第一章绪论
一、大地测量学:
是指在一定的时间与空间参考系中，测量和描绘地球形状及其重力场并监测其变化，为人类活动提供关于地球的空间信息的一门学科。
经典大地测量：地球刚体不变、均匀旋转的球体或椭球体；范围小。奠定几何、物理大地测量基础。
现代大地测量：空间测绘技术(人造地球卫星、空间探测器)，空间大地测量为特征，范围大。
二、大地测量学的作用：
的基础保证作用。如交通运输、工程建設、土地管理、城市建設等
学在防灾，减灾，救灾及环境监测、评价与保护中发挥着特殊作用。如地震、山体滑坡、交通事故等的监测与救援。
大地测量是发展空间技术和国防建设的重要保障。如:卫星、导弹、航天飞机、宇宙探测器等发射、制导、跟踪、返回工作都需要大地测量作保证。
在地球科学研究中越来越重要
测绘各学科的基础科学
三、大地测量学的任务：
经济建设中的任务：
统一全国坐标框架，建立国家和精密城市控制网，精确测定控制点的坐标，为经济建设服务。
地学研究中的任务：
1. 建立与维持高精度的坐标框架和区域性与全球的三维大地网，长期监测网点随时间的变化；
2. 监测和分析各种地球动力学现象；
3. 测定地球形状和外部重力场的精细结构及其随时间的变化。
四、大地测量学的基本体系
测量学：研究范围是不大的地球表面，把地球表面认为是平面且不损害测量精度，计算时也认为在该范围内的铅垂线彼此是平行的。
大地测量学：研究全球或相当大范围内的地球，铅垂线被认为彼此不平行，同时顾及地球的形状及重力场。
五、大地测量学的基本体系
常规大地测量学、应用大地测量学、椭球大地测量学、天文大地测量学、重力大地测量学、测量平差
现代大地测量学的基本体系
(1)几何大地测量学（2）物理大地测量学（3）空间大地测量学
六、大地测量学的发展简史
第一阶段：地球圆球阶段第二阶段：地球椭球阶段第三阶段：大地水准面阶段
第四阶段：现代大地测量新时期
第二章坐标与时间系统
一、天球
是指以地球质心O为中心，半径r为任意长度的一个假想的球体。在天文学中，通常均把天体投影到天球的球面上，并利用球面坐标来表达或研究天体的位置及天体之间的关系。
二、天轴与天极
地球自转轴的延伸直线为天轴，天轴与天球的交点PN和PS称为天极，其中PN称为北
天极，PS 为南天极。
三、天球赤道面与天球赤道
通过地球质心O 与天轴垂直的平面称为天球赤道面。天球赤道面与地球赤道面相重合。该赤道面与天球相交的大圆称为天球赤道。
四、天球子午面与子午圈
含天轴并通过任一点的平面，称为天球子午面。
天球子午面与天球相交的大园称为天球子午圈。
五、时圈
通过天轴的平面与天球相交的大圆均称为时圈。
六、黄道
地球公转的轨道面(黄道面)与天球相交的大园
称为黄道。黄道面与赤道面的夹角称为黄赤交角，
约为23.5度。
七、黄极
通过天球中心，且垂直于黄道面的直线与天球的交点，称为黄极。其中靠近北天极的交点称为北黄极，靠近南天极的交点称为南黄极。
八、春分点与秋分点
黄道与赤道的两个交点称为春分点和秋分点。视太阳在黄道上从南半球向北半球运动时，黄道与天球赤道的交点称为春分点，用γ表示。
在天文学中和研究卫星运动时，春分点和天球赤道面，是建立参考系的重要基准点和基准面
九、赤经与赤纬
地球的中心至天体的连线与天球赤道面的夹角称为赤纬,春分点的天球子午面与过天体的天球子午面的夹角为赤经。
十、开普勒三大运动定律：
运动的轨迹是椭圆，太阳位于其椭圆的一个焦点上；
在单位时间内扫过的面积相等；
运动的周期的平方与轨道的长半轴的立方的比为常数。
十一、岁差
由于日、月等天体的影响，地球的旋转轴在空间围绕黄极发生缓慢旋转，类似于旋转陀螺，形成一个倒圆锥体（见下图），其锥角等于黄赤交角，旋转周期为26000年，这种运动称为岁差，是地轴方向相对于空间的长周期运动。
十二、章动
月球绕地球旋转的轨道称为白道，月球运行的轨道与月球的之间距离是不断变化的，使得月球引力产生的大小和方向不断变化，从而导致北天极在天球上绕黄极旋转的轨道不是平滑的小圆，而是类似圆的波浪曲线运动，即地球旋转轴在岁差的基础上叠加周期为18.6年，且振幅为9.21″的短周期运动。
考虑岁差和章动的共同影响：真旋转轴、瞬时真天极、真天球赤道、瞬时真春分点。
考虑岁差的影响：平天极、平天球赤道、平春分点。
十三、极移
地球自转轴存在相对于地球体自身内部结构的相对位置变化，从而导致极点在地球表面上的位置随时间而变化，这种现象称为极移。
十四、时间的描述包括时间原点、单位（尺度）两大要素。
十五、周期运动满足如下三项要求，可以作为计量时间的方法。
1、
2、运动的周期具有足够的稳定
3、运动是可观测的。
十六、恒星时(ST)
以春分点作为基本参考点，由春分点周日视运动确定的时间，称为恒星时。
春分点连续两次经过同一子午圈上中天的时间间隔为一个恒星日，分为24个恒星时，某一地点的地方恒星时，在数值上等于春分点相对于这一地方子午圈的时角。
十七、平太阳时MT和世界时UT
以真太阳作为基本参考点，由其周日视运动确定的时间，称为真太阳时。一个真太阳日就是真太阳连续两次经过某地的上中天（上子午圈）所经历的时间。
假设以平太阳作为参考点，其速度等于真太阳周年运动的平均速度。平太阳连续两次经过同一子午圈的时间间隔，称为一个平太阳日
十八、世界时UT：
以格林尼治平子夜为零时起算的平太阳时称为世界时。
十九、历书时ET与力学时DT
由于地球自转速度不均匀，导致用其测得的时间不均匀。1958年第10届IAU决定，自1960年起开始以地球公转运动为基准的历书时来量度时间，用历书时系统代替世界时。
在天文学中，天体的星历是根据天体动力学理论建立的运动方程而编写的，其中采用的独立变量是时间参数T,其变量被定义为力学时，力学时是均匀的。
二十、原子时(AT)
原子时是一种以原子谐振信号周期为标准。原子时的基本单位是原子时秒，定义为：在零磁场下，位于海平面的铯原子基态两个超精细能级间跃迁辐射192631770周所持续的时间为原子时秒，规定为国际单位制中的时间单位。
二十一、协调世界时(UTC)
原子时与地球自转没有直接联系，由于地球自转速度长期变慢的趋势，原子时与世界时的差异将逐渐变大，秒长不等，大约每年相差1秒，便于日常使用，协调好两者的关系，建立以原子时秒长为计量单位、在时刻上与平太阳时之差小于0.9秒的时间系统，称之为世界协调时(UTC)。
二十二、大地基准
所谓基准是指为描述空间位置而定义的点、线、面，在大地测量中，基准是指用以描述地球形状的参考椭球的参数（如参考椭球的长短半轴），以及参考椭球在空间中的定位及定向，还有在描述这些位置时所采用的单位长度的定义。
测量常用的基准包括平面基准、高程基准、重力基准等。
二十三、大地测量坐标系
天球坐标系：用于研究天体和人造卫星的定位与运动。
地球坐标系：用于研究地球上物体的定位与运动，是以旋转椭球为参照体建立的坐标系统，分为大地坐标系和空间直角坐标系两种形式。
二十四、大地测量参考框架
大地测量参考系统的具体实现，是通过大地测量手段确定的固定在地面上的控制网(点)所构建坐标参考框架、高程参考框架、重力参考框架。
二十五、高程参考系统
以大地水准面为参照面的高程系统称为正高，以似大地水准面为参照面的高程系统称为正常高
二十六、椭球定位和定向概念
1、椭球的类型:
参考椭球: 具有确定参数(长半径a和扁率α)，经过局部定位和定向，同某一地区大地水准面最佳拟合的地球椭球.
总地球椭球: 除了满足地心定位和双平行条件外，在确定椭球参数时能使它在全球范围内与大地体最密合的地球椭球.
2、椭球定位:
是指确定椭球中心的位置，可分为两类：局部定位和地心定位。
局部定位：要求在一定范围内椭球面与大地水准面有最佳的符合，而对椭球的中心位置无特殊要求；
地心定位：要求在全球范围内椭球面与大地水准面最佳的符合，同时要求椭球中心与地球质心一致。
3、椭球的定向：
指确定椭球旋转轴的方向，不论是局部定位还是地心定位，都应满足两个平行条件：
①椭球短轴平行于地球自转轴；
②大地起始子午面平行于天文起始子午面。
二十七、惯性坐标系：
是指在空间固定不动或做匀速直线运动的坐标系。
二十八、地固坐标系（地球坐标系）
以参考椭球为基准的坐标系，与地球体固连在一起且与地球同步运动，参考椭球的中心为原点的坐标系，又称为参心地固坐标系。
以总地球椭球为基准的坐标系.与地球体固连在一起且与地球同步运动，地心为原点的坐标系，又称为地心地固坐标系。
二十九、大地原点和大地起算数据
大地原点也叫大地基准点或大地起算点，参考椭球参数和大地原点上的起算数据的确立是一个参心大地坐标系建成的标志.
三十、1954年北京坐标系
1954年北京坐标系可以认为是前苏联1942年坐标系的延伸。它的原点不在北京，而在前苏联的普尔科沃。相应的椭球为克拉索夫斯基椭球。
1954年北京坐标系的缺限:
①椭球参数有较大误差。
②参考椭球面与我国大地水准面存在着自西向东明显的系统性的倾斜，在东部地区大地水准面差距最大达+68m。
③几何大地测量和物理大地测量应用的参考面不统一。我国在处理重力数据时采用赫尔默特1900～1909年正常重力公式，与这个公式相应的赫尔默特扁球不是旋转椭球，它与克拉索夫斯基椭球是不一致的，这给实际工作带来了麻烦。
④ 定向不明确，既不是国际协议原点也不是我国地极原点。
三十一、1980年国家大地坐标系特点
① 采用1975年国际大地测量与地球物理联合会
IUGG 第16届大会上推荐的5个椭球基本参数。
a=6378140m,
·地球的扁率为 1/298.257
·地心引力常数 GM=3.986 005×1014m3/s2,
·重力场二阶带球谐系数J2 =1.082 63×10-8
·自转角速度 ω=7.292 115×10-5 rad/s
② 在1954年北京坐标系基础上建立起来的。
③
椭球面同似大地水准面在我国境内最为密合，是多点定位
④定向明确。椭球短轴平行于地球质心指向地极原点 的方向
⑤大地原点地处我国中部，位于西安市以北60 km 处的泾阳县永乐镇，简称西安原点。 ⑥ 大地高程基准采用1956年黄海高程系
三十二、新1954年北京坐标系(BJ54新)
新1954年北京坐标系,是在GDZ80基础上，改变GDZ80相对应的IUGG1975椭球几何参数为克拉索夫斯基椭球参数，并将坐标原点 (椭球中心)平移,使坐标轴保持平行而建立起来的。
BJ54新的特点是：
1、
2、是综合GDZ80和BJ 建立起来的参心坐标系。
3、
4、定向明确，坐标轴与GDZ80相平行，椭球短轴平行 于地球质心，指向1968.0地极原点的方向。
5、地原点与GDZ80相同，但大地起算数据不同。
6、高程基准采用1956年黄海高程系。
7、与BJ54相比，所采用的椭球参数相同，其定位相近，但定向不同。
三十三、地心坐标系
原点O 与地球质心重合，Z 轴指向地球北极，X 轴指向格 林尼治平均子午面与地球赤道的交点，Y 轴垂直于XOZ 平面构成右手坐标系。
第三章、地球重力场及形状的基本理论
一、引力位：
单位质点受物质M 的引力作用产生的位能称为引力位，或者说将单位质点从无穷远处移动到该点引力所做的功。
二、重力位
重力是引力和离心力的合力，重力位W 是引力位V 和离心力位Q 之和：
W=V+Q 对三坐标轴求偏导数求得重力的分力或重力加速度分量：
?++?=)(2
222y x r dm f W ω??
?????????+??-=??-=??+??-=??-=??+??-=??-=)()()(z Q z V z W g y Q y V y W g x Q x V x W g z
y x
各分力的模：
方向余弦：
重力位在任意方向的偏导数等于重力在该方向上的分力：
当g 与l 相垂直时，那么d Ｗ=0，Ｗ＝常数
当给出不同的常数值，就得到一簇曲面，称为重力等位面，也就是我们通常说的水准面。可见水准面有无穷多个。其中，我们把完全静止的海水面所形成的重力等位面，专称它为大地水准面。
水准面之间既不平行，也不相交和相切。 三、正常重力位
要精确计算出地球重力位，必须知道地球表面的形状及内部物质密度，但前者正是我们要研究的，后者分布极其不规则，目前也无法知道，故根据上式不能精确地求得地球的重力位，为此引进一个与其近似的地球重力位。
四、正常椭球面
是大地水准面的规则形状（一般指旋转椭球面）。因此引入正常椭球后，地球重力位被分成正常重力位和扰动位两部分，实际重力也被分成正常重力和重力异常两部分。
五、总的地球椭球：
一个和整个大地体最为密合的。总地球椭球中心和地球质心重合，总的地球椭球的短轴与地球地轴相重合，起始大地子午面和起始天文子午面重合，总地球椭球和大地体最为密合。
六、参考椭球：
其大小及定位定向最接近于本国或本地区的地球椭球。这种最接近，表现在两个面最接近及同点的法线和垂线最接近。
七、大地高
大地高由两部分组成：地形高部分(含H 正或H 正常)及大地水准面(或似大地水准面)高部分。地形高基本上确定着地球自然表面的地貌，大地水准面高度又称大地水准面差距 N ，似大地水准面高度又称高程异常ζ，它们基本上确定着大地水准面或似大地水准面的起伏。因此，大地高可表示为：
八、水准理论闭合差
由于水准面不平行，经不同路线测得的未知点的高程也就不相等，这种由水准面不平行而引起的水准环线闭合差，称为理论闭合差。
九、正高系统
正高系统是以大地水准面为高程基准面，地面上任一点的正高是该点沿垂线方向至大地水准面的距离。
十、正常高系统
将正高系统中不能精确测定的 用正常重力代替，便得到另一种系统的高程，称其为正常
高。我国规定采用正常高高程系统作为我国高程的统一系统。
说明：正常高与正高不同，它不是地面点到大地水准面的距离，而是地面点到一个与大地水准面极为接近的基准面的距离，这个基准面称为似大地水准面。因此，似大地水准面是由地222z y x g g g g ++=g g z g g g y g g g x g z
y x ===),cos(,),cos(,),cos(),cos(l g g g l W l ==??H H N =+大正高H +H ζ=大正常B m g
面沿垂线向下量取正常高所得的点形成的连续曲面，它不是水准面，只是用以计算的辅助面。因此，我们可以把正常高定义为以似大地水准面为基准面的高程。
十一、高程基准面：
就是地面点高程的统一起算面，由于大地水准面所形成的体形——大地体是与整个地球最为接近的体形，因此通常采用大地水准面作为高程基准面。
高程基准面的确定：在海洋近岸的一点处竖立水位标尺，成年累月地观测海水面的水位升降，根据长期观测的结果可以求出该点处海洋水面的平均位置，假定大地水准面就是通过这点处实测的平均海水面。
验潮：长期观测海水面水位升降的工作
十二、
1956年黄海高程系统：1950年至1956年7年间青岛验潮站的潮汐资料推求的平均海水面作为我国的高程基准面。
1985国家高程基准：根据青岛验潮站1952～1979年中取。
十三、水准原点
为了长期、牢固地表示出高程基准面的位置，作为传递高程的起算点，必须建立稳固的水准起算点，用精密水准测量方法将它与验潮站的水准标尺进行联测，以高程基准面为零推求水准原点的高程。
十四、垂线偏差
地面一点上的重力向量g和相应椭球面上的法线向量n之间的夹角。
第四章地球椭球数学投影的基本理论
一、空间直角坐标系
坐标原点位于总地球椭球(或参考椭球)质心；Z轴与地球平均自转轴
相重合，亦即指向某一时刻的平均北极点；X轴指向平均自转轴与平均
格林尼治天文台所决定的子午面与赤道面的交点G；Y轴与此平面垂直，
且指向东为正。
二、子午面直角坐标系
设P点的大地经度为L，在过P点的子午面上，以子午
圈椭圆中心为原点，建立x, y平面直角坐标系。在该坐标系
中，P点的位置用L, x, y表示。
三、椭球面上的几种曲率半径
过椭球面上任意一点可作一条垂直于椭球面的法线，包含这条法线的平面叫作法截面，法截面与椭球面的交线叫法截线。
卯酉圈:过椭球面上一点的法线，可作无限个法截面，其中一个与该点子午面相垂直的法截面同椭球面相截形成的闭合的圈称为卯酉圈。
四、大地线
椭球面上两点间的最短程曲线叫大地线。
五、国家统一坐标
在我国x坐标都是正的，y坐标的最大值(在赤道上)约为330km。为了避免出现负的横坐标，规定在横坐标上加上500 000m。此外还应在坐标前面再冠以带号。这种坐标称为国家统一坐标。
六、椭球面三角系归算到高斯投影面的计算
1）将起始点P的大地坐标(L，B)归算为高斯平面直角坐标x,y；为了检核还应进行反算，亦即根据x,y反算B，L
2）将椭球面上起算边大地方位角归算到高斯平面上相应边P’K’的坐标方位角，这是通过计算该点的子午线收敛角γ及方向改化δ实现的。
3) 将椭球面上各三角形内角归算到高斯平面上的由相应直线组成的三角形内角。这是通
4) 将椭球面上起算边PK的长度S归算到高斯平面上的直线长度s。这是通过计算距离改化Δｓ实现的。
因此将椭球面三角系归算到平面上，包括坐标、曲率改化、距离改化和子午线收敛角等项计算工作。
七、高斯投影的特点
(1)当l等于常数时，随着B的增加x值增大，y值减小；无论B
值为正或负，y值不变。这就是说，椭球面上除中央子午线外，其
他子午线投影后，均向中央子午线弯曲，并向两极收敛，同时还对
称于中央子午线和赤道。
(2)当B等于常数时，随着l的增加，x值和y值都增大。所以在椭
球面上对称于赤道的纬圈，投影后仍成为对称的曲线，同时与
(3)
第五章大地测量技术与方法
一、大地测量学的基本任务之一：
是在全国范围内建立高精度的大地测量控制网，以精密确定地面点的位置。
地面点位置：坐标和高程。
控制网分为：平面控制网和高程控制网。
国家大地控制网作用：
1、为地形测图提供精密控制。
限制测图误差积累，保证成图精度。
统一坐标系统，保证相邻图幅拼接。
提供点位的平面坐标，保证平面测图。
2、为研究地球形状、大小和其他科学问题提供资料。
3、为国防建设和空间技术提供资料。
二、建立国家平面大地控制网的方法
常规大地测量法、天文测量法、现代定位新技术。
1、常规大地测量法
1）三角测量法
优点：图形简单，结构强，几何条件多，便于检核，网的精度较高。
缺点：易受障碍物的影响，布设困难，增加了建标费用；推算边长精度不均匀，距起始边越远边长精度越低。
2）导线测量法
优点：布设灵活，容易克服地形障碍；导线测量只要求相邻两点通视，故可降低觇标高度，造标费用少，且便于组织观测；网内边长直接测量，边长精度均匀。
缺点：导线结构简单，没有三角网那样多的检核条件，不易发现粗差，可靠性不高。控制面积不如三角网大。
适用于地形困难，交通不便的地区。
3）三边测量及边角同测法
优点：边角同测网的精度最高。
缺点：相应工作量也较大。
在建立高精度的专用控制网(如精密的形变监测网)或不能选择良好布设图形的地区可采用
此法而获得较高的精度。
2、天文测量法
是在地面点上架设仪器，通过观测天体(主要是恒星)并记录观测瞬间的时刻，来确定地面点的地理位置，即天文经度、天文纬度和该点至另一点的天文方位角。
优点：各点彼此独立观测，勿需点间通视，测量误差不会积累。
缺点：精度不高，受天气影响大。
用途：在每隔一定距离的三角点上进行天文观测，以推求大地方位角，控制水平角观测误差积累对推算方位角的影响。
三、国家平面大地控制网布设原则：
应分级布设、逐级控制；
大地控制网应有足够的精度；
大地控制网应有一定的密度；
大地控制网应有统一的技术规格和要求。
四、国家高程基准
由高程起算基准面和相对于这个基准面的水准原点构成的。
五、工程测量控制网的分类
根据工程建设对工程控制网提出的不同要求，工程控制网一般分为三类。
测图控制网：在工程设计阶段，需要绘制大比例尺地形图，为测绘地形图建立的测图控制网。
施工控制网：在工程施工阶段，建立用于工程施工放样的测量控制网。
变形观测专用控制网：工程施工开始至竣工后的运营管理阶段，定期监测建筑物的沉降与变形，需要建立变形观测专用控制网。
六、精密测角的误差来源及影响
1、外界条件的影响
2、仪器误差的影响
3、照准误差和读数误差的影响
七、精密测角的一般原则
①观测应在目标成像清晰、稳定的有利于观测的时间进行，以提高照准精度和减小旁折光的影响。
②观测前应认真调好焦距，消除视差。在一测回的观测过程中不得重新调焦，以免引起视准轴的变动。
③各测回的起始方向应均匀地分配在水平度盘和测微分划尺的不同位置上，以消除或减弱度盘分划线和测微分划尺的分划误差的影响。
④在上、下半测回之间倒转望远镜，以消除和减弱视准轴误差、水平轴倾斜误差等影响，同时可以由盘左、盘右读数之差求得两倍视准误差2 c ，借以检核观测质量。
⑤上、下半测回照准目标的次序应相反，并使观测每一目标的操作时间大致相同，即在一测回的观测过程中，应按与时间对称排列的观测程序，其目的在于消除或减弱与时间成比例均匀变化的误差影响，如觇标内架或三脚架的扭转等。
⑥为了克服或减弱在操作仪器的过程中带动水平度盘位移的误差，要求每半测回开始观测前，照准部按规定的转动方向先预转1～2周。
⑦使用照准部微动螺旋和测微螺旋时，其最后旋转方向均应为旋进。
⑧为了减弱垂直轴倾斜误差的影响，观测过程中应保持照准部水准器气泡居中。
八、方向观测法
方向观测法特征是：在一测回内把测站上所有要观测的方向，先按盘左位置依次观测，并闭合到起始方向（如A,B,C,D,E,A)；再按盘右位置依次观测(A,E,D,C,B,A);取盘左、盘右平均值作为各方向的观测值。
也称为“全圆方向观测法”。
（一）方向观测法的操作程序
1、按等级确定测回数m，如四等用J2经纬仪，测6个测回。
2、按测回数m确定每一测回起始方向（零方向）度盘位置。
3、仪器对中整平后，选择零方向（如A方向），调焦，消除视差。
4、盘左位置顺时针方向旋转照准部，依次照准A、B、C、D、E、A，读数。（上半测回）
5、盘右位置逆时针方向旋转照准部，依次照准A、E、D、C、B、A，读数。（下半测回）
6、方向数超过3个时，每半测回观测闭合到零方向。
（二）观测规则
1、零方向的选择（距离适中、通视良好、成像清晰）；
2、调焦、消除视差。照准零方向，安置度盘位置；（每一测回开始前进行）
3、上、下半测回照准目标的次序相反；
4、半测回开始前，照准部按规定方向旋转1-2周；
5、微动螺旋、测微螺旋最后保持旋进方向；
6、一测回观测中，气泡不得偏离一格；
7、测微器重合读数两次取平均值（J2）。
（三）按照规定，重测的原则是：
1、一测回内2c互差或同一方向测回互差超限时，应重测超限方向并联测零方向；
2、零方向2c互差或下半测回归零差超限，该测回应全部重测；
3、一测回中，重测方向数超过测站方向数的1/3时，也重测全部测回；
4、全部基本测回中，重测的方向测回数超过全部方向测回总数的1/3时，全部成果重测；
5、基本测回和重测成果均应记入记簿。
九、电磁波测距的两种方式：
1）脉冲式测距——测距仪发射脉冲波，被目标返回后，由仪器接收，测出脉冲往返传播时间t。测程远时，其精度不如相位式的精度高。
2）相位式测距——测距仪发射正弦调制波，反射后由仪器接收，测出调制波在往返距离上的相位差，推算出距离，精度可达1—2cm。
十、测距的主要误差来源
相位测距误差可以分为两大类：固定误差和比例误差。
固定误差：与距离长短无关误差，如测定相位移的误差、仪器常数误差、反射器的对中误差、测距仪对中误差以及周期误差等。
比例误差：与距离成比例的误差，如测尺频率误差、真空光速值误差以及大气折射率的误差等。
十一、精密水准测量的误差来源及影响
十二、精密水准测量作业的一般规定
1、观测前，先将仪器与外界气温趋于一致；观测时仪器防晒，打伞遮阳；
2、仪器距前、后视水准标尺的距离应尽量相等，其差应小于规定的限值：二等水准测量中规定，一测站前、后视距差应小于1.0m，前、后视距累积差应小于3m。
3、标定倾斜螺旋的置平零点，使用螺旋中部；对自动安平仪器的圆水准器要严格置平。
4、同一测站上观测时不得重复调焦，倾斜螺旋和测微螺旋最后为旋进。
5、在两相邻测站上，应按奇、偶数测站的观测程序进行观测。对于往测奇数测站按“后前前后”，偶数测站按“前后后前”的观测程序在相邻测站上交替进行。返测时，奇数测站与偶数测站的观测程序与往测时相反，即奇数测站由前视开始，偶数测站由后视开始。
6、每一测段的往测与返测，其测站数均应为偶数，由往测转向返测时，两水准标尺应互换位置，并应重新整置仪器。
7、安置水准仪时，应使其中两个脚螺旋与水准路线方向平行，而第三个脚螺旋轮换置于路线方向的左侧和右侧。
8、每一测段的往测与返测，其测站数均应为偶数，原则应加入标尺零点差改正，往测改为返测时，2根标尺互换位置并重新整置仪器；
9、每一测段的水准测量路线应进行往测和返测。
10、一个测段的水准测量路线的往测和返测应在不同的气象条件下进行，如分别在上午和下午观测。
11、观测间隔时，结束在固定的水准点上，否则选择2个坚稳可靠的固定点作为间歇点。
测量学试题库 一、填空题 1.地面点到铅垂距离称为该点的相对高程。 答案：假定水准面 2.通过海水面的称为大地水准面。 答案：平均水准面 3.测量工作的基本内容是、、。 答案：高程测量角度测量距离测量 4.测量使用的平面直角坐标是以为坐标原点，为x轴，以为y轴。答案：两条互相垂直线的交点南北方向的纵轴东西方向的横轴 5.地面点位若用地理坐标表示，应为、和绝对高程。 答案：经度纬度 6.地面两点间高程之差，称为该两点间的。 答案：高差 7.在测量中，将地表面当平面对待，指的是在范围内时，距离测量数据不至于影响测量成果的精度。 答案：100平方千米 8.测量学的分类，大致可分为，，，。 答案：大地测量学普通测量学摄影测量学工程测量学 9.地球是一个旋转的椭球体，如果把它看作圆球，其半径的概值为 km。 答案：6371 10.地面点的经度为该点的子午面与所夹的角。 答案：首子午面二面 11.地面点的纬度为该点的铅垂线与所组成的角度。 答案：赤道平面 12.测量工作的程序是、。 答案：从整体到局部先控制后碎部 13.测量学的任务是。 答案：测绘和测设 14.直线定向的标准方向有、、。
答案：真子午线方向磁子午线方向坐标纵轴方向 15.由方向顺时针转到测线的水平夹角为直线的坐标方位角。 答案：坐标纵轴线北端 16.坐标方位角的取值范围是。 答案：0°到360° 17.确定直线方向的工作称为，用目估法或经纬仪法把许多点标定在某一已知直线上的工作为。 答案：直线定向直线定线 18.距离丈量是用误差来衡量其精度的，该误差是用分子为的 形式来表示。 答案：相对 1 分数 19.用钢尺平量法丈量距离的三个基本要求是、、。答案：尺子要拉平标杆要立直且定线要直对点投点和读数要准确 20.直线的象限角是指直线与标准方向的北端或南端所夹的角，并要标注所在象限。 答案：锐 21.某点磁偏角为该点的方向与该点的方向的夹角。 答案：磁北真北 22.某直线的方位角与该直线的反方位角相差。 答案：180° 23.地面点的标志，按保存时间长短可分为和。 答案：临时性标志永久性标志 24.丈量地面两点间的距离，指的是两点间的距离。 答案：水平 25.某直线的方位角为123°20′，则它的正方位角为。 答案：303°20′ 26.水准仪的检验和校正的项目有、、。答案：圆水准器的检校十字丝环的检校水准管的检校 27.水准仪主要轴线之间应满足的几何关系为、、。答案：圆水准器轴平行于仪器竖轴十字丝横丝垂直与仪器竖轴水准管轴平行于仪器视准轴 28.闭和水准路线高差闭和差的计算公式为。 29.水准仪的主要轴线有、、、。答案：
名词解测量复习提要 考试形式：半开卷；开卷范围：手写A4纸一张。 第一章：掌握以下内容（不是名词解释）测量学、水准面、水平面、大地水准面、平面直角坐标、高程、绝对高程、相对高程、高差、测量工作的程序、及遵循的原则、测量的任务、测量的基本工作。 第二章：高程测量的种类、水准原点、水准测量原理、水准仪的使用、、水准点的表示方法、水准路线的种类、水准测量方法｛记录（2种）、计算、检核｝、水准测量测站的检核方法、闭合、附合水准测量成果计算及精度要求、转点的作用。 第三章：水平角、竖直角测角原理、经纬仪的操作、测回法测水平角的观测、记录、计算方法及精度要求、竖直角仰、俯角代表的意义、竖直角的观测、记录、计算方法。 第四章：测量工作所指距离的内容、直线定线定义及操作、钢尺量距方法、精度要求及计算方法。 第五章：直线定向内容、直线的基本方向、方位角的内容及取值范围、正反方位角的关系、方位角与象限角关系。方位角的计算。 第六章：误差产生原因、分类，评定精度的方法、算术平均数与真值之间的关系。 第七章：控制、控制测量、控制网的内容，平面控制测量的形式，导线布设形式、导线测量的外业内容，闭合、附合导线的内业计算及各自的精度要求，坐标正算、坐标反算。跨河流水准测量内容、三角高程测量的适应范围。 第八章：地形图涵盖内容、比例尺、纸上与地面距离的互换计算、地物的表示方法（4种）、地貌的表示方法（等高线、等高距、等高线平距）、会看典型的地貌、理解等高线的特征。测图前要做哪几项准备工作、视距测量公式、碎步测量测站上要做的工作、地形测量的记录、计算以及测量的原理。地形图的运用（掌握第项） 第九章：拨角法放线其转向角的计算及正负角的意义，纵、横断面图涵盖的主要内容。 第十章：圆曲线及带缓和曲线的圆曲线要素计算、主点测设及里程计算，用偏角法测设2种曲线如何进行碎步测量（内、外业）。 第十一章：测设的基本工作（水平角、高程、点位、坡度）先内业如何计算，后外业如何观测。 桥墩、桥台中心点（直线）测设的内业 抓住教材、作业及回忆实习整个过程（内、外业）去复习。 析 1．水准面：将海洋处于静止平衡状态时的海水面或与其平行的水面，称为水准面。 2．大地体：由地球水准面所包围的地球形体，它代表了地球的自然形状和大小。 3．参考椭球面：与大地水准面非常接近的能用数学方程表示的旋转椭球体相应的规则曲面。4．绝对高程：地面点沿铅垂线至大地水准面的距离。 5．相对高程：地面点沿其铅垂线方向至任意假定的水准面的距离称为相对高程。 6．高差：地面两点间的绝对高程或相对高程之差。
《大地测量学》试题参考答案 一、名词解释： 1、子午圈：过椭球面上一点的子午面同椭球面相截形成的闭合圈。 2、卯酉圈：过椭球面上一点的一个与该点子午面相垂直的法截面同椭球面相截形成的闭合的圈。 3、椭园偏心率：第一偏心率e = 第二偏心率e'= a b 4、大地坐标系：以大地经度、大地纬度和大地高来表示点的位置的坐标系。P3 5、空间坐标系：以椭球体中心为原点，起始子午面与赤道面交线为X 轴，在赤道面上与X 轴正交的方向为Y 轴，椭球体的旋转轴为Z 轴，构成右手坐标系O-XYZ。P4 6、法截线：过椭球面上一点的法线所作的法截面与椭球面相截形成圈。P9 7、相对法截线：设在椭球面上任意取两点A 和B，过A 点的法线所作通过B 点的法截线 和过B 点的法线所作通过A 点的法截线，称为AB 两点的相对法截线。P15 8、大地线：椭球面上两点之间的最短线。 9、垂线偏差改正：将以垂线为依据的地面观测的水平方向观测值归算到以法线为依据的方 向值应加的改正。P18 10、标高差改正：由于照准点高度而引起的方向偏差改正。P19 11、截面差改正：将法截弧方向化为大地线方向所加的改正。P20 12、起始方位角的归算：将天文方位角以测站垂线为依据归算到椭球面以法线为依据的大 地方位角。P22 13、勒让德尔定理：如果平面三角形和球面三角形对应边相等，则平面角等于对应球面角 减去三分之一球面角超。P27 14、大地元素：椭球面上点的大地经度、大地纬度，两点之间的大地线长度及其正、反大 地方位角。P28 15、大地主题解算：如果知道某些大地元素推求另外一些大地元素，这样的计算称为大地 主题解算。P28 16、大地主题正算：已知P１点的大地坐标，P１至P２的大地线长及其大地方位角，计算P２ 点的大地坐标和大地线在P ２点的反方位角。 a 2-b2 a 2-b2
第一章 1.大地测量学是通过在广大的地面上建立大地控制网，精确测定大地控制网点的坐标，研究测定地球形状、大小和地球重力场的理论、技术与方法的学科。 2.大地测量的基本任务 (1)技术任务:精确测定大地控制点的位置及其随时间的变化也就是它的运动速度场，建立精密的大地控制网，作为测图的控制，为国家经济建设和国防建设服务。 (2)科学任务:测定地球形状、大小和重力场，提供地球的数学模型，为地球及其相关科学服务。 3.大地测量的作用 (1)为地形测图与大型工程测量提供基本控制； (2)为城建和矿山工程测量提供起始数据； (3)为地球科学的研究提供信息； (4)在防灾、减灾和救灾中的作用； (5)发展空间技术和国防建设的重要保障。 4.大地测量学的主要研究内容 大地测量、椭球测量学、天文测量大地重力学、卫星大地测量学、惯性大地测量学 第二章 1.大地水准面:设想海洋处于静止平衡状态时，将它延伸到大陆下面且保持处处与铅垂线正交的包围整个地球的封闭的水准面. 特点：重力方向不规则变化:原因是地表起伏不平、地壳内部物质密度分布不均匀 大地水准面处处与铅垂线正交，所以大地水准面是一个无法用数学公式表示的不规则曲面。 2.参考椭球:把形状和大小与大地体相近，且两者之间相对位置确定的旋转椭球称为参考椭球。参考椭球面是测量计算的基准面，椭球面法线则是测量计算的基准线。另外，水准面是外业观测时的基准面，铅垂线是外业观测时的基准线 3.总地球椭球：从全球着眼，必须寻求一个和整个大地体最为接近、密合最好的椭球，这个椭球又称为总地球椭球或平均椭球。总地球椭球满足以下条件： （1）椭球质量等于地球质量，两者的旋转角速度相等。 （2）椭球体积与大地体体积相等，它的表面与大地水准面之间的差距平方和为最小。 （3）椭球中心与地心重合，椭球短轴与地球平自转轴重合，大地起始子午面与天文起始子午面平行。 大地水准面与椭球面在某一点上的高差称为大地水准面差距，用N表示。 4.垂线偏差：同一测站点上铅垂线与椭球面法线不会重合。两者之间的夹角u称为垂线偏差 5.常用的坐标系统： 天球坐标系地球坐标系天文坐标系大地坐标系空间大地直角坐标系地心坐标系 站心坐标系高斯平面直角坐标系 6.高斯投影的特点： （1）高斯投影是正形投影的一种，投影前后角度相等。 （2）中央子午线投影后为一直线，且长度不变。距中央子午线越远的子午线，投影后弯曲越大，长度变形越大。 （3）椭球面除中央子午线外其他子午线投影后均向中央子午线弯曲，并向两极收敛，对称于中央子午线呵赤道。 （4）在椭球面上对称于赤道的纬圈，投影后仍为对称的曲线，并与子午线的投影曲线相互垂直且凹向两极。 7.时间系统
测量学知识点总结 预览： 测量学是研究地球的形状和大小以及确定地面点位的科学。测定、测设两部分内容 测定是使用测量仪器和工具，通过测量和计算，得到一系列测量数据或成果，将地球表面的地形缩绘成地形图，供经济建设，国防建设，规划设计及科学研究使用。测设（放样）是指用一定的测量方法，按要求的精度，把设计图纸上规划好的建（构）筑物的平面位置和高程标定在实地上，作为施工依据。 1954年北京坐标系，新1954年北京坐标系，1980年国家大地坐标系（现用） 独立平面直角坐标：一般将坐标原点选在测区的西南角，使测区内的点坐标均为正值。一个城市只应采取一个统一的高程系统。 俩点间高差与高程起算面无关现逐步归算至全国统一的1985国家高程基准 1、地球的自然表面 2、地球的物理表面——水准面 3、地球的数学表面——旋转椭球体面铅垂线:重力的方向线称为铅垂线—基准线 水准面: 任何一点都与重力方向相垂直的面。或水在静止时的表面。 水平面:与水准面相切的平面。 大地水准面: 与平均海水面相吻合并向大陆岛屿延伸而形成的封闭曲面称为大地水准面——测量基准面 地球椭球体: 椭圆绕其短轴旋转而成的旋转椭球体，又称地球椭球体。 地面点位的确定:地面点的空间位置须由三个参数来确定，即该点在大地水准面上的投影位置（x,y）和该点的高程H。 测量坐标系与数学坐标系的区别：坐标轴不同;象限旋转顺序不同 地面点的高程（1）绝对高程:地面点到大地水准面的铅垂距离，称为该点的绝对高程，简称高程，用H表示（2）相对高程:地面点到假定水准面的铅垂距离，称为该点的相对高程或假定高程。（3）高差:地面两点间的高程之差，称为高差，用h表示。高差有方向和正负。用水平面代替水准面的限度：平面坐标：半径10km范围内 ? 高程：影响大，一般超过200m即需改正测量工作的程序1、控制测量（平面控制测量和高程控制测量）：2、碎部测量：以控制点为依据，测定控制点至碎步点之间的水平距离，高差及其相对于某一已知方向的角度来确定碎部点的位置。平面控制测量的形式：导线测量，三角测量，交会定点 测量工作的原则：1、在布局上遵循“由整体到局部”的原则，在精度“由高级到低级”，在程序上“先控制后碎部”.2、在测量过程中，遵循“随时检查，杜绝错误”的原则 测量的基本工作：测距离、角度、高差是测量的基本工作 距离、水平角、高差称测量三要素观测、计算、绘图是测量工作的基本技能水准测量原理:水准测量是利用水准仪提供的水平视线，借助于带有分划的水准尺，直接测定地面上两点间的高差，然后根据已知点高程和测得的高差，推算出未知点高程。 A、B两点间高差hAB为：hAB=a-b>0（B比A高）。高差等于后视读数减去前视读数。高差法：HB=HA+hAB 视线高法Hi=HA+a??转点作用：传递高程HB=Hi-b?水准测量所使用的仪器为水准仪，工具有水准尺和尺垫。组成：望远镜，水准器，基座水准仪的操作1、安置仪器2、粗略整平3、瞄准水准尺4、精确整平5、读数 视差：眼睛在目镜端上下移动有时可看见十字丝的中丝与水准尺影像之间相对移动的现象。产生的原因：水准尺的尺像与十字丝平面不重合。 消除的方法：依次调焦：目镜调焦使十字丝清晰；仔细地转动物镜对光螺旋，直至尺像与十字丝平面重合。
期末复习知识点 测量学定义：研究三维空间中各种物体的形状、大小、位置、方向和其分布的学科。 内容：测定， 使用测量仪器和工具，通过测量计算，得到一系列测量数据，或把地球表面的地形缩绘成地形图，供国家建设和科学研究使用。测设：把图纸上规划设计好的建筑物、构筑物的位置，通过野外测量的方法在地面上标定出来，作为施工的依据。 测量工作基本内容1.控制测量：（1）.平面控制网 (2)高程控制测量2碎部测量： 确定地面点位的三个基本要素 距离—斜距、平距；角度—水平角、垂直角；高差 测量工作的基准线和基准面—铅垂线、大地水准面。测量内业计算的基准面、基准线—参考椭球面、法线。 我国统一采用的坐标系为“1980年国家坐标系”。 参考椭球体：一个非常接近大地体，并可用数学式表示几何形体，作为地球的参考形状和大小。它是一个椭圆绕其短轴旋转而形成的形体， 故又称旋转椭球体。旋转椭球体由长半轴a（或短半轴b）和扁率α决定参数为：长半轴 a= 6378140m 短半轴b=6356755.3m扁率 α=1/298.257 测量精度要求不高时，可把地球看作圆球，其平均半径 R =6371km 大地水准面：设想处于完全静止的平均海水面向陆地和岛屿延伸所形成的闭合曲面。大地体：大地水准面所包围的代表地球形状和大小的形体。 绝对高程（海拔） ：某点沿铅垂线方向到大地水准面的距离。相对高程： 某点沿铅垂线方向到任意水准面的距离。高差： 地面上两点高程之差。 高斯投影坐标系的建立：x轴 — 中央子午线的投影 y轴 — 赤道的投影 原点O — 两轴的交点X轴向北为正，y轴向东为正。原理:高斯投影采用分带投影。将椭球面按一定经差分带，分别进行投影。特性：1、中央子午线投影后为直线，且长度不变。2、除中央子午线外，其余子午线的投影均为凹向中央子午线的曲线，并以中央子午线为对称轴。投影后有长度变形。3、赤道线投影后为直线，但有长度变形。4、除赤道外的其余纬线， 投影后为凸向赤道的曲线，并以赤道为对称轴。5、经线与纬线投影后仍然保持正交。 6、所有长度变形的线段，其长度变形比均大于l。7、离中央子午线愈远，长度变形愈大。 6o带自首子午线开始，按6o的经差自西向东分成60个带。L。=6oN－3o（N为6o带的带号） 3o带自1.5 o开始，按3o的经差自西向东分成120个
第一章大地测量 1.1 概述： 1.1.1 现代大地测量特点：高精度，长距离，四维，多学科，地心，快速。 1.1.2 大地测量系统和框架：大地测量框架是大地测量系统的具体实现。大地测量系统包括 坐标系统，重力系统，高程系统，深度基准；大地参考框架包括：坐标框架，高程框架，重力框架。大地测量系统包括起算基准，尺度标准，实现方式。 1.1.3 大地测量坐标系统和大地测量常数：大地坐标系按原点分：地心坐标系和参心坐标 系；按表现形式分：空间直角坐标系和大地坐标系。大地测量常数分为基本常数和导出常数，基本常数唯一定义了椭球，导出常数便于应用；按属性分为几何常数和物理常数。4个大地测量基本常数：赤道半径a，地心引力常数GM，地球动力学形状因子J2，自转角速度（W）。 1.1.4 大地测量坐标框架： 1参心坐标框架：传统大地测量框架由天文大地网维持和实现，全国天文大地网即国家大地网一二等网，由于加测了天文经纬度，所以称为天文大地网，定义在54和80坐 坐标系和参心空间直角坐标系。 2地心坐标框架：国际地面参考框架（ITRF）：由国际地球自转服务局提供的，是国际地面参考系统（ITRS）的具体实现。它以甚长基线干涉测量（VLBI）、卫星激光测距（SLR）、激光测月（LLR）、GPS、卫星多普勒定轨定位（DORIS）等技术为基础。2000国家大地控制网是定义在ITRS2000中的区域性地心坐标框架。区域性地心坐标框架一般三级构成：1，连续运行站构成的动态地心坐标框架，是主控制；2，与连续运行站联测的大地控制点构成的准动态地心坐标框架；3，加密大地控制点。 1.1.5 我国现行高程框架：现行高程基准是1985黄海高程基准，原点高程7 2.26，（位于青 岛观象山）以正常高系统传递。 水准高程框架由国家二期一等水准网以及国家二期一等水准复测的高精度水准控制网实现。框架点的现势性由一二等水准点的定期复测来控制。高程框架的另外一个形式是通过似大地最准面精化来实现。 1.1.6 重力参考框架：重力基准就是标定国家绝对重力值标准。重力参考系统就是采用的椭 球常数及其相应正常重力场。重力测量框架是指由绝对和相对重力点构成的重力控制网，以及用作相对重力尺度标准的长短基线。 50年代采用波茨坦重力基准，参考系统采用克拉索夫斯基椭球常数，85网采用IGA75椭球常数；2000网采用GRS80椭球常数，联测了85网及中国地壳运动观测网络重力网，使用FG5绝对重力仪。 1.1.7 深度基准：我国采用理论深度基准，是苏联弗拉基米尔计算的理论最低低潮面。 1.1.8 时间系统：时间系统是建立在规定秒长的时间频率基准之上：包括时刻参考标准和时 间间隔尺度标准。实时服务（6小时以内），快速服务（12小时以内），事后服务（12） 1 世界时UT：地球自转周期为基础。 2 力学时DT：天体星历时间参数。 3 原子时AT：大地水准面上的铯原子内两个超精细结构能级跃迁辐射的电磁波周期为 基准，于1958年1月1日零时开始启用，是目前最准确的时间系统。 4 协调时UTC：世界时时刻和原子时秒长结合的时间系统。
工程测量学 一、名词解释(10×2=20分) 1、工程测量学：是研究工程建设和自然资源开发在规划设计、工程施工和运营管理各阶段中进行测量工作的 理论、技术和方法的科学。【工程测量学：是研究地球空间(包括地面、地下、水下、空中) 具体几何实体的测量描绘和抽象几何实体的测设实现的理论、方法和技术的一门应用性学 科。】 2、赤道：赤道面与椭球面相截所得的曲线称之为赤道。【通过椭球中心且与椭球旋转轴正交的平面与 椭球表面的交线称为赤道。】 3、赤道面：通过椭球中心且与椭球旋转轴正交的平面称为赤道面。 4、水准面：处于静止状态的水面，其表面处处与铅垂线正交，这样由重力等位面形成的封闭曲面称为水准面。 5、大地水准面：用平均海水面代替海水静止时的水面，即平均水准面，称为大地水准面。 6、子午线：子午面与大地椭球面的交线称为子午线。 7、子午线收敛角：通过地面某点的真子午线北方向与其坐标北方向之间的夹角。 8、子午面：通过地球（或椭球）旋转轴的平面称为子午面。 9、大地纬度：通过地面某点法线与赤道面的交角,称为大地纬度。 10、大地经度：通过地面某点的子午面与起始子午面的夹角。 11、大地坐标：用大地经度L与大地纬度B表示地面点的坐标称为大地坐标。 12、地物：位于地面上的所有物体，统称为地物，地物分自然地物和人工地物。 13、地貌：它是地面高低起伏，凹凸不平的自然形态。 14、高程：地面点沿铅垂线方向到大地水准面的距离，称为该点的高程。 15、海拔：地面点到大地水准面的铅垂距离，称为绝对高程。 16、绝对高程：地面点沿铅垂线方向到大地水准面的距离称为绝对高程。 17、相对高程：地面点沿铅垂线方向到任意水准面的垂直距离叫相对高程。 18、高差：地面上两点高程的差值，或两点铅垂线方向到大地水准面的距离之差，称为高差。 19、等高距：相邻两条基本等高线之间的高差。 20、等高线：等高线是指由地面上高程相同的相邻点所连接而成的闭合曲线。 21、首曲线：按地形图的基本等高距测绘的等高线称首曲线，又称基本等高线。 22、间曲线：为了显示首曲线表示不出的地貌特征，按1/2基本等高距描绘的等高线称间曲线，又称为半 距等高线，图上用虚线描绘。 23、计曲线：为读图时量算高程方便起见，每隔四根首曲线加粗描绘一根等高线，称为计曲线，又称加粗 等高线。 24、等高线平距：相邻等高线之间的水平距离称为等高线平距。 25、天顶距：视线与测站点天顶方向之间的夹角称为天顶距。 26、竖直角：测站点至目标点的视线与同一竖直面内的水平线之间的夹角称为竖直角。 27、水平角：空间相交两直线之间的夹角在水平面上投影叫水平角。【地面上一点至任意两个目标的方向 线垂直投影到水平面上所成的角称为水平角。】 28、高度角：目标方向与水平方向之间的竖直夹角。 29、方位角：自基本方向线的北端起顺时针量至某直线的角度称为该直线的方位角。 30、坐标方位角：以坐标北方向作为基本方向线，顺时针方向到某一方向线的水平角度，称之为坐标方位角。 31、水准点：只用水准测量测其高程而不测量其平面坐标的测量控制点叫水准点。 32、导线：将相邻控制点用直线连接而构成的折线，称为导线。 33、闭合导线：从一个已知点出发，经过一系列导线点后又回到该已知点上，这种导线形式叫闭合导线。 34、附合导线：由一个已知点出发，经过一系列导线点最后附合到另外一个已知点上。 35、支水准路线：从一个已知高程的水准点开始，沿一条路线进行水准测量，最后既不回到原水准点上，也
一、解释下列术语（每个2分，共10分） 大地水准面球面角超底点纬度高程异常水准标尺零点差 二、填空（1-15小题每空1分；16题4分，共36分） 1、在地球自转中，地轴方向相对于空间的变化有______和_____。 2、时间的度量单位有______和______两种形式。 3、重力位是______和_____之和，重力位的公式表达式为_______。 4、椭球的形状和大小一般用_______来表示。 5、在大地控制网优化设计中把_____、______和_____作为三个主要质量控制标准。 6、测距精度表达式中，的单位是______，表示的意义是_____；的单位是______，表示的意义是_____。 7、利用测段往返不符值计算的用来衡量水准测量外业观测的精度指标用_____来表示,其意义是______。 8、利用闭合环闭合差计算的用来衡量水准测量外业观测的精度指标用_____来表示,其意义是______。 9、某点在高斯投影3°带的坐标表示为XA=3347256m, YA=37476543m,则该点在6°带第19带的实际坐标为xA=___________________，yA=___________________。 10、精密水准测量中每个测段设置______个测站可消除水准标尺______零点差的影响。 11、点P从B=0°变化到B=90°时,其卯酉圈曲率半径从______变化到_____。 12、某点P的大地纬度B=30°，则该点法线与短轴的交点离开椭球中心的距离为_____。 13、高斯投影中，_____投影后长度不变，而投影后为直线的有_____，其它均为凹向_____的曲线。 14、大地线克莱劳方程决定了大地线在椭球面上的_______；在椭球面上某大地线所能达到的最大纬度为60°，则该大地线穿越赤道时的大地方位角表达式为_____（不用计算出数值） 。 15、在换带计算中，3°的_____带中央子午线经度和6°相同，坐标不用化算。 16、按下表给出的大地经度确定其在高斯投影中的带号和相应的中央子午线经度（答案写在试卷纸上，本小题4分，每空0.5分） 大地点经度六度带三度带
第一章绪论 §1.1 测量学的发展、学习意义及要求 一．测量学的发展概况 1．我国古代测量学的成就 （1）长沙马王堆三号墓出土的西汉时期长沙国地图——最早的可见的古地图。（2）北宋时沈括的《梦溪笔谈》中记载了磁偏角的发现。 （3）清朝康熙年间， 1718年完成了世界上最早的地形图之一《皇兴全图》。2．目前测量学发展状况及展望 （1）测量室内外一体化。 （2） GPS（Global positioning system）的发展。 （3） RS（Remote sense）的发展。 （4） GIS（Geographic information system）的发展。 （5） 3S技术的结合,和数字地球的概念。 二．路桥专业学生学习测量学的意义及要求 1．学习本课程的意义。 从公路的设计、施工、竣工到日后扩建维修及变形监测均要进行测量工作。从高职路桥专业的特点，更要学好测量学。 2．掌握好本课程的要求。 认真听课，做好笔记；独立完成作业；实验课认真对待。 三．测量学科的分类 1．测量学的定义——根据它的任务与作用，包括: 测定（测绘）——由地面到图形。 测设（放样）——由图形到地面。 2．测量学科的分类 一般分为：普通测量学、大地测量学、摄影测量学、工程测量学和制图学。 复习：测量学的分类 §1.2 地面点位的确定 在测量工作中，我们一般用：
某点在基准面上的投影位置（x,y）和该点离基准面的高度（H）来确定。一．测量基准面 1．测量工作基准面——水准面、大地水准面。 水准面——静止海水面所形成的封闭的曲面。 大地水准面——其中通过平均海水面的那个水准面。 水准面的特性——处处与铅垂线正交、封闭的重力等位曲面。 铅垂线——测量工作的基准线 2．测量计算基准面——旋转椭球 由一椭圆（长半轴a，短半轴b）绕其短半轴b旋转而成的椭球体。二．地面点的坐标 坐标分为地理坐标、高斯平面直角坐标和平面直角坐标。 （一）地理坐标（属于球面坐标系统） 适用于：在地球椭球面上确定点位。 （二）平面直角坐标 适用于：测区范围较小，可将测区曲面当作平面看待。 其与数学中平面直角坐标系相比，不同点： 1．测量上取南北方向为纵轴（X轴），东西方向为横轴（Y轴） 2．角度方向顺时针度量，象限顺时针编号。 相同点：数学中的三角公式在测量计算中可直接应用。 测量上的平面直角坐标数学上的平面直角坐标 （三）高斯平面直角坐标 适用于：测区范围较大，不能将测区曲面当作平面看待。 1．6°带的划分 （1）为限制高斯投影离中央子午线愈远，长度变形愈大的缺点，从经度0°开始，将整个地球分成60个带，6°为一带。
摄影测量学习题 一、名词解释： 1、摄影测量学：是对研究的对象进行摄影，根据所获得的构像信息，从几何方面和物理方 面加以分析研究，从而对所摄对象的本质提供各种资料的一门学科。 2、光圈号数 ：相对孔径的倒数 3、景深 ：远景与近景之间的纵深距离称为景深 4、超焦点距离：当物镜向无限远物体对光时，不仅远处的物体构象清晰，而且在离开物镜 不小于某一距离H 的所有物体，其构象都很清晰，这个距离H 就称为超焦点距离或称为无限远起点 5、视场： 将物镜对光于无穷远，在焦面上会看到一个照度不均匀的明亮圆。这个直径为 ab 的明亮圆的范围称为视场 6、视场角 ：物镜的像方主点与视场直径所张的角2α。 7、像场 ：在视场面积内能获得清晰影像的区域 8、像场角； 物镜的像方主点与像场直径所张的角2β。 像主点：摄影机轴在框标平面上的垂足。 11、航向重叠 ：沿飞行方向上相邻像片所摄地面的重叠区。 12、旁向重叠：两相邻航带摄区之间的重叠 主光轴 ：通过诸透镜光轴的轴 主点： 主平面与光轴的交点 13、摄影基线 ：相邻像片摄影站(投影中心)之间的空间连线。 15、内方位元素 确定物镜后节点和像片面相对位置的数据。 16、外方位元素 确定摄影摄影机或像片的空间位置和姿态的参数 焦点 平行光轴的投射光线经物镜后产生折射，该折射线与光轴的交点。 17、像片倾角 航摄仪光轴与通过物镜中心的铅垂线所夹的角称为像片的倾斜角 19、像片旋角 相邻像片的主点连线与像幅沿航线方向两框标连线之间的夹角称为像片的旋 偏角 20、倾斜误差 因像片倾斜引起的像点位移 节点 投射光线与成像光线与光轴的交角u 和u ′相等时，投射光线与成像光线与光轴的交点。 21、投影差 因地形起伏引起的像点位移 22、摄影比例尺 航摄相片上某一线段构成的长度与地面上相应水平距离之比。 23、像片控制点 为联系地面与相片而测定地面坐标的像点。 相对孔径 物镜焦距与有效孔径之比 25、左右视差 同名像点在各自像平面坐标系中的x 坐标之差 26、上下视差 同名像点在各自像平面坐标系中的Y 坐标之差 27、核点 基线延长线与左、右像片的交点k 1、k 2称为核点 28、核线 核面与像片的交线称为核线 29、核面 通过摄影基线S 1S 2与任一地面点A 所作的平面W A 30、投影基线 两摄站的连线 31、像片基线 指相邻两张像片主点的连线 32、解析空中三角测量 即在一条航带几十条像对覆盖的区域或由几条航带几百哥像对构成 的区域内，仅仅由外业实测几个少量的控制点，按一定的数学模型，平差 解算出摄影测量作业过程中所需的全部控制点及每张像片的外方位元素 33、空间后方交会 就是利用地面控制点的已知坐标值反求像片外方位元素 ()()()()(){} 2332233213322232332 1[]Z X Y X Y Y Y X X X Z Y X X Y Z X Y Y X Z X Y X Y =-+-+-+-+--
测量学 主讲:蔡学成 园林设计效果图 园林设计总图 第一章绪论 测量学是一门量度地球表面的应用科学。 第一节测量学的任务与作用 一、测量学的任务 1、测定： 将地面上的点按一定的 规则绘制在图纸上。 问题：比例尺 投影方式 投影方式：正射投影。 示意 比例尺1：1000 2、测设（放样） 将图纸上设计好的点在 地面上标定。 比例尺1：1000 二、测量的基本工作 房屋的测绘 测图、绘图示意 测量的基本工作 1、测角 2、量边 3、测高程 4、绘图 三、测量学的分类 可展曲面 不可展曲面 1、普通测量学：研究对象：半径小于10km的区域。 特点：不考虑地球的曲率。（曲面当平面） 2、大地测量学：研究整个地球的形状和大小以及地球曲率对测量结果的影响。 3.摄影测量学 中心投影 中心投影与正射投影的区别 航片与地形图的区别 1、航片是中心投影，地形图是正射投影。 2、一幅地形图有统一的比例尺，而航片比例尺不统一。 3、航片直观易懂，而地形图抽象不易识别。 4.遥感（RS） 遥感：Remote Sensing一词的含义是遥远的感知。其特征是不直接接触被研究的目标，感测目标的特征信息(一般是电磁波的反射、辐射)，经过传输、处理，从中提取人们感兴趣的信息，这个过程叫做遥感
四、仪器发展史 1、量距尺子：D=d1+d2+ … +dn测距仪：D=(t2-t1) ×c/2 2、测角罗盘仪、经纬仪 3、现代测量仪器全站仪GPS（全球定位系统） GPS定位原理：至少能同时观测四颗卫星 五、测量学的应用 1、在工程技术中的应用 施工 2、在军事上的应用 3、森林火灾 山林火灾监测火点在俄罗斯境内 火点扩展到中国境内 火点在中国境内失控 火灾迹地 4、在农林建设中的应用 第二节地球的形状及大小 一、地球的自然表面 陆地：29%、海洋：71% 、最高：珠穆朗玛峰8844.43m、最低：马里亚纳海沟-11022m 二、大地水准面 1、水准面 假定一个静止的海水面向陆地延伸形成一个封闭的曲面，这个曲面称为水准面。 2、大地水准面 通过静止的平均海水面的水准面称为大地水准面。 作用：1）代表地球的形状。2）作为高程起算面。特性：处处与铅垂线垂直。 三、参考椭球体 一个与大地水准面非常接近能用数学公式表达的规则曲面。 长半径a=6378.245km、短半径b= 6356.863km、扁率e=1:298.3 第三节地面点位置的表示 一、地理坐标 1、经度（L） 1）子午面：地面点与地球自转轴所构成的平面。 2）子午线：子午面与地球表面的交线。 3）首子午面：通过格林尼治天文台的子午面。 4）首子午线：通过格林尼治天文台的子午线。 5）经度 某点子午面与首子午面的夹角。由首子午线向东计称为东经，范围为：0~180°。 由首子午线向西计称为西经，范围为：0~180°。 表示方法：东经106°16′24″（E 106°16′24″） 2、纬度 地面某点的法线与赤道面的夹角，称为该点的纬度。赤道以北称为北纬，赤道以南称为南纬，范围：0~90°。表示方法：北纬26°18′24″（N26°18′24″） 二、平面直角坐标 一）、假定平面直角坐标数学测量 假定平面直角坐标
第一章绪论 1、概念： 水准面、水准面、高差、相对高程、绝对高程、测定、测设 2、知识点： （1）测量学的重要任务是什么？(测定、测设) （2）铅垂线、水准面在测量工作中的作用是什么？(基准线、基准面) （3）高斯平面直角坐标系与数学坐标系的异同。 （4）地面点的相对高程与高程起算面是否有关？地面点的相对高程与绝对高程的高程起算面分别是什么？ （5）高程系统 （6）测量工作应遵循哪些原则？ （7）测量工作的基本容包括哪些？ 一、名词解释： 1.简单： 三、选择题 12地面点到高程基准面的垂直距离称为该点的（B ）。 Ａ.相对高程；Ｂ.绝对高程；Ｃ.高差 D.差距 13地面点的空间位置是用（C ）来表示的。 Ａ.地理坐标；Ｂ.平面直角坐标； C.坐标和高程 D.假定坐标 14绝对高程的起算面是（B ）。 Ａ.水平面；Ｂ.水准面；Ｃ.假定水准面 D.水平面 15测量工作中野外观测中的基准面是（B ）。 A．水平面B．水准面C．旋转椭球面D．圆球面 16测量学是研究如何地球的形状和大小，并将设计图上的工程构造物放样到实地的科学。其任务包括两个部分：测绘和（D ）A．测定B．测量C．测边D．放样 17测量学按其研究的围和对象的不同，一般可分为：普通测量学、测量学、（D ）摄影测量学、制图学。 A．一般测量学B．坐标测量学C．高程测量学D．工程测量学
18静止的海水面向陆地延伸，形成一个封闭的曲面，称为（A ） A．水准面B．水平面C．铅垂面D．圆曲面 19测量工作中，业计算所采用的基准面是（B ）。 A．水平面B．水准面C．旋转椭球面D．竖直面 20在高斯6°投影带中，带号为N的投影带的中央子午线的经度λ的计算公式是（ C ）。 A．λ=6N B．λ=3N C．λ=6N-3 D．λ=3N-3 21在高斯3°投影带中，带号为N的投影带的中央子午线的经度λ的计算公式是（B ）。 A．λ=6N B．λ=3N C．λ=6N-3 D．λ=3N-3 22测量上所选用的平面直角坐标系，规定x轴正向指向（D ）。 A．向B．南方向C．西方向D．北方向 23在6°高斯投影中，我国为了避免横坐标出现负值，故规定将坐标纵轴向西平移（C ）公里。 A．100 B．300 C．500 D．700 24在半径为10Km的圆面积之进行测量时，不能将水准面当作水平面看待的是：（C ） A．距离测量B．角度测量C．高程测量D．以上答案都不对 25组织测量工作应遵循的原则是：布局上从整体到局部，精度上由高级到低级，工作次序上（D ）。 A．先规划后实施B．先细部再展开C．先碎部后控制D．先控制后碎部 26测量的三要素是距离、（B ）和高差。 A．坐标B．角度C．方向D．气温 27目前我用的高程基准是（C ） A．1956年黄海高程B．1965年黄海高程C．1985年黄海高程D．1995年黄海高程 28目前我用的全国统一坐标系是（ D ） A．1954年坐标系B．1980年坐标系C．1954年国家坐标系D．1980年国家坐标系 29测量工作的基准线是（A ） A．铅垂线B．水平线C．切线D．离心力方向线 30水准面有无数多个，其过平均海水面的那一个，称为（B ） A．平均水准面B．水准面C．统一水准面D．协议水准面 31在高斯投影中，离中央子午线越远，则变形（A ）。 A．越大B．越小C．不变D．北半球越大，南半球越小。 四．简单题 1. 什么叫水准面?它有什么特点和作用? 通过平均海水面的一个水准面，称水准面，它的特点是水准面上任意一点铅垂线都垂直于该点的曲面，是一个重力曲面，其作用是测量工作的基准面。
收获，体会，建议 （一）收获 1.进一步巩固，加深大地测量学，GPS的有关理论知识。 2.熟练掌握了大地测量学，GPS所使用的仪器及观测方法，提高了控制测量实 践能力。大一实习时进行的是图根碎步测量，精度等级不高，而大范围，高等级的大地测量对局部的测量工作起到控制作用，对测绘人员的能力要求高，进一步培养了我的测绘实践能力。 3.培养和提高解决实际问题及组织测绘生产的管理能力。 4.数据计算整理能力在这次实习中也得到了很大的提高，以前接触的数据都不 是通过自己实际测量得到的结果，整理时往往误差都在允许范围内，这次通过自己的实际测量练习得到的数据由于种种问题有些是超出误差允许范围的，这就需要我们能够迅速分析错误原因来得到新的数据。进而也对数据检核的重要性有了新的认识。数据计算整理是一项很繁琐的工作，需要我们在整理计算的时候要格外认真小心。同时，也有很多方法和技巧也是可以用来避免因为整理计算而出现结果的错误。首先在数据记录中要做到清晰、清楚，因为我们数据的整理是在一天的工作完成后进行的，由于数据量很大，如果记得不够清晰往往找不到数据或者分辨不清楚记录的数字。另外在记录数据的过程中要随时检核数据是否可用，免得再最后整理时发现误差过大而耽误工程进度。在计算数据时可以通过多种数学手段来边计算边检验结果的准确性，如果时间允许可以先由一个人计算数据再由另外一个人来检核。 5.我懂得了测绘工作要认真细致，不能有丝毫的马虎，特别是在使用水准仪， 全站仪这样精密的仪器时，更要做到精益求精。因为稍有差错就可能导致超限，必须重测，还会导致以后其它量的测量出错，最终导致数据计算的错误，或者每次误差很小，由于误差积累，使得最终结果超限。 （二）体会： 1.加强对书本知识的巩固，将书本的理论知识与实际操作相结合，增强 动手操作能力。这次实习充分暴露出我们对课本知识掌握不牢固，比 如用测回法观测导线水平角竟然模棱两可，使用水准仪测量高差步骤 不能熟练掌握，对各种限差不能熟记。最糟糕的是不能运用平差知识 进行平差计算，这一点在课程设计更能体现出，这说明我们平时学习 眼高手低，且功利性太强，总是想知道学书本上知识有什么用，却不 知只要认真，踏踏实实学习就肯定有用。我们学生应好好反思！ 2.一次测量实习要完整的做完，单靠一个人的力量和构思是远远不够的， 只有小组的合作和团结才能让实习快速而高效的完成。这次测量实习 培养了我们小组的分工协作的能力，增进了同学之间的感情。我们完 成这次实习的原则也是让每个组员都学到知识而且会实际操作，而不 是抢时间，赶进度，草草了事收工。所以，我们每个组员都分别独立 的观察，记录每一站，并准确进行计算。做到步步有“检核”，这样做不 但可以防止误差的积累，及时发现错误，更可以提高测量的效率。我 们怀着严谨的态度，错了就返工，决不马虎。直至符合测量要求为止。 我们深知搞工程这一行，需要的就是细心，做事严谨. 3.团结就是力量，纪律才是保证经过每个组员的团结工作。测绘工作需 要组员精诚合作，合理分配任务。
测量与地图学 前11章复习总结 绪论 第一节测绘科学的研究对象与分类 一、测绘科学的研究对象 二、测绘学科研究的对象是地球整体及其表面和外层空间的各种自然和人造物体的有关信息。 三、它研究的内容是对这些与地理空间有关的信息进行采集、处理、管理、更新和利用。 四、它既要研究测定地面点的几何位置、地球形状、地球重力场，以及地球表面自然形态和人工设施的几何形态；又要结合社会和自然信息的 地理分布，研究绘制全球和局部地区各种比例尺的地形图和专题地图的理论和技术。前者和后者构成测绘学。 五、测量与地图是测绘学科的重要组成部分。 六、测量与地图学的任务与分类：测量学是研究地球的形状、大小以及地球表面各种形态的科学。 A.其任务主要表现为：确定地球的形状和大小；确定地面点的平面位置和高程；将地球表面的起伏状态和其它信息测绘成图。 B.测量学的任务，具体有：1)确定地球的形状和大小；2)确定地面上和空间各点的相对位置或某一坐标系统的统一位置：即把地面上施 测区域绘制成图；3)构筑物放样：将土地及其附属物的开发、利用、建设的设计方案在实地标定，即将各种工程设计测设到现场；4)变形监测：已有工程或其它设施在一定时期内的变化测量。 C.概括起来地图学的任务是：1)研究地图本身及其各要素的表示方法的演变以及今后的发展趋向；2)研究地球椭球体(或球体)表面描写 到平面上的理论与方法，研究地图投影的变形规律以及不同投影的转换问题；3)研究地图的内容与形式的统一，各要素的制图综合，地图的编绘和复制等一系列的理论与技术方法，并尽可能运用当代最新科学技术于地图的生产，以缩短成图周期，提高成图质量和增加新的地图品种；4)研究地图的使用、量算以及对地图产品的评价问题等。 三、测量学的发展已经包括以下几个分支学科： 大地测量学地形测量学摄影测量与遥感学 工程测量学 海洋大地测量学地图(制图)学 测量学 地图学现代科学体系框架把地图学分为理论地图学、地图与地理信息工程学、地图应用学三个部分 第二节地图的产品 一、随着测绘技术的进步，现代地图及其产品有了明显的变化，已出现缩微地图、数字地图、电子地图、全息像片等新品种。在生产部门，4D 产品(数字高程模型DEM、数字线划地图DLG、数字栅格地图DRG、数字正射影像图DOM)已经逐步取代传统意义上的纸质地图 二、我国规定1：5 000、1 ：1万、1：2.5万、1：5万、1：10万、1，20万(现已为1：25万)、1：50万、1：100万等八种比例尺地形 图为国家基本比例尺地形图。 第一章测量与地图学基础知识 一、水准面：假想有一个静止的海水面，向陆地延伸形成一个封闭的曲面，这个曲面称为 水准面。大地水准面：水准面海上一个点的铅垂线均与该点的重力方向重合。由于 海水面受潮汐影响而有涨有落，所以水准面有无数个。其中有一个与假想的静止海水 面相吻合，称为大地水准面。 二、地面上选一点P，令P的铅垂线和椭球面上相应P0点的法线重合，并使P0点的椭 球面与大地水准面相切。这里的P点称为大地原点，旋转后的椭球面称作参考椭球 面，其包围的形体称作参考椭球体。 第二节地面点位置的表示方法 一、坐标 A.地理坐标：天文地理坐标：表示地面点在大地水准面上的位置。用天文经度与天文纬度表示。大地地理坐标：表示地面点在 参考椭球面上的位置。用大地经度L与大地纬度B表示。 经纬度：