm 2) * (Sin(Am) 2 * tm 2 - Cos(Am) 2 * (1 + ym 2 - 9 * tm 2 * ym 2) dL1 = S * Sin(Am) / (Nm * Cos(Bm) * (1 + p3) p4 = Cos(Am) 2 * (2 + 7 * ym 2 + 9 * tm 2 * ym 2 + 5 * ym 4) p5 = Sin(Am) 2 * (2 + tm 2 + 2 * ym 2)
