天文大地網

我國國家天文大地網（簡稱國家大地網）是在全國領土範圍內，由互相聯繫的大地測量點（簡稱大地點）構成，大地點的水平位置按國家統一的大地測量規範測定，並設有固定標誌，以便長期保存。國家大地網中還要用天文觀測方法測定天文經度、緯度和方位度，所以又稱為天文大地網。

國家大地網為國家國際經濟建設、國防建設和地球科學研究提供地面點的精確幾何位置，是全國性地圖測制的控制基礎，也是遠程武器發射和航天技術必不可少的測繪保障。 ^[2] 

國家大地網一般採用三角測量方法，有時也兼用導線測量或三邊測量方法，採取由大到小，逐級控制的原則來佈設。國家大地網按縱橫鎖系佈網法分成一、二、三、四等佈設大地網。主要由三角測量法佈設，在西部困難地區即青藏高原採用精密導線測量方法佈設國家大地網。利用三角測量佈設國家大地網有兩種方案：

一是全面佈網法，一等三角測量用互相連接的、毫無間隙的大三角形佈滿全國，然後在一等網中用次等三角測量加密，以達到必要的控制密度，這種方法適用於領域不大的國家；

二是縱橫鎖系佈網法，一等三角測量沿着經線和緯線佈設成縱橫交叉的三角鎖系，以構成許多鎖環。一等鎖環內的二等三角測量有兩種佈設方式：一是用縱橫交叉的兩條二等三角將一等鎖環分成4個大致相等的部分，這4個空白部分用二等三角網填充；二是在一等鎖環內佈設二等全面三角網（見圖1），稱全面佈網方案。縱橫鎖系佈網法適用於領域遼闊的國家。

二等填充網或全面網還可以用三等三角測量加密。加密方式也有兩種：一是佈設連續三角形（見圖2（a））；二是插入個別的或成組的三等點（見圖2（b））。大地網還可以進一步用四等測量加密。 ^[2] 

根據中國大地測量法規定，一等三角鎖沿經線和緯線佈設成縱橫交叉的三角鎖系，鎖長200~250km，構成許多鎖環。一等三角鎖內由近於等邊的三角形組成，邊長為20~30km。角度觀測總誤差為±0.7″，起始邊長度的測距相對中誤差不大於1:350000，天文經度、緯度以及方位角的測定中，誤差分別不大於±0.30″、±0.30″和±0.50″。中國的一等三角鎖包括400多個鎖段，全長約80000km（見圖3）。二等大地網是按前述的兩種方式佈設的，1958年以前採用第一種，1958年以後採用第二種。在第一種方式中，二等三角鎖中三角形的平均邊長為20~25km，二等網的平均邊長為13km，角度觀測中誤差為±1.0″~±1.5″；二等填充網中三角形的平均邊長為13km，角度觀測中誤差為2″~2.5″。在第二種方式中，二等全面網的角度觀測中誤差為±1.0″。三等大地網中三角形平均邊長為8km，角度觀測中誤差不大於1.5″。四等三角點間的邊長和角度觀測中誤差視需要而定。一等鎖的兩端和二等網的中間，都要測定起算邊長、天文經緯度和方位角。所以國家一、二等網合稱為天文大地網。我國天文大地網於1951年開始佈設，1961年基本完成，1975年修補測工程全部結束，全網約有5萬個大地點。 ^[2] 

國家大地網建立時採用的大地基準包括參考橢球的長半軸和扁率，大地原點在大地座標系中大地經度、大地緯度、大地高程和大地原點至一相鄰點的方向上的方位角，這些數據是推算國家大地網中各點大地座標的依據。

中國大地基準的建立經歷了兩個階段。在開始建立國家大地網時，採用了蘇聯1942普爾柯夫座標系原點作為我國的大地基準。以後再中國天文大地網整體平差建立1980西安座標系時，採用新的大地基準，橢球參數採用國際大地測量學和地球物理學聯合會第16屆大會推薦的值：a=6378140m，f=1/298.257。

橢球在地球體中的定位是在橢球面與中國領域內大地水準面最佳擬合的條件下確定的。這是中國新的大地基準，大地原點設在陝西省西安市附近的涇陽縣。

在用三角測量方法建立的國家大地網中，主要誤差來源是角度觀測誤差。三角測量推進愈遠，誤差累積愈甚，邊長和方位的精度隨着推進的距離而逐漸降低。因此，除起始點的大地座標、起始邊長度和方位角外，必須每隔適當的間隔測設新的起始邊和方位角，以控制誤差累積。如國家大地網採用縱橫鎖系佈網法時，通常是在縱橫三角鎖段的交叉處佈設起始邊，測量其長度，並在其兩端點上用天文觀測方法測定天文經度、緯度和方位角。此外，在每一鎖段中央的一個大地點上，也要測定天文經度和緯度。

觀測的天文方位角是以測站垂線方向為參考的，必須加入垂線偏差改正，變換為大地方位角之後，才能用於大地網的方位控制。這一變換是通過拉普拉斯方程

來實現的。式中，λ、φ、σ分別是天文經度、緯度和天文方位角；A是所求的大地方位角。在每一鎖段中央測定的天文經度和緯度，是供求定垂線偏差之用。

中國國際天文大地網規模之大、網形之佳和質量之優，在全世界居於前列，佈設速度之快也是空前的，這是我國測繪界幾代人艱苦奮鬥、辛勤工作的結果。 ^[2]