空间大地测量学
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大地测量学大地测量学是地球学科的重要分支,是测绘科学的基础学科,在测绘专业的课程设置中占有重要的地位和作用。
其主要测定地球大小;研究地球形状;测定地面点的几何位置,将地面点沿法线方向投影于地球椭球面上,用投影点在椭球面上的大地纬度和大地经度表示该点的水平位置,用地面点至投影点的法线距离表示该点的大地高程。
这点的几何位置也可以用一个以地球质心为原点的空间直角坐标系中的三维坐标来表示。
就其本质来说,他是一门地球信息学,即为人类的活动提供地球空间信息的学科。
大地测量学的的内容包括几何大地测量学、物理大地测量学、空间大地测量学。
几何大地测量学主要是研究确定地球形状、大小和确定地面点三维空间的理论及技术、因此有关精密的角度、距离测量、水准测量,地球椭圆球体的参数及模型,椭圆面上测量成果的计算、平差、投影变换以及大地控制网建立的原理和技术方法等,是几何大地测量学的基本内容。
物理大地测量学研究用武力方法(重力测量)确定地球的形状及外部重力场。
它的主要内容是重力测量及其归化、地球及外部重力场模型、大地测量边值问题、重力为理论、球谐函数、利用重力测量研究地球形状及椭圆球体参数等。
空间大地测量学是研究以卫星及其它空间探测器实施大地测量的理论和技术。
主要内容包括卫星多普勒技术,海洋卫星雷达测高,激光卫星测距以及卫星定位系统(GPS)和GLONASS,我国的“北斗”卫星定位导航系统,卫星定位定轨理论以及应用卫星及空间探测器在全国性大地测量控制网,全球性的地球动态参数求定和重力场模型的精华、地壳形变、板块运功的、海空导航、导弹制导等方面的研究。
因此较确切地讲。
空间大地测量学的开创。
使大地测量学迈入了以可变地球为研究对象,实施全球动态就对测量的现代大地测量新时期。
学科发展史——萌芽阶段在17世纪以前,大地测量只是处于萌芽状态。
公元前 3世纪,亚历山大的埃拉托斯特尼首先应用几何学中圆周上一段弧AB的长度S、对应的中心角r同圆半径R的关系,估计了地球的半径长度,由于圆弧的两端A和B大致位于同一子午圈上,以后在此基础上发展为子午弧度测量。
大地测量学基础1、大地测量学的定义与作用定义:在一定的时间与空间参考系统中,测量和描绘地球形状及其重力场并监测其变化,研究近地空间定位技术并为人类活动提供关于地球的空间信息的一门学科作用:大地测量学为地球科学研究提供时空坐标基础;大地测量学在防灾及环境监测中发挥着特殊作用;大地测量学是发展空间技术和国防建设的重要保障;建立大地控制网为测绘工程提供大地参考框架。
2、大地测量学的基本体系和内容基本体系:几何大地测量学物理大地测量学空间大地测量学内容: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;研究月球及太阳系行星的形状及重力场;建立和维持国家天文大地水平控制网和精密水准网;研究高精度观测技术和方法;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。
3、大地测量学的发展简史及展望(以上三个课本第一章内容)发展简史:地球圆球阶段地球椭球阶段大地水准面阶段现代大地测量新时期展望:全球卫星导航定位系统(GNSS),激光测卫(SLR)以及甚长基线干涉测量(VLBI)是主导本学科发展的主要的空间大地测量技术;空间大地网在地球科学研究中发挥重要作用;精化地球重力场模型是大地测量学的重要发展目标;深空大地测量为空间探测提供定位技术保障,深空网的建设将是空间大地测量的重要内容。
4、岁差:地球绕地轴旋转,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,形成一个倒圆椎体,这种运动叫做岁差。
5、章动:地球受日月引力的影响,瞬时北天极将绕瞬时平北天极产生旋转,大致形成椭圆形轨迹,这种现象叫章动6、极移:地球自转轴处了章动、岁差的变化外,还存在着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,这种现象叫极移。
7、国际协议原点:国际上采用的5个纬度服务站以1900-1905年的平均纬度所确定的平级作为基准点8、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叫恒星时。
大地测量学的定义、作用、基本体系和基本内容
(1)大地测量学的定义:大地测量学是地球科学的一个分支学科,是研究和测定地球的形状、大小、重力场、整体与局部运动和测定地面点的几何位置以及它们的变化的理论和技术的学科。
(2)大地测量学作用主要有四方面:
A.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。
B.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独具风格的特殊作用。
C.大地测量是发展空间技术和国防建设的重要保障。
D.大地测量在当代地球科学研究中的地位显得越来越重要。
(3)大地测量学的基本体系由三个基本分支构成:几何大地测量学、物理大地测量学、空间大地测量学。
(4)基本内容:
1.几何大地测量学也就是天文大地测量学。
其基本任务是确定地球的形状和大小及确定地面点的几何位置。
2.物理大地测量学也有称为理论大地测量学。
其基本任务是用物理的方法(重力测量)确定地球形状及其外部重力场。
3.空间大地测量学主要研究以人造卫星及其它空间探测器为代表的空间大地测量学的理论、技术和方法。
大地测量学基础一、大地测量的基本概念1、大地测量学的定义它是一门量测和描绘地球表面的科学。
它也包括确定地球重力场和海底地形。
也就是研究和测定地球形状、大小和地球重力场,以及测定地面点几何位置的学科。
测绘学的一个分支。
主要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的空间信息。
是一门地球信息学科。
是一切测绘科学技术的基础.测绘学的一个分支。
研究和测定地球形状、大小和地球重力场,以及测定地面点几何位置的学科.大地测量学中测定地球的大小,是指测定地球椭球的大小;研究地球形状,是指研究大地水准面的形状;测定地面点的几何位置,是指测定以地球椭球面为参考的地面点的位置。
将地面点沿法线方向投影于地球椭球面上,用投影点在椭球面上的大地纬度和大地经度表示该点的水平位置,用地面点至投影点的法线距离表示该点的大地高程。
这点的几何位置也可以用一个以地球质心为原点的空间直角坐标系中的三维坐标来表示。
大地测量工作为大规模测制地形图提供地面的水平位置控制网和高程控制网,为用重力勘探地下矿藏提供重力控制点,同时也为发射人造地球卫星、导弹和各种航天器提供地面站的精确坐标和地球重力场资料. 内容和分支学科解决大地测量学所提出的任务,传统上有两种方法:几何法和物理法。
随着20世纪50年代末人造地球卫星的出现,又产生了卫星法。
所以现代大地测量学包括几何大地测量学、物理大地测量学和卫星大地测量学3个主要部分。
几何法是用一个同地球外形最为接近的几何体(即旋转椭球,称为参考椭球)代表地球形状,用天文大地测量方法测定这个椭球的形状和大小,并以它的表面为基础推算地面点的几何位置。
物理法是从物理学观点出发研究地球形状的理论。
用一个同全球平均海水面位能相等的重力等位面(大地水准面)代表地球的实际形状,用地面重力测量数据研究大地水准面相对于地球椭球面的起伏。
卫星法是利用卫星在地球引力场中的轨道运动,从尽可能均匀分布在整个地球表面上的十几个至几十个跟踪站,观测至卫星瞬间位置的方向、距离或距离差。
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?答:大地测量学----是测绘学科的分支,是测绘学科的各学科的基础科学,是研究地球的形状、大小及地球重力场的理论、技术和方法的学科。
大地测量学的主要任务:测量和描述地球并监测其变化,为人类活动提供关于地球的空间信息。
具体表现在(1)、建立与维护国家及全球的地面三维大地控制网。
(2)、测量并描述地球动力现象。
(3)、测定地球重力及随时空的变化。
大地测量学由以下三个分支构成:几何大地测量学,物理大地测量学及空间大地测量学。
几何大地测量学的基本任务是确定地球的形状和大小及确定地面点的几何位置。
作用:可以用来精密的测量角度,距离,水准测量,地球椭球数学性质,椭球面上测量计算,椭球数学投影变换以及地球椭球几何参数的数学模型物理大地测量学的基本任务是用物理方法确定地球形状及其外部重力场。
主要内容包括位理论,地球重力场,重力测量及其归算,推求地球形状及外部重力场的理论与方法等。
空间大地测量学主要研究以人造地球卫星及其他空间探测器为代表的空间大地测量的理论、技术与方法。
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。
答: 地球引力及由于质点饶地球自转轴旋转而产生的离心力的合力称为地球重力。
引力F 是由于地球形状及其内部质量分布决定的 , 其方向指向地心、大小2r m M G F ••= 离心力P 指向质点所在平行圈半径的外方向,其计算公式为ρω2m P = 引力位:将rM G V ⋅=式表示的位能称物质M 的引力位或位函数,引力位就是将单位质点从无穷远处移动到该点引力所做的功。
离心力位:()2222y x Q +=ω式称为离心力位函数 重力位:引力位V 和离心力位Q 之和,或把重力位写成+⋅=⎰rdm G W ()2222y x +ω 地球重力场:地球重力场是地球的种物理属性。
大地测量学简介大地测量学是一门研究地球形状、大小以及地球表面上各点的空间坐标相互关系的学科。
它是土地测量学的一个分支,涉及测量地球形状、地球重力场、地球表面的高程变化等内容。
大地测量学在地理信息系统(GIS)、地图制图、航空航天等领域有着广泛的应用。
地球形状与地球坐标系统地球形状地球并非完全理想的球体,而是一个略为扁平的椭球体。
为了描述地球的形状,人们提出了多种地球模型,例如椭球模型、基准椭球模型等。
其中,最为常用的是基准椭球模型,常见的基准椭球模型有WGS84、GRS80等。
地球坐标系统地球坐标系统用于描述地球上各点的空间位置,常见的地球坐标系统有经纬度坐标系统和平面坐标系统。
经纬度坐标系统使用经度和纬度来表示位置。
经度是指地球上某点位于东西方向的角度,取值范围为180°到+180°,以本初子午线(通常是伦敦的格林威治子午线)为基准。
纬度是指地球上某点位于南北方向的角度,取值范围为90°到+90°,以赤道为基准。
平面坐标系统使用直角坐标系表示地球上的位置。
常见的平面坐标系统有UTM坐标系统和国家网格坐标系统。
UTM坐标系统将地球表面划分为60个纵向的投影带和相应的横向带号,便于对地球表面进行分区管理和测量。
国家网格坐标系统是各国根据自身特点而制订的具有自主知识产权的坐标系统。
大地测量技术大地测量技术主要包括测量地球形状和测定地球表面上各点的位置和坐标。
常用的大地测量技术包括三角测量、重力测量、高程测量等。
三角测量三角测量是测量地球上任意两点之间的距离和角度的方法。
它基于三角形的性质,通过测量三角形的边长和角度来计算未知点的位置。
三角测量在大地测量学中有着广泛的应用,例如地图测绘、导航定位等。
重力测量重力测量是测量地球表面上各点重力场强度的方法。
地球的重力场是由地球本身的质量和形状所决定的,通过测量重力场的变化可以推断地球表面上各点的高程变化。
重力测量常用于大地水准测量、地壳运动研究等领域。
第一章绪论1、大地测量学:在一定时间、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。
最基本任务:测量和描绘地球并检测其变化,为人类活动提供关于地球等行星体的空间信息经典测量学是把地球假设为刚体不变,均匀旋转的球体或椭球体,并一定范围内测绘地和研究其形状、大小及外部重力场。
2、大地测量学地位及作用:(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。
(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独具风貌的特殊作用。
(3)大地测量学是发展空间技术和国防建设的重要保障。
(4)大地测量学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类分支学科(大地测量、工程测量、海洋测量、矿山测量、航空摄影测量与遥感、地图学与地理信息系统等)的基础学科。
3、大地测量学的三个基本分支:几何大地测量学、物理大地测量学及空间大地测量学。
4、现代大地测量学同传统大地测量学之间没有严格界限,但是现代大地测量学确实具有许多新的特征(测量范围大,动态方式,周期短,精度高)。
5、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,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平面地形及其变化等。
(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,以满足国民经济和国防建设的需要.(4)研究为获得告警的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面网、空间网及其联合网的数据处理的理论和方法,测量数据库建立及应用等。
第二章坐标系统与时间系统1、地球的运转可分为四类:(1)与银河系一起在宇宙中运动。
(2)在银河系内与太阳系一起旋转。
(3)与其他行星一起绕太阳旋转(公转或周年视运动)(4)绕其瞬时旋转轴旋转(自转或周日视运动)。