大地測量學重點

1、第一章 1大地測量學:是指在一定的時間與空間參考系中，測量和描繪地球形狀及其重力場并監(jiān)測其變化，為人類活動提供關(guān)于地球的空間信息的一門學科。  2大地測量學的基本內(nèi)容 (1)確定地球形狀及外部重力場及其隨時間的變化，建立統(tǒng)一的大地測量坐標系，研究地殼形變(包括垂直升降及水平位移)，測定極移以及海洋水面地形及其變化等。研究月球及太陽系行星的形狀及重力場。 (2)建立和維持國家和全球的天文大地水平控制網(wǎng)、工程控制網(wǎng)和精密水準網(wǎng)以及海洋大地控制網(wǎng)，以滿足國民經(jīng)濟和國防建設(shè)的需要。 (3)研究為獲得高精度測量成果的儀器和方法等。研究地球表面向

2、橢球面或平面的投影數(shù)學變換及有關(guān)大地測量計算。 (4)研究大規(guī)模、高精度和多類別的地面網(wǎng)、空間網(wǎng)及其聯(lián)合網(wǎng)的數(shù)據(jù)處理的理論和方法，測量數(shù)據(jù)庫建立及應(yīng)用等。  3大地測量學的基本體系：幾何大地測量學、物理大地測量學、空間大地測量學 （1)幾何大地測量學（即天文大地測量學） 基本任務(wù)：是確定地球的形狀和大小及確定地面點的幾何位置。 主要內(nèi)容：國家大地測量控制網(wǎng)(包括平面控制網(wǎng)和高程控制網(wǎng))建立的基本原理和方法，精密角度測量，距離測量，水準測量；地球橢球數(shù)學性質(zhì)，橢球面上測量計算，橢球數(shù)學投影變換以及地球橢球幾何參數(shù)的數(shù)學模型等。 

3、;(2)物理大地測量學：即理論大地測量學 基本任務(wù)：是用物理方法(重力測量)確定地球形狀及其外部重力場。 主要內(nèi)容：包括位理論，地球重力場，重力測量及其歸算，推求地球形狀及外部重力場的理論與方法。 (3)空間大地測量學：主要研究以人造地球衛(wèi)星及其他空間探測器為代表的空間大地測量的理論、技術(shù)與方法。  4現(xiàn)代大地測量的特征： 研究范圍大（全球：如地球兩極、海洋） 從靜態(tài)到動態(tài)，從地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)到動力過程。 觀測精度越高，相對精度達到10-810-9，絕對精度可到達毫米。 測量與數(shù)據(jù)處理周期短，但數(shù)據(jù)處理越來越

4、復(fù)雜。  5大地測量學的發(fā)展簡史：地球圓球階段地球橢球階段大地水準面階段現(xiàn)代大地測量新階段 6大地測量的展望 (1)全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(GPS)，激光測衛(wèi)(SLR)以及甚長基線干涉測量(VLBI),慣性測量統(tǒng)(INS)是主導(dǎo)本學科發(fā)展的主要的空間大地測量技術(shù) (2)用衛(wèi)星測量、激光測衛(wèi)及甚長基線干涉測量等空間大地測量技術(shù)建立大規(guī)模、高精度、多用途的空間大地測量控制網(wǎng)，是確定地球基本參數(shù)及其重力場，建立大地基準參考框架，監(jiān)測地殼形變，保證空間技術(shù)及戰(zhàn)略武器發(fā)展的地面基準等科技任務(wù)的基本技術(shù)方案。 (3)精化地球重力場模型是大地測量學的重要

5、發(fā)展目標.第二章 1地軸方向相對于空間的變化（歲差和章動） 歲差:地球自轉(zhuǎn)軸在空間的變化，是日月引力的共同結(jié)果。假設(shè)月球的引力及其運行軌道是固定不變的,由于日、月等天體的影響，地球的旋轉(zhuǎn)軸在空間圍繞黃極發(fā)生緩慢旋轉(zhuǎn)，類似于旋轉(zhuǎn)陀螺，形成一個倒圓錐體（見下圖），其錐角等于黃赤交角=23.5 ，旋轉(zhuǎn)周期為26000年，這種運動稱為歲差，是地軸方向相對于空間的長周期運動。歲差使春分點每年向西移動50.3  章動:月球繞地球旋轉(zhuǎn)的軌道稱為白道，月球運行的軌道與月的之間距離是不斷變化的，使得月球引力產(chǎn)生的大小和方向不斷變化，從而導(dǎo)致北天極在天球上繞黃極旋

6、轉(zhuǎn)的軌道不是平滑的小園，而是類似園的波浪曲線運動，即地球旋轉(zhuǎn)軸在歲差的基礎(chǔ)上疊加周期為18.6年，且振幅為9.21的短周期運動。這種現(xiàn)象稱為章動.  2時間的描述包括時間原點、單位（尺度）兩大要素。 #時間是物質(zhì)運動過程的連續(xù)的表現(xiàn)，選擇測量時間單位的基本原則是選取一種物質(zhì)的運動。時間的特點是連續(xù)、均勻，故一種物質(zhì)的運動也應(yīng)該連續(xù)、均勻。  3周期運動滿足如下三項要求，可以作為計量時間的方法。  #運動是連續(xù)的；  #運動的周期具有足夠的穩(wěn)定性；  #運動是可觀測的。 

7、60;4時間系統(tǒng)   恒星時(ST):以春分點作為基本參考點，由春分點周日視運動確定的時間，稱為恒星時。   平太陽時MT:以真太陽作為基本參考點，由其周日視運動確定的時間，稱為真太陽時。一個真太陽日就是真太陽連續(xù)兩次經(jīng)過某地的上中天（上子午圈）所經(jīng)歷的時間。   世界時UT:以格林尼治平子夜為零時起算的平太陽時稱為世界時。UT = GAMT + 12;GAMT 代表格林尼治平太陽時角。 未經(jīng)任何改正的世界時表示為UT0，經(jīng)過極移改正的世界時表示

8、為UT1，進一步經(jīng)過地球自轉(zhuǎn)速度的季節(jié)性改正后的世界時表示為UT2。UT1=UT0+,  UT2=UT1+T   原子時(AT):原子時是一種以原子諧振信號周期為標準。原子時的基本單位是原子時秒，定義為：在零磁場下，位于海平面的銫原子基態(tài)兩個超精細能級間躍遷輻射192631770周所持續(xù)的時間為原子時秒，規(guī)定為國際單位制中的時間單位。 原子時的原點定義：1958年1月1日UT2的0時。 AT=UT20.0039(s) 地球自轉(zhuǎn)的不均性，原子時與世界時的誤差逐年積累   世界協(xié)調(diào)時(UT

9、C):原子時與地球自轉(zhuǎn)沒有直接聯(lián)系，由于地球自轉(zhuǎn)速度長期變慢的趨勢，原子時與世界時的差異將逐漸變大，秒長不等，大約每年相差1秒，便于日常使用，協(xié)調(diào)好兩者的關(guān)系，建立以原子時秒長為計量單位、在時刻上與平太陽時之差小于0.9秒的時間系統(tǒng)，稱之為世界協(xié)調(diào)時(UTC)。  4:大地基準：所謂基準是指為描述空間位置而定義的點、線、面，在大地測量中，基準是指用以描述地球形狀的參考橢球的參數(shù)（如參考橢球的長短半軸），以及參考橢球在空間中的定位及定向，還有在描述這些位置時所采用的單位長度的定義。測量常用的基準包括平面基準、高程基準、重力基準等。  5高程參考系統(tǒng)

10、0;以大地水準面為參照面的高程系統(tǒng)稱為正高;      H=H正常+ 以似大地水準面為參照面的高程系統(tǒng)稱為正常高； H=H正高+N    6橢球定位和定向概念 橢球的類型: 參考橢球: 具有確定參數(shù)(長半徑 a和扁率)，經(jīng)過局部定位和定向，同某一地區(qū)大地水準面最佳擬合的地球橢球.   總地球橢球: 除了滿足地心定位和雙平行條件外，在確定橢球參數(shù)時能使它在全球范圍內(nèi)與大地體最密合的地球橢球.

11、0; 7橢球定位:是指確定橢球中心的位置，可分為兩類：局部定位和地心定位。 局部定位：要求在一定范圍內(nèi)橢球面與大地水準面有最佳的符合，而對橢球的中心位置無特殊要求； 地心定位：要求在全球范圍內(nèi)橢球面與大地水準面最佳的符合，同時要求橢球中心與地球質(zhì)心一致。  8橢球的定向：指確定橢球旋轉(zhuǎn)軸的方向，不論是局部定位還是地心定位，都應(yīng)滿足兩個平行條件： 橢球短軸平行于地球自轉(zhuǎn)軸； 大地起始子午面平行于天文起始子午面。  9：WGS-84是CTS, 坐標系的原點是地球的質(zhì)心，Z 軸指向 

12、;BIH1984.0 CTP方向，X軸指向 BIH1984.0零子午面和 CTP 赤道的交點，Y 軸和 Z、X 軸構(gòu)成右手坐標系。 1引力位:單位質(zhì)點受物質(zhì)M的引力作用產(chǎn)生的位能稱為引力位，或者說將單位質(zhì)點從無窮遠處移動到該點引力所做的功  2重力是引力和離心力的合力，重力位W是引力位V和離心力位Q之和  3我們把完全靜止的海水面所形成的重力等位面，專稱它為大地水準面  4正常橢球面：是大地水準面的規(guī)則形狀（一般指旋轉(zhuǎn)橢球面）。因此引入正常橢球后，地球重力

13、位被分成正常重力位和擾動位兩部分，實際重力也被分成正常重力和重力異常兩部分。  #總的地球橢球：一個和整個大地體最為密合的。總地球橢球中心和地球質(zhì)心重合，總的地球橢球的短軸與地球地軸相重合，起始大地子午面和起始天文子午面重合，總地球橢球和大地體最為密合。  5大地水準面高度又稱大地水準面差距 N，似大地水準面高度又稱高程異常  6 理論閉合差：由于水準面不平行的原因，即使水準測量沒有誤差，水準環(huán)線高程閉合差也不等于零，這種由于水準面不平行引起的水準環(huán)線閉合差稱為理論閉合差。 7以大地水準面為參照面的高程系

14、統(tǒng)稱為正高;      H=H正常+ 以似大地水準面為參照面的高程系統(tǒng)稱為正常高； H=H正高+N （我國統(tǒng)一高程系統(tǒng)正常高）  8大地水準面差距N：大地水準面超出參考橢球面的差距  9:垂線偏差：地面一點上的重力向量g和相應(yīng)橢球面上的法線向量 n之間的夾角 絕對垂線偏差：垂線同總地球橢球(或參考橢球)法線構(gòu)成的角度 相對垂線偏差：垂線同參考橢球法線構(gòu)成的角度 測量垂線偏差的方法：天文大地測量法、重力測量法、天文重力測量法、G

15、PS測量法  10水準面的不平行性：由于兩水準面之間的差距為dh=-dw/g，由于重力在水準面不同點上的數(shù)值是不同的，兩個無窮接近的水準面之間的差距不是一個常數(shù)，故兩個水準面彼此不平行。  11在海水面上由于W0-Wb=Sgdh=0,故H正=H正常，就是說在海平面上大地水準面與似大地水準面重合，所以大地水準面的高程原點對似大地水準面也是適用的第三章 1平行圈：垂直于旋轉(zhuǎn)軸的平面與橢球面相截所得的圓  2卯酉圈：過某點無數(shù)個法截面中，與子午面相垂直的法截面同橢球面相截形成的閉合圈  3：N>R>

16、M,只有在極點上才相等  4大地線：橢球面上兩點最短曲線  5克萊勞定理：r*sinA=C  6三差改正：垂線偏差、標高差、截面差改正  7大地主題正解:已知P1點的大地坐標（L1，B1），P1至P2點的大地線長S及其大地方位角A12，計算P2點的大地坐標（L2，B2)和大地線S在P2點的反方位角A21，這類問題叫做大地主題正解  8大地主題反解:如果已知P1和P2點的大地坐標（L1，B1）和（L2，B2，計算P1至P2點的大地線長S及其正、反大地方位角A12和A21，這類問題叫做大地主題反解。

17、  9所謂地圖數(shù)學投影，簡略地說來就是將橢球面上元素(包括坐標，方位和距離)按一定的數(shù)學法則投影到平面上，研究這個問題的專門學科叫地圖投影學x=f1(L,B),y=f2(L,B)  10主方向：投影后一點的長度比依方向不同而變化，其中最大及最小長度比的方向成為主方向 11控制測量對地圖投影的要求   等角投影（又稱正形投影）   長度和面積變形不大，并能用簡單公式計算由變形而引起的改正數(shù)   能很方便地按分帶進行，并能按高精度的、簡單的、同樣的計算公式和用

18、表把各帶聯(lián)成整體 12高斯投影必須滿足的條件 （1）高斯投影為正形投影，即等角投影； （2）中央子午線投影后為直線，且為投影的對稱軸； （3）中央子午線投影后長度不變。  13：6°帶與3°帶重合的原因：邊界子午線兩側(cè)的控制點與地形圖位于不同的投影帶內(nèi)，使得地形圖不能正確拼接，采用帶重疊的方法解決此問題。  14高斯投影正算：B,l->x,y；反算：x,y->B,l  15方向改正數(shù)：就是指大地線的投影曲線和連接大地線兩點的弦之夾角 16距離改正：由S化

19、至D所加的S改正稱為距離改正 第四章 1平行圈：垂直于旋轉(zhuǎn)軸的平面與橢球面相截所得的圓  2卯酉圈：過某點無數(shù)個法截面中，與子午面相垂直的法截面同橢球面相截形成的閉合圈  3：N>R>M,只有在極點上才相等  4大地線：橢球面上兩點最短曲線  5克萊勞定理：r*sinA=C  6三差改正：垂線偏差、標高差、截面差改正  7大地主題正解:已知P1點的大地坐標（L1，B1），P1至P2點的大地線長S及其大地方位角A12，計算P2點的大地坐標（L2，

20、B2)和大地線S在P2點的反方位角A21，這類問題叫做大地主題正解  8大地主題反解:如果已知P1和P2點的大地坐標（L1，B1）和（L2，B2，計算P1至P2點的大地線長S及其正、反大地方位角A12和A21，這類問題叫做大地主題反解。  9所謂地圖數(shù)學投影，簡略地說來就是將橢球面上元素(包括坐標，方位和距離)按一定的數(shù)學法則投影到平面上，研究這個問題的專門學科叫地圖投影學x=f1(L,B),y=f2(L,B)  10主方向：投影后一點的長度比依方向不同而變化，其中最大及最小長度比的方向成為主方向  11控制測量對

21、地圖投影的要求   等角投影（又稱正形投影）   長度和面積變形不大，并能用簡單公式計算由變形而引起的改正數(shù)   能很方便地按分帶進行，并能按高精度的、簡單的、同樣的計算公式和用表把各帶聯(lián)成整體  12高斯投影必須滿足的條件 （1）高斯投影為正形投影，即等角投影； （2）中央子午線投影后為直線，且為投影的對稱軸； （3）中央子午線投影后長度不變。  13：6°帶與3°帶重合的原因：邊界子午線兩側(cè)的控制點與地形圖位于不

22、同的投影帶內(nèi)，使得地形圖不能正確拼接，采用帶重疊的方法解決此問題。  14高斯投影正算：B,l->x,y；反算：x,y->B,l 15方向改正數(shù)：就是指大地線的投影曲線和連接大地線兩點的弦之夾角 16距離改正：由S化至D所加的S改正稱為距離改正  第五章 1常規(guī)大地測量法 #三角測量法: 優(yōu)點：圖形簡單，結(jié)構(gòu)強，幾何條件多，便于檢核，網(wǎng)的精度較高。 缺點：易受障礙物的影響，布設(shè)困難，增加了建標費用；推算邊長精度不均勻，距起始邊越遠邊長精度越低。 #導(dǎo)線測量法: 優(yōu)

23、點：布設(shè)靈活，容易克服地形障礙；導(dǎo)線測量只要求相鄰兩點通視，故可降低覘標高度，造標費用少，且便于組織觀測；網(wǎng)內(nèi)邊長直接測量，邊長精度均勻。 缺點：導(dǎo)線結(jié)構(gòu)簡單，沒有三角網(wǎng)那樣多的檢核條件，不易發(fā)現(xiàn)粗差，可靠性不高 # 三邊測量及邊角同測法:邊角全測網(wǎng)的精度最高，相應(yīng)工作量也較大。在建立高精度的專用控制網(wǎng)(如精密的形變監(jiān)測網(wǎng))或不能選擇良好布設(shè)圖形的地區(qū)可采用此法而獲得較高的精度。  2天文測量法: 缺點：精度不高，受天氣影響大。 用途：在每隔一定距離的三角點上觀測天文來推求大地方位角，控制水平角觀測誤差積累對推算方位角的影響

24、  3現(xiàn)代定位新技術(shù)簡介:GPS測量甚長基線干涉測量系統(tǒng)(VLBI)    慣性測量系統(tǒng)(INS)   4建立國家平面大地控制網(wǎng)的基本原則 大地控制網(wǎng)應(yīng)分級布設(shè)、逐級控制 大地控制網(wǎng)應(yīng)有足夠的精度 大地控制網(wǎng)應(yīng)有一定的密度 大地控制網(wǎng)應(yīng)有統(tǒng)一的技術(shù)規(guī)格和要求  5國家平面大地控制網(wǎng)的布設(shè) 包括以下工作：技術(shù)設(shè)計，實地選點，建造覘標，標石埋設(shè)，外業(yè)測量，平差計算等 1）技術(shù)設(shè)計: 收集資料實地踏勘圖上設(shè)計編寫技術(shù)設(shè)計書

25、 2）實地選點：選點圖，點之記，選點工作技術(shù)總結(jié)。 3)建造覘標(傳統(tǒng)大地測量法)  4)標石埋設(shè):大地點的坐標，實際上指的就是標石中心的坐標  6圖上設(shè)計：根據(jù)大地控制測量任務(wù)按照有關(guān)規(guī)范和技術(shù)規(guī)定，在地形圖上擬定出控制點的位置和網(wǎng)的圖形結(jié)構(gòu)  7大地控制網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計:最優(yōu)化就是在相同的條件下從所有可能方案中選擇最佳的一個。  7控制網(wǎng)的設(shè)計目標 控制網(wǎng)設(shè)計的目標，指的是控制網(wǎng)應(yīng)達到的質(zhì)量標準，它是設(shè)計的依據(jù)和目的，同時又是評定網(wǎng)的質(zhì)量的指標。質(zhì)量標準包括精度標準、可靠性標準、費用標準

26、、可區(qū)分標準及靈敏度標準等，其中常用的主要是前3個標準。  9國家高程控制網(wǎng)的布設(shè)目的和任務(wù)有兩個： 1) 建立統(tǒng)一的高程控制網(wǎng)，為地形測圖和各項建設(shè)提供必要的高程控制基礎(chǔ)； 2)為地殼垂直運動、平均海面傾斜及其變化和大地水準面形狀等地球科學研究提供精確的高程數(shù)據(jù)。大地測量學基礎(chǔ)   1.大地測量學是通過在廣大的地面上建立大地控制網(wǎng)，精確測定大地控制網(wǎng)點的坐標，研究測定地球形狀、大小和地球重力場的理論、技術(shù)與方法的學科?，F(xiàn)代大地測量學包括空間、物理和幾何大地測量學   2.現(xiàn)代大地測量的三個分支

27、是幾何：確定地球的形狀和大小及確定地面點的幾何位置。物理：用物理方法（重力測量）確定地球形狀及其外部重力場。空間：以人造地球衛(wèi)星及格其他空間探測器為代表的空間大地測量的理論、技術(shù)與方法。  3.大地測量是測繪學的一個分支。主要任務(wù)是測量和描繪地球并監(jiān)測其變化，為人類活動提供關(guān)于地球的空間信息。是一門地球信息學科。是一切測繪科學技術(shù)的基礎(chǔ)。 4.人類認識地球階段地球圓球階段 ，首次用子午圈弧長測量法來估算地球半徑。 這是人類應(yīng)用弧度測量概念對地球大小的第一次估算。地球橢球階段，在這階段，幾何大地測量在驗證了牛頓的萬有引力定律和證實地球為橢球?qū)W說之

28、后，開始走向成熟發(fā)展的道路，取得的成績主要體現(xiàn)在一下幾個方面：1）長度單位的建立  2） 最小二乘法的提出   3） 橢球大地測量學的形成  4）弧度測量大規(guī)模展開  5）推算了不同的地球橢球參數(shù)  。這個階段為物理大地測量學奠定了基礎(chǔ)理論。 大地水準面階段，幾何大地測量學的發(fā)展：1）天文大地網(wǎng)的布設(shè)有了重大發(fā)展，2）因瓦基線尺出現(xiàn)物理大地測量學的發(fā)展 1）大地測量邊值問題理論的提出 2）提出了新的橢球參數(shù)現(xiàn)代大地測量新時期 

29、 以地磁波測距、人造地球衛(wèi)星定位系統(tǒng)及其長基線干涉測量等為代表的新的測量技術(shù)的出現(xiàn)，使大地測量定位、確定地球參數(shù)及重力場，構(gòu)筑數(shù)字地球等基本測繪任務(wù)都以嶄新的理論和方法來進行。由于高精度絕對重力儀和相對重力儀的研究成功和使用，有些國家建立了自己的高精度重力網(wǎng)，大地控制網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計理論和最小二乘法的配置法的提出和應(yīng)用。 5.現(xiàn)代大地測量技術(shù)傳統(tǒng)方法：幾何法和物理法。隨著人造地球衛(wèi)星的出現(xiàn)，又產(chǎn)生了衛(wèi)星法。 6.大地測量基本任務(wù)是技術(shù)任務(wù):精確測定大地控制點的位置及其隨時間的變化也就是它的運動速度場，建立精密的大地控制網(wǎng)，作為測圖的控制，為國家經(jīng)濟建設(shè)和國防建設(shè)服務(wù).科

30、學任務(wù):測定地球形狀、大小和重力場，提供地球的數(shù)學模型，為地球及其相關(guān)科學服務(wù)。 7.大地測量作用是(1)為地形測圖與大型工程測量提供基本控制；(2)為城建和礦山工程測量提供起始數(shù)據(jù) ；(3)為地球科學的研究提供信息；(4)在防災(zāi)、減災(zāi)和救災(zāi)中的作用； (5)發(fā)展空間技術(shù)和國防建設(shè)的重要保障。 8. 大地測量研究內(nèi)容是大地測量、橢球測量學、天文測量大地重力學、衛(wèi)星大地測量學、慣性大地測量學 9. 精化大地水準面模型意義是首先，大地水準面或似大地水準面是獲取地理空間信息的高程基準面。其次，GPS（全球定位系統(tǒng)）技術(shù)結(jié)合高精度高

31、分辨率大地水準面模型，可以取代傳統(tǒng)的水淮測量方法測定正高或正常高，真正實現(xiàn)GPS技術(shù)對幾何和物理意義上的三維定位功能。再次，在現(xiàn)今GPS定位時代，精化區(qū)域性大地水準面和建立新一代傳統(tǒng)的國家或區(qū)域性高程控制網(wǎng)同等重要，也是一個國家或地區(qū)建立現(xiàn)代高程基準的主要任務(wù)，以此滿足國家經(jīng)濟建設(shè)和測繪科學技術(shù)的發(fā)展以及相關(guān)地學研究的需要.大地水準面精化的最終成果提供一個區(qū)域范圍內(nèi)的高程異常改正插值軟件。 10.天球：以地球質(zhì)心為忠心，以無窮大為半徑的假想球體稱為天球。黃道：地球繞太陽公轉(zhuǎn)的平均軌道。赤道：通過地球中心劃一個與地軸成直角相交的平面，在地球表面相應(yīng)出現(xiàn)一個和地球的極距離相等的假想圓圈。

32、白道：月球繞地球旋轉(zhuǎn)的軌道。歲差：地球繞地軸旋轉(zhuǎn)，可以看作巨大的陀螺旋轉(zhuǎn)，由于日月等天體的影響，類似于旋轉(zhuǎn)陀螺在重力場中的進動，地球的旋轉(zhuǎn)軸在空間繞黃極發(fā)生緩慢旋轉(zhuǎn)，形成一個倒立圓錐體，旋轉(zhuǎn)周期為26000年。章動：由于白道對于黃道有約5度的傾斜，這使得月球引力產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩的大小和方向不斷變化，從而導(dǎo)致地球旋轉(zhuǎn)軸在歲差的基礎(chǔ)上疊加18.6年的短周期圓周運動，振幅為9.21秒。極移：地球瞬時自轉(zhuǎn)軸相對于地球慣性軸的運動。角速度：地球本體繞通過其質(zhì)心的旋轉(zhuǎn)軸自西向東旋轉(zhuǎn)的角速度。線速度：地球自轉(zhuǎn)時，地表面上任意一點的速度。春分點：太陽沿黃道從天赤道以南向北通過天赤道的那一點。天極：過天球中心、與地球

33、自轉(zhuǎn)軸平行的直線與天球相交的兩個點。黃極：天球上與黃道角距離都是90度的兩點。時圈：以地球為圓心,通過天極和天體所作的大圈。子午面：包含橢球旋轉(zhuǎn)軸的平面。子午圈：天球子午面與天球面的截線。黃赤交角：黃道面與赤道面的夾角。用g表示。黃經(jīng)章動：因日月章動引起的春分點在黃道上的移動量。交角章動因日月章動引起的黃赤交角的改變量。  11.開普勒三定律軌道定律：每一個行星都沿各自的橢圓軌道環(huán)繞太陽，而太陽則處在橢圓的一個焦點中。面積定律：在相等時間內(nèi)，太陽和運動中的行星的連線所掃過的面積都是相等的。周期定律：各個行星繞太陽公轉(zhuǎn)周期的平方和它們的橢圓軌道的半長軸的立方成正比。 

34、;12.瞬時極天球坐標系：原點位于地球質(zhì)心，z軸指向瞬時地球自轉(zhuǎn)方向，x軸指向瞬時春分點，y軸按構(gòu)成右手坐標系取向。平天球坐標系：選擇某一歷元時刻，以此瞬間的地球自轉(zhuǎn)軸和春分點方向分別扣除此瞬間的章動值作為z軸和x軸指向，y軸按構(gòu)成右手坐標系取向，坐標系原點與真天球坐標系相同。協(xié)議天球坐標系：選擇某一時刻作為標準歷元，并將此刻地球的瞬時自轉(zhuǎn)軸（指向北極）和地信至瞬時春分點的方向，經(jīng)過瞬時的歲差和章動改正后，分別作為z軸和x軸的指向。 瞬時極地球坐標系：原點位于地球質(zhì)心，z軸指向瞬時地球自轉(zhuǎn)軸方向，x軸指向瞬時赤道面和包含瞬時地球自轉(zhuǎn)軸與平均天文臺赤道參考點的子午面之交點，y軸構(gòu)成右手

35、坐標系取向。協(xié)議地球坐標系：WGS-84坐標系的原點在地球質(zhì)心，Z軸指向BIH1984.0定義的協(xié)定地球極（CTP）方向，X軸指向BIH1984.0的零度子午面和CTP赤道的交點，Y軸和Z、X軸構(gòu)成右手坐標系。 13.大地測量參考系是確定地球橢球的一組幾何和物理參數(shù)。參考框架：用以代表地球形體的旋轉(zhuǎn)橢圓建立大地基準，就是求定旋轉(zhuǎn)橢球的參數(shù)及其定向和定位。 14.大地直角坐標：原點O與地球質(zhì)心重合，Z軸指向地球北極，X軸指向地球赤道面與格林尼治子午圈的交點，Y軸在赤道平面里與XOZ構(gòu)成右手坐標系。大地坐標：地球橢球的中心與地球質(zhì)心重合，橢球的短軸與地球自轉(zhuǎn)軸重合?？臻g點位置在

36、該坐標系中表述為（L，B，H）。 15.參心坐標以參考橢球的幾何中心為原點的大地坐標系。通常分為：參心空間直角坐標系和參心大地坐標系。地心坐標以地球質(zhì)心為原點建立的空間直角坐標系，或以球心與地球質(zhì)心重合的地球橢球面為基準面所建立的大地坐標系。站心坐標系以笛卡兒坐標指向的坐標系。以測站為原點，用一個固定的, 確定的, 準備好的基座來定點并進行觀察和測量，一般用于施工工程。 16.ITRF：國際地球參考框架ITRS:國際地球參考系.CTRS：協(xié)議地球參考系。WGS84:是為GPS全球定位系統(tǒng)使用而建立的坐標系統(tǒng)。PZ90:GOLNASS的地球參考系統(tǒng)。CGC

37、S2000:2000中國大地坐標系.JGD2000:日本的大地坐標系。 17.參考橢球:把形狀和大小與大地體相近，且兩者之間相對位置確定的旋轉(zhuǎn)橢球。定位：確定橢球中心的位置。參考橢球面是測量計算的基準面，橢球面法線則是測量計算的基準線。另外，水準面是外業(yè)觀測時的基準面，鉛垂線是外業(yè)觀測時的基準線。定向：確定橢球中心為原點的空間直角坐標系坐標軸的方向，即確定橢球短軸的指向和起始大地子午面。一點定位：將大地原點上所測的天文經(jīng)緯度和天文方位角視為大地經(jīng)緯度和大地方位角，大地原點上的正高（正常高）視為大地高。多點定位：在多個天文大地點上列出弧度測量方程，通過平差計算得到、，從而完成橢球的定位

38、。 18.大地原點亦稱大地基準點，是國家地理坐標經(jīng)緯度的起算點和基準點。大地原點是人為界定的一個點。我國的大地原點在1975年開始，在陜西省涇陽縣永樂鎮(zhèn)北洪流村。 19.大地坐標系是由大地緯度、大地經(jīng)度和大地高所構(gòu)成的坐標系統(tǒng)。以鉛垂線為依據(jù)，天文坐標是由天文緯度和天文經(jīng)度所構(gòu)成的坐標系統(tǒng)叫。 20.BJ1954參數(shù)：長半軸a=6378245m，扁率：阿爾法=1：298.3.GDZ80參數(shù)：6378140m，1：298.257。CGCS2000參數(shù):6378137,1:298.257222101。 21.四參數(shù)是同一橢球內(nèi)不同坐標系轉(zhuǎn)換：X平移，Y平移，

39、旋轉(zhuǎn)角和比例。七參數(shù)：X平移，Y平移，X平移，X旋轉(zhuǎn)軸，Y旋轉(zhuǎn)軸，Z旋轉(zhuǎn)軸，縮放比例。 22.時間系統(tǒng)（1）恒星時是以春分點為參照點的時間系統(tǒng)。春分點（或除太陽以外的任一恒星）連續(xù)兩次經(jīng)過測站子午圈的時間間隔為一恒星日。（2）平太陽時是以平太陽（以平均速度運行的太陽）為參照點的時間系統(tǒng)。平太陽連續(xù)兩次經(jīng)過測站子午圈的時間間隔為一平太陽日。平太陽時從半夜零點起算稱為民用時。（3）世界時是格林尼治的平太陽時（從半夜零點算起）。由于地球自轉(zhuǎn)的不穩(wěn)定性，在UT中加入極移改正即得到UT1。UT1加上地球自轉(zhuǎn)速度季節(jié)性變化后為UT2。以經(jīng)度15°的倍數(shù)的子午線Ln所處地點定義的民用時叫

40、區(qū)時Tn。Tn=UT+n，n為時區(qū)號。（4）歷書時與力學時自1960年起開始以地球公轉(zhuǎn)運動為基準的歷書時代替世界時。歷書時的秒長規(guī)定為1900年1月1日12時整回歸年長度的1/31556925.9747，起始歷元定在1900年1月1日12時。太陽系質(zhì)心力學時（TDB）地球質(zhì)心力學時（TDT）。（5）原子時以物質(zhì)內(nèi)部原子運動周期（如銫原子133能級輻射震蕩頻率9192631170周為一秒）。力學時TDT的計量已用原子鐘實現(xiàn)，因兩者的起點不同.（6）協(xié)調(diào)世界以原子時秒長定義的世界時。(7) GPS時間系統(tǒng)秒長為IAT，時間起算點為1980年1月6日UTC 0時，啟動后不跳秒，連

41、續(xù)運行的時間系統(tǒng)。重要識記公式：GPS時=原子時IAT-19s   TDT=IAT+32.184s8.恒星日：一年等于366.2422日平太陽日：一年等于365.2422日平太陽時=366.2422/365.2422恒星時=（1+0.002737909）恒星時 9.守時：將正確的時間保存下來授時：用精確的無線電信號播發(fā)時間信號時間比對：守時儀器接收無線電時號然后與其時間進行比對（俗稱對表） 23.常用的坐標系統(tǒng)：天球坐標系地球坐標系天文坐標系大地坐標系空間大地直角坐標系地心坐標系站心坐標系 高斯平面直角坐標系 24.場：物質(zhì)

42、存在的一種基本形式，具有能量、動量和質(zhì)量，能傳遞實物間的相互作用。重力場：地球重力作用的空間。在該空間中，每一點都有惟一的一個重力矢量與之相對應(yīng)。引力場：是描述一質(zhì)點在空間中受到引力的場。矢量場：如一個空間中的每一點的屬性都可以以一個矢量來代表的話，那么這個場就是一個矢量場。 25.重力：單位質(zhì)點所受的地球引力和地球離心力的合力。單位為厘米/秒方，簡稱伽（GAL),千分之一為毫伽。引力：物質(zhì)之間按照牛頓萬有引力定律相互吸引的力。由地球形狀及其內(nèi)部質(zhì)量分布決定。離心力：由于質(zhì)點繞地球自轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生脫離旋轉(zhuǎn)中心的力。其大小由質(zhì)點質(zhì)量，地球自轉(zhuǎn)角速度，質(zhì)點所在平行圈半徑共同決定。正常重力

43、：由正常橢球產(chǎn)生的重力場。重力異常：大地水準面上的重力值與相應(yīng)點在地球橢球面上的正常重力值之差。 25.位函數(shù)是對于保守力可以找到一個相應(yīng)的數(shù)量函數(shù)，這個函數(shù)對各坐標軸的偏導(dǎo)數(shù)等于力在相應(yīng)坐標軸上的分量。引力位就是將單位質(zhì)點從無窮遠處移動到該點引力所做的功。正常重力位是一個函數(shù)簡單、不涉及地球形狀和密度便可直接計算得到的地球重力位的近似值的輔助重力位。擾動位是地球正常重力位與地球重力位的差異。重力位是引力位V和離心力位Q之和。W=fdm/r+2/2(x2+y2) 27.調(diào)和函數(shù)：引力位是調(diào)和函數(shù)，它滿足拉普拉斯算子。離心力位的二階導(dǎo)數(shù)算子Q, Q=2w2，所以離心

44、力位函數(shù)不是調(diào)和函數(shù)。重力位二階導(dǎo)數(shù)之和，對外部點：W=V+Q=2w2對內(nèi)部點，不加證明給出：W=V+Q=-4f+2w2(-體密度)，由于它們都不等于0，故重力位不是調(diào)和函數(shù)。 28.研究重力位意義可以方便的得到一簇曲面，稱為重力等位面。正常重力位是一個函數(shù)簡單，不涉及地球形狀和密度便可以直接計算得到的地球重力位的近似值的輔助重力位。當知道了正常重力位，想法求出它同地球重力位的差異，便可以求出大地水準面與已知形狀的差異，最后解決地球重力位和地球形狀的問題。          29.大地

45、水準面是設(shè)想海洋處于靜止平衡狀態(tài)時，將它延伸到大陸下面且保持處處與鉛垂線正交的包圍整個地球的封閉的水準面。特點：重力方向不規(guī)則變化:原因是地表起伏不平、地殼內(nèi)部物質(zhì)密度分布不均勻 30.總地球橢球：從全球著眼，必須尋求一個和整個大地體最為接近、密合最好的橢球，這個橢球又稱為總地球橢球或平均橢球?？偟厍驒E球滿足以下條件：（1）橢球質(zhì)量等于地球質(zhì)量，兩者的旋轉(zhuǎn)角速度相等。（2）橢球體積與大地體體積相等，它的表面與大地水準面之間的差距平方和為最小。（3）橢球中心與地心重合，橢球短軸與地球平自轉(zhuǎn)軸重合，大地起始子午面與天文起始子午面平行。大地水準面與橢球面在某一點上的高差稱為大地水準面差距，

46、用N表示。正常橢球：正常橢球面是大地水準面的規(guī)則形狀。 拉普拉斯點：大地天文學主要是研究用天文測量的方法，確定地球表面的地理坐標及方位角的理論和實際問題。在天文大地點上同時測定方位角的點。大地元素：橢球面上點的大地經(jīng)度L,大地緯度B,兩點間的大地線長度S及其正、反大地方位角A12、A21，通稱為大地元素。垂線偏差方向改正：把以垂線為依據(jù)的地面觀測的水平方向值歸算到以法線為依據(jù)的方向值而應(yīng)加的改正定義為垂線偏差改正。標高差方向改正：進行水平觀測時，如果照準點高出橢球面某一高度，則照準面就不能通過照準點的法線同橢球面的交點，由此引起的方向偏差的改正叫作標高差改正。截面差方向改正：將法截弧

47、方向化為大地線方向應(yīng)加的改正叫作截面差改正。 31.重力位水準面和大地水準面重力位對任意方向l的偏導(dǎo)數(shù)等于重力在該方向上的分力.兩個特殊方向：當g與l垂直時，dw=0，w=常數(shù)。此時與重力g垂直的l方向為一重力等位面為重力等位面，又叫重力位水準面 當g與l夾角為時，gdl=-Dw。負號說明重力g是沿鉛垂線向下，而l則沿鉛垂線向上 。以上說明重力位水準面之間既不平行也不相交和相切。由重力水準面定義大地水準面為：與平均的海水面最接近的重力等位面。以上說明重力位水準面之間既不平行也不相交和相切。由重力水準面定義大地水準面為：與平均的海水面最接近的重力等位面。 

48、 32.法截面法截面與橢球面的截線，包含橢球面一點法線的平面。特性（1）相對于主方向?qū)ΨQ位置的法截線具有相同的曲率半徑。（2）橢球面上任一點相互垂直的兩個法截線曲率之和是固定值，且等于兩個主方向曲率之和。子午圈包含短軸的平面與橢球面的交線。卯酉圈與橢球面上一點子午面相垂直的法截面同橢球面相截形成的閉合圈。平行圈垂直于短軸的平面與橢球面的交線。大地線橢球面上兩點間的最短程曲線。相對法截線設(shè)Q1和Q2兩點既不在同一平行圈上，也不在同一子午圈上，它們的法線Q1n1和Q2n2不相交。所以其所在的法截面Q1n1Q2和Q1n2Q2也不會重合，二者與橢球面的交線，即法截線Q1m1Q2和Q2m2Q1

49、。  33.高斯投影的特點：（1）高斯投影是正形投影的一種，投影前后角度相等。（2）中央子午線投影后為一直線，且長度不變。距中央子午線越遠的子午線，投影后彎曲越大，長度變形越大。（3）橢球面除中央子午線外其他子午線投影后均向中央子午線彎曲，并向兩極收斂，對稱于中央子午線呵赤道。（4）在橢球面上對稱于赤道的緯圈，投影后仍為對稱的曲線，并與子午線的投影曲線相互垂直且凹向兩極。 34.地球正常重力場參數(shù) 把相應(yīng)于實際地球的4個基本參數(shù)地心引力常數(shù)fM帶球諧系數(shù)J2，地球赤道半徑ag地球自轉(zhuǎn)角度作為地球正常橢球（水準橢球）的基本參數(shù)，又稱它們是地球大地基準常數(shù)。

50、 35.水準測量的實質(zhì):水準測量實際上是沿著水準面進行的，兩點間的高差是通過兩點的兩個水準面之間的差距。(2)水準面相互間不平行這種特性叫做水準面的不平行性水準面又叫重力等位面。兩水準面位能差w=gh在兩點緯度不同的A、B兩點上：-w=gAhA=gBhB由于不同緯度處g不同，即gAgB，所以hAhB。  36.高程系統(tǒng)：（1）正高系統(tǒng)以大地水準面為高程基準面的高程系統(tǒng)。正高該點沿實際重力線線至大地水準面的距離(2)正常高系統(tǒng)以似大地水準面為基準面的高程系統(tǒng)。 似大地水準面是按地面各點的正常高沿鉛垂線向下截取的相應(yīng)的點，將許多這樣的點聯(lián)成一個連續(xù)的曲面。(

51、3)大地高系統(tǒng)：以橢球面為基準面的高程系統(tǒng)。大地高H：地面點沿法線至橢球面的距離。正常高：地面點沿正常重力線到似大地水準面的距離。力高系統(tǒng)也就是說將正常高公式中的r(m,A)用緯度45度的正常重力r45度代替,一點的力高就是水準面在緯度45度處的正常高. 37.垂線偏差的測定方法：絕對垂線偏差：垂線與總地球橢球法線構(gòu)成的角度。相對垂線偏差：垂線與參考橢球法線構(gòu)成的角度。(1)天文大地測量方法確定垂線偏差(2)重力測量方法，實質(zhì)是利用大地水準面和地球橢球面上的重力異常按斯托克斯方法計算大地水準面上的垂線偏差。（3）綜合天文大地重力測量方法。(4) GPS測量方法 &

52、#160;38.測定大地水準面差距方法：地球重力場模型法；斯托克斯法；衛(wèi)星測高法；GPS高程擬合法及最小二乘配置法等。測定地球形狀和大小的方法：天文大地測量方法、重力測量方法、空間大地測量方法。 39.國家大地控制網(wǎng)及其作用(1)為地形測圖提供精密控制限制測圖誤差積累，保證成圖精度; 統(tǒng)一坐標系統(tǒng)，保證相鄰圖幅拼接; 提供點位的平面坐標，保證平面測圖。 (2)為研究地球形狀、大小和其他科學問題提供資料 (3)為國防建設(shè)和空間技術(shù)提供資料  40.國家平面控制網(wǎng)（1）測量方法:三角測量法精密導(dǎo)線測量三邊測量邊角同測法（2）布設(shè)

53、原則:分級布網(wǎng)，逐級控制保持必要的精度應(yīng)有一定的密度應(yīng)有統(tǒng)一的規(guī)格（3）為什么把三角測量作為主要國家平面控制網(wǎng)方法？答：由于三角點布設(shè)成網(wǎng)狀，控制面積大，有利于圖根加密；外業(yè)工作主要是測定水平角和測定少數(shù)邊長，作業(yè)比較方便，同時由于使用精密的測角、測距儀器，所以觀測角度、邊長可以達到很高的精度；內(nèi)業(yè)平差計算時，幾何條件多，點位精度高。 41.國家高程控制網(wǎng)（1）任務(wù)：地形測圖和工程測量的高程控制 為地殼垂直形變、平均海水面變化等科研提供資料。（2）布網(wǎng)原則：采用幾何水準測量方法，由高級到低級、整體到局部，分級布網(wǎng)、逐級控制、依次加密。各級高程系統(tǒng)統(tǒng)一、精度一致、密度均勻。   國家水準測量分為一、二、三、四等。 42.水準原點1）1956黃海平均海水面青島水準原點的高程為72.298m （2）1985國家高程基準面1952-1979年共27年平均海水