中南大學(xué)《大地測量學(xué)基礎(chǔ)》考試復(fù)習(xí)要點(diǎn)(共8頁)

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1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上 第一章 1大地測量學(xué):是指在一定的時(shí)間與空間參考系中，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(dòng)提供關(guān)于地球的空間信息的一門學(xué)科。 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(shí)間的變化，建立統(tǒng)一的大地測量坐標(biāo)系，研究地殼形變(包括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等。 研究月球及太陽系行星的形狀及重力場。 (2)建立和維持國家和全球的天文大地水平控制網(wǎng)、工程控制網(wǎng)和精密水準(zhǔn)網(wǎng)以及海洋大地控制網(wǎng)，以滿足國民經(jīng)濟(jì)和國防建設(shè)的需要。 (3)研究為獲得高精度測量成果的儀器和方法等。研究地球表面向橢球

2、面或平面的投影數(shù)學(xué)變換及有關(guān)大地測量計(jì)算。 (4)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。 3大地測量學(xué)的基本體系：幾何大地測量學(xué)、物理大地測量學(xué)、空間大地測量學(xué) （1)幾何大地測量學(xué)（即天文大地測量學(xué)） 基本任務(wù)：是確定地球的形狀和大小及確定地面點(diǎn)的幾何位置。 主要內(nèi)容：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(zhǔn)測量；地球橢球數(shù)學(xué)性質(zhì)，橢球面上測量計(jì)算，橢球數(shù)學(xué)投影變換以及地球橢球幾何參數(shù)的數(shù)學(xué)模型等。 (2)物理大地測量學(xué)：即理論大地測量學(xué) 基本任務(wù)：是用物

3、理方法(重力測量)確定地球形狀及其外部重力場。 主要內(nèi)容：包括位理論，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。 (3)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的理論、技術(shù)與方法。 4現(xiàn)代大地測量的特征： ⑴ 研究范圍大（全球：如地球兩極、海洋） ⑵ 從靜態(tài)到動(dòng)態(tài)，從地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)到動(dòng)力過程。 ⑶ 觀測精度越高，相對精度達(dá)到10-8~10-9，絕對精度可到達(dá)毫米。 ⑷ 測量與數(shù)據(jù)處理周期短，但數(shù)據(jù)處理越來越復(fù)雜。 5大地測量學(xué)的發(fā)展簡史：地球圓球階段 地球橢球階段 大地水準(zhǔn)面階段 現(xiàn)代大地測量新階段 6大地測

4、量的展望 (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(dǎo)本學(xué)科發(fā)展的主要的空間大地測量技術(shù) (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(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。 (3)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). 第二章 1地軸方向相對于空間的變化（歲差和章動(dòng)） 歲差:地球自轉(zhuǎn)軸在空間的變化，是日月引力的共同結(jié)果。假設(shè)月球的引力及其運(yùn)行軌道是固定

5、不變的,由于日、月等天體的影響，地球的旋轉(zhuǎn)軸在空間圍繞黃極發(fā)生緩慢旋轉(zhuǎn)，類似于旋轉(zhuǎn)陀螺，形成一個(gè)倒圓錐體（見下圖），其錐角等于黃赤交角ε=23.5 ″ ，旋轉(zhuǎn)周期為26000年，這種運(yùn)動(dòng)稱為歲差，是地軸方向相對于空間的長周期運(yùn)動(dòng)。歲差使春分點(diǎn)每年向西移動(dòng)50.3″ 章動(dòng):月球繞地球旋轉(zhuǎn)的軌道稱為白道，月球運(yùn)行的軌道與月的之間距離是不斷變化的，使得月球引力產(chǎn)生的大小和方向不斷變化，從而導(dǎo)致北天極在天球上繞黃極旋轉(zhuǎn)的軌道不是平滑的小園，而是類似園的波浪曲線運(yùn)動(dòng)，即地球旋轉(zhuǎn)軸在歲差的基礎(chǔ)上疊加周期為18.6年，且振幅為9.21″的短周期運(yùn)動(dòng)。這種現(xiàn)象稱為章動(dòng). 2時(shí)間的描述包括時(shí)間原點(diǎn)、

6、單位（尺度）兩大要素。 ##時(shí)間是物質(zhì)運(yùn)動(dòng)過程的連續(xù)的表現(xiàn)，選擇測量時(shí)間單位的基本原則是選取一種物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)。時(shí)間的特點(diǎn)是連續(xù)、均勻，故一種物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)也應(yīng)該連續(xù)、均勻。 3周期運(yùn)動(dòng)滿足如下三項(xiàng)要求，可以作為計(jì)量時(shí)間的方法。 #運(yùn)動(dòng)是連續(xù)的； #運(yùn)動(dòng)的周期具有足夠的穩(wěn)定性； #運(yùn)動(dòng)是可觀測的。 4時(shí)間系統(tǒng) @恒星時(shí)(ST):以春分點(diǎn)作為基本參考點(diǎn)，由春分點(diǎn)周日視運(yùn)動(dòng)確定的時(shí)間，稱為恒星時(shí)。 @平太陽時(shí)MT:以真太陽作為基本參考點(diǎn)，由其周日視運(yùn)動(dòng)確定的時(shí)間，稱為真太陽時(shí)。一個(gè)真太陽日就是真太陽連續(xù)兩次經(jīng)過某地的上中天（上子午圈）所經(jīng)歷的時(shí)間。 @世界時(shí)

7、UT:以格林尼治平子夜為零時(shí)起算的平太陽時(shí)稱為世界時(shí)。UT = GAMT + 12;GAMT 代表格林尼治平太陽時(shí)角。 未經(jīng)任何改正的世界時(shí)表示為UT0，經(jīng)過極移改正的世界時(shí)表示為UT1，進(jìn)一步經(jīng)過地球自轉(zhuǎn)速度的季節(jié)性改正后的世界時(shí)表示為UT2。UT1=UT0+Δλ, UT2=UT1+ΔT @原子時(shí)(AT):原子時(shí)是一種以原子諧振信號周期為標(biāo)準(zhǔn)。原子時(shí)的基本單位是原子時(shí)秒，定義為：在零磁場下，位于海平面的銫原子基態(tài)兩個(gè)超精細(xì)能級間躍遷輻射周所持續(xù)的時(shí)間為原子時(shí)秒，規(guī)定為國際單位制中的時(shí)間單位。 原子時(shí)的原點(diǎn)定義：1958年1月1日UT2的0時(shí)。 AT=UT2－0.0

8、039(s) 地球自轉(zhuǎn)的不均性，原子時(shí)與世界時(shí)的誤差逐年積累 @世界協(xié)調(diào)時(shí)(UTC):原子時(shí)與地球自轉(zhuǎn)沒有直接聯(lián)系，由于地球自轉(zhuǎn)速度長期變慢的趨勢，原子時(shí)與世界時(shí)的差異將逐漸變大，秒長不等，大約每年相差1秒，便于日常使用，協(xié)調(diào)好兩者的關(guān)系，建立以原子時(shí)秒長為計(jì)量單位、在時(shí)刻上與平太陽時(shí)之差小于0.9秒的時(shí)間系統(tǒng)，稱之為世界協(xié)調(diào)時(shí)(UTC)。 4:大地基準(zhǔn)：所謂基準(zhǔn)是指為描述空間位置而定義的點(diǎn)、線、面，在大地測量中，基準(zhǔn)是指用以描述地球形狀的參考橢球的參數(shù)（如參考橢球的長短半軸），以及參考橢球在空間中的定位及定向，還有在描述這些位置時(shí)所采用的單位長度的定義。測量常用的基準(zhǔn)

9、包括平面基準(zhǔn)、高程基準(zhǔn)、重力基準(zhǔn)等。 5高程參考系統(tǒng) 以大地水準(zhǔn)面為參照面的高程系統(tǒng)稱為正高; H=H正常+ζ 以似大地水準(zhǔn)面為參照面的高程系統(tǒng)稱為正常高； H=H正高+N 6橢球定位和定向概念 橢球的類型: @@@@參考橢球: 具有確定參數(shù)(長半徑 a和扁率α)，經(jīng)過局部定位和定向，同某一地區(qū)大地水準(zhǔn)面最佳擬合的地球橢球. @@@@總地球橢球: 除了滿足地心定位和雙平行條件外，在確定橢球參數(shù)時(shí)能使它在全球范圍內(nèi)與大地體最密合的地球橢球. 7橢球定位:是指確定橢球中心的位置，可分為兩類：局部定位和地心定位。 @局部定位 ： 要求在一定范圍內(nèi)橢

10、球面與大地水準(zhǔn)面有最佳的符合，而對橢球的中心位置無特殊要求； @地心定位 ： 要求在全球范圍內(nèi)橢球面與大地水準(zhǔn)面最佳的符合，同時(shí)要求橢球中心與地球質(zhì)心一致。 8橢球的定向：指確定橢球旋轉(zhuǎn)軸的方向，不論是局部定位還是地心定位，都應(yīng)滿足兩個(gè)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。  9：WGS-84是CTS, 坐標(biāo)系的原點(diǎn)是地球的質(zhì)心，Z 軸指向 BIH1984.0 CTP方向，X軸指向 BIH1984.0零子午面和 CTP 赤道的交點(diǎn)，Y 軸和 Z、X 軸構(gòu)成右手坐標(biāo)系。 1引力位:單位質(zhì)點(diǎn)受物質(zhì)M的引力

11、作用產(chǎn)生的位能稱為引力位，或者說將單位質(zhì)點(diǎn)從無窮遠(yuǎn)處移動(dòng)到該點(diǎn)引力所做的功 2重力是引力和離心力的合力，重力位W是引力位V和離心力位Q之和 3我們把完全靜止的海水面所形成的重力等位面，專稱它為大地水準(zhǔn)面 4正常橢球面：是大地水準(zhǔn)面的規(guī)則形狀（一般指旋轉(zhuǎn)橢球面）。因此引入正常橢球后，地球重力位被分成正常重力位和擾動(dòng)位兩部分，實(shí)際重力也被分成正常重力和重力異常兩部分。 ####總的地球橢球：一個(gè)和整個(gè)大地體最為密合的。總地球橢球中心和地球質(zhì)心重合，總的地球橢球的短軸與地球地軸相重合，起始大地子午面和起始天文子午面重合，總地球橢球和大地體最為密合。 5大地水準(zhǔn)面高度又稱

12、大地水準(zhǔn)面差距 N，似大地水準(zhǔn)面高度又稱高程異常ζ 6 理論閉合差：由于水準(zhǔn)面不平行的原因，即使水準(zhǔn)測量沒有誤差，水準(zhǔn)環(huán)線高程閉合差也不等于零，這種由于水準(zhǔn)面不平行引起的水準(zhǔn)環(huán)線閉合差稱為理論閉合差。 7以大地水準(zhǔn)面為參照面的高程系統(tǒng)稱為正高; H=H正常+ζ 以似大地水準(zhǔn)面為參照面的高程系統(tǒng)稱為正常高； H=H正高+N （我國統(tǒng)一高程系統(tǒng)——正常高） 8大地水準(zhǔn)面差距N：大地水準(zhǔn)面超出參考橢球面的差距 9:垂線偏差：地面一點(diǎn)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 絕對垂線偏差：垂線同總地球橢球(或參考橢球)法線構(gòu)成的角度 相對垂

13、線偏差：垂線同參考橢球法線構(gòu)成的角度 測量垂線偏差的方法：天文大地測量法、重力測量法、天文重力測量法、GPS測量法 10水準(zhǔn)面的不平行性：由于兩水準(zhǔn)面之間的差距為dh=-dw/g，由于重力在水準(zhǔn)面不同點(diǎn)上的數(shù)值是不同的，兩個(gè)無窮接近的水準(zhǔn)面之間的差距不是一個(gè)常數(shù)，故兩個(gè)水準(zhǔn)面彼此不平行。 11在海水面上由于W0-Wb=Sgdh=0,故H正=H正常，就是說在海平面上大地水準(zhǔn)面與似大地水準(zhǔn)面重合，所以大地水準(zhǔn)面的高程原點(diǎn)對似大地水準(zhǔn)面也是適用的 第三章 1平行圈：垂直于

14、旋轉(zhuǎn)軸的平面與橢球面相截所得的圓 2卯酉圈：過某點(diǎn)無數(shù)個(gè)法截面中，與子午面相垂直的法截面同橢球面相截形成的閉合圈 3：N>R>M,只有在極點(diǎn)上才相等 4大地線：橢球面上兩點(diǎn)最短曲線 5克萊勞定理：r*sinA=C 6三差改正：垂線偏差、標(biāo)高差、截面差改正 7大地主題正解:已知P1點(diǎn)的大地坐標(biāo)（L1，B1），P1至P2點(diǎn)的大地線長S及其大地方位角A12，計(jì)算P2點(diǎn)的大地坐標(biāo)（L2，B2)和大地線S在P2點(diǎn)的反方位角A21，這類問題叫做大地主題正解 8大地主題反解:如果已知P1和P2點(diǎn)的大地坐標(biāo)（L1，B1）和（L2，B2，計(jì)算P1至P2點(diǎn)的大地線長S及其

15、正、反大地方位角A12和A21，這類問題叫做大地主題反解。 9所謂地圖數(shù)學(xué)投影，簡略地說來就是將橢球面上元素(包括坐標(biāo)，方位和距離)按一定的數(shù)學(xué)法則投影到平面上，研究這個(gè)問題的專門學(xué)科叫地圖投影學(xué)x=f1(L,B),y=f2(L,B) 10主方向：投影后一點(diǎn)的長度比依方向不同而變化，其中最大及最小長度比的方向成為主方向 11控制測量對地圖投影的要求 @@@等角投影（又稱正形投影） @@@長度和面積變形不大，并能用簡單公式計(jì)算由變形而引起的改正數(shù) @@@能很方便地按分帶進(jìn)行，并能按高精度的、簡單的、同樣的計(jì)算公式和用表把各帶聯(lián)成整體 12高斯投影必須滿足

16、的條件 （1）高斯投影為正形投影， 即等角投影； （2）中央子午線投影后為直線，且為投影的對稱軸； （3）中央子午線投影后長度不變。 13：6°帶與3°帶重合的原因：邊界子午線兩側(cè)的控制點(diǎn)與地形圖位于不同的投影帶內(nèi)，使得地形圖不能正確拼接，采用帶重疊的方法解決此問題。 14高斯投影正算：B,l-->x,y ；反算：x,y-->B,l 15方向改正數(shù)：就是指大地線的投影曲線和連接大地線兩點(diǎn)的弦之夾角 16距離改正：由S化至D所加的△S改正稱為距離改正 第四章 1平行圈：垂直于旋轉(zhuǎn)軸的平面與橢球面相截所得的圓 2卯酉圈：過某點(diǎn)無數(shù)個(gè)法截面中，與子午面

17、相垂直的法截面同橢球面相截形成的閉合圈 3：N>R>M,只有在極點(diǎn)上才相等 4大地線：橢球面上兩點(diǎn)最短曲線 5克萊勞定理：r*sinA=C 6三差改正：垂線偏差、標(biāo)高差、截面差改正 7大地主題正解:已知P1點(diǎn)的大地坐標(biāo)（L1，B1），P1至P2點(diǎn)的大地線長S及其大地方位角A12，計(jì)算P2點(diǎn)的大地坐標(biāo)（L2，B2)和大地線S在P2點(diǎn)的反方位角A21，這類問題叫做大地主題正解 8大地主題反解:如果已知P1和P2點(diǎn)的大地坐標(biāo)（L1，B1）和（L2，B2，計(jì)算P1至P2點(diǎn)的大地線長S及其正、反大地方位角A12和A21，這類問題叫做大地主題反解。 9所謂地圖數(shù)

18、學(xué)投影，簡略地說來就是將橢球面上元素(包括坐標(biāo)，方位和距離)按一定的數(shù)學(xué)法則投影到平面上，研究這個(gè)問題的專門學(xué)科叫地圖投影學(xué)x=f1(L,B),y=f2(L,B) 10主方向：投影后一點(diǎn)的長度比依方向不同而變化，其中最大及最小長度比的方向成為主方向 11控制測量對地圖投影的要求 @@@等角投影（又稱正形投影） @@@長度和面積變形不大，并能用簡單公式計(jì)算由變形而引起的改正數(shù) @@@能很方便地按分帶進(jìn)行，并能按高精度的、簡單的、同樣的計(jì)算公式和用表把各帶聯(lián)成整體 12高斯投影必須滿足的條件 （1）高斯投影為正形投影， 即等角投影； （2）中央

19、子午線投影后為直線，且為投影的對稱軸； （3）中央子午線投影后長度不變。 13：6°帶與3°帶重合的原因：邊界子午線兩側(cè)的控制點(diǎn)與地形圖位于不同的投影帶內(nèi)，使得地形圖不能正確拼接，采用帶重疊的方法解決此問題。 14高斯投影正算：B,l-->x,y ；反算：x,y-->B,l 15方向改正數(shù)：就是指大地線的投影曲線和連接大地線兩點(diǎn)的弦之夾角 16距離改正：由S化至D所加的△S改正稱為距離改正 第五章 1常規(guī)大地測量法 ###三角測量法: 優(yōu)點(diǎn)：圖形簡單，結(jié)構(gòu)強(qiáng)，幾何條件多，便于檢核，網(wǎng)的精度較高。 缺點(diǎn)：易受障礙物的影響，布設(shè)困難，

20、增加了建標(biāo)費(fèi)用；推算邊長精度不均勻，距起始邊越遠(yuǎn)邊長精度越低。 ###導(dǎo)線測量法: 優(yōu)點(diǎn)：布設(shè)靈活，容易克服地形障礙；導(dǎo)線測量只要求相鄰兩點(diǎn)通視，故可降低覘標(biāo)高度，造標(biāo)費(fèi)用少，且便于組織觀測；網(wǎng)內(nèi)邊長直接測量，邊長精度均勻。 缺點(diǎn)：導(dǎo)線結(jié)構(gòu)簡單，沒有三角網(wǎng)那樣多的檢核條件，不易發(fā)現(xiàn)粗差，可靠性不高 ### 三邊測量及邊角同測法:邊角全測網(wǎng)的精度最高，相應(yīng)工作量也較大。在建立高精度的專用控制網(wǎng)(如精密的形變監(jiān)測網(wǎng))或不能選擇良好布設(shè)圖形的地區(qū)可采用此法而獲得較高的精度。 2天文測量法: 缺點(diǎn)：精度不高，受天氣影響大。 用途：在每隔一

21、定距離的三角點(diǎn)上觀測天文來推求大地方位角，控制水平角觀測誤差積累對推算方位角的影響 3現(xiàn)代定位新技術(shù)簡介:GPS測量 甚長基線干涉測量系統(tǒng)(VLBI) 慣性測量系統(tǒng)(INS) 4建立國家平面大地控制網(wǎng)的基本原則 ●大地控制網(wǎng)應(yīng)分級布設(shè)、逐級控制 ●大地控制網(wǎng)應(yīng)有足夠的精度 ●大地控制網(wǎng)應(yīng)有一定的密度 ●大地控制網(wǎng)應(yīng)有統(tǒng)一的技術(shù)規(guī)格和要求 5國家平面大地控制網(wǎng)的布設(shè) 包括以下工作：技術(shù)設(shè)計(jì)，實(shí)地選點(diǎn)，建造覘標(biāo)，標(biāo)石埋設(shè)，外業(yè)測量，平差計(jì)算等 1）技術(shù)設(shè)計(jì): 收集資料 實(shí)地踏勘 圖上設(shè)計(jì) 編寫技術(shù)設(shè)計(jì)書 2）實(shí)地選點(diǎn)：選點(diǎn)圖，點(diǎn)

22、之記，選點(diǎn)工作技術(shù)總結(jié)。 3)建造覘標(biāo)(傳統(tǒng)大地測量法) 4)標(biāo)石埋設(shè):大地點(diǎn)的坐標(biāo)，實(shí)際上指的就是標(biāo)石中心的坐標(biāo) 6圖上設(shè)計(jì)：根據(jù)大地控制測量任務(wù)按照有關(guān)規(guī)范和技術(shù)規(guī)定，在地形圖上擬定出控制點(diǎn)的位置和網(wǎng)的圖形結(jié)構(gòu) 7大地控制網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì):最優(yōu)化就是在相同的條件下從所有可能方案中選擇最佳的一個(gè)。 7控制網(wǎng)的設(shè)計(jì)目標(biāo) 控制網(wǎng)設(shè)計(jì)的目標(biāo)，指的是控制網(wǎng)應(yīng)達(dá)到的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，它是設(shè)計(jì)的依據(jù)和目的，同時(shí)又是評定網(wǎng)的質(zhì)量的指標(biāo)。質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)包括精度標(biāo)準(zhǔn)、可靠性標(biāo)準(zhǔn)、費(fèi)用標(biāo)準(zhǔn)、可區(qū)分標(biāo)準(zhǔn)及靈敏度標(biāo)準(zhǔn)等，其中常用的主要是前3個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。 9國家高程控制網(wǎng)的布設(shè)目的和任務(wù)有兩個(gè)： 1)建立統(tǒng)一的高程控制網(wǎng)，為地形測圖和各項(xiàng)建設(shè)提供必要的高程控制基礎(chǔ)； 2)為地殼垂直運(yùn)動(dòng)、平均海面傾斜及其變化和大地水準(zhǔn)面形狀等地球科學(xué)研究提供精確的高程數(shù)據(jù)。 專心---專注---專業(yè)