大地測量知識點復(fù)習(xí)

1、讀書之法,在循序而漸進，熟讀而精思大地測量知識點復(fù)習(xí)第一章緒論1.1大地測量學(xué)的定義和作用1.1.1大地測量學(xué)的定義大地測量學(xué)的定義：時間和空間參考系下，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 提供地球空間信息的一門學(xué)科。1.2大地測量學(xué)的基本體系和內(nèi)容1.2.1大地測量學(xué)的基本體系1. 量測學(xué)可分為兩個分支，一是普通測量學(xué)，其研究范圍是不大的地 球表面。二是大地測量學(xué)，其研究的是全球或相當(dāng)大范圍的地球區(qū)域。 其中現(xiàn)代大地測量學(xué)歸納為由幾何大地測量學(xué)、物理大地測量學(xué) 及空 間大地測量學(xué)三個基本分支為主體所構(gòu)成的基本體系。2. 幾何大地測量學(xué) 亦即天文大地測量學(xué)。其基本任務(wù)是確定

2、地球的形 狀和大小及確定地面點的幾何位置。3. 物理大地測量學(xué) 也稱為理論大地測量學(xué)。其基本任務(wù)是用物理方法 確定地球形狀及其外部重力場。4. 空間大地測量學(xué) 主要研究以人造地球衛(wèi)星及其他空間探測器為代 表的空間大地測量理論、技術(shù)和方法。1.2.2大地測量學(xué)的基本內(nèi)容（1）確定地球形狀及外部重力場及其隨時間變化 ，建立統(tǒng)一的大地測量坐標系，研究地殼形變（包括地殼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。(2) 研究月球及太陽系行星的形狀及重力場。(3) 建立和維持具有高科技水平的國家和全球的天文大地水平控制網(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。(4)

3、 研究為獲得高精度測量成果的儀器和方法等。(5) 研究地球表面向橢球面或平面的投影數(shù)學(xué)變換及有關(guān)的大地測 量計算。(6) 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。第二章坐標系統(tǒng)與時間系統(tǒng)2.1地球的運轉(zhuǎn)2.1.1 地球繞太陽公轉(zhuǎn)1. 開普勒三定律：(1 )行星軌道是一個橢圓，太陽位于橢圓的一個焦點上。(2 )行星運動中，與太陽連線在單位時間內(nèi)掃過的面積相等。(3 )行星繞軌跡運動周期的平方與軌道長半軸的立方之比為常數(shù)。2. 黃道：地球繞太陽旋轉(zhuǎn)的軌道。3. 近日點：距離太陽最近的點。4. 遠日點：距離太陽最遠的點。5. 恒星年：地球

4、繞太陽旋轉(zhuǎn)一圈的時間。2.1.2 地球的自轉(zhuǎn)1. 歲差：地球的旋轉(zhuǎn)在空間圍繞黃極發(fā)生緩慢旋轉(zhuǎn)， 形成一個倒圓錐 體，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。2. 章動：月球繞地球的軌道稱為白道，由于白道對于黃道有約5°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 ，這種現(xiàn)象稱為章動。3. 極移：相對與地球自身內(nèi)部結(jié)構(gòu)的相對位置變化，從而導(dǎo)致極點在地球表面上的位置隨時間而變化，這種現(xiàn)象稱為極移。瞬時極：某一觀測瞬間地球北極所在的位置稱為瞬時極。平

5、極：某段時間內(nèi)地極的平均位置稱為平極。4. CIO:國際協(xié)議原點5. CTP:協(xié)議地球極2.2時間系統(tǒng)1. 歷元：對于衛(wèi)星系統(tǒng)或天文學(xué)，某一事件相應(yīng)的時刻稱為歷元。2. 時間系統(tǒng)的兩大基本要素：時間原點和尺度3. 以地球自轉(zhuǎn)為基礎(chǔ)，建立了恒星時（ST）和世界時（UT）以地球公轉(zhuǎn)運動為基礎(chǔ)，建立了歷書時（ET）以物質(zhì)內(nèi)部原子運動特征為基礎(chǔ)， 建立了原子時（TAI）2.2.1 恒星時（ST）1. 恒星時：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。2. 春分點連續(xù)兩次 經(jīng)過同一子午圈上中天 的時間間隔為一個 恒星日 （一個恒星日等于23小時56分04秒）。3. 恒星時分為真恒星時和平恒

6、星時222 世界時（UT）1. 平太陽連續(xù)兩次 經(jīng)過同一子午圈的時間間隔，稱為一個 平太陽日2. 一格林尼治子夜起算的平太陽時 稱為世界時。3. 平太陽連續(xù)兩次經(jīng)過平春分點 的時間間隔為一個 回歸年。2.2.4 原子時（AT）1. 原子時（AT）是一種以原子諧振信號周期為標準2. 定義：在零磁場下，銫-133原子基態(tài)兩個超精細能級間躍遷輻射9192631770周所持續(xù)的時間。國際原子時（TAI）起點定在1958年1月1日0時0分0秒（UT2 2.3坐標系統(tǒng)2.3.1 基本概念1. 大地基準：用以求定旋轉(zhuǎn)橢球的參數(shù)及其定向和定位。2. 大地測量參考系統(tǒng)分為坐標參考系統(tǒng)和高程參考系統(tǒng)3. 坐標參考

7、系統(tǒng)又分為天球坐標系和地球坐標系4. 高程參考系統(tǒng)：（1）.大地高：從觀測點 沿橢球的法線方向到橢球 面的距離。（2）.正高：以大地水準面為參照面的高程系統(tǒng)(3) .正常高：以似大地水準面為參照面的高程系統(tǒng)正咼H正常及正咼H正與大地咼H之間的關(guān)系H=H正常+L (高程異常)H=H正+N (大地水準面差距)(4) .力高：區(qū)域性工程上的獨立高程系統(tǒng)5. 大地測量擦考框架分為坐標參考框架、高程參考框架和重力參考框 架。6. 橢球定向應(yīng)滿足雙平行條件(1) 橢球短軸平行于地球自轉(zhuǎn)軸(2) 大地起始子午面平行于天文起始子午面2.3.2 慣性坐標系(CIS)與協(xié)議天球坐標系1. 慣性坐標系是指在空間固定

8、不動或做勻速直線運動的坐標系。2. 瞬時真天球坐標系：考慮歲差又考慮章動的坐標系3. 瞬時平天球坐標系：僅考慮歲差進動而略去章動影響的坐標系4. 協(xié)議天球坐標系：人為定義的不隨時間變化的坐標系2.3.3 地固坐標系1. 地固坐標系分為 地心坐標系和參心坐標系，前者以總地球橢球為基 準，后者以參考橢球為基準。2. 參考橢球：某一區(qū)域大地水準面最佳擬合的橢球3. 總地球橢球：全球范圍內(nèi)與大地體最佳擬合的橢球4. 我國的1954北京坐標系是參心大地坐標系，采用了克拉索夫斯基 橢球。54北京坐標系缺點：（1）橢球參數(shù)有較大誤差。（2）參考橢球面 與我國大地水準面存在著自東向西明顯的系統(tǒng)性傾斜。（3）幾

9、何大地測量和物理大地測量應(yīng)用的參考面不統(tǒng)一。（4）定向不明確。5. 我國的1980西安國家大地坐標系也是 參心大地坐標系，米用了 1975年國際大地測量與地球物理聯(lián)合會（IUGG大會上推薦的4個 橢球基本參數(shù)。80西安坐標系特點：（1）是在54北京坐標系的基礎(chǔ)上建立的。（2）橢球面同似大地水準面在我國境內(nèi)最為密合，是多點定位。（3）定向明確。（4）大地原點地處我國中部，位于陜西省西安市涇 陽縣永樂鎮(zhèn)，簡稱西安原點。（5）大地高程基準采用1956年黃海高 程系統(tǒng)。6. 我國的CGCS200大地坐標系和美國的 WGS8坐標系兩者都是地心 大地坐標系，地球橢球的中心與地球質(zhì)心重合， 橢球面與大地水準

10、面 在全球范圍內(nèi)最佳擬合，橢球的短軸與地球自轉(zhuǎn)軸重合，大地緯度為 過地面點的橢球法線與橢球赤道面的交角， 大地經(jīng)度為過地面點的橢 球子午面與格林尼治的大地子午面之間的夾角，大地高為地面點沿橢 球法線至橢球面的距離。7. 歐勒角：兩個直角坐標系進行相互變換的旋轉(zhuǎn)角稱為歐勒角。8. 不同的空間直角坐標系的轉(zhuǎn)換小區(qū)域一一“四參數(shù)” （3平移+1尺度）大、中型區(qū)域“布爾莎七參數(shù)”（3平移+3旋轉(zhuǎn)+ 1尺度）第三章地球重力場及地球形狀的基本理論3.2地球重力場的基本原理323 重力位由于重力是引力和離心力的合力，則重力位就是引力位V和離心力位Q 之和：W=V+Q3.2.4 正常重力位和正常重力正常重力位

11、：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。3.3高程系統(tǒng)3.3.5 國家高程基準大地水準面：是假想海洋處于完全靜止和平衡狀態(tài)時的海水面，并延伸到大陸地面以下所形成的閉合曲面。3.4關(guān)于測定垂線偏差和大地水準面差距的基本概念3.4.1關(guān)于測定垂線偏差的基本概念垂線偏差：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 間的夾角定義為該點的垂線偏差。3.4.2關(guān)于測定大地水準面差距的基本概念測定大地水準面差距一般有以下幾種方法：地球重力場模型法、斯托克司方法、衛(wèi)星無線電測高法、GPS高程擬合法以及最小二乘配置法第四章 地球橢球及其數(shù)學(xué)投影變換的基本理論4.1地球橢球的基本幾何參數(shù)及其相互關(guān)系4.1.1 地球橢球的基本幾何參數(shù)旋轉(zhuǎn)橢球的形狀和大小是由子午橢圓的五個基本幾何參數(shù)來決定的， 它們是：橢圓的長半軸a橢圓的短半軸b橢圓的扁率橢圓的第一偏心率橢圓的第二偏心率兩個常用的輔助函數(shù)：4.2橢球面上的常用坐標系及其相互關(guān)系421 各種坐標系的建立五種常用坐標系：大地坐標系、空間直角坐標系、子午面直角坐標系、地心緯度坐標系及歸化緯度坐標系、大地極坐標系。4.3橢球面上的幾種曲率半徑五種曲率半徑：子午圈曲率半徑、酉圈曲率半徑、主曲率半徑、任意法截弧曲率半徑、平均曲率半徑