空间大地测量(二)

介绍测绘技术中的大地测量和空间测量测绘技术是一门以测量为基础、以数据处理为手段、以地图与产品制作为目标的综合性技术。

在现代社会发展中，测绘技术的应用范围越来越广泛，不仅在国土资源管理、城市规划和建设、环境监测等方面发挥着重要作用，而且在工程建设、航空航天、农业生产等众多领域都起到了不可替代的作用。

大地测量是测绘技术中的重要组成部分，它主要研究地球表面上点的位置、形状和尺寸等问题。

大地测量的起源可以追溯到古代，当时人们通过天文观测来测量地球的尺寸和形状。

随着科学技术的发展，大地测量逐渐借助仪器设备进行，取得了巨大的进展。

在大地测量中，常用的测量方法有三角测量、水准测量和重力测量等。

三角测量是通过测量三角形的边长和角度来计算地球上点的位置和距离的方法，它是大地测量中最常用的方法之一。

水准测量是利用水平面的性质来测量两点之间的高差，进而确定地球表面上点的高度。

重力测量则是通过测量重力场的变化来研究地球尺寸和形状的方法。

除了大地测量外，空间测量也是测绘技术中的重要内容。

空间测量主要研究三维空间中点的位置和形状，并通过数学模型和测量数据进行建模和分析。

空间测量的核心技术是全球定位系统（GPS）和地理信息系统（GIS）。

全球定位系统是一种利用卫星信号进行定位和导航的技术，它由一组卫星、地面接收设备和数据处理系统组成。

通过接收卫星发射的信号，地面接收设备可以确定自身的位置和时间，并将这些数据传输给数据处理系统进行处理。

全球定位系统可以实现高精度的空间定位和导航，广泛应用于交通运输、农业生产、灾害监测等领域。

地理信息系统是一种用于收集、存储、管理和分析地理空间数据的系统。

地理信息系统将地理空间数据与属性数据相结合，通过空间查询和分析功能，为决策者提供可视化的地理信息支持。

地理信息系统可以帮助我们理解地理空间现象，优化资源配置，支持决策和规划。

测绘技术中的大地测量和空间测量相互关联，互为补充。

大地测量提供了地球表面上点的位置和形状等信息，而空间测量则将这些信息整合到三维空间模型中，实现对地球表面的全面描述。

《GPS原理及其应用》习题集第一章思考题［1］名词解释：天球；赤经；赤纬；黄道；春分点；岁差；章动；极移；世界时；原子时；协调世界时；儒略日。

［2］简述卫星大地测量的发展历史，并指出其各个发展阶段的特点。

［3］试说明GPS全球定位系统的组成。

［4］为什么说GPS卫星定位测量技术问世是测绘技术发展史上的一场革命?［5］简述GPS、GLONASS与NA VSAT三种卫星导航定位系统工作卫星星座的主要参数。

［6］简述(历元)平天球坐标系、(观测)平天球坐标系以及瞬时极(真)天球坐标系之间的差别。

［7］怎样进行岁差旋转与章动旋转?它们有什么作用?［8］为什么要进行极移旋转?怎样进行极移旋转?［9］简述协议地球坐标系的定义。

［10］试写出由大地坐标到地心空间直角坐标的变换过程。

［11］综述由(历元)平天球坐标系到协议地球坐标系的变换过程。

［12］简述恒星时、真太阳时与平太阳时的定义。

［13］什么是GPS定位测量采用的时间系统?它与协调世界时UTC有什么区别?［14］试述描述GPS卫星正常轨道运动的开普勒三大定律。

［15］试画图并用文字说明开普勒轨道6参数。

［16］简述地球人造卫星轨道运动所受到的各种摄动力。

［17］地球引力场摄动力对卫星的轨道运动有什么影响?［18］日、月引力对卫星的轨道运动有什么影响?［19］简述太阳光压产生的摄动力加速度，并说明它对卫星轨道运动有何影响?［20］综述考虑摄动力影响的GPS卫星轨道参数。

［21］试写出计算GPS卫星瞬时位置的步骤。

第二章思考题［1］名词解释：码；码元(比特)；数码率；自相关系数；信号调制；信号解调；SA技术。

［2］试说明什么是随机噪声码?什么是伪随机噪声码?［3］C/A码和P码是怎样产生的?［4］试述C/A码和P码的特点。

［5］试述伪随机噪声码测距原理。

［6］试述导航电文的组成格式。

［7］名词解释：遥测字；交接字；数据龄期；时延差改正；传输参数。

［8］简述导航电文数据块Ⅱ的主要内容。

空间大地测量技术的原理和应用近年来，随着信息技术的飞速发展和社会经济的快速进步，空间大地测量技术逐渐成为人们关注的焦点。

空间大地测量技术是一种利用空间技术手段获取地球大地测量数据的方法，具有重要的理论和应用价值。

一、原理空间大地测量技术的原理主要基于卫星导航定位和精密测量。

卫星导航定位是通过利用卫星系统对地球表面进行测量，得到地球表面点坐标的方法。

目前，全球广泛使用的GNSS系统（全球导航卫星系统）就是其中之一。

GNSS系统通过将大量自主运行的卫星分布在地球轨道上，利用空间信号与地面设备进行通讯，测量地球表面点的位置。

精密测量是利用现代高精度仪器进行测量，通过多种数据处理和数学模型运算，来获得地球表面点的真实坐标。

这些仪器旨在提供高精度、高稳定性、高分辨率的测量结果。

常见的精密测量仪器包括全站仪、测量雷达、激光扫描仪等。

二、应用空间大地测量技术在许多领域有着广泛的应用。

1. 地质灾害监测地质灾害是世界各国面临的共同问题。

通过空间大地测量技术，可以实时监测地质灾害的变化和趋势，为预测和预警提供科学依据。

利用卫星导航定位技术和精密测量仪器，可以监测山体滑坡、地震、地裂缝等地质灾害的发生和演化过程，及时采取措施减少损失。

2. 地理信息系统地理信息系统（GIS）是一种基于计算机和空间大地测量技术的地理信息管理系统。

通过将地球上的各种地理数据与地球表面点的坐标和属性相结合，进行多层次、多元素、高精度的数据集成和空间分析。

3. 基础设施建设空间大地测量技术在基础设施建设中起着重要的作用。

无论是道路、桥梁、隧道还是高铁、机场等建设工程，都需要准确的地理空间数据支撑。

空间大地测量技术可以提供地籍测量、工程测量和形变监测等服务，保证工程的精度和稳定性。

4. 海洋资源勘探海洋是人类的重要资源之一。

利用空间大地测量技术，可以对海洋空间进行广泛的监测和勘探，包括海底地形、洋流、海洋生态系统等。

通过对这些数据进行分析和整理，可以为海洋资源的合理开发和保护提供科学依据。

关于InSAR和D-InSAR的数据处理一、合成孔径雷达干涉技术（InSAR）合成孔径雷达干涉技术出现于20世纪60年代末.它是SAR与射电天文学干涉测量技术结合的产物。

当SAR扫过地面同一目标区域时,利用成像几何关系,通过成像、一些特殊的数据处理和几何转换,即可提取地表目标区域的高程信息和形变信息。

由于InSAR 技术有效利用了SAR的回波相位信息,测高精度为米级甚至亚米级,而一般雷达立体测量方法只利用灰度信息来实现三维制图,测高精度仅能达到数十米,因此该技术迅速引起了地学界及相关领域科研工作者的极大兴趣,现已成为微波遥感领域的研究热点.干涉合成孔径雷达利用多个接收天线观测得到的回波数据进行干涉处理，可以对地面的高程进行估计，对海流进行测高和测速，对地面运动目标进行检测和定位。

接收天线相位中心之间的连线称为基线，按照基线和航向的夹角，人们将InSAR分为基线垂直于航向的切轨迹干涉和沿航向的顺轨迹干涉。

切轨迹干涉可以快速提取地面的三维信息，顺轨迹干涉主要用于动目标检测和海洋水流与波形测量。

二、InSAR 基本原理InSAR 测量模式主要有两种:一种是双天线单轨(Single Pass)模式,主要用来生成数字高程模型,一般用于机载SAR;另一种是双轨(Two Pass) 模式,主要用于获取地表变形,一般用于星载SAR.下面以重复轨道干涉测量为例,简要介绍InSAR 技术的基本原理(见图1).假设卫星以一定的时间间隔和轨道偏离(通常为几十米到1km 左右)重复对某一区域成像,并在两次飞行过程中处于不同的空间位置1S 和2S ,则空间干涉基线向量为B,长度为B;基线向量B 与水平方向的夹角为基线倾角α。

1S 和2S 至地面点P 的斜距分别为R 和R+△R;将基线沿视线方向分解,得到平行于和垂直于视线向的分量||B 、'B ;H 为1S 到参考面的高度;从1S 发射波长为λ的信号经目标点P 反射后被1S 接收,得到测量相位1ϕ,114arg{}R u πϕλ=+(1)同样,另一空间位置2S 上测量到相位2ϕ，224()arg{}R R u πϕλ=+∆+（2）式中,arg{1u }和arg{2u }表示不同散射特性造成的随机相位.假设两幅图中随机相位的贡献相同,则1S 和2S 关于目标P 点的相位差124R πφϕϕλ=-=-∆（3） 也称为干涉相位,可由经过配准的两幅SAR SLC 图共扼相乘得到.根据图1中的几何关系并利用余弦定理可得: 222()sin()2R B R R RBθα+-+∆-=（4） cos h H R θ=-（5）由于R R ∆且R B ，则||sin()R B B θα∆≈-=（6） (4)、(5) 两式即为In SAR 确定高程的原理性公式.三、合成孔径雷达差分干涉测量(D-InSAR)D-InSAR 技术是在主动式微波合成孔径雷达 SAR 相干成像基础上发展起来的,它以合成孔径雷达复数据提供的相位信息为信息源,可从包含目标区域地形和形变等信息的一幅或多幅干涉纹图中提取地面目标的微小形变信息。

大地测量学基础知到章节测试答案智慧树2023年最新南京工业大学第一章测试1.下面关于大地测量学叙述错误的是（）参考答案:大地测量学的目的是测绘地形图2.大地测量学可以分为，几何大地测量学，物理大地测量学以及___。

参考答案:null3.卫星大地测量学属于大地测量学中的哪一分支（）参考答案:空间大地测量学第二章测试1.下列关于地球的自转的说法哪一项是正确的（）参考答案:岁差和章动导致地轴方向相对于空间的变化2.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。

（）参考答案:对3.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___。

参考答案:null4.下列关于时间系统的说法中错误的是（）参考答案:世界时的时间尺度为地球公转5.下列关于的椭球参数的说法正确的是（）参考答案:第一偏心率反应椭球体的扁平程度，它反映椭球的扁平程度，越大椭球体越扁6.下列关于关于的椭球定位和定向的说法错误的是（）参考答案:椭球定向是指确定椭球旋转轴的方向以及大地起始子午面的位置，地心定位要满足两个平行条件，局部定位无此要求7.下列关于地球坐标系的说法错误的是（）参考答案:站心坐标系为全局坐标系，可以分为垂线站心坐标系和法线站心坐标系，坐标展现形式可以为空间直角坐标系和极坐标系。

第三章测试1.经纬仪的三轴误差不包括（）参考答案:垂线偏差2.精密测角的误差影响因素不包括（）参考答案:平差方法3.在精密经纬仪中，为了提高望远镜系统的质量，物镜、调焦镜和目镜均为复合透镜。

（）参考答案:对4.T3读数测微器两次读数之后需要除以2。

（）参考答案:错5.双平行板测微器误差包括隙动差、行差等。

（）参考答案:对6.方向观测法又称全圆方向观测法，当测站上的方向观测数在2个或者2个以上时，一般采用方向观测法。

（）参考答案:错第四章测试1.下面哪一组为地球椭球的基本几何参数（）。

参考答案:长半轴、短半轴、扁率、第一偏心率、第二偏心率2.椭球面上某一点的子午圈曲率半径、卯酉圈曲率半径以及平均曲率半径的大小关系（）。

第一章概论1.大地测量学的基本体系：几何大地测量学、物理大地测量学、空间大地测量学空间大地测量学主要研究利用自然天体或人造天体来精确测定点的位置，确定地球的形状、大小、外部重力场，以及它们随时间的变化状况的一整套理论和方法。

2。

国家平面坐标系统实现过程主要工作(1)国家平面控制网布设（2）建立大地基准、确定全网起算数据（3)控制网的起始方位角的求定（4）控制网的起始边长的测定（5)其它工作3.传统大地测量常规方法的局限性（1）测站间需保持通视：采用光电仪器，必须通视；需花费大量人力物力修建觇标；边长受限制;工作难度大、效率低。

（2)无法同时精确确定点的三维坐标:平面控制网和高程控制网是分别布设的;并且增加了工作量.（3）观测受气候条件影响：雨天、黑夜、大雾、大风、能见度低时不宜测量。

（4）难以避免某些系统误差的影响:光学仪器的测量值会因为大气密度不同而受到不同的弯曲影响，地球引力由两极到赤道减小，大气密度变化也逐渐减小。

（5）难以建立地心坐标系：海洋区域无法布设大地控制网,陆地只能区域测量，建立区域参考椭球与区域大地水准面吻合；无法建立全球参考椭球。

4. 时代对大地测量提出的新要求（1）要求提供更精确的地心坐标：空间技术和远程武器迅猛发展,要求地心坐标；（2）要求提供全球统一的坐标：全球化的航空、航海导航要求全球统一的坐标系统（3）要求在长距离上进行高精度的测量：如研究全球性的地质构造运动、建立和维持全球的参考框架、不同坐标系间的联测等；(4）要求提供精确的（似)大地水准面差距:GNSS等空间定位技术逐步取代传统的经典大地测量技术成为布设全球性或区域性的大地控制网的主要手段；人们对高精度的、高分辨率的大地水准面差距N或高程异常的要求越来越迫切。

（5）要求高精度的高分辨率的地球重力场模型：精密定轨和轨道预报（尤其是低轨卫星）需要高精度的高分辨率的地球重力场模型来予以支持。

（6)要求出现一种全天候,更为快捷的、精确、简便的全新的大地测量方法.5. 空间大地测量产生的可能性(1）空间技术的发展:按需要设计卫星,并能精确控制姿态,精确测定卫星轨道并进行预报，为卫星定位技术的产生奠定了基础.（2)计算机技术的发展:为大量资料的极其复杂的数学处理提供了可能性。