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出版者:

作者:施一民

出品人:

页数:284

译者:

出版时间:2008-8

价格:32.00元

装帧:

isbn号码:9787503018701

丛书系列:

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• 大地测量
• 控制测量
• 现代测量
• 测量学
• 工程测量
• GIS
• 遥感
• 导航定位
• 误差分析
• 数据处理

现代大地控制测量 内容提要： 本书聚焦于现代大地测量学的核心技术、理论基础及其在工程实践中的应用。全书系统阐述了大地测量学的基本概念、测绘基准的建立与维护、高精度定位技术、三维空间信息获取以及数据处理方法。内容涵盖了从传统的三角高程测量到卫星导航定位系统（GNSS）、激光雷达（LiDAR）等前沿技术在控制测量领域的融合应用。本书旨在为测绘工程、土木工程、地理信息科学等相关专业的师生及工程技术人员提供一本全面、深入且具有实践指导意义的参考书。 --- 第一章 绪论：大地测量的基础与发展 本章首先界定了大地测量的基本概念、研究范围及其在国民经济建设中的重要地位。大地测量学是研究地球形体、重力场、地球自转及其时变规律，并建立空间坐标系与高程基准的科学。 1.1 大地测量的基本任务 阐述了大地测量的三大基本任务：确定地球的几何形体和重力场参数（大地测量学核心任务）；建立和维持高精度的空间坐标系和高程基准（控制测量）；获取地表空间信息和进行地物定位（地形测量与工程测量）。 1.2 地球的几何参考系与大地基准 详细介绍了描述地球形体的数学模型，包括椭球体模型和大地水准面（大地水准面是重力场定义的实际参考面）。对比了经典的参考椭球（如WGS84、CGCS2000）的参数和特性。重点讲解了大地坐标系（经度、纬度、高程）的定义、相互转换关系以及不同大地基准之间的转换方法与精度要求。 1.3 现代大地测量的技术发展历程 回顾了大地测量技术从传统光学仪器到现代电子化、自动化仪器的演变。着重介绍了全球导航卫星系统（GNSS）、空间对地观测技术（如卫星测高、干涉测量）对传统测量学带来的革命性影响，强调了信息技术、计算机技术与测量技术的深度融合趋势。 --- 第二章 地球椭球体与大地水准面 本章深入探讨地球的物理形态与数学模型之间的关系，是理解大地控制网建立的基础。 2.1 地球椭球体的数学性质 详细推导并阐述了旋转椭球体上的基本几何量计算，包括曲率半径（卯酉圈曲率半径和第一、第二主法截面曲率半径）、大地线（椭球面上两点间最短距离的轨迹）的计算方法。引入了微分几何在椭球面上曲线计算中的应用。 2.2 顾及重力场的参考面：大地水准面 讲解了重力测量的基本原理，包括重力加速度的测量、正常重力公式的应用。重点阐述了大地水准面与参考椭球体之间的关系——大地水准面高（$N$）的确定。讨论了高程系统的建立，区分了正常高、正高和椭球高，并明确了它们之间的转换公式与精度差异。 2.3 局部大地参考系统的建立 在区域甚至国家范围内，需要根据实际重力场数据建立与地球重力场吻合的最佳拟合椭球体，即局部大地基准。本节讨论了如何通过区域重力数据网来拟合局部椭球，并确定区域大地水准面模型。 --- 第三章 现代大地控制网的测量技术 本章是全书的核心部分，系统介绍了构建高精度大地控制网所采用的现代测量技术。 3.1 全球导航卫星系统（GNSS）基础测量 系统介绍了GNSS（包括GPS、北斗/BDS、GLONASS、Galileo）的工作原理，包括卫星星座结构、信号传播误差源（对流层、电离层延迟）。详细阐述了GNSS静态、快速静态、实时动态（RTK/PPP）的作业流程、数据预处理和精密数据解算技术。重点讨论了基线向量的精度评估和误差分析。 3.2 经典地面控制测量方法的现代化 虽然GNSS占据主导地位，但地面观测在局部加密和高程联测中仍不可或缺。本节重点介绍现代化的电子（数字）水准仪技术，包括精密光学水准仪和自动安平水准仪的应用。详细讲解了三、四等水准测量的规范、闭合差的调整以及高程传递的精度要求。 3.3 现代大地三角测量与空间交会 介绍现代高精度全站仪在空间三角测量中的应用。讨论了如何利用电磁波测距技术（EDM）配合高精度测角数据，结合三维空间坐标系的转换，进行高精度的平面和高程控制点的布设和校核。重点分析了误差源，特别是仪器标常和气象对测距精度的影响。 --- 第四章 大地控制网的数据处理与平差 控制测量的成果必须通过严格的数学平差方法进行优化，以满足精度要求并保证数据一致性。 4.1 测量误差理论与统计分析 回顾了误差的分类（系统误差、偶然误差、粗差）及其传播定律。详细介绍了最小二乘原理在误差均衡中的核心地位。讨论了权函数的选取对平差结果的影响。 4.2 空间坐标系的平差方法 针对GNSS数据获取的基线向量，采用三维网平差模型。讲解了如何建立包含大地坐标、椭球高和高程信息的观测方程。重点介绍基于约束条件的最小二乘平差，包括固定点平差、局部自由网平差和整体平差的适用场景。 4.3 线性与非线性最小二乘平差 详细阐述了GNSS观测的观测方程通常是非线性的，因此需要使用迭代求解的牛顿-拉夫逊法或高斯-牛顿法进行线性化处理。对比了不同的迭代策略及其收敛性。 4.4 成果检验与精度评定 阐述了如何利用平差后的数据进行可靠性检验，包括内部检验（如残差分析、单位权中误差检验）和外部检验（与其他已知高精度点的比对）。讨论了如何根据置信区间对最终确定的控制点坐标给出精度报告。 --- 第五章 工程控制测量与空间信息获取 本章探讨大地控制测量成果在具体工程中的应用，以及如何利用先进的空间技术获取高密度的地理信息。 5.1 工程建设中的控制基准建立 论述了大型基础设施项目（如桥梁、隧道、大坝）对高精度控制网的需求。讲解了如何根据工程特点（如线形、曲率）设计和加密控制网，确保施工放样和监测的基准统一性。讨论了坐标系在施工过程中的投影变形和转换问题。 5.2 三维空间信息获取技术：LiDAR与摄影测量 介绍了激光雷达（LiDAR）技术的工作原理，包括扫描、数据采集和点云处理。对比了机载、地面和无人机搭载LiDAR系统的优缺点及其在地形建模中的应用。同时，讲解了航空摄影测量和无人机摄影测量（UAV-SfM）的基本流程，如何从影像中恢复三维空间信息，并将其与大地控制网进行高精度配准。 5.3 变形监测与形变分析 利用高精度大地控制网监测大型结构物或地质灾害区域的形变。介绍了时间序列分析方法，如何通过多次GNSS连续观测和空间平差，提取出结构物的位移向量，并进行速率分析和趋势预测。 --- 第六章 大地测量数据管理与应用集成 本章关注测量数据的现代化管理模式及其在地理信息系统（GIS）中的集成应用。 6.1 空间数据模型与数据库构建 讨论了大地测量成果数据的标准存储格式（如CORS网数据、点位文件）。介绍了二维和三维空间数据库的设计原则，确保坐标、高程、精度信息能够被有效索引和管理。 6.2 测量成果的可视化与集成 阐述了如何将平差后的高精度点位数据导入到工程软件和GIS平台中进行可视化展示。讨论了不同数据源（GNSS、LiDAR点云、传统测量数据）在统一坐标系下进行数据融合的技术难点与解决方案。 6.3 现代大地测量的质量控制与标准化 总结了从数据采集到最终成果交付的全过程质量控制流程。强调了遵循国家和行业相关测绘规范（如测绘法律法规、技术标准）的重要性，确保测量成果的法定效力和技术可靠性。 --- 总结： 本书将大地测量的理论基础与最前沿的GNSS、LiDAR技术紧密结合，内容覆盖了地球参考系建立、高精度网布设、数据平差优化以及工程应用的全过程，为读者提供一个坚实的现代大地测量学知识体系。

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这本书的装帧和排版也体现了一种专业的态度，图表清晰，索引详尽，这在查阅资料时非常重要。从内容上看，它成功地搭建了一个从基础几何量测到复杂地壳形变分析的知识阶梯。我个人特别关注其中关于高程系统建立和维持的部分，尤其是现代重力测量技术如何介入并优化传统水准网的构建，这一章节的论述极具启发性。它让我意识到，在日益精细的工程建设中，仅仅依靠传统的三角高程或水准测量已经远远不够，必须融入大地水准面和似大地水准面的概念。虽然有些章节的涉及面过广，使得某些特定主题的探讨深度略显不足，但整体而言，它无疑是领域内一本值得收藏和反复研读的参考书。

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拿到这本书的时候，我就被它那种宏大叙事的气场所吸引。它不仅仅是在讲“如何测量”，更是在探讨“我们为什么要测量”以及“测量在现代社会中的定位”。作者的笔触非常细腻，尤其是在探讨大地测量学与地球物理学、甚至与遥感技术交叉融合的前沿领域时，展现出一种深邃的洞察力。书中对高精度三维空间数据获取的未来趋势分析，非常具有前瞻性，读起来就像是在听一位经验丰富的大师在娓娓道来未来十年的技术走向。虽然一些关于复杂大地水准面的描述，初读时会让人略感吃力，需要反复揣摩，但一旦理解，那种豁然开朗的感觉非常美妙。它促使读者跳出日常的线性思维，从更广阔的地球系统视角去理解我们脚下的土地。

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这本《现代大地控制测量》的书籍，从我拿到手的那一刻起，就带着一种沉甸甸的学术气息和对精度的极致追求。我本以为这会是一本枯燥的教科书，里面充斥着各种晦涩难懂的公式和理论，但阅读之后才发现，它在努力地构建一个清晰的知识框架。书中对传统测量方法与现代技术（比如GNSS、激光扫描等）的结合点阐述得非常透彻，这对于一个在实际工程中摸爬滚打多年的技术人员来说，无疑是一份及时的“充电宝”。特别是关于误差分析和数据处理的部分，作者没有仅仅停留在理论层面，而是结合了实际案例，展示了如何从海量数据中提炼出可靠的成果，这种注重实操性的深度，让这本书的价值远超一般的参考手册。我尤其欣赏它在不同测绘基准体系转换上的讲解，逻辑严密，步骤清晰，对于需要进行跨区域项目协调的工程师来说，简直就是一份宝典。

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说实话，这本书的内容密度非常高，如果你指望能轻松地在周末下午翻完它，那可能会让你失望。它更像是需要你备着笔记本和计算器，沉下心来逐字逐句啃食的“硬菜”。我最欣赏它的地方在于，它没有回避那些技术难题，反而把那些最让人头疼的解析几何和微分方程，用一种尽可能直观的方式呈现出来。举个例子，书中对变形监测中应力场分析的介绍，那种严谨的数学推导，让人不得不佩服作者在理论深度上的功底。对于我这种偏爱工程应用和数据可靠性的读者来说，这本书提供了一个坚实的理论基石，让我知道我们日常使用的那些测量软件，背后的原理究竟是多么的复杂和精妙。

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这本《现代大地控制测量》给我最大的冲击来自于它对“控制”这个概念的重新定义。过去总觉得控制点就是几个钉子插在地上，现在才明白，在现代大地测量体系下，控制网络本身就是一个动态、多维、不断自我修正的生命体。书中对全球导航卫星系统（GNSS）精密定位技术在控制网中的应用做了详尽的论述，特别是关于数据链、抗差估计以及时间同步等关键技术环节的阐述，非常到位。它不像市面上很多快餐式的技术指南，只告诉你“怎么做”，而是深入挖掘了“为什么这样做会更优”。阅读过程中，我反复对比了不同年代的规范要求，发现现代大地测量学已经在不断追求更高的相对和绝对精度，这种对极限的追求令人振奋。

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