大地測量學緒論

1、大地測量學基礎2011年2月1第1章緒論1.1大地測量學的定義和作用1.2大地測量學的基本體系和內容1.3 大地測量學的發(fā)展簡史及展望21.1定義和作用定義：大地測量學是測量和描繪地球并監(jiān)測其變化，為人類活動提供關于地球等行星體的空間信息的一門地球信息學科，既是基礎學科，又是應用學科。 經(jīng)典大地測量：地球剛體不變、均勻旋轉的球體或橢 球體；不適應監(jiān)測地球動態(tài)變化的要求?，F(xiàn)代大地測量：空間測繪技術(人造地球衛(wèi)星、空 間探測器)，空間大地測量為特征，范圍大。3作用：在國民經(jīng)濟各項建設（交通運輸、資源開發(fā)、水利水電）和社會發(fā)展（農業(yè)生產(chǎn)、土地管理）中發(fā)揮著基礎先行性的重要保證作用；2. 在防災，減災

2、，救災及環(huán)境監(jiān)測、評價與保護中發(fā)揮著獨具風貌的特殊作用；3. 是發(fā)展空間技術和國防建設的重要保障；4. 在當代地球科學研究中的地位顯得越來越重要；5. 是大地測量，工程測量，海洋測量，礦山測量，航空攝影測量與遙感，制圖及地理信息的基礎科學。41.2基本體系和內容常規(guī)大地測量應用大地測量學橢球大地測量學大地天文測量學大地重力測量學大地重力測量學測量平差5大地測量學無線電電子學天體力學及天文學海洋地質學及海洋導航學地球物理、海洋地質學人造地球衛(wèi)星學天氣力學慣性原理線性帶式、概率統(tǒng)計電磁波測距大地測量學宇宙大地測量學海洋大地測量學地球動力學衛(wèi)星大地測量學慣性大地測量學現(xiàn)代大地測量數(shù)據(jù)處理學6現(xiàn)代大地

3、測量學分支1 幾何大地測量學（天文大地測量學）基本任務：是確定地球的形狀和大小及確定地面點的幾何位置。主要內容：關于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，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。2 物理大地測量學（理論大地測量學）基本任務：用物理方法(重力測量)確定地球形狀及其外部重力場。主要內容：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等。 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、技術與方法。7現(xiàn)代大地

4、測量學特征1 現(xiàn)代大地測量的測量范圍大；2 已從靜態(tài)測量發(fā)展到動態(tài)測量，已從地球表面測繪發(fā)展到深入地球內部構造及動力過程的研究；3 觀測的精度高，長距離相對定位精度達10-810-9，絕對精度達毫米級，有的達亞毫米級；角度測量精度在零點幾秒，高程測量精度是亞毫米，重力測量精度是微伽級等；4 現(xiàn)代大地測量的測量周期短也是區(qū)別傳統(tǒng)大地測量學的重要標志。8基本科學技術內容1 確定地球形狀及外部重力場及其隨時間的變化；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)；4 研究為獲得高精度測量成果的儀器和方法等；5 研究

5、地球表面向橢球面或平面的投影數(shù)學變換及有關的大地測量計算；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)學處理 的理論和方法，測量數(shù)據(jù)庫建立及應用等。9第一階段：地球圓球階段從遠古至17世紀，人們用天文方法得到地面上同一子午線上兩點的緯度差，用大地法得到對應的子午圈弧長，從而推得地球半徑（弧度測量 ）第二階段：地球橢球階段從17世紀至19世紀下半葉，在這將近200年期間，人們把地球作為圓球的認識推進到向兩極略扁的橢球。幾何大地測量進展1 長度單位的建立。1800年德蘭勃爾橢球：a=6 375 653m，=1/334， 取其子午圈弧長的四千萬分之一作為長度單位，稱為1m。2 最小二

6、乘法的提出。這一理論中心內容是利用具有觀測誤差的多余觀測的 數(shù)列求定待定參數(shù)最佳估值及其精度。 3 橢球大地測量學的形成，解決了橢球數(shù)學性質，橢球面上測量計算，以及將橢球 面投影到平面的正形投影方法。 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)。 1）：1841年貝賽爾橢球：6 377 397m210m， 1299.14.7。 2）：1840年克拉克橢球：6 378 249m，1293.510物理大地測量學進展（1）克萊羅定理的提出（2）重力位函數(shù)的提出（3）地殼均衡學說的提出（4）重力測量有了進展。設計和生產(chǎn)了用于絕對重力測量的可倒擺以及用于相對重力測量的便攜式擺儀第三階段：大地

7、水準面階段 從19世紀下半葉至20世紀40年代，人們將對橢球的認識發(fā)展到是大地水準面包圍的大地體。 幾何大地測量學進展： 1：天文大地網(wǎng)的布設有了重大發(fā)展。全球三大天文大地網(wǎng)的建立。 2：因瓦基線尺出現(xiàn)，平行玻璃板測微器的水準儀及因瓦水準尺使用。 物理大地測量學進展： 1.大地測量邊值問題理論的提出：英國學者斯托克司(G.G.Stokes)把真正的地球重力位分為正常重力位和擾動位兩部分，實際的重力分為正常重力和重力異常兩部分，在某些假定條件下進行簡化，通過重力異常的積分，提出了以大地水準面為邊界面的擾動位計算公式和大地水準面起伏公式。后來，荷蘭學者維寧曼尼茲(F.A.Vening Meines

8、z)根據(jù)斯托克司公式推出了以大地水準面為參考面的垂線偏差公式。 2.提出了新的橢球參數(shù)：赫爾默特橢球、海福特橢球、克拉索夫斯基橢球等。11現(xiàn)代大地測量新時期20世紀下半葉，以電磁波測距、人造地球衛(wèi)星定位系統(tǒng)及甚長基線干涉測量等為代表的新的測量技術的出現(xiàn)，給傳統(tǒng)的大地測量帶來了革命性的變革，大地測量學進入了以空間測量技術為代表的現(xiàn)代大地測量發(fā)展的新時期。 主要技術： EDM：Electronic Distance Measure; GPS: Global Positioning System; VLBI: Very Long Baseline Interferometry; SLR：Satell

9、ite Laser Ranging; INS: Inertial Navigation System我國高精度天文大地網(wǎng)的建立1951-1975年：一等三角點5萬多個，全長7.5多萬公里，二等鎖，一等導線等，19721982年平差數(shù)據(jù)處理，建立1980國家大地坐標系。我國高精度重力網(wǎng)的建立 1981年開始絕對重力測量與相對重力測量，11個絕對重力點（基準點），40多個（基本點），重力網(wǎng)的平差， 1985年國家重力基本網(wǎng)形成。 121.3展望全球衛(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)是主導本學科發(fā)展的主要的空間大地測量技術；2. 空間大地網(wǎng)是實現(xiàn)本學科科學技術任務的主要的技術方案；3. 精化地球重力場模型是大地測量學的重