大地測量總復習

1、1 1 1第一章第一章第一章第一章第一章第一章 緒論緒論緒論緒論緒論緒論一、大地測量學的定義和作用一、大地測量學的定義和作用一、大地測量學的定義和作用二、大地測量學的基本體系和內容二、大地測量學的基本體系和內容二、大地測量學的基本體系和內容三、大地測量學的發(fā)展簡史及展望三、大地測量學的發(fā)展簡史及展望三、大地測量學的發(fā)展簡史及展望考核知識點考核知識點考核知識點考核知識點考核知識點考核知識點大地測量學的定義和作用、大地測量學的基本體大地測量學的定義和作用、大地測量學的基本體大地測量學的定義和作用、大地測量學的基本體系和內容系和內容系和內容經典習題1.大地測量學的定義是什么?答：答：大地測量學是關于

2、測量和描繪地球形狀及其重力場并監(jiān)測其變化，為人類活動提供關于地球的空間信息。2.大地測量的展望主要體現(xiàn)在哪幾個方面？答：答：主要體現(xiàn)在：（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)是主導本學科發(fā)展的主要的空間大地測量技術；（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，保證空間技術及戰(zhàn)略武器發(fā)展的地面基準等科技任務的基本技術方案；（3）精化地球重力場模型是大地測量學的重要發(fā)展目標。2 2 2第二章 坐標系統(tǒng)

3、與時間系統(tǒng)一、地球的運轉二、時間系統(tǒng)三、坐標系統(tǒng)考核知識點橢球定位和定向、協(xié)議地球坐標系、地固坐標系、國際地球參考框架、國際協(xié)議原點、54年北京坐標系、1980國家大地坐標系、2000國家大地坐標系和WGS-84世界大地坐標系、坐標系換算。3 3 3本章概述本章概述本章首先介紹了地球的運轉（包括自轉和公轉）規(guī)律，引入了大地測量學中計量時間的時間系統(tǒng)，包括恒星時、世界時、歷書時與力學時、原子時、世界協(xié)調時、衛(wèi)星定位系統(tǒng)時間。著重闡述了確定地面點位置的坐標系統(tǒng)，內容包括橢球定位和定向的概念、坐標系統(tǒng)的類型、地球參心坐標系、地心地固坐標系、站心坐標系、坐標系換算等。教學目的及要求教學目的及要求1.

4、了解不同時間系統(tǒng)的計量方法及其關系。2. 理解橢球定位和定向的概念，了解坐標系統(tǒng)的類型。3. 理解參考橢球定位和定向的實現(xiàn)方法，掌握大地原點和大地起算數(shù)據(jù)的含義。 4. 掌握地球參心坐標系的定義，熟悉1954年北京坐標系、1980年國家大地坐標系、新1954年北京坐標系的建立及特點。 4 4 45. 掌握地心地固坐標系的定義，理解極移與國際協(xié)議原點的概念，了解協(xié)議地球坐標系的定義及地心地固坐標系的建立方法、掌握WGS-84世界大地坐標系的概念，了解國際地球參考系統(tǒng)（ITRS）與國際地球參考框架(ITRF) 的含義。6. 理解垂線站心直角坐標系與法線站心直角坐標系的概念，會推導站心直角坐標系與地

5、心直角坐標系的換算關系式。7. 理解歐勒角與旋轉矩陣的定義，了解不同空間直角坐標系轉換的七參數(shù)法及不同大地坐標系換算的九參數(shù)法。5 5 5本章重點本章重點1橢球定位和定向的概念及其實現(xiàn)方法。2. 坐標系統(tǒng)的類型及相互比較。3. 熟悉1954年北京坐標系、1980年國家大地坐標系、新1954年北京坐標系的建立及特點。4. 掌握地心地固坐標系的定義，理解極移與國際協(xié)議原點的概念，了解協(xié)議地球坐標系的定義及地心地固坐標系的建立方法、掌握WGS-84世界大地坐標系的概念。 本章難點本章難點1. 1954年北京坐標系、1980年國家大地坐標系、新1954年北京坐標系的建立及特點。2. 地心地固坐標系的定

6、義和建立方法，掌握WGS-84世界大地坐標系的概念。3. 不同空間直角坐標系轉換的七參數(shù)法及不同大地坐標系換算的九參數(shù)法。6 6 67 7 7經典習題經典習題經典習題經典習題經典習題經典習題1 1 1 橢球定向的兩個條件是什么？橢球定向的兩個條件是什么？橢球定向的兩個條件是什么？答：橢球定向是指確定橢球旋轉軸的方向，不論是局部定答：橢球定向是指確定橢球旋轉軸的方向，不論是局部定答：橢球定向是指確定橢球旋轉軸的方向，不論是局部定位還是地心定位，都應滿足兩個平行條件：位還是地心定位，都應滿足兩個平行條件：位還是地心定位，都應滿足兩個平行條件： 橢球短軸平行于地球自轉軸；橢球短軸平行于地球自轉軸；橢

7、球短軸平行于地球自轉軸； 大地起始子午面平行于天文起始子午面。大地起始子午面平行于天文起始子午面。大地起始子午面平行于天文起始子午面。這兩個平行條件是人為規(guī)定的，其目的在于簡化大地坐標、這兩個平行條件是人為規(guī)定的，其目的在于簡化大地坐標、這兩個平行條件是人為規(guī)定的，其目的在于簡化大地坐標、大地方位角同天文坐標、天文方位角之間的換算。大地方位角同天文坐標、天文方位角之間的換算。大地方位角同天文坐標、天文方位角之間的換算。254北京坐標系存在哪些不足？答：存在如下缺點： 橢球參數(shù)有較大誤差?？死?索夫斯基橢球參數(shù)與現(xiàn)代精確的橢球參數(shù)相比，長半軸約大109m。 參考橢球面與我國大地水準面存在著自西向

8、東明顯的系統(tǒng)性的傾斜，在東部地區(qū)大地水準面差距最大達+68m。 幾何大地測量和物理大地測量應用的參考面不統(tǒng)一。 定向不明確。橢球短軸的指向既不是國際上較普遍采用的國際協(xié)議(習用)原點CIO，也不是我國地極原點 ；起始大地子午面也不是國際時間局BIH所定義的格林尼治平均天文臺子午面，從而給坐標換算帶來一些不便和誤差。另外，鑒于該坐標系是按局部平差逐步提供大地點成果的，因而不可避免地出現(xiàn)一些矛盾和不夠合理的地方。8 8 83.國際地球自轉服務(IERS) 有幾項主要任務？答：IERS的任務主要有以下幾個方面： 維持國際天球參考系統(tǒng)(ICRS)和框架(ICRF)； 維持國際地球參考系統(tǒng)(ITRS)和

9、框架(ITRF)； 為當前應用和長期研究提供及時準確的地球自轉參數(shù)(EOP)。9 9 9101010第三章第三章第三章第三章第三章第三章 地球重力場及其形狀的基本理論地球重力場及其形狀的基本理論地球重力場及其形狀的基本理論地球重力場及其形狀的基本理論地球重力場及其形狀的基本理論地球重力場及其形狀的基本理論一、地球及其運動的基本概念一、地球及其運動的基本概念一、地球及其運動的基本概念二、地球重力場的基本原理二、地球重力場的基本原理二、地球重力場的基本原理三、高程系統(tǒng)三、高程系統(tǒng)三、高程系統(tǒng)四、關于測定垂線偏差和大地水準面差距的基本概四、關于測定垂線偏差和大地水準面差距的基本概四、關于測定垂線偏差

10、和大地水準面差距的基本概念念念五、關于確定地球形狀的基本概念五、關于確定地球形狀的基本概念五、關于確定地球形狀的基本概念考核知識點考核知識點考核知識點考核知識點考核知識點考核知識點重力、引力、離心力、引力位、離心力位，正常重重力、引力、離心力、引力位、離心力位，正常重重力、引力、離心力、引力位、離心力位，正常重力和正常重力位、垂線偏差；正高、正常高、大地力和正常重力位、垂線偏差；正高、正常高、大地力和正常重力位、垂線偏差；正高、正常高、大地高及這三種不同的高程系統(tǒng)及其差異。高及這三種不同的高程系統(tǒng)及其差異。高及這三種不同的高程系統(tǒng)及其差異。本章概述本章概述本章首先介紹了地球及其運動的基本概念、

11、規(guī)律、參數(shù)，接著分別闡述了引力與離心力、引力位與離心力位、重力與重力位、正常重力與正常重力位的概念及其關系。為了表達地球自然表面點相對基準面的高度，引出了正高、正常高和力高三種高程系統(tǒng)。然后講解了1956年黃海高程系統(tǒng)與1985國家高程基準。最后介紹了測定垂線偏差和大地水準面差距的基本概念。教學目的及要求教學目的及要求1.掌握地球重力場基本概念。2. 掌握引力和離心力的概念及其關系，掌握引力位和離心力位的概念及其關系，掌握重力和重力位的概念及其關系，了解地球的正常重力位和正常重力的概念及其關系，了解正常重力場的幾個基本參數(shù)。3.熟悉幾個高程系統(tǒng)的概念和定義，熟練掌握幾個高程與基準面的幾何關系。

12、4.掌握垂線偏差的概念，了解測定垂線偏差的幾種方法。111111本章重點本章重點1. 掌握重力和重力位的概念及其關系，了解地球的正常重力位和正常重力的概念及其關系，了解正常重力場的幾個基本參數(shù)。2. 熟悉幾個高程系統(tǒng)的概念和定義，熟練掌握幾個高程與基準面的幾何關系。本章難點本章難點1. 地球的正常重力位和正常重力的概念及其關系。2. 理解正高、正常高和力高三種高程系統(tǒng)的概念及其差異。3. 測定垂線偏差和大地水準面差距的基本概念與一般方法。121212經典習題1名詞解釋 大地水準面 似大地水準面 總地球橢球 考橢球 大地水準面差距 垂線偏差 答：大地水準面：答：大地水準面：與平均海水面相重合，延

13、伸到大陸下面處處與鉛垂線相垂直的覆蓋整個地球表面的水準面。似大地水準面：與大地水準面很接近的曲面，它不是水準面總地球橢球：總地球橢球：使其中心和地球質心重合，短軸與地軸重合，起始子午面與起始天文子午面重合，在全球和大地體最為密合的地球橢球。參考橢球：參考橢球：大小及定位定向最接近于本國或本地區(qū)的地球橢球叫參考橢球。大地水準面差距：大地水準面差距：地球橢球與大地水準面的差距。垂線偏差：垂線偏差：地面點的法線與垂線之間的夾角。1313132.正高、正常高和大地高如何定義的？三者有何關系？答：正高：地面點沿垂線方向至大地水準面的距離，用 表示；地面點沿垂線方向至似大地水準面的距離，用 表示；地面點沿

14、法線方向至橢球面的距離，用 表示。三者的關系為： 。其中 為高程異常， 為大地水準面差距。141414H正H常H大NHHHH正大正常大N1515153 3 3195619561956年黃海高程系統(tǒng)與年黃海高程系統(tǒng)與年黃海高程系統(tǒng)與198519851985國家高程基準國家高程基準國家高程基準有何差別？有何差別？有何差別？答：答：答：195619561956年黃海高程系統(tǒng)的高程基準面是采用年黃海高程系統(tǒng)的高程基準面是采用年黃海高程系統(tǒng)的高程基準面是采用195019501950年至年至年至195619561956年年年7 7 7年間青島驗潮站的潮汐資料推求得到的。年間青島驗潮站的潮汐資料推求得到的。

15、年間青島驗潮站的潮汐資料推求得到的。198519851985國家高程基準的高程基準面是采用青島驗潮站國家高程基準的高程基準面是采用青島驗潮站國家高程基準的高程基準面是采用青島驗潮站 195219521952197919791979年中取年中取年中取191919年的驗潮資料計算確定的。兩年的驗潮資料計算確定的。兩年的驗潮資料計算確定的。兩者相差者相差者相差0.029m0.029m0.029m。4. 4. 4. 195619561956年黃海高程系統(tǒng)與年黃海高程系統(tǒng)與年黃海高程系統(tǒng)與198519851985國家高程基準國家高程基準國家高程基準的水準原點高程各是多少？的水準原點高程各是多少？的水準原

16、點高程各是多少？答：答：答：195619561956年黃海高程系統(tǒng)水準原點高程是年黃海高程系統(tǒng)水準原點高程是年黃海高程系統(tǒng)水準原點高程是72.289m72.289m72.289m，198519851985國家高程基準的水準原點高程是國家高程基準的水準原點高程是國家高程基準的水準原點高程是72.260m72.260m72.260m第四章 地球橢球及其數(shù)學投影變換的基本理論一、地球橢球的基本幾何參數(shù)及其相互關系二、橢球面上的常用的坐標系及其相互關系三、橢球面上的幾種曲率半徑四、橢球面上的弧長計算五、大地線六、將地面觀測值歸算至橢球面七、大地測量主題解算概述八、地圖數(shù)學投影變換的基本概念九、高斯平面

17、直角坐標系十、通用橫軸墨卡托投影和高斯投影族的概念十一、蘭勃托投影概述161616考核知識點考核知識點任意方向法截線曲率半徑、子午圈曲率半徑、卯酉圈曲率半徑、子午線弧長、平均曲率半徑、平行圈弧長、橢球面歸算、相對法截線、大地線、大地線性質、大地線微分方程、垂線偏差改正、標高差改正、截面差改正、地面觀測長度歸算、投影長度比、等量緯度、柯西-黎曼微分方程、投影分帶、高斯投影正、反算、底點緯度、鄰帶換算、方向改正、距離改正、平面子午線收斂角等。171717教學目的及要求教學目的及要求1. 熟練掌握地球橢球的基本幾何參數(shù)及其相互關系。2. 掌握橢球面上的常用坐標系的建立原理與方法，了解各坐標系間轉換公

18、式中各變量的含義。3. 理解橢球面上的幾種法截線的曲率半徑的概念，會計算橢球面上的弧長。4. 理解相對法截線的概念，掌握大地線的定義和性質，會推導大地線微分方程和克萊勞方程。5. 理解將地面的方向觀測值和距離觀測值歸算至橢球面的基本要求和方法，了解歸算公式中各變量的含義。6. 理解大地主題解算的基本概念和方法，掌握不同解算方法的推導思路，了解解算公式中各變量符號的含義。1818187. 了解地圖數(shù)學投影變換的意義，理解投影方程的含義，了解地圖投影的分類。8. 掌握地圖投影的變形，理解高斯投影的定義，會利用正形投影條件等特殊條件建立高斯投影的數(shù)學表達式。9. 掌握高斯投影的正反算公式的推導。10

19、. 掌握子午線收斂角公式、方向改化公式、距離改化公式的推導思路。11. 了解高斯投影鄰帶坐標換算的方法。12. 一般了解通用橫軸墨卡托投影（UTM）和高斯投影簇的概念。191919本章重點本章重點1. 地球橢球的基本幾何參數(shù)及其相互關系。2. 橢球面上的常用坐標系的建立原理與方法。3. 橢球面上的幾種法截線的曲率半徑的概念，橢球面上的弧長的計算。4. 理解相對法截線的概念，掌握大地線的定義和性質，會推導大地線微分方程和克萊勞方程。5. 理解將地面的方向觀測值和距離觀測值歸算至橢球面的基本要求和方法。6. 理解大地主題解算的基本概念和方法，掌握不同解算方法的推導思路。7. 掌握地圖投影的變形，理

20、解高斯投影的定義，會利用正形投影條件等特殊條件建立高斯投影的數(shù)學表達式。8. 掌握高斯投影的正反算公式的推導。9. 掌握子午線收斂角公式、方向改化公式、距離改化公式的推導思路。202020本章難點本章難點1. 橢球面上弧長的計算2. 大地線微分方程和克萊勞方程的推導。3. 大地主題解算的定義和推導思路。4. 高斯投影正反算的推導。5. 子午線收斂角公式、方向改化公式、距離改化公式的推導思路。212121222222經典習題經典習題經典習題經典習題經典習題經典習題1. 1. 1.橢球面上的常用坐標系有哪些？橢球面上的常用坐標系有哪些？橢球面上的常用坐標系有哪些？答：有大地坐標系、空間直角坐標系、

21、天文坐標系、子答：有大地坐標系、空間直角坐標系、天文坐標系、子答：有大地坐標系、空間直角坐標系、天文坐標系、子午面直角坐標系、地心緯度坐標系及歸化緯度坐標系、午面直角坐標系、地心緯度坐標系及歸化緯度坐標系、午面直角坐標系、地心緯度坐標系及歸化緯度坐標系、站心地平坐標系。站心地平坐標系。站心地平坐標系。2. 2. 2.法截面、法截弧是如何定義的？法截面、法截弧是如何定義的？法截面、法截弧是如何定義的？答：過橢球面上任意一點可作一條垂直于橢球面的法線，答：過橢球面上任意一點可作一條垂直于橢球面的法線，答：過橢球面上任意一點可作一條垂直于橢球面的法線，包含這條法線的平面叫作法截面，法截面與橢球面的交

22、包含這條法線的平面叫作法截面，法截面與橢球面的交包含這條法線的平面叫作法截面，法截面與橢球面的交線稱為法截弧。線稱為法截弧。線稱為法截弧。3. 為什么要用大地線代替法截線？大地線具有什么性質？答：因為大地線是橢球面上兩點間唯一的最短線，而兩點間的法截線通常不相重合，為了獲得唯一的成果，必須用大地線代替法截線。因大地線上每點的密切面(無限接近的三個點構成的平面)都包含該點的曲面法線，即大地線上各點的主法線與該點的曲面法線重合，因曲面法線互不相交，故大地線是一條空間曲線。2323232424244. 4. 4. 什么叫大地主題解算？為什么要研究大地主題解算？其什么叫大地主題解算？為什么要研究大地主

23、題解算？其什么叫大地主題解算？為什么要研究大地主題解算？其解析意義是什么？解析意義是什么？解析意義是什么？答：橢球面上點的大地經度答：橢球面上點的大地經度答：橢球面上點的大地經度L L L、大地緯度、大地緯度、大地緯度B B B，兩點間的大地，兩點間的大地，兩點間的大地線長度線長度線長度S S S及其正、反大地方位角及其正、反大地方位角及其正、反大地方位角 、 ，通稱為大地元素。，通稱為大地元素。，通稱為大地元素。如果知道某些大地元素推求另一些大地元素，這樣的計算如果知道某些大地元素推求另一些大地元素，這樣的計算如果知道某些大地元素推求另一些大地元素，這樣的計算問題就叫大地主題解算，大地主題解

24、算有正解和反解。問題就叫大地主題解算，大地主題解算有正解和反解。問題就叫大地主題解算，大地主題解算有正解和反解。橢球面上兩控制點大地坐標，大地線長度及方位角的正解橢球面上兩控制點大地坐標，大地線長度及方位角的正解橢球面上兩控制點大地坐標，大地線長度及方位角的正解和反解問題同平面上兩控制點平面坐標、平面距離及方位和反解問題同平面上兩控制點平面坐標、平面距離及方位和反解問題同平面上兩控制點平面坐標、平面距離及方位角的正反算是相似的，但是解算橢球面上的大地問題要比角的正反算是相似的，但是解算橢球面上的大地問題要比角的正反算是相似的，但是解算橢球面上的大地問題要比平面上相應計算復雜得多。所以必須進行研

25、究，才能保證平面上相應計算復雜得多。所以必須進行研究，才能保證平面上相應計算復雜得多。所以必須進行研究，才能保證大地主題解算的精度和結果的準確性。大地主題解算的精度和結果的準確性。大地主題解算的精度和結果的準確性。 大地主題正解和反解，從解析意義來講，就是研究大大地主題正解和反解，從解析意義來講，就是研究大大地主題正解和反解，從解析意義來講，就是研究大地極坐標與大地坐標間的相互變換。地極坐標與大地坐標間的相互變換。地極坐標與大地坐標間的相互變換。12A21A第五章第五章 大地測量基本技術與方法大地測量基本技術與方法一、國家平面大地控制網(wǎng)建立的基本原理二、國家高程控制網(wǎng)建立的基本原理三、工程測量

26、控制網(wǎng)建立的基本原理四、大地測量儀器五、電磁波在大氣中的傳播六、精密角度測量方法七、精密的電磁波測距方法八、精密水準測量的方法252525考核知識點測角儀器的三軸誤差、垂直折光、水平折光、精密測角的誤差來源及影響、測角限差、歸心元素、測距的誤差來源和精度表達式、精密水準測量的誤差來源及影響、i角誤差、角誤差、精密水準測量測站限差等。262626教學目的及要求教學目的及要求1. 熟悉水平控制網(wǎng)和高程控制網(wǎng)的基本概念，根據(jù)水平控制網(wǎng)和高程控制網(wǎng)建立的基本原則，了解國家控制網(wǎng)建立的基本原理。 2. 掌握工程測量控制網(wǎng)建立的基本原理。3. 了解控制網(wǎng)的優(yōu)化設計的概念及其設計目標和工程控制網(wǎng)優(yōu)化設計的基本方法。4. 了解精密測角儀器的特點，了解經緯儀的視準軸誤差、水平軸傾斜誤差及垂直軸傾斜誤差。5. 掌握精密測角的誤差來源及影響。6. 掌握測站點偏心觀測及測站點歸心改正數(shù)計算和照準點偏心及照準點歸心改正數(shù)計算。7. 了解電磁波測距儀的不同分類方法，理解電磁波測距精度公式的含義。8. 了解脈沖法測距的基本原理，掌握相位法測距的基本原理。2727279. 了解測距成果的歸算，掌握光波測距的誤差來源及精度估計。10. 了解精密水準儀的特性，會使用精密水準儀和水準