大地测量学

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。

1、大地测量学的定义、作用及基本内容。

定义：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形状及其重力场并监测其变化为人类活动提供空间信息的一门学科。

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大地测量在当代地球科学研究中的地位显得越来越重要。

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，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，以满足国民经济和国防建设的需要。

研究为获得高精度测量成果的仪器和方法等。

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。

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学处理的理论和方法，测量数据库建立及应用等。

2、什么是大地测量基准？用于定义地球参考椭球的一系列参数，主要包括椭球的大小和形状，椭球短半轴，椭球中心的位置。

3、什么是椭球定位与定向？椭球定向一般应满足那些条件？椭球定位：确定椭球中心的位置，可分为两类：局部定位和地心定位。

椭球定向：确定椭球旋转轴的方向。

椭球定向满足两个平行条件：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。

4、什么是天球坐标系，地固坐标系，地心地固坐标系，参心地固坐标系？天球坐标系——用于研究天体和人造卫星的定位与运动，为了确定天球上某一点的位置所引进的坐标系。

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。

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，以地心为原点的坐标系。

参心地固坐标系——以参考椭球为基准的坐标系，与地球固连在一起且与地球同步运动，以参考椭球的中心为原点的坐标系。

第一章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。

2.大地测量学的基本体系以三个基本分支为主所构成的基本体系。

几何大地测量学物理大地测量学空间大地测量学3.大地测量学的基本任务精确确定地面点位及其变化研究地球重力场、地球形状和地球动力现象4.大地测量学的基本内容1、大地测量基础知识（基准面和基准线，坐标系统和时间系统，地球重力场等）；2、大地测量学的基本理论（地球椭球基本的理论,高斯投影的基本理论，大地坐标系统的建立与坐标系统的转换等）；3、大地测量基本技术与方法（经典的、现代的）4、大地控制网的建立（包括国家大地控制网、工程控制网。

形式有三角网、导线网、高程网、GPS网等）；5、大地测量数据处理（概算与平差计算）。

5.大地测量学的基本作用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。

第二章1.岁差章动极移由于日、月等天体的影响，类似于旋转陀螺，地球的旋转轴在空间围绕黄极发生ε=︒，旋转周期为26000缓慢旋转，形成一个倒圆锥体，其锥角等于黄赤交角23.5年，这种运动称为岁差。

月球绕地球旋转的轨道称为白道，由于白道对黄道有约5︒的倾斜，使得月球引力产生的大小和方向不断变化，从而导致地球旋转轴在岁差的基础上叠加18.6年的短周期运动，振幅为9.21''，这种现象称为章动。

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。

2.恒星时太阳时原子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，称为恒星时。

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。

原子时是一种以原子谐振信号周期为标准，并对它进行连续计数的时标。

第一章绪论1、大地测量学的任务：一是精确确定地面点位及其变化，二是研究地球重力场、地球形状和地球动力现象。

2、大地测量的作用：（一）在地形图测绘、工程建设和交通运输方面的作用一是控制测图误差的积累。

二是统一坐标系统。

三是解决椭球面和平面的矛盾。

（二）在空间技术应用和国防建设中的作用（三）在地球科学研究中的作用（四）在资源开发、环境监测与保护中的作用（五）在防灾、减灾和救灾中的作用3、大地测量学的分类：一、按照研究地球空间的范围大小分：理论大地测量学、大地控制测量学、海洋大地测量学、工程大地测量学二、按照所研究地球的时空属性分：几何大地测量学、物理大地测量学、动力大地测量学、整体大地测量学三、按实现基本任务的技术手段分：地面大地测量学、空间大地测量学、惯性大地测量学第二章1、天文测量是研究如何运用测量天体的方法来确定地面点在地球上的位置和某一方向线的方向，即地面地面点的天文经纬度和到某方向的天文方位角。

2、天球与地球自转有关的几个基本圈、线、点P373、天体（球）的周日视运动：一种直观的由于地球由西向东自转而产生的天球或天体的视运动4、黄赤交角：黄道面与赤道面的夹角。

用g表示。

g=23°27′黄道面：地球绕太阳公转的平均轨道面5、时间系统时间是物质存在和运行的客观形式。

原则：选择一种连续而均匀的物质运动周期作为计量时间单位的标准，而且这种运动周期是可以测定和复制的。

根据这一原则已选择三种物质建立时间单位：地球自转、地球公转、原子内部能级跃迁。

恒星时系统：选春分点作为参考点，用它的周日视运动周期所确定的时间计量系统。

真太阳时，选取真太阳为参考点，并以周日视运动周期为基准所建立的一种时间计量系统。

平太阳时，选取平太阳为参考点，并以其周日视运动周期为基准建立的一种时间计量系统。

6、地球重力就是单位质点所受的地球引力和地球自转离心力的合力。

绝对重力测量指直接测定一点的重力值。

有两种方法，一种是利用可倒摆测定；另一种就是运用物体的自由运动测定。

大地测量学的定义：大地测量学是为人类活动提供空间信息的科学，着重研究地球的几何特征（形状和大小）和基本物理特性（重力场）及其变化。

性质：地球科学的一个分支，是一门地球信息科学，既是基础科学，又是应用科学。

大地测量学的地位和作用1. 国民经济建设和社会发展基础先行性的重要保证。

2.在防灾、减灾、救灾及环境保护、监测、评价中的作用3.是发展空间技术和国防建设的重要保障4.在当代地球科学研究中有重要地位5.是测绘科学的各分支学科的基础科学，极大地影响着测绘科学的发展。

岁差：地球绕地轴旋转，可以看做巨大的陀螺旋转，由于日、月等天体的影响，类似于旋转陀螺在重力场中的进动，地球的旋转轴在空间围绕黄极发生缓慢旋转，形成一个倒圆锥体，其锥角等于黄赤交角ε=23.5度，旋转周期为26000年，这种运动称为岁差。

章动：月球绕地球旋转的轨道称为白道，由于白道对黄道约有5度的倾斜，这使得月球引力产生的转矩的大小和方向不断变化，从而导致地球旋转轴在岁差的基础上叠加18.6年的短周期圆周运动，振幅为9.21秒，这种现象称为章动。

极移：地球自转轴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，简称极移。

恒星时：以春分点为参考点，由它的周日视运动所确定的时间称为恒星时。

世界时：以格林尼治子午夜起算的平太阳时称为世界时UT。

原子时：以原子谐振信号周期为标准，并对它进行连续计数的时标。

原子时的基本单位是原子时秒。

协调世界时：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。

大地测量参考系统坐标参考系统：天球坐标系地球坐标系点的坐标：可用（x,y,z）表示，也可用（L，B，H）表示。

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.大地测量的参考框架：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。

大地测量学1．解释大地测量学，现代大地测量学由哪几部分组成？谈谈其基本任务和作用？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、大地测量学的发展经理了哪些阶段，简述各阶段的主要贡献和特点。

分为一下几个阶段：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地球圆球阶段，首次用子午圈弧长测量法来估算地球半径。

这是人类应用弧度测量概念对地球大小的第一次估算。

地球椭球阶段，在这阶段，几何大地测量在验证了牛顿的万有引力定律和证实地球为椭球学说之后，开始走向成熟发展的道路，取得的成绩主要体现在一下几个方面：1）长度单位的建立 2）最小二乘法的提出 3）椭球大地测量学的形成 4）弧度测量大规模展开 5）推算了不同的地球椭球参数这个阶段为物理大地测量学奠定了基础理论。

大地水准面阶段，几何大地测量学的发展：1）天文大地网的布设有了重大发展，2）因瓦基线尺出现物理大地测量学的发展 1）大地测量边值问题理论的提出 2）提出了新的椭球参数现代大地测量新时期以地磁波测距、人造地球卫星定位系统及其长基线干涉测量等为代表的新的测量技术的出现，使大地测量定位、确定地球参数及重力场，构筑数字地球等基本测绘任务都以崭新的理论和方法来进行。

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星体的一门学科。

（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）。

现代定义精确测定地面点的空间位置，研究如何确定地球形状、大小和地球外部重力场的精细结构及重力场随时间的变化，探索地球动力学的一门科学。

大地测量学的基本内容：1建立统一的大地测量坐标系 2建立和维持国家和全球大地控制网 3研究为获得高精度测量成果的仪器和方法 4研究数据处理的理论的方法。

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。

水准面高度：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：由于水准面不平行，对应的Δh和Δh’不相等，水准环线高程闭合差也不等于零，称为理论闭合差。

大地水准面：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正高：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：正常高系统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。

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。

法截面：过椭球面上任意一点可作垂直于椭球面的法线，包含这条法线的平面就叫法截面。

法截线（法截弧）：法截面与椭球面的交线。

卯酉圈：过某点法线的无数个法截面中，与子午面相垂直的法截面同椭球面相截形成的闭合圈就称为卯酉圈。

大地线：椭球面上两点间的最短曲线叫做大地线。

大地主题正解：已知一点的大地经度、大地纬度以及该点至待求点的大地线长度和大地方位角，计算待求点的大地经度、大地纬度和待求点至已知点的大地方位角的解算。

大地主题反解：已知两点的大地经度和大地纬度，计算这两点间的大地线长度和正反大地方位角的解算。