大地测量学考前复习资料
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大地测量知识点复习第一章绪论1.1大地测量学的定义和作用1.1.1大地测量学的定义大地测量学的定义:时间和空间参考系下,测量和描绘地球形状及其重力场并监测其变化,为人类活动提供地球空间信息的一门学科。
1.2大地测量学的基本体系和内容1.2.1大地测量学的基本体系1.量测学可分为两个分支,一是普通测量学,其研究范围是不大的地球表面。
二是大地测量学,其研究的是全球或相当大范围的地球区域。
其中现代大地测量学归纳为由几何大地测量学、物理大地测量学及空间大地测量学三个基本分支为主体所构成的基本体系。
2.几何大地测量学亦即天文大地测量学。
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。
3.物理大地测量学也称为理论大地测量学。
其基本任务是用物理方法确定地球形状及其外部重力场。
4.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理论、技术和方法。
1.2.2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。
(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2.1地球的运转2.1.1地球绕太阳公转1.开普勒三定律:(1)行星轨道是一个椭圆,太阳位于椭圆的一个焦点上。
(2)行星运动中,与太阳连线在单位时间内扫过的面积相等。
(3)行星绕轨迹运动周期的平方与轨道长半轴的立方之比为常数。
2.黄道:地球绕太阳旋转的轨道。
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。
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.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。
大地测量学复习重点第一章绪论1、测量学的分支:分为普通测量学(简称测量学)和大地测量学。
2、大地测量学的定义和作用定义: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。
作用:①大地测量学是一切测绘科学技术的基础。
在国民经济建设和社会发展中发挥着决定性的基础保证作用。
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特殊作用。
③大地测量是发展空间技术和国防建设的重要保障。
3、大地测量学的基本体系由几何大地测量学(天文大地测量学)、物理大地测量学(理论大地测量学)、空间大地测量学构成。
4、几何大地测量学、物理大地测量学以及空间大地测量学的基本任务和内容①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。
主要内容:国家大地测量控制网(包括平面控制网和高程控制网)建立的基本原理和方法,精密角度测量,距离测量,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等。
②基本任务:是用物理方法(重力测量)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。
③基本任务: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。
5、现代大地测量的特征答:①研究范围大(全球:如地球两极、海洋);②从静态到动态,从地球内部结构到动力过程;③观测精度越高,相对精度达到10-8~10-9,绝对精度可到达毫米;④测量与数据处理周期短,但数据处理越来越复杂。
第二章时间和坐标系统1、天球的概念概念:所谓天球,是指以地球质心O(或测站)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。
2、大地基准与大地基准的建立大地基准:指用以描述地球形状的参考椭球的参数,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。
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。
大地测量学基础复习资料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 mM 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+⋅=⎰r dm G W ()2222y x +ω含义:我们把重力位相等的面称为重力等位面,这也就是我们通常所说的水准面.性质:(1)水准面之间既不平行,也不想交和相切 g dl g g g l W l -=⋅==∂∂),cos((2)水准面的重力位值0),cos(=⋅=∂∂l g g l W ⇒constz y x W =),,( 原因 由于重力位W 是标量函数,只与点的空间位置有关,因此当W 等于某一常数时,将给出相应的曲面,给出不同常数将得到一簇曲面,在每一个曲面上重力位都相等,所以水准面有无穷多个3. 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?含义:由地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---------P80性质:似大地水准面与大地水准面在海洋上重合,(而在大陆上也几乎重合,在山区只有2~4cm 的差异。
第二章:坐标与时间系统【1】时间的描述包括时间原点、单位(尺度)两大要素。
时间的特点是连续、均匀【2】作为计量时间方法的周期运动的物体的要求:运动是连续的、运动的周期具有足够的稳定性、运动的可观测性【3】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恒星日:春分点连续两次经过同一子午圈上中天的时间间隔。
【4】真太阳时:以真太阳作为基本参考点,由其周日视运动确定的时间真太阳日:真太阳连续两次经过某地的上中天所经历的时间。
真太阳日在近日点最长。
【5】平太阳日(MT):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一个平太阳日。
【6】世界时(UT):以格林尼治子夜为零起算的平太阳时。
【7】历书时(ET):由于地球自转速度不均匀。
导致测得的时间不均匀,以地球公转运动为基准的历书时来度量时间。
【8】力学时:(1)太阳系质心力学时TDB(2)地球质心力学时TDT可看作是历书时在两种坐标系的实现地球质心力学时基本单位为国际秒制,1977年1月1日原子时(TAI)与TDT关系:TDT=TAI+32.184。
【9】原子时(AT):以原子谐振信号周期为标准。
基本单位:秒。
定义: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。
原子时的原点定义:1985年1月1日UT2的0时。
AT=UT2-0.0039(s)。
【10】协调世界时(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秒得时间系统。
【11】GPS时间系统:是一种特殊的原子时,与国际原子时的原点不同而已,瞬时差为常量TAI-GPST=19(s)。
【13】大地基准:描述地球形状的参考椭球的参数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。
包括一组大地测量参数和一组起算数据,其中,大地测量参数主要包括作为建立大地坐标系依据的地球椭球的四个常数,即地球椭球赤道半径,地心引力常数GM,带球谐系数J2和地球自转角度w,以及用以确定大地坐标系统和大地控制网长度基准的真空光速c;而一组起算数据是指国家大地控制网起算点的大地经度、大地纬度、大地高程和至相邻点方向的大地方位角。
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。
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、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。
2)参心大地坐标在1954的基础上建立起来的。
3)椭球面同大地水准面在我国境内最为密合。
4)定向明确。
5)大地原点在我国中部。
6)大地高程基准采用1956黄海高程系统。
重力:是引力和离心力的合力。
W=V+Q重力位:是引力位与离心力位的合力。
W=f •∫r dm +22w (y x 22+)水准面的特性:1)不平行。
2)不相交。
3)不相切。
4)无穷多个。
dgdw l =d l d 与dw 一一对应关系g 不同dw 相同l d 就不同故不平行;l 与w 对应水准面 是重力等位面,故不相交、不相切。
理论闭合差产生的原因:几何水准测量是依据水准面平行的原理测量高差,由于水准面不平行,对应的△h 与△h ′不相等,这样经过不同路线测量的某一点高程就不一样。
垂线偏差:把地面上一点的重力向量g 和相应的椭球面上法线向量n 之间的夹角叫垂线偏差。
水准面偏差:两个相邻水准面之间的垂线距离。
参考椭球:具有一定几何参数、定位及定向的用以代表某一地区大地水准面的地面椭球。
五个椭球参数:长半轴:a 短半轴:b 扁率:ab -a α= 第一偏心率:a ba e +=2 第二偏心率:b ba e 22+='大地线:椭球面上两点间的最短程曲线叫做大地线。
性质:是一条空间曲面曲线。
法截弧:法截面同椭球面交线叫法截弧。
相对法截弧: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。
卯酉圈:过椭球面上一点的法线可做无数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圈称为卯酉圈。
N=Wa (也是法线长) 三差改正: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)长度比:设椭球面上一微小线段21P P 投影到平面上相应线段为21P P '',将投影上的线段21P P ''同原面上线段21P P 之比,简称长度比。
用m 表示高斯投影的特点:1)中央子午线投影后为直线。
2)中央子午线投影后长度不变。
3)投影后具有正形投影的性质高斯投影正算:公式条件:1.中央子午线投影后为直线即X 轴。
2.中央子午线投影之后长度不变。
3.正形投影条件。
基本思路:建立投影方程,判断奇偶性,展开密级数,推求方程系数。
高斯投影反算:公式条件:1.x 坐标投影成中央子午线,是有应得对称轴。
2.x 轴上的长度投影保持不变。
3.正形投影条件。
基本思路:建立投影方程,判断条件,展开密级数,推求方程系数。
方向改化:是指大地线投影曲线和连接大地线两点的弦之夹角的改正。
公式:)(22b a m ab x x y R -⋅''=ρδ )(22b a m ba x x y R -⋅''-=ρδ )(21y 21y y m += 距离改化的公式:S R y D mm ⋅+=)21(22 邻带坐标换算的基本原理:首先利用高斯投影坐标反算公式根据I )(y x ,换算成椭球面大地坐标(B,1l ),进而得到110l L L +=。
然后再由大地坐标),(∏l B ,利用高斯投影坐标正算公式,根据),(∏l B 计算该点在Ⅱ带的平面直角坐标 )(y x ,,但是这一步计算时,要根据第带的中央子午线的精度计算P 点在带的经差0L L l -=∏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16、大地水准面与似大地水准面关系(差异、影响)大地水准面是地球形状的数学物理描述,是陆地高程的起算面是海面地形的基准面,是海面地形的基准面,是地面数字高程模型的基础,再加上大地水准面具有全球统一的性质,因此可以以大地水准面来定义世界高程基准。
大地水准面是一个不可或缺的基准参考面,他是大地测量中正高系统的起算面。
理论上地面点的正高是不能精确求得的,在实际计算中,引入了正常重力代替正高计算的实际重力值,从而计算出的高程称为正常高。
因此产生了似大地水准面,在正常重力场和实际重力场中,似大地水准面都不是一个等位面。
因此似大地水准面仅是描述地球形状的一个几何面,不具有明显的物理意义。
、参考椭球面的作用:1)一定的参考椭球确定了一定的大地坐标系;2)它是地面点水平坐标(大地经纬度)的参考面,高程(大地高)的基准面;3)它是描述大地水准面形状的参考面;4)它是地图投影的参考面;5)参考椭球面及其法线分别是大地测量计算的基本面和基本线。
以下情况需要邻带换算:(1)三角锁网分跨于不同的投影带,平差计算时,要将邻带的部分或全部坐标换算到同一带中;(2)在投影带边缘地区测图时,往往需要用到另一带的三角点作为控制,因此必须将这些点换算到同一带中;(3)大比例尺测图(1:1万及更大比例尺)要求采用三度带,而国家控制点通常只有六度带的坐标,因此还产生三度带和六度带相互之间的换算。
3、椭球定位:即建立大地坐标系,就是按一定条件将具有确定元素的地球椭球同大地体的相关位置确定下来,从而获得大地测量计算的基准面和大地起算数据定位:确定椭球中心的位置定向:确定椭球中心为原点的空间直角坐标系坐标轴的方向,即确定椭球短轴的指向和起始大地子午面4、椭球定位满足的条件:①椭球的短轴与地球的自转轴平行②起始大地子午面与起始天文子午面平行③椭球面与某一区域的大地水准面最为密合5、一点定位实质: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。
多点定位是在多个天文大地点上列出弧度测量方程,通过平差计算得到ξ、η、Ν,从而完成椭球的定位。
2、建立水平大地控制网的方法:(一)导线测量法(二)三角测量法(三)三角测量法和边角同侧法3、国家水平控制网的布设原则:(一)分级布设,逐级控制(二)应有足够的精度(三)应有必要的密度(四)应有统一的规格4、国家高程控制网的作用:1、作为各种比例尺地形图的高程控制基础;为各项工程建设和国防建设提供高程数据。
2、精密水准测量取得的结果可以确定大地水准面和海面地形,是研究地球形状、大小的重要资料,也是研究地壳垂直形变、地震预报的重要数据高程控制网建立的基本原则1)从高到低,逐级控制。
2)水准点分布应满足一定的密度。
3)水准测量达到足够的精度。
4)一等水准网应定期复测。
1.在大地测量学范畴内中,过地面任意两点的铅垂线彼此平行(×)。
2.现代大地测量学的三个基本分支是:几何大地测量学、物理大地测量学及空间大地测量学(√)。
3.物理大地测量学的基本任务是:用全站仪或GPS技术确定地球的形状大小及确定地面点的几何位置(×)。
4.珠穆朗玛峰高8844.43m是相对1956年黄海平均海水面的高度(×)。
5.利用GPS定位技术进行点位测定不受任何环境的限制(×)。
1.行星轨道是一个椭圆,太阳位于椭圆的中心上(⨯)。
2.行星运动中,与太阳连线在单位时间内扫过的面积相等(√)。
3.因行星运动中,与太阳连线在单位时间内扫过的面积相等,所以任何时刻行星运动的速度相同(⨯)。
4.行星轨道是一个椭圆,太阳位于椭圆的一个焦点上(√)。
5.黄赤交角指的是黄道与地球赤道的夹角(√)。
2.大地测量学的定义及作用。
答:(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和内容是什么?答: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、物理大地测量学及空间大地测量学。
基本内容为: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.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、工程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。