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第1章 绪论 1

1.1 控制测量学的基本任务和主要内容 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 2

1.2 地球重力场的基本知识 2

1.2.1 引力与离心力 3

1.2.2 引力位和离心力位 4

1.2.3 重力位 6

1.2.4 地球的正常重力位和正常重力 9

1.3 控制测量的基准面和基准线 14

1.3.1 水准面 14

1.3.2 大地水准面 15

1.3.3 似大地水准面 15

1.3.4 正常椭球和水准椭球，总的地球椭球和参考椭球 15

1.3.5 大地高H、正高H正及正常高H正常 16

1.3.6 垂线偏差 16

1.4 控制测量的现状与发展概况 18

1.4.1 空间测量技术给控制测量学注入了新的活力，促使控制测量学进入生机勃勃发展的新时期 18

1.4.2 信息时代的控制测量仪器和测量系统已形成数字化、智能化和集成化的新的发展态势，空间测量和地面测量仪器和测量系统出现互补共荣的新的发展格局 21

1.4.3 工程控制网优化设计理论和应用得到长足发展，测量数据处理和分析理论取得许多新成果 24

1.4.4 电子计算机促进控制测量工作旧貌换新颜，其服务领域将更加扩大 25

第1部分 水平测量控制网的技术设计 29

第2章 水平控制网的技术设计 29

2.1 国家水平控制网建立的基本原理 29

2.1.1 建立国家水平大地控制网的方法 29

2.1.2 建立国家水平大地控制网的基本原则 34

2.1.3 国家水平大地控制网的布设方案 36

2.2 工程测量水平控制网建立的基本原理 43

2.2.1 工程测量水平控制网的分类 43

2.2.2 工程测量水平控制网的布设原则 44

2.2.3 工程测量水平控制网的布设方案 45

2.2.4 专用控制网的布设特点 45

2.3 导线网的精度估算 46

2.3.1 精度估算的目的和方法 46

2.3.2 等边直伸导线的精度分析 47

2.3.3 直伸导线的特点 54

2.3.4 单一附合导线的点位误差椭圆 54

2.3.5 导线网的精度估算 55

2.4 工程测量控制网的优化设计 58

2.4.1 工程控制网优化设计的一般概念 58

2.4.2 精密工程测量控制网的质量标准 60

2.4.3 关于机助模拟设计法的一般说明 67

2.5 工程测量水平控制网技术设计书的编制 68

2.6 选点、建标和埋石 70

2.6.1 选点 70

2.6.2 觇标高度的确定 71

2.6.3 觇标的建造 73

2.6.4 中心标石的埋设 76

第2部分 控制测量的基本测量技术与方法 81

第3章 精密测角仪器和水平角观测 81

3.1 精密测角仪器——经纬仪 81

3.1.1 精密电子经纬仪及其特点 81

3.1.2 精密光学经纬仪及其特点 84

3.1.3 精密电子全站仪及其特点 85

3.2 经纬仪的视准轴误差、水平轴倾斜误差及垂直轴倾斜误差 97

3.2.1 经纬仪的视准轴误差 97

3.2.2 经纬仪的水平轴倾斜误差 98

3.2.3 经纬仪的垂直轴倾斜误差对水平方向观测值的影响 100

3.2.4 经纬仪垂直轴倾斜改正数的计算 101

3.3 精密测角的误差影响 103

3.3.1 外界条件的影响 103

3.3.2 仪器误差的影响 106

3.3.3 照准和读数误差的影响 107

3.3.4 精密测角的一般原则 108

3.4 方向观测法 109

3.4.1 观测方法 109

3.4.2 测站限差 111

3.4.3 测站平差 115

3.5 分组方向观测法 118

3.5.1 观测方法 118

3.5.2 联测精度 119

3.5.3 测站平差 119

3.6 偏心观测与归心改正 121

3.6.1 测站点偏心及测站点归心改正数计算 122

3.6.2 照准点偏心及照准点归心改正数计算 123

3.6.3 归心元素的测定方法 125

3.6.4 归心元素的测定精度 128

第4章 电磁波测距仪及其距离测量 132

4.1 电光调制和光电转换 132

4.1.1 调制的意义和分类 132

4.1.2 晶体电光调制 132

4.1.3 光电转换 136

4.1.4 光电混频 138

4.2 电磁波测距仪分类 138

4.3 脉冲法测距的基本原理及应用 140

4.3.1 脉冲的几个基本参数 140

4.3.2 脉冲法测距的基本原理 140

4.3.3 脉冲式测距仪的基本结构 141

4.3.4 脉冲法测距对光脉冲的要求 142

4.3.5 激光巨脉冲的产生——调Q技术 143

4.3.6 计算系统（距离显示器） 144

4.3.7 Wild DI 3000脉冲式测距仪 144

4.4 相位法测距的基本原理及应用 147

4.4.1 基本原理及基本公式 147

4.4.2 N值的确定 149

4.4.3 几种常用的测尺频率方式 150

4.4.4 内光路的作用 151

4.4.5 差频测相 151

4.4.6 自动数字测相 152

4.4.7 高精度激光测距仪——Mekometer ME5000 157

4.4.8 徕卡全站仪测距新技术 161

4.5 干涉法测距的基本原理 164

4.6 光波测距仪的合作目标 165

4.7 光波测距仪的检验 166

4.7.1 周期误差的测定 167

4.7.2 仪器常数的测定 173

4.8 电磁波在大气中的传播 181

4.8.1 一般概念 181

4.8.2 电磁波的大气衰减 181

4.8.3 电磁波的传播速度 183

4.8.4 电磁波的波道弯曲 189

4.9 测距成果的归算 190

4.9.1 概述 190

4.9.2 速度改正 190

4.9.3 几何改正 192

4.9.4 投影改正 198

4.9.5 电磁波测距成果化算实例 199

4.10 光波测距的误差来源及精度估计 202

4.10.1 测距误差的主要来源 202

4.10.2 测距精度估计 203

4.11 微波测距概要 205

4.11.1 概述 205

4.11.2 微波测距仪的测相原理 206

4.11.3 微波测距中的地面反射误差及削弱方法 208

4.12 多波测距的理论基础 210

第5章 高程控制测量 213

5.1 国家高程基准 213

5.1.1 高程基准面 213

5.1.2 水准原点 214

5.2 国家高程控制网建立的基本原理 214

5.2.1 国家高程控制网的布设原则 215

5.2.2 国家水准网的布设方案及精度要求 216

5.2.3 水准路线的设计、选点和埋石 217

5.2.4 水准路线上的重力测量 218

5.2.5 我国国家水准网的布设概况 218

5.3 城市和工程建设高程控制测量 220

5.3.1 水准测量建立城市及工程高程控制网 220

5.3.2 三角高程测量建立城市及工程高程控制网 221

5.4 精密水准测量的仪器——水准仪 222

5.4.1 精密水准仪和水准尺的主要特点 222

5.4.2 徕卡公司数字水准仪DNA03和条码水准尺 225

5.4.3 补偿式自动安平水准仪 231

5.4.4 普通精密水准仪 236

5.5 精密水准仪和水准尺的检验 241

5.5.1 精密水准仪的检验 241

5.5.2 精密水准标尺的检验 249

5.6 精密水准测量的主要误差来源及其影响 251

5.6.1 视准轴与水准轴不平行的误差 251

5.6.2 水准标尺长度误差的影响 253

5.6.3 仪器和水准标尺（尺台或尺桩）垂直位移的影响 254

5.6.4 大气垂直折光的影响 254

5.6.5 电磁场对水准测量的影响 255

5.6.6 磁场对补偿式自动安平水准仪的影响 255

5.6.7 观测误差的影响 256

5.7 精密水准测量的实施 256

5.7.1 精密水准测量作业的一般规定 256

5.7.2 精密水准测量观测 257

5.8 跨河精密水准测量 261

5.8.1 跨河水准测量的特点及跨越场地的布设 261

5.8.2 观测方法 263

5.9 正常水准面不平行性及其改正数计算 268

5.9.1 水准面不平行性 268

5.9.2 正高高程系 269

5.9.3 正常高高程系 270

5.9.4 力高和地区力高高程系 274

5.10 水准测量的概算 275

5.10.1 水准标尺每米长度误差的改正数计算 275

5.10.2 正常水准面不平行的改正数计算 276

5.10.3 水准路线闭合差计算 276

5.10.4 高差改正数的计算 276

5.11 三角高程测量 278

5.11.1 三角高程测量的基本公式 278

5.11.2 垂直角的观测方法 281

5.11.3 球气差系数C值和大气折光系数K值的确定 282

5.11.4 三角高程测量的精度 283

5.11.5 垂线偏差对三角高程测量的影响 285

5.11.6 电磁波测距三角高程测量的应用前景 286

第6章 GPS卫星定位技术基础 288

6.1 人造卫星轨道理论简介 288

6.2 GPS系统的构成与GPS信号 290

6.2.1 GPS系统的构成 290

6.2.2 GPS信号结构 292

6.2.3 GPS接收机 293

6.2.4 TPS和GPS的集成——徕卡系统1200-超站仪（System1200-SmartStation） 296

6.3 伪距法定位 297

6.3.1 伪距观测 297

6.3.2 卫星坐标的计算 298

6.3.3 伪距定位的解算 299

6.4 载波相位法相对定位 301

6.4.1 重建载波 301

6.4.2 载波相位观测值 301

6.4.3 周跳的探测与修复 302

6.4.4 整周未知数N0的确定 304

6.4.5 载波相位观测值的线性组合 305

6.4.6 载波相位观测相对定位的求解 310

6.5 GPS定位误差分析 311

6.5.1 卫星轨道误差及卫星钟误差 311

6.5.2 大气折射影响 313

6.5.3 接收系统的误差 316

6.5.4 观测误差 317

6.6 工程GPS测量技术概述 317

6.6.1 GPS网的技术设计 317

6.6.2 GPS网的布网形式 318

6.6.3 GPS网的设计准则 319

6.6.4 GPS网的外业观测 320

6.6.5 关于GPS测量的归心改正 321

6.6.6 外业观测技术注意事项 321

6.6.7 GPS定位数据处理技术要点 323

6.7 GPS动态定位基础 325

6.7.1 动态绝对定位 325

6.7.2 动态相对定位 325

6.7.3 准动态相对定位 326

参考文献 329