大地測(cè)量學(xué)基礎(chǔ)復(fù)習(xí)重點(diǎn)

1、大地測(cè)量學(xué)基礎(chǔ)復(fù)習(xí)重點(diǎn)大地測(cè)量學(xué)基礎(chǔ).大地測(cè)量學(xué)是通過在廣大的地面上建立大地控制網(wǎng)，精確測(cè)定大地控 制網(wǎng)點(diǎn)的坐標(biāo)，研究測(cè)定地球形狀、大小和地球重力場(chǎng)的理論、技術(shù)與 方法的學(xué)科。現(xiàn)代大地測(cè)量學(xué)包括空間、物理和幾何大地測(cè)量學(xué)2,現(xiàn)代大地測(cè)量的三個(gè)分支是幾何：確定地球的形狀和大小及確定地面 點(diǎn)的幾何位置。物理：用物理方法（重力測(cè)量）確定地球形狀及其外部 重力場(chǎng)?？臻g：以人造地球衛(wèi)星及格其他空間探測(cè)器為代表的空間大地 測(cè)量的理論、技術(shù)與方法。.大地測(cè)量是測(cè)繪學(xué)的一個(gè)分支。主要任務(wù)是測(cè)量和描繪地球并監(jiān)測(cè)其 變化，為人類活動(dòng)提供關(guān)于地球的空間信息。是一門地球信息學(xué)科。是 一切測(cè)繪科學(xué)技術(shù)的基礎(chǔ)。.人類認(rèn)識(shí)

2、地球階段地球圓球階段，首次用子午圈弧長(zhǎng)測(cè)量法來估算 地球半徑。這是人類應(yīng)用弧度測(cè)量概念對(duì)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(cè)量在驗(yàn)證了牛頓的萬(wàn)有引力定律和 證實(shí)地球?yàn)闄E球?qū)W說之后，開始走向成熟發(fā)展的道路，取得的成績(jī)主要 體現(xiàn)在一下幾個(gè)方面：1）長(zhǎng)度單位的建立2 ）最小二乘法的提出3 ） 橢球大地測(cè)量學(xué)的形成4 ）弧度測(cè)量大規(guī)模展開5 ）推算了不同的地球 橢球參數(shù)。這個(gè)階段為物理大地測(cè)量學(xué)奠定了基礎(chǔ)理論。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(zhǔn)面與橢球面在 某一點(diǎn)上的高差稱為大地水準(zhǔn)面差距，用N表示。

3、正常橢球：正常橢 球面是大地水準(zhǔn)面的規(guī)則形狀。拉普拉斯點(diǎn)：大地天文學(xué)主要是研究 用天文測(cè)量的方法，確定地球表面的地理坐標(biāo)及方位角的理論和實(shí)際問 題。在天文大地點(diǎn)上同時(shí)測(cè)定方位角的點(diǎn)。大地元素：橢球面上點(diǎn)的大 地經(jīng)度L,大地緯度B,兩點(diǎn)間的大地線長(zhǎng)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(cè)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(biāo)高差方向改正：進(jìn)行水平觀測(cè)時(shí)，如果照準(zhǔn)點(diǎn)高出橢球 面某一高度，則照準(zhǔn)面就不能通過照準(zhǔn)點(diǎn)的法線同橢球面的交點(diǎn)，由此 引起的方向偏差的改正叫作標(biāo)高差改正。截面差方向改正：將法截弧方

4、 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(zhǔn)面和大地水準(zhǔn)面而力位對(duì)任意方向1的偏導(dǎo)數(shù)等F電力在該方向卜一的分力.兩個(gè)特 殊方向：當(dāng)g與（垂直時(shí)，dw=O, w=常數(shù)。此時(shí)與重力g垂直的（方向?yàn)橐幻媪Φ任幻鏋橹亓Φ?位面，又叫重力位水準(zhǔn)面當(dāng)g與夾角為n時(shí),gd=-Dwo負(fù)號(hào)說明重力g是沿鉛垂線向下, 而（則沿鉛垂線向上。以上說明重力位水準(zhǔn)面之間既不平行也不相交和相切。由重力水準(zhǔn)面定義 大地水準(zhǔn)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(zhǔn)面之間既不平行也不相 交和相切。由重力水準(zhǔn)面定Z大地水準(zhǔn)面為：與平均的施水面最接近的重力等位面。.法截面法截面與橢球面的截線，包含橢

5、球面點(diǎn)法線的平面。特性（1）相對(duì)F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(diǎn)相互垂直的兩個(gè)法截線曲率之和是固定值,1L 等于兩個(gè)主方向曲率之和。了午圈包含短軸的平面與橢球面的交線。卯西圈與橢球面上點(diǎn)子午面 相垂H的法截 橢球面相截形成的閉合圈。晉行BI垂”短軸的平面與橢球面的： RM，只有在極點(diǎn)上它們才相等，且都 等于極曲率半徑c,即N90=R90=M90=co.球面角超假設(shè)地球橢球?yàn)橐粓A球，在球面上在軸子午線之東有一條 大地線AB，當(dāng)然它定是一條大圓弧。我們知道，在球面上四邊形ABED 的內(nèi)角之和等于360。+8 , 是四邊形的球面角超。.白塞爾投影條件（1）橢球面大

6、地線投影到球面上為大圓?。唬? ） 大地線和大圓弧上相應(yīng)點(diǎn)的方位角相等；（3）球面上任意一點(diǎn)的緯度 等于橢球面上相應(yīng)點(diǎn)的歸化緯度。步驟：1）按橢球面上的已知值球面 相應(yīng)值，即實(shí)現(xiàn)橢球面的過程。2 ）在球面上解算大地問題。3 ）按球面 上得到的數(shù)值橢球面上的相應(yīng)數(shù)值即實(shí)現(xiàn)橢球的過渡。.方向觀測(cè)法：在一個(gè)測(cè)回中將測(cè)站上所有要觀測(cè)方向逐一照準(zhǔn)進(jìn)行觀測(cè)，在水平度盤上讀數(shù)，得出各方向的觀測(cè)值，方向觀測(cè)法實(shí)測(cè)水平角一測(cè)回中,上半測(cè)回要求順轉(zhuǎn)照準(zhǔn)部照準(zhǔn)目標(biāo)，下半測(cè)回要求逆轉(zhuǎn)照 準(zhǔn)部照準(zhǔn)目標(biāo)。分組觀測(cè)法：將成象情況大致相同的方向分在一組，每 組內(nèi)包含的方向數(shù)大致相等。觀測(cè)是兩組都要聯(lián)測(cè)兩個(gè)共同的方向，其 中最

7、好有一個(gè)是共同的零方向，以便加強(qiáng)兩組的聯(lián)系。全組合觀測(cè)角 法：把測(cè)站上所有方向，每次任取兩個(gè)方向組成單角進(jìn)行觀測(cè)，直至把 所有可能組成的全部單角以相同的測(cè)回?cái)?shù)都觀測(cè)完為止。1.已知某地區(qū)高程異常為彳=32小,A、B兩點(diǎn)在1985國(guó)家高程基準(zhǔn)系統(tǒng)下的高程3.已知某測(cè)站垂線偏差的子午分量與卯3.已知某測(cè)站垂線偏差的子午分量與卯分量分別為:5.某點(diǎn)緯度為36201該點(diǎn)的大地方位為421730.計(jì)算30。10工0”點(diǎn)的子午弧長(zhǎng).試用大地線克萊勞定理解釋橢球上的大地線.結(jié)合重力位概念及重力分力計(jì)算公式.用全站儀觀測(cè)了地面邊AB的水平方向值和距離15 .試由大地線微分方程導(dǎo)出大地線克萊勞方16什么叫幾何水

8、準(zhǔn)測(cè)量中的多值性9.精化大地水準(zhǔn)面模型意義是首先，大地水準(zhǔn)面或似大地水準(zhǔn)面是獲取 地理空間信息的高程基準(zhǔn)面。其次，GPS （全球定位系統(tǒng)）技術(shù)結(jié)合高 精度高分辨率大地水準(zhǔn)面模型，可以取代傳統(tǒng)的水淮測(cè)量方法測(cè)定正高 或正常高，真正實(shí)現(xiàn)GPS技術(shù)對(duì)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(shí)代，精化區(qū)域性大地水準(zhǔn)面和建立新一代傳 統(tǒng)的國(guó)家或區(qū)域性高程控制網(wǎng)同等重要，也是一個(gè)國(guó)家或地區(qū)建立現(xiàn)代 高程基準(zhǔn)的主要任務(wù)，以此滿足國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)和測(cè)繪科學(xué)技術(shù)的發(fā)展以 及相關(guān)地學(xué)研究的需要.大地水準(zhǔn)面精化的最終成果提供一個(gè)區(qū)域范圍 內(nèi)的高程異常改正插值軟件。.天球：以地球質(zhì)心為忠心，以無窮大為半徑

9、的假想球體稱為天球。黃道：地球繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)的平均軌道。赤道：通過地球中心劃一個(gè)與地軸 成直角相交的平面，在地球表面相應(yīng)出現(xiàn)一個(gè)和地球的極距離相等的假 想圓圈。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(chǎng)中的進(jìn)動(dòng)，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(gè)倒立 圓錐體，旋轉(zhuǎn)周期為26000年。章動(dòng)：由于白道對(duì)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(yùn)動(dòng)，振幅為9.21 秒。極移：地球瞬時(shí)自轉(zhuǎn)軸相對(duì)于地球慣性軸的運(yùn)動(dòng)。角速度：地球

10、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(shí), 地表面上任意一點(diǎn)的速度。春分點(diǎn)：太陽(yáng)沿黃道從天赤道以南向北通過 天赤道的那一點(diǎn)。天極：過天球中心、與地球自轉(zhuǎn)軸平行的直線與天球 相交的兩個(gè)點(diǎn)。黃極：天球上與黃道角距離都是90度的兩點(diǎn)。時(shí)圈： 以地球?yàn)閳A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(dòng)：因日月章動(dòng)引起的春分點(diǎn)在黃道上的 移動(dòng)量。交角章動(dòng)因日月章動(dòng)引起的黃赤交角的改變量。.開普勒三定律軌道定律：每一個(gè)行星都沿各自的橢圓軌道環(huán)繞太陽(yáng), 而太陽(yáng)則處在橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)中。

11、面積定律：在相等時(shí)間內(nèi)，太陽(yáng)和運(yùn) 動(dòng)中的行星的連線所掃過的面積都是相等的。周期定律：各個(gè)行星繞太 陽(yáng)公轉(zhuǎn)周期的平方和它們的橢圓軌道的半長(zhǎng)軸的立方成正比。.瞬時(shí)極天球坐標(biāo)系原點(diǎn)位于地球質(zhì)心Z軸指向瞬時(shí)地球自轉(zhuǎn)方向, X軸指向瞬時(shí)春分點(diǎn)，y軸按構(gòu)成右手坐標(biāo)系取向。平天球坐標(biāo)系：選 擇某一歷元時(shí)刻，以此瞬間的地球自轉(zhuǎn)軸和春分點(diǎn)方向分別扣除此瞬間 的章動(dòng)值作為z軸和x軸指向，y軸按構(gòu)成右手坐標(biāo)系取向，坐標(biāo)系原 點(diǎn)與真天球坐標(biāo)系相同。協(xié)議天球坐標(biāo)系:選擇某一時(shí)刻作為標(biāo)準(zhǔn)歷元, 并將此刻地球的瞬時(shí)自轉(zhuǎn)軸（指向北極）和地信至瞬時(shí)春分點(diǎn)的方向, 經(jīng)過瞬時(shí)的歲差和章動(dòng)改正后，分別作為z軸和x軸的指向。瞬時(shí)極地球

12、坐標(biāo)系原點(diǎn)位于地球質(zhì)心Z軸指向瞬時(shí)地球自轉(zhuǎn)軸方向， x軸指向瞬時(shí)赤道面和包含瞬時(shí)地球自轉(zhuǎn)軸與平均天文臺(tái)赤道參考點(diǎn)的 子午面之交點(diǎn)，y軸構(gòu)成右手坐標(biāo)系取向。協(xié)議地球坐標(biāo)系：WGS-84 坐標(biāo)系的原點(diǎn)在地球質(zhì)心Z軸指向BIH 1984.0定義的協(xié)定地球楓CTP ） 方向X軸指向BIH 1984.0的零度子午面和CTP赤道的交點(diǎn),Y軸和Z、 X軸構(gòu)成右手坐標(biāo)系。.大地測(cè)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(zhǔn)，就是求定旋轉(zhuǎn)橢球的參數(shù) 及其定向和定位。.大地直角坐標(biāo)：原點(diǎn)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(diǎn)

13、，Y軸在赤道平面里與XOZ 構(gòu)成右手坐標(biāo)系。大地坐標(biāo)：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(diǎn)位置在該坐標(biāo)系中表述為（L,B,H）0.參心坐標(biāo)以參考橢球的幾何中心為原點(diǎn)的大地坐標(biāo)系。通常分為: 參心空間直角坐標(biāo)系和參心大地坐標(biāo)系。地心坐標(biāo)以地球質(zhì)心為原點(diǎn)建 立的空間直角坐標(biāo)系，或以球心與地球質(zhì)心重合的地球橢球面為基準(zhǔn)面 所建立的大地坐標(biāo)系。站心坐標(biāo)系以笛卡兒坐標(biāo)指向的坐標(biāo)系。以測(cè)站 為原點(diǎn)，用一個(gè)固定的，確定的，準(zhǔn)備好的基座來定點(diǎn)并進(jìn)行觀察和測(cè) 量，一般用于施工工程。16.ITRF :國(guó)際地球參考框架ITRS:國(guó)際地球參考系.CTRS :協(xié)議地球參 考系。WGS84:是

14、為GPS全球定位系統(tǒng)使用而建立的坐標(biāo)系統(tǒng)。PZ90:GOLNASS的地壬求參考系統(tǒng)。CGCS2000:2000中國(guó)大地坐標(biāo) 系J G D2000：H本的大地坐標(biāo)系。.參考橢球:把形狀和大小與大地體相近，且兩者之間相對(duì)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(cè)量計(jì)算的基準(zhǔn) 面，橢球面法線則是測(cè)量計(jì)算的基準(zhǔn)線。另外，水準(zhǔn)面是外業(yè)觀測(cè)時(shí)的 基準(zhǔn)面，鉛垂線是外業(yè)觀測(cè)時(shí)的基準(zhǔn)線。定向：確定橢球中心為原點(diǎn)的 空間直角坐標(biāo)系坐標(biāo)軸的方向，即確定橢球短軸的指向和起始大地子午 面。一點(diǎn)定位：將大地原點(diǎn)上所測(cè)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(diǎn)上的正高（正常高）視為大

15、地高。多點(diǎn) 定位:在多個(gè)天文大地點(diǎn)上列出弧度測(cè)量方程，通過平差計(jì)算得到&小N ,從而完成橢球的定位。.大地原點(diǎn)亦稱大地基準(zhǔn)點(diǎn)，是國(guó)家地理坐標(biāo)經(jīng)緯度的起算點(diǎn)和 基準(zhǔn)點(diǎn)。大地原點(diǎn)是人為界定的一個(gè)點(diǎn)。我國(guó)的大地原點(diǎn)在1975年開 始，在陜西省涇陽(yáng)縣永樂鎮(zhèn)北洪流村。.大地坐標(biāo)系是由大地緯度、大地經(jīng)度和大地高所構(gòu)成的坐標(biāo)系統(tǒng)。以鉛垂線為依據(jù)，天文坐標(biāo)是由天文緯度和天文經(jīng)度所構(gòu)成的坐標(biāo)系統(tǒng) 叫。20.BJ1954參數(shù):長(zhǎng)半軸a=6378245m ,扁率:阿爾法二1 :298.3.GDZ80 參數(shù):6378140m , 1 : 298.257O CGCS2OOO 參 數(shù)6378137,1:298.25722

16、2101。.四參數(shù)是同一橢球內(nèi)不同坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換：X平移，Y平移，旋轉(zhuǎn)角和比 例。七參數(shù)：X平移”平移，X平移/旋轉(zhuǎn)軸，Y旋轉(zhuǎn)軸？旋轉(zhuǎn)軸， 縮放比例。.時(shí)間系統(tǒng)（1）恒星時(shí)是以春分點(diǎn)為參照點(diǎn)的時(shí)間系統(tǒng)。春分點(diǎn)（或 除太陽(yáng)以外的任一恒星）連續(xù)兩次經(jīng)過測(cè)站子午圈的時(shí)間間隔為一恒星 Ho （2）平太陽(yáng)時(shí)是以平太陽(yáng)（以平均速度運(yùn)行的太陽(yáng)）為參照點(diǎn)的 時(shí)間系統(tǒng)。平太陽(yáng)連續(xù)兩次經(jīng)過測(cè)站子午圈的時(shí)間間隔為一平太陽(yáng)日。 平太陽(yáng)時(shí)從半夜零點(diǎn)起算稱為民用時(shí)。（3）世界時(shí)是格林尼治的平太 陽(yáng)時(shí)（從半夜零點(diǎn)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UTL UT1加上地球自轉(zhuǎn)速度季節(jié)性變化后為UT2。以

17、經(jīng)度15。的倍數(shù)的子午線Ln所處地點(diǎn)定義的民用時(shí)叫區(qū)時(shí)Tn。Tn=UT+n , n為時(shí)區(qū)號(hào)。（4 ）歷書時(shí)與力學(xué)時(shí)自1960年起開始以地 球公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)為基準(zhǔn)的歷書時(shí)代替世界時(shí)。歷書時(shí)的秒長(zhǎng)規(guī)定為1900年 1月1日12時(shí)整回歸年長(zhǎng)度的1/31556925.9747起始?xì)v元定在1900 年1月1日12時(shí)。太陽(yáng)系質(zhì)心力學(xué)時(shí)（TDB ）地球質(zhì)心力學(xué)時(shí)（TDT ）0（5 ）原子時(shí)以物質(zhì)內(nèi)部原子運(yùn)動(dòng)周期（如鉗原子133能級(jí)輻射震蕩頻 率9192631170周為一秒）。力學(xué)時(shí)TDT的計(jì)量已用原子鐘實(shí)現(xiàn),因 兩者的起點(diǎn)不同.（ 6 ）協(xié)調(diào)世界以原子時(shí)秒長(zhǎng)定義的世界時(shí)。（7） GPS 時(shí)間系統(tǒng)秒長(zhǎng)為IAT,時(shí)間

18、起算點(diǎn)為1980年1月6日UTC 0時(shí)，啟動(dòng) 后不跳秒，連續(xù)運(yùn)行的時(shí)間系統(tǒng)。重要識(shí)記公式：GPS時(shí)二原子時(shí) IAT-19STDT=IAT+32.184S8.恒星日：一年等于 366.2422 日平太陽(yáng)日： 一年等于365.2422日平太陽(yáng)時(shí)二366.2422/365.2422恒星時(shí)二（1+0.002737909 ）恒星時(shí)9.守時(shí)：將正確的時(shí)間保存下來授時(shí)：用 精確的無線電信號(hào)播發(fā)時(shí)間信號(hào)時(shí)間比對(duì)：守時(shí)儀器接收無線電時(shí)號(hào)然 后與其時(shí)間進(jìn)行比對(duì)（俗稱對(duì)表）.常用的坐標(biāo)系統(tǒng)：天球坐標(biāo)系地球坐標(biāo)系天文坐標(biāo)系大地坐標(biāo)系空 間大地直角坐標(biāo)系地心坐標(biāo)系站心坐標(biāo)系高斯平面直角坐標(biāo)系.場(chǎng)：物質(zhì)存在的一種基本形式

19、，具有能量、動(dòng)量和質(zhì)量，能傳遞實(shí) 物間的相互作用。重力場(chǎng)：地球重力作用的空間。在該空間中，每一點(diǎn) 都有惟一的一個(gè)重力矢量與之相對(duì)應(yīng)。引力場(chǎng)：是描述一：黠在空中 受到引力的埸。矢量場(chǎng)：如一個(gè)空間中的每一點(diǎn)的屬性都可以以一個(gè)矢 量來代表的話，那么這個(gè)場(chǎng)就是一個(gè)矢量場(chǎng)。.重力：?jiǎn)挝毁|(zhì)點(diǎn)所受的地球引力和地球離心力的合力。單位為厘米/ 秒方，簡(jiǎn)稱伽（GAL）,千分之一為毫伽。引力：物質(zhì)之間按照牛頓萬(wàn)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(diǎn)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(diǎn)質(zhì) 量，地球自轉(zhuǎn)角速度，質(zhì)點(diǎn)所在平行圈半徑共同決定。正常重力：由正 常橢球產(chǎn)生的重力場(chǎng)。重力異常：大地水準(zhǔn)面上的重力值與相應(yīng)點(diǎn)在地 球橢球面上的正常重力值之差。.位函數(shù)是對(duì)于保守力可以找到一個(gè)相應(yīng)的數(shù)量函數(shù)，這個(gè)函數(shù)對(duì)各 坐標(biāo)軸的偏導(dǎo)數(shù)等于力在相應(yīng)坐標(biāo)軸上的分量。引力位就是將