大地测量学基础复习资料汇总
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大地测量学基础复习要点第一章 绪论1. 大地测量学的定义大地测量学是在一定的时间-空间参考系统中,测量和描绘地球及其他行星体的一门学科。
它的基本任务是测量和描绘地球并监测其变化,为人类活动提供关于地球等行星体的空间信息。
2. 大地测量学的作用(五个,简述其中一个的具体作用)① 大地测量学在国民经济各项建设和社会发展中发挥着基础先行性的重要保证作用;举例:交通运输、资源开发、水利水电工程、工业企业建设、城市规划等都需要地形图作为规划、设计和发展的依据,地形图是一切经济建设规划和发展必需的基础性资料。
而为测制地形图首先要布设全国范围内及局域性的大地测量控制网。
② 大地测量学在防灾、减灾、救灾及环境监测、评价与保护中发挥着特殊作用;举例:我国及日本等国都在地震带区域建立了密集的大地测量形变监测系统,利用GPS 和固定及流动的甚长基线干涉、激光测卫站等现代大地测量手段进行自动连续监测。
③ 大地测量是发展空间技术和国防建设的重要保障;举例:战争区域的电子地图、数字地图、打击目标的精确三维坐标及区域场景的数字影像地图等都依赖于大地测量技术的直接或间接参与取得。
④ 大地测量在当代地球科学研究中的地位显得越来越重要; ⑤ 大地测量学是测绘学科的各分支学科的基础科学; 3. 大地测量学的基本体系现代大地测量学主要归纳为以下三个基本分支:几何(天文)大地测量学、物理大地测量学、空间大地测量学4. 大地测量学的基本内容(1) 确定地球形状及外部重力场及其随时间的变化,建立统一的大地测量坐标系统,研究地壳形变,测定极移以及海洋水面地形及其变化等;(2) 研究月球及太阳系行星的形状及重力场;(3) 建立和维持具有高科技水平的国家和全球的天文大地水平控制网和精密水准网以及海洋大地控制网,满足国民经济和国防建设的需要;(4) 研究为获得高精度测量成果的仪器和方法等;(5) 研究地球表面向椭球面或平面的投影数学变换及有关的大地测量计算;(6) 研究大规模、高精度和多类别的地形网、空间网及其联合网的数据处理理论和方法,测量数据库建立和应用等。
⼤地测量学复习资料(考试必备)1.垂线同总地球椭球(或参考椭球)法线构成的⾓度称为绝对(或相对)垂线偏差2.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3.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。
4.以格林尼治平⼦夜为零时起算的平太阳时称为世界时5.原⼦时是⼀种以原⼦谐振信号周期为标准6.归算:就是把地⾯观测元素加⼊某些改正,使之成为椭球⾯上相应元素。
7.把以垂线为依据的地⾯观测的⽔平⽅向值归算到以法线为依据的⽅向值⽽加的改正定义为垂线偏差改正7.⼤地线椭球上两点间的最短程曲线。
8.设椭球⾯上P点的⼤地经度L,在此⼦午⾯上以椭圆中⼼O为原点建⽴地⼼纬度坐标系; 以椭球长半径a为半径作辅助圆,延长P2P与辅助圆相交P1点,则OP1与x 轴夹⾓称为P点的归化纬度u。
9.仪器加常数改正因测距仪、反光镜的安置中⼼与测距中⼼不⼀致⽽产⽣的距离改正,称仪器加常数改正,包括测距仪加常数和反光镜加常数。
10.因测距仪的基准频率等因素产⽣的尺度参数成为乘常数。
11.基本分划与辅助分划相差⼀个常数301.55cm,称为基辅差,⼜称尺常数12.控制⽹可靠性:控制⽹能够发现观测值中存在的粗差和抵抗残存粗差对平差的影响13.M是椭球⾯上⼀点,MN是过M的⼦午线,S为连接MP的⼤地线长,A为⼤地线在M点的⽅位⾓。
以M为极点;MN为极轴;P点极坐标为(S, A)⼀点定位,如果选择⼤地原点:则⼤地原点的坐标为:多点定位,采⽤⼴义弧度测量⽅程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。
1、大地水准面:假定海水面完全处于静止和平衡状态(没有风浪、潮汐及大气压变化的影响),把这个海水面伸延到大陆下面,形成一个封闭曲面,在这个面上都保持与重力方向正交的特性,则这个封闭曲面称为大地水准面。
2、球面角超:球面多边形的内角和与相应平面上的内角和与(n-2)×180°的差值3、底点纬度:在y =0时,把x 直接作为中央子午线弧长对应的大地纬度B ,叫底点纬度。
4、高程异常:似大地水准面与椭球面的高程差。
5、水准标尺零点差:一对水准标尺的零点误差之差。
2、总椭球体:总椭球体的中心与地球的质心重合,其短轴与地球的地轴重合,起始子午面与起始天文子午面重合,而且与地球体最佳密合的椭球体。
3、大地主题反算:已知椭球面上两点的大地经纬度求解两点间的大地线长度与正反方位角。
4、子午线收敛角:高斯投影面上任意点子午线的投影线的切线方向与该点坐标的正北方向的夹角。
5、水准标尺基辅差:精密水准标尺同一视线高度处的基本分划与辅助分划差。
大地测量学:是在一定的时间-空间参考系统中,测量和描绘地球及其他行星体的一门学科。
大地测量学的基本体系:几何大地测量学(确定地球的形状和大小及地球地面点的几何位置)、物理大地测量学(重力测量,确定地球形状及其外部重力场)、空间大地测量。
建立大地基准的任务:就是求定旋转椭球的参数及定向和定位。
建立大地基准的目的:建立一个与某个国家或地区拟合最佳的旋转椭球。
正高:以大地水准面为参考的高程系统。
正常高:以似大地水准面为参考面的高程系统。
地高:把纬度45°重力值作为高程系统的重力水准面。
三者关系:H=H 正常+ξ H=H 正+N ξ—高程异常 N —大地水准面差距1954北京坐标系: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的系统倾斜。
3)几何大地测量和物理大地测量的应用参考面不统一。
4)定向不明确。
1980国家大地坐标系:1)采用1975国际大地测量与地球物理联合会上推荐的4个椭球参数。
一.概念(1)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之间的夹角定义为该点的垂线偏差。
(2)大地水准面差距:(3)正高:以大地水准面为参照面的高程系统称为正高(4)正常高:以似大地水准面为参照面的高程系统称为正常高(5)力高:(6)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。
(7)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。
(8)正常椭球、水准椭球(9)大地高(10)法截面: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。
(11)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。
(12)相对法截线;过椭球面上一点A,可以做无数个法截面,其中通过椭球面上另一点B 的法截面与椭球面的交线,称为A、B相对法截线.(13)平均曲率半径(14)子午线收敛角(15)大地线:(16)大地元素(17)地图投影(18)七参数(19)天文大地点(20)拉普拉斯点(21)等量纬度(22)重力扁率(23)底点纬度(24)垂足纬度(25)岁差:地球受到日、月等天体的影响,导致地球旋转轴相对于空间围绕黄极呈倒圆锥体的运动,周期为26000年,这种长周期的运动称为岁差。
(26)章动:由于受到月球引力的影响,导致地球旋转轴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,周期为18.6年,振幅为9.21″的短周期运动。
2.大地测量学的研究内容;外业测量、内业计算的基准面、线。
①确定地球形状及外部重力场及其随时间的变化,建立统一的大地测量坐标系。
②建立和维护国家和全球的天文大地水平控制网、全球控制网。
③研究获得高精度测量成果的仪器和方法等。
④研究地球表面向椭球面和平面投影的数学变换及计算方法。
1.什么是大地测量学,现代大地测量学由哪几部分组成?谈谈其基本任务和作用?2.什么是重力、引力、离心力、引力位、离心力位、重力位、地球重力场、正常重力、正常重力位、扰动位等概念,简述其相应关系。
3.什么是大地水准面、大地体、总椭球、参考椭球、大地天文学、拉普拉斯点、黄道面、春分点、大地水准面差距。
4.解释水准面的含义及性质,为什么说水准面有多个?5.解释似大地水准面含义和性质,简述水准面、大地水准面、似大地水准面的异同点?6.解释总椭球、参考椭球及正常椭球的含义、性质和作用,分析它们异同点。
7.简述地球椭球基本参数、相互关系。
8.简述大地纬度、地心纬度、归化纬度的概念,其相互关系如何?9.水准测量中,研究高程系统的作用如何?高程系统分为几种,我国规定采用哪种作为高程的统一系统。
10.绘图说明大地高,正高与正常高的关系.11.什么叫子午圈、平行圈、法截面、法截线、卯酉圈?12.简要叙述M、N、R三种曲率半径之间的关系。
13.子午线弧长和平行圈弧长是怎么变化的?14.怎样理解克莱洛定理中大地线常数C的含义?15.地面观测的方向值归算至椭球面应加哪些改正?16.白塞尔投影条件是什么?17.论述白塞尔大地主题解算步骤。
18.简述地图投影变形有几种,分别适用于何种情况。
19.简述高斯投影过程,高斯投影应满足那些条件?20.6°带和3°带的分带方法是什么?如何计算中央子午线的经度及测区带号?21.正形投影有那些特征?何为长度比?22.椭球定位分几类?什么是参数坐标系?什么是地心坐标系?其区别表现在什么方面?23.布设全国统一的平面控制网及高程控制网,分别应遵守哪些原则?24.岁差25.球面角超26.垂线偏差27.参考椭球28.理论闭合差29.大地水准面30.正高系统31.正常高系统32.垂线偏差33.空间直角坐标系34.法截面35.法截线(法截弧)36.卯酉圈:37.相对法截线38.大地线39.垂线偏差改正40.标高差改正41.截面差改正42.大地主题正解43.大地主题反解44.地图数学投影45.长度比(m)46.以___________作为基本参考点,由春分点___________运动确定的时间称为恒星时;以格林尼治子夜起算的___________称为世界时。
1.大地测量学的定义: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。
2.大地测量学的作用:(1)为人类活动提供地球信息。
(2)在防灾减灾和救援活动中发挥日益增强的作用。
(3)在环境监测和保护等领域中发挥重要作用。
(4)探索地球物理现象的力学机制,获取表征地球运动和形变的参数。
(5)为空间技术和国防现代化建设提供重要保障。
3.在测量工作中,为了不使误差积累,必须遵循“从整体到局部”,“先控制后碎部”的原则。
4.布设原则:从高级到低级逐级加密。
国家水准网遵循“从整体到局部、由高级到低级、逐级控制、逐级加密”的原则布设为一、二、三、四等。
5.大地测量学的基本任务:建立控制网,确定控制点的位置。
6.大地测量学的基准面和基准线:椭球面、参考椭球面、水准面、大地水准面、高斯面、地球自然表面、(似)大地水准面、首子午面、赤道;(铅)垂线、法线地球自转轴。
7.我国的参考椭球:1954北京坐标系、1980西安坐标系,“1980年国家大地坐标系”(简称80系)(大地原点位于陕西省泾阳县永乐镇)。
8.大地水准面的铅垂线与椭球面的法线必然不重合,两者之间的夹角u称为垂线偏差。
9.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。
似大地水准面与椭球面在某一点上的高差称为高程异常,用 表示。
大地高——地面点沿法线至椭球面的距离,正高——地面点沿实际重力(垂)线至大地水准面的距离,正常高——地面点沿实际重力(垂)线至似大地水准面的距离。
10.经纬仪仪器误差:⑴视准轴误差⑵度盘偏心误差⑶横轴(水平轴)倾斜误差⑷竖轴倾斜误差11.度盘偏心误差:度盘中心与照准部旋转中心不重合,即度盘中心与地面点不在同一铅垂线上。
误差特点:在度盘的不同位置对读数的影响不同。
减弱或消除办法:(1)不同测回间配置度盘,使读数均匀分布在度盘上;(2)采用度盘对径分划取平均值的办法;(3)盘左盘右取平均值的办法。
1.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之间的夹角定义为该点的垂线偏差。
2.参考椭球: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,叫参考椭球。
3.大地线:椭球面上两点间的最短程曲线叫做大地线。
4.力高:水准面在纬度45度处的正常高。
5.大地主题解算:已知某些大地元素推求另一些大地元素的计算工作叫大地主题解算。
6.大地主题正算:已知P1点的大地坐标(L1,B1),P1至P2的大地线长S及其大地方位角,计算P2点的大地坐标(L2,B2)和大地线S在P2点的反方位角A21,这类问题叫做大地主题正算。
7.大地基准:是指能够最佳拟合地球形状的地球椭球的参数及椭球定位和定向8.高斯投影:横轴椭圆柱等角投影(假象有一个椭圆柱横套在地球椭球体外,并与某一条子午线相切,椭球柱的中心轴通过椭球体中心,然后用一定投影方法,将中央子午线两侧各一定范围内的地区投影到椭圆柱上,再将此柱面展开成投影面)。
9.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科学。
10.理论闭合差: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。
11.地心坐标系:地心坐标系是在大地体内建立的O-XYZ坐标系。
原点O设在大地体的质量中心,用相互垂直的X,Y,Z三个轴来表示,X轴与首子午面与赤道面的交线重合,向东为正。
Z轴与地球旋转轴重合,向北为正。
Y 轴与XOZ平面垂直构成右手系。
12.高斯投影正、反算公式进行换带计算的步骤。
这种方法的实质是把椭球面上的大地坐标作为过度坐标。
首先把某投影带内利用高斯投影反算公式换算成椭球面上的大地坐有关点的平面坐标(x,y)1+l,然后再由大地坐标(B,l),利用投影正算公式标(B,l),进而得到L=L在计算时,要根据第2带的中央子午线换算成相邻带的平面坐标(x,y)2来计算经差l,亦即此时l=L-L0。
大地测量学基础一、填空题:1、时间的计量包括时间原点和度量单位(尺度)两个元素。
坐标的计量包括坐标原点、坐标轴的指向和坐标的尺度三个元素。
2、测量外业工作的基准线是铅垂线,基准面是大地水准面。
在椭球面上进行大地测量计算的基准线是法线,基准面是椭球面。
3、经纬仪十字丝分划板上丝和下丝的作用是测量视距。
4、衡量精度的指标有中误差、极限误差、或然误差、平均误差、相对误差。
5、过椭球面上一点P 的垂线与赤道面的夹角称为大地纬度,椭球面上一点P 与椭球中心的连线与赤道面的夹角称为地心纬度,在过椭球面上一点P 的子午面上,以椭圆中心O 为圆心,以椭球长半径a 为半径做辅助圆,反向延长过P 点并与x 轴垂直的垂线,与辅助圆交于P 1点,则P 1与椭球中心的连线与赤道面的夹角称为归化纬度,符号q= BBN B M 0cos d 表示等量纬度。
6、某直线的方位角为123°20’,该直线的反方位角为303°20’。
已知P 1点坐标(-2,-2),P 2点坐标(-4,-4),则P 1P 2的方位角为225°,P 2P 1的方位角为45°。
【注释】在同一高斯平面直角坐标系内一条直线的正、反坐标方位角相差180°,即:α12=α21±180°。
(详见数字测图课本23页)7、水准路线按布设形式分为闭合水准路线、附合水准路线和支水准路线。
8、高斯投影属于横轴椭圆柱等角投影,保证了投影的角度不变性,图形的相似性,以及在某点方向上的长度比的同一性。
在高斯平面直角坐标系中,中央子午线的投影为坐标x 轴。
9、旋转椭球的形状和大小是由子午椭圆的5个基本几何参数来决定的,他们分别是长半轴a 、短半轴b 、扁率、第一偏心率、第二偏心率。
两个互相垂直的法截弧的曲率半径,在微分几何中统称为主曲率半径,它们是指子午圈曲率半径和卯酉圈曲率半径,椭球面上任意一点的平均曲率半径R 等于该点的子午圈曲率半径和卯酉圈曲率半径的几何平均值。
大地测量学基础复习题一、名词解释1、大地测量学:大地测量学是研究地球的形状、大小和重力场,以及测定地面点空间位置的学科。
2、椭球:大地水准面所包围的地球椭球体称为椭球。
3、大地水准面:由静止海水面并向大陆延伸所形成的不规则的封闭曲面。
4、垂线偏差:大地水准面上一点与椭球面上的垂线的偏离称为垂线偏差。
5、大地纬度:地面点在椭球面的法线与赤道平面的夹角称为大地纬度。
6、大地经度:地面点在椭球面的切线与子午线的夹角称为大地经度。
7、卯酉圈曲率半径:椭球面上平行于卯酉圈的曲率半径称为卯酉圈曲率半径。
8、子午圈曲率半径:椭球面上平行于子午圈的曲率半径称为子午圈曲率半径。
9、大地测量坐标系:以参考椭球中心为原点,大地经圈为基准面的直角坐标系称为大地测量坐标系。
10、大地原点:作为国家大地的基准点称为大地原点。
二、选择题1、下列哪个选项不是大地测量学的研究对象?( )A.地球的形状和大小B.地球的重力场C.空间点位置的测定D.大气物理2、下列哪个选项不是大地水准面的特点?( )A.大地水准面是由静止海水面并向大陆延伸所形成的不规则封闭曲面B.大地水准面上一点与椭球面上的垂线的偏离称为垂线偏差C.大地水准面与椭球面的差异是地球表面地形地貌的反映D.大地水准面与椭球面的差异是由地球内部物质分布不均匀造成的3、下列哪个选项不是大地纬度的特点?( )A.地面点在椭球面的法线与赤道平面的夹角称为大地纬度B.大地纬度的起算原点是赤道C.大地纬度的变化范围是0°-90°D.大地纬度的度量单位是度、分、秒4、下列哪个选项不是大地经度的特点?( )A.地面点在椭球面的切线与子午线的夹角称为大地经度B.大地经度的起算原点是本初子午线C.大地经度的变化范围是0°-180°D.大地经度的度量单位是度、分、秒5、下列哪个选项不是椭球的形状?( )A.短轴近似圆形,长轴略呈扁平形B.短轴近似圆形,长轴略呈梨形C.短轴近似圆形,长轴略呈扁球形D.短轴近似圆形,长轴略呈长球形6下列哪个选项不是大地测量坐标系的特征?( )A以参考椭球中心为原点,大地经圈为基准面的直角坐标系称为大地测量坐标系B大地测量坐标系的x轴指向北极,y轴指向东经0°方向C大地测量坐标系的x轴指向南极,y轴指向东经0°方向D大地测量坐标系的z 轴指向地球北极7下列哪个选项不是地球重力场的特征?( )A重力加速度随纬度增高而增大B重力加速度随海拔增高而减小C重力加速度随纬度增高而减小D重力加速度随海拔增高而增大8下列哪个选项不是进行大地测量时必须考虑地球自转的影响?( )A地面点的空间位置B大地水准面与椭球面的差异C大气折射改正D重力加速度的测定三、问答题1简述大地测量学的基本任务是什么?2简述大地水准面的特点。
大地测量学第一章1.大地测量学的定义?大地测量学与普通测量学有哪些主要区别?大地测量学是研究精确测定和描绘地面控制点空间位置、研究地球形状和大小、研究地球表面和外部重力场及其变化的学科。
区别在于:(1)测量的精度等级更高,工作更加严密。
(2)测量的范围更加广阔,常常是上百平方公里乃至整个地球。
(3)侧重研究的对象不同。
普通测量学侧重于研究如何测绘地形图以及进行工程施工测量的理论和方法。
大地测量学侧重于研究如何建立大地坐标系、建立科学化、规范化的大地控制网并精确测定控制网点坐标的理论和方法。
2.大地测量学的任务和主要研究内容是什么?简述其在国民经济建设中的地位。
一·基本任务可以概括为:1.在地球表面的陆地上建立高精度的大地测量控制网,并监测其数据随时间的变化;2.确定地球重力场及其随时间的变化,测定和描述地球动力学现象;3.根据地球表面和外部空间的观测资料确定地球形状和大小。
二·主要研究内容:1.确定地球形状及外部重力场及其随时间的变化,建立统一的大地测量坐标系,研究地壳形变(包括地壳垂直升降及水平位移),测定极移以及海洋水面地形及其变化等。
2.研究月球及太阳系行星的形状及重力场。
3.研究建立和维持高科技水平的工程和国家水平控制网和精密水准网的原理和方法;4.研究获得高精度测量成果的精密仪器和科学的使用方法;5.研究地球表面测量成果向椭球及平面的数学投影变换及有关问题的测量计算;6.研究高精度和多类别的地面网、空间网及其联合网的数学处理的理论和方法。
三·国民经济建设中的地位:(1)为地形测图和大型工程测量提供基本控制;(2)大地测量学在国民经济各项建设和社会发展中发挥着基础先行性的重要保证作用;(3)大地测量学在防灾、减灾、救灾及环境监测、评价与保护中发挥着特殊的作用;(4)大地测量是发展空间技术和国防建设的重要保障;(5)大地测量在当代地球科学研究中的地位显得越来越重要。
1、普通测量学概念:研究地球表面局部区域内测绘工作的基本理论、仪器和方法的学科,是测绘学的一个基础部分。
局部区域指在该区域内进行测量、计算和制图时,可以不顾及地球的曲率,把这区域的地面简单地当作平面处理,而不致影响测图的精度。
普通测量学研究的主要内容,是局部区域内的控制测量和地形图的测绘。
基本工作包括距离测量、角度测量、高程测量和测绘地形图。
普通测量学随着测图区域和应用范围的日益扩大,相继发展和形成了大地测量学、摄影测量学、工程测量学和地图制图学等独立学科。
2、大地测量学定义:研究和确定地球的形状、大小、重力场、整体与局部运动和地表面点的几何位置以及它们的变化的理论和技术的学科。
它的基本任务是研究全球,建立与时相依的地球参考坐标框架,研究地球形状及其外部重力场的理论与方法,研究描述极移固体潮及地壳运动等地球动力学问题,研究高精度定位理论与方法。
3、岁差定义:地球瞬时自转轴在惯性空间不断改变方向的长期性运动。
(或因地球自转轴的空间指向和黄道平面的长期变化而引起的春分点移动现象。
)4、章动定义:地球瞬时自转轴在惯性空间不断改变方向的周期性运动。
(或地轴指向在空固坐标系中的周期变化。
)5、极移的定义: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。
时间系统满足的条件:运动是连续的;运动的周期具有足够的稳定性;运动是可观测的。
6、恒星时: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。
7、世界时:以格林尼治平子夜为零时起算的平太阳时。
8、春分点和天球赤道面,是建立天球坐标系的重要基准点和基准面。
9、大地测量参考框架:是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)所构建的,分为坐标参考框架、高程参考框架、重力参考框架。
10、测量常用的基准包括:平面基准、高程基准、重力基准。
11、椭球的定向: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。
《大地测量基础》知识要点第二章坐标与时间系统1、地轴方向相对于空间的变化(岁差和章动)2、地轴相对于地球本身相对位置变化(极移)3、地球自转速度变化(日长变化)4、描述上述三种地球自转运动规律的参数称为地球定向参数(EOP),描述地球自转速度变化的参数和描述极移的参数称为地球自转参数(ERP),EOP 即为ERP 加上岁差和章动5、时间的描述包括时间原点、单位(尺度)两大要素6、地球的自转运动:恒星时(ST) 世界时UT 未经任何改正的世界时表示为UT0,经过极移改正的世界时表示为UT1,进一步经过地球自转速度的季节性改正后的世界时表示为UT2。
地球的公转:历书时ET与力学时DT(太阳系质心力学时TDB 地球质心力学时TDT)物质的振动:原子时(A T) 协调世界时(UTC)7、大地基准所谓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。
8、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。
9、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;❖大地水准面相对于旋转椭球面的起伏如图所示,正常高及正高与大地高有如下关系:H=H正常+ζH=H正高+N10、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)所构建坐标参考架、高程参考框架、重力参考框架。
11、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.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。
大地测量学基础知识要点考点总结1.大地测量学基本概念和基本原理:包括大地测量学的定义、目的、分类、基本量的定义和测量等。
2.大地测量学的发展历程:包括古代大地测量学的发展和现代大地测量学的发展。
3.大地测量学的基本坐标系统:包括大地水准面、基准面和基准点的概念以及其相互关系。
4.大地测量学的椭球模型:包括椭球参数、椭球面方程、椭球面上的坐标转换等。
5.大地测量学的重力场:包括重力梯度、重力异常、引力公式等。
6.测地线理论:包括测地线的定义、性质、测量以及测角和测距的原理等。
7.大地测量学的变形监测:包括地壳运动、地壳变形监测的方法和技术等。
8.大地水准面:包括大地水准面的概念、测量方法、精度要求等。
9.基线测量:包括基线测量的原理、仪器设备、观测方法和数据处理等。
10.卫星测高技术:包括全球卫星定位系统(GPS)原理、卫星高程测量方法、误差源和应用等。
1.理解大地测量学的基本概念、基本原理和发展历程,并能够将其应用于实际问题的解决中。
2.熟悉大地测量学的基本坐标系统和椭球模型,并能够进行坐标转换和相关计算。
3.理解重力场的基本概念和计算方法,并能够应用于重力异常和引力公式的计算中。
4.理解测地线的定义、性质和测量方法,并能够进行测角和测距的原理和计算。
5.了解大地测量学的变形监测方法和技术,并能够解决地壳变形监测的实际问题。
6.理解大地水准面的概念、测量方法和精度要求,并能够进行水准线的计算和数据处理。
7.了解基线测量的原理、仪器设备和观测方法,并能够进行基线测量数据的处理和分析。
8.了解卫星测高技术的原理、方法、误差源和应用,并能够应用于卫星高程测量问题的解决中。
总之,掌握大地测量学的基础知识对于理解地球形状、地球重力场、地球表面点的坐标、地球表面形状及其变形等内容至关重要。
通过深入学习和理解这些基础知识,可以为实际工程测量和科学研究提供可靠的测量基础。
国家高程系统:正常高高程系统。
目前重力基准的参考系统采用GRS80椭球常数。
国家重力基本网是确定我国重力加速度数值的参考框架;我国:采用高斯投影即横轴椭圆柱面等角投影。
第二章坐标系统与时间系统大地水准面:假定海水面完全处于静止和平衡状态(没有风浪、潮汐及大气压变化的影响),把这个海水面伸延到大陆下面,形成一个封闭曲面,在这个面上都保持与重力方向正交的特性,则这个封闭曲面称为大地水准面。
球面角超:球面多边形的内角和与相应平面上的内角和与(n-2)×180°的差值底点纬度:在y =0时,把x直接作为中央子午线弧长对应的大地纬度B,叫底点纬度。
黄道与赤道的两个交点称为春分点和秋分点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。
岁差,是地轴方向相对于空间的长周期运动。
章动: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。
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。
地球定向参数(EOP)= 地球自转参数(地球自转速度变化和极移)+岁差和章动时间的描述包括时间原点、单位(尺度)两大要素恒星时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世界时UT:以格林尼治平子夜为零时起算的平太阳时。
原子时AT:是一种以原子谐振信号周期为标准。
世界协调时(UTC):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。
测量常用的基准包括平面基准、高程基准、重力基准等。
大地测量系统包括:坐标系统、高程系统与重力参考系统。
大地测量参考框架包括:坐标参考框架、高程参考框架和重力参考框架。
大地测量坐标系:天球坐标系和地球坐标系。
地球坐标系:根据其原点的位置不同,分为地心坐标系统与参心坐标系统,分大地坐标系和空间直角坐标系两种形式,平均海水面通常称为高程的基准面。
大地高系统是以参考椭球面为基准面的高程系统。
正高系统是以大地水准面为基准面的高程系统正常高系统是以似大地水准面为基准的高程系统参考椭球: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.椭球定位: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。
椭球的定向应满足两个平行条件:椭球短轴平行于地球自转轴;大地起始子午面平行于天文起始子午面。
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。
协议天球坐标系:由于地球的旋转轴是不断变化的,通常约定某一刻t0 作为参考历元,把该时刻对应的瞬时自转轴经岁差和章动改正后的指向作为Z 轴,以对应的春分点为X 轴的指向点,以XOY 的垂直方向为Y 轴建立天球坐标系,称为协议天球坐标系或协议惯性坐标系CIS。
地固坐标系:也称地球坐标系,是固定在地球上与地球一起旋转的坐标系。
协议地球坐标系:采用协议地极方向CTP作为z轴指向,称为协议地球坐标系瞬时地球坐标系:以地球瞬时极为z轴指向点的地球坐标系。
参心地固坐标系: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。
地心地固坐标系: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。
参心坐标系的建立:选择或求定椭球的几何参数(半径a和扁率α);确定椭球中心的位置(椭球定位);确定椭球短轴的指向(椭球定向);建立大地原点。
一点定位原理:将大地原点上所测的天文经纬度和天文方位角视为大地经纬度和大地方位角,大地原点上的正高(正常高)视为大地高。
一点定位的结果,在较大区域内往往难以使椭球面和大地水准面与较好的密合。
多点定位原理:根据广义弧度测量方程,满足条件ξn²=min使得椭球面与大地水准面最佳符合,按最小二乘法计算椭球定位参数,计算大地原点新坐标,从而达到椭球定位和定向的目的。
1954年北京坐标系: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。
缺点:椭球参数有较大误差;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;几何大地测量和物理大地测量应用的参考面不统一;定向不明确。
1980年国家大地坐标系:1建立方法:按最小二乘法求出大地原点的起算数据。
平差后提供的大地点成果属于1980年西安坐标系。
2特点: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4个椭球基本参数;在1954年北京坐标系基础上建立起来的;椭球面同似大地水准面在我国境内最为密合,是多点定位;定向明确。
椭球短轴平行于地球质心指向地极原点的方向;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;大地高程基准采用1956年黄海高程系。
BJ54新: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。
特点:采用克拉索夫斯基椭球参数;采用多点定位;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;大地原点与GDZ80相同,但大地起算数据不同;高程基准采用1956年黄海高程系;与BJ54相比,所采用的椭球参数相同,其定位相近,但定向不同。
地心地固坐标系的建立方法: 直接法:通过一定的观测资料(如天文、重力资料、卫星观测资料等),直接求得点的地心坐标的方法,如天文重力法和卫星大地测量动力法等。
间接法:通过一定的资料,包括地心系统和参心系统的资料,求得地心和参心坐标系之间的转换参数,然后按其转换参数和参心坐标,间接求得点的地心坐标的方法。
国际地球参考系统(ITRS) 定义:1、一种协议地球参考系统(CTRS),定义为CTRS的原点为地心,并且是指包括海洋和大气在内的整个地球的质心。
2、CTRS的长度单位为米(m),并且是在广义相对论框架下的定义;3、Z 轴从地心指向BIH1984.0定义的协议地球极(CTP);4、X 轴从地心指向格林尼治平均子午面与CTP 赤道的交点;5、Y 轴与XOZ 平面垂直而构成右手坐标系;6、时间演变基准是使用满足地壳无整体旋转NNR 条件的板块运动模型。
国际地球参考框架(ITRF ):ITRF 是ITRS 的具体实现,是通过IERS 分布于全球的跟踪站的坐标和速度场来维持并提供用户使用的。
站心坐标系:以测站为原点,测站上的法线(垂线) 为Z 轴方向,北方向为x 轴,东方向为y 轴建立的坐标系就称为法线(或垂线)站心坐标系。
欧勒角:两个直角坐标系进行相互变换的旋转角。
第三章地球重力场基本原理重力位W 是引力位V 和离心力位Q 之和。
正常重力位:是一个函数简单、不涉及地球形状和密度便可直接计算得到的地球重力位的近似值的辅助重力位。
正常重力位+扰动位=地球重力位正常重力:正常重力场中的重力重力归算:将地面的重力观测值归算到大地水准面上。
正常重力场参数: 地球正常(水准)椭球的基本参数,又称地球大地基准常数是: 正常椭球面 :大地水准面的规则形状。
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。
正常椭球的确定:1、除了确定其M 和ω值外,其规则形状可以任意选择。
但考虑到实际使用的方便,又顾及几何大地测量中采用旋转椭球的实际情况,目前都采用水准椭球作为正常椭球。
2、对于正常椭球,除了确定其4个基本参数:a, J 2,fM 和ω外,也要定位和定向。
正常椭球的定位是使其中心和地球质心重合,正常椭球的定向是使其短轴与地轴重合,起始子午面与起始天文子午面重合。
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。
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。
水准椭球:采用水准椭球为正常椭球。
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理论闭合差:水准环线高程闭合差也不等于零。
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。
正常高高程系统(我国采用):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。
力高系统:在设计、施工、放样等工作中,通常要求这个水面是一个等高面。
这时若继续采用正常高或正高显然是不合适的,为了解决这个矛盾。
高程基准面:就是地面点高程的统一起算面。
通常采用大地水准面作为高程基准面。
高程基准面的确定: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。
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、椭球及其数学投影变换的理论大地线:椭球面上两点间的最短程曲线。
002, , (), UA fM A f A C fKM ω==-=-ω,,,2fM J a H H N =+大正高H +H ζ=大正常B m g卯酉圈:过其中一个法截面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。
相对法截线:地面两点之间由于照准不同所对应的两条法截弧不重合,将这两条法截弧叫做 两点的相对法截弧。
将地面观测值归算至椭球面方法:垂线偏差改正、标高差改正及截面差改正。
1)垂线偏差改正:把以垂线为依据的地面观测值的水平方向值归算到以法线为 依据的方向值而应加的改正。
用δu 表示(把垂线观测值→法线) 2)标高差改正:照准点高出椭球面某一高度,则照准面就不能通过照准点的法线同椭球面交点,由此引起的方向偏差的改正叫做标高差改正。
用δh 表示 (水准面→椭球面) 3)截面差改正:将法截弧方向化为大地线方向应加的改正。
用δg 表示 (法截弧→大地线)地面观测值归算的两条基本要求:①以椭球面的法线为基准;②将地面观测元素化为椭球面上大地线的相应元素。
将地面观测的长度归算至椭球面:基线尺量距的归算(垂线偏差对长度归算的影响和高程对长度归算);电磁波测距的归算 ;大地主题解算:方法:1、以大地线在大地坐标系中的微分方程为基础,直接在地球椭球面上进行积分运算(主要特点:解算精度与距离有关,距离越长,收敛越慢,因此只适用于较短的距离。