第一章-緒論 1

1、1,大地測量學(xué)基礎(chǔ)BASIS OF GEODESY,建工院測繪工程教研室 主講：熊俊楠 Tel2009年4月,2,本課程概況教材情況,主講教材 大地測量學(xué)基礎(chǔ)，孔祥元 郭際明 輔助教材 陳 健、簿志鵬，應(yīng)用大地測量學(xué) 陳 健、晁定波，橢球大地測量學(xué) 呂志平 大地測量學(xué)基礎(chǔ) 寧津生 等 地球形狀與地球重力場,本課程的地位： “是理解和掌握大地測量學(xué)與測量工程、攝影測量學(xué)與遙感工程、地圖制圖學(xué)與地理信息工程等專業(yè)知識的基礎(chǔ)”。,3,本課程概況講課內(nèi)容,緒論（1次,第一章） 坐標(biāo)系統(tǒng)與時間系統(tǒng)（2次，第二章） 地球重力場及地球形狀的基本理論（3次，第三章） 地球橢球及其數(shù)學(xué)

2、投影變換的基本理論 （8次，第四章） 大地測量基本技術(shù)與方法（6次，第五章）,4,本課程概況學(xué)習(xí)時間安排,本課程學(xué)習(xí)時間共48學(xué)時 講課：40學(xué)時 實習(xí)：4次，共8學(xué)時 坐標(biāo)轉(zhuǎn)換 白賽爾大地問題解算（正算） 白賽爾大地問題解算（反算） 高斯正、反算,5,考試考核辦法： 實驗占20%，平時成績占10%，期末考試成績占70%（卷面成績100分，按70%計算）。,本課程概況成績評定,6,對大家的要求,勤于思，勤于習(xí)，勤于討論 全身心地投入，真正成為學(xué)習(xí)的主體 課前預(yù)習(xí)，課后通讀教材，當(dāng)天課程當(dāng)天消化 思考題每個人都要思考 作業(yè)、計算實習(xí)要獨立完成，杜絕抄襲,7,本 章 知 識 點,大地測量學(xué)的定義和

3、作用,大地測量學(xué)基本體系和內(nèi)容,大地測量學(xué)發(fā)展簡史及展望,第一章 緒論,8,一、大地測量學(xué)的定義和作用,Definition and Function of Geodesy,思考 行星運動定律：1619年德國的開普勒(J.Kepler)發(fā)表了行星運動三大定律； 重力測量：1673年荷蘭的惠更斯(C.Huygens)提出用擺進(jìn)行重力測量的原理； 英國物理學(xué)家牛頓(L.Newton)提出地球特征：1）是兩極扁平的旋轉(zhuǎn)橢球，其扁率等于1/230；2）重力加速度由赤道向兩極與sin(地理緯度)成比例地增加。,三、大地測量學(xué)的發(fā)展簡史與趨勢,Brief History and Trend of Deve

4、lopment,28,幾何大地測量標(biāo)志性成果： 1) 長度單位的建立：子午圈弧長的四千萬分之一作為長度單位，稱為1m。 2) 最小二乘法的提出：法國的勒讓德(A.M.Legendre)，德國的高斯(C.F.Gauss)。 3) 橢球大地測量學(xué)的形成：解決了橢球數(shù)學(xué)性質(zhì)與測量計算，正形投影方法。在這個領(lǐng)域，高斯、勒讓德及貝塞爾（Bessel)作出了巨大貢獻(xiàn)。 4) 弧度測量大規(guī)模展開。在這期間主要有以英、法、西班牙為代表的西歐弧度測量，以及德國、俄國、美國等為代表的三角測量。 5) 推算了不同的地球橢球參數(shù)。如貝賽爾、克拉克橢球參數(shù)。,三、大地測量學(xué)的發(fā)展簡史與趨勢,Brief History

5、and Trend of Development,29,物理大地測量標(biāo)志性成就： 1) 克萊羅定理的提出：法國學(xué)者克萊羅(A.C.Clairaut)假設(shè)地球是由許多密度不同的均勻物質(zhì)層圈組成的橢球體，這些橢球面都是重力等位面(即水準(zhǔn)面)。該橢球面上緯度的一點的重力加速度按下式計算：,三、大地測量學(xué)的發(fā)展簡史與趨勢,Brief History and Trend of Development,30,2) 重力位函數(shù)的提出：為了確定重力與地球形狀的關(guān)系，法國的勒讓德提出了位函數(shù)的概念。所謂位函數(shù)，即是有這種性質(zhì)的函數(shù)：在一個參考坐標(biāo)系中，引力位對被吸引點三個坐標(biāo)方向的一階導(dǎo)數(shù)等于引力在該方向上的分

6、力。研究地球形狀可借助于研究等位面。因此，位函數(shù)把地球形狀和重力場緊密地聯(lián)系在一起。 3) 地殼均衡學(xué)說的提出：英國的普拉特(J.H.Pratt)和艾黎(G.B.Airy)幾乎同時提出地殼均衡學(xué)說，根據(jù)地殼均衡學(xué)說可導(dǎo)出均衡重力異常以用于重力歸算。 4) 重力測量有了進(jìn)展。設(shè)計和生產(chǎn)了用于絕對重力測量以及用于相對重力測量的便攜式擺儀。極大地推動了重力測量的發(fā)展。,三、大地測量學(xué)的發(fā)展簡史與趨勢,Brief History and Trend of Development,31,第三階段：大地水準(zhǔn)面階段 從19世紀(jì)下半葉至20世紀(jì)40年代，人們將對橢球的認(rèn)識發(fā)展到是大地水準(zhǔn)面包圍的大地體。 幾何

7、大地測量學(xué)進(jìn)展： 天文大地網(wǎng)的布設(shè)有了重大發(fā)展。全球三大天文大地網(wǎng)的建立（18001900印度，一等三角網(wǎng)2萬公里，平均邊長45公里；19111935美國一等7萬公里；1924-1950蘇聯(lián)，7萬多公里) 因瓦基線尺出現(xiàn)，平行玻璃板測微器的水準(zhǔn)儀及因瓦水準(zhǔn)尺使用。,三、大地測量學(xué)的發(fā)展簡史與趨勢,Brief History and Trend of Development,32,物理大地測量在這階段的進(jìn)展： 1.大地測量邊值問題理論的提出： 英國學(xué)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(jìn)行簡化，

8、通過重力異常的積分，提出了以大地水準(zhǔn)面為邊界面的擾動位計算公式和大地水準(zhǔn)面起伏公式。后來，荷蘭學(xué)者維寧曼尼茲(F.A.Vening Meinesz)根據(jù)斯托克司公式推出了以大地水準(zhǔn)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。,三、大地測量學(xué)的發(fā)展簡史與趨勢,Brief History and Trend of Development,33,第四階段：現(xiàn)代大地測量新時期 20世紀(jì)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(shù)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(xué)進(jìn)入了以空間測量技術(shù)為代表的

9、現(xiàn)代大地測量發(fā)展的新時期。 主要技術(shù)： EDM：Electronic Distance Measure; GPS: Global Positioning System; VLBI: Very Long Baseline Interferometry;,三、大地測量學(xué)的發(fā)展簡史與趨勢,Brief History and Trend of Development,34,SLR：Satellite 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(dǎo)線等，

10、19721982年平差數(shù)據(jù)處理，建立1980國家大地坐標(biāo)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(zhǔn)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。,三、大地測量學(xué)的發(fā)展簡史與趨勢,Brief History and Trend of Development,35,3.2 大地測量的展望 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),慣性測量統(tǒng)(INS)是主導(dǎo)本學(xué)科發(fā)展的主要的空間大地測量技術(shù) 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(zhǔn)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(zhǔn)等科技任務(wù)的基本技術(shù)方案。 精化地球重力場模型是大地測量學(xué)的重要發(fā)展目標(biāo)。,三、大地測量學(xué)的發(fā)展簡史與趨勢,Brief History and Trend of Development