大地测量学复习资料
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大地测量学考试复习资料㈠考试题型:填空题、选择题、名词解释、简答题、绘图题、计算题㈡名词解释:1.大地测量学的定义:大地测量学是测量和描述地球并监测其变化,为人类活动提供关于地球等行星体的空间信息的一门地球信息学科,既是基础学科,又是应用学科。
2.大地主题解算:如果知道某些大地元素推求另外一些大地元素,这样的计算称为大地主题解算。
3.大地主题正算: 已知P1点的大地坐标,P1至P2的大地线长及其大地方位角,计算P2点的大地坐标和大地线在P2点的反方位角。
4.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。
5.地图投影:将椭球面上元素(包括坐标,方位和距离)按一定的数学法则投影到平面上,研究这个问题的专门学科叫地图投影学。
6.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。
7.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(或答为球面三角形和180°也可)。
8.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。
9.高程异常:似大地水准面与椭球面的高程差。
10.水准标尺零点差:一对水准标尺的零点误差之差。
11.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。
12.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。
13.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之差。
14.子午圈:过椭球面上一点的子午面同椭球面相截形成的闭合圈。
15.卯酉圈:过椭球面上一点的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。
应用大地测量学1.水准面定义:我们把重力位相等的面称为重力等位面,也就是我们通常说的水准面。
水准面有无数个。
2.外业测量基准面:大地水准面内业计算基准面:参考椭球面外业测量基准线:铅垂线内业计算基准线:椭球面法线3.X大地水准面:与平均海水面相重合,不受潮汐,风浪及大气压变化影响,并延伸到大陆下面处处与铅垂线垂直的水准面称为大地水准面,他是一个没有褶皱,无棱角的封闭曲面。
4.X似大地水准面与大地水准面在海洋上完全重合,在大陆也几乎重合,在山区只有2-4m的差异。
5.地球椭球定义: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,同时还要求总地球椭球和大地体最为密合。
6.X我国几种常用参心坐标系:BJZ54、GDZ807.X地心坐标系分为地心空间大地直角坐标系和地心大地坐标系等。
地心空间大地直角坐标系又可分为地心空间大地平面直角坐标系和空间大地舜时直角坐标系。
8.地心直角坐标系的定义:原点O与地球质心重合;Z轴指向国际协议原点CIO,X轴指向1968BIH定义的格林尼治平均天文台的起始子午线与CIO的赤道交点E,Y轴垂直于XOZ平面构成右手坐标系,点的坐标分别用XD、YD、ZD表示。
9.地心大地坐标系的定义:地球椭球的中心与地球质心重合,椭球的短轴与地球自转轴重合,大地纬度B为过地面点的椭球法线与椭球赤道面的夹角,大地经度L为过地面点的椭球子午面与BIH定义的起始大地子午面之间的夹角,大地高H 为地面点沿椭球面法线至椭球面的距离。
10.WGS一84坐标系的几何定义是:坐标系的原点是地球的质心,Z轴指向BIHl984.0定义的协议地球极(CTP)方向,X轴指向BIHl984.0的零度子午面和CTP赤道的交点,y轴和Z、X轴构成右手坐标系。
11.国家大地坐标系:1954年北京坐标系,1980年国家大地坐标系,2000国家大地坐标系(CHCS2000)12.CGCS2000定义:是右手地固直角坐标系。
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。
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?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。
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。
将地面观测值归算至椭球面● 归算要求:1、以椭球面法线为基础——消除垂线偏差的影响2、将地面观测值元素化为椭球面上大地线相应的元素——消除大地高和法截面差的影响● 垂线偏差改正:(使铅垂线与法线重合)目的:经垂线偏差改正后,得到了以法线为准的水平方向值,解决测站点垂线偏差的影响● 标高差改正:(把水平方向归化为法截弧方向)目的:得到了测站点和照准点在椭球面上的投影点之间的法截线方向值● 截面差改正(把法截弧方向转化为大地线方向)目的:把地面水平方向的观测值归算成椭球面上相应大地线的方向值● 电磁波测距的归算:电磁波测距仪测量的是两点之间的斜距,应将它归算到参考椭球面上设斜距为D ,大地线长为S 公式为: 2322421AA m R D R H D D h D S +⋅-∆-= 注: 测线变成平距 平距变成弦线 弦线变成弧长122112122)(21cos cos '1H H h H H H A B e N R mA -=∆+=+=其中:大地测量主题解算● 大地元素——椭球面上点的大地经度L ,大地纬度B ,两点间的大地线长度S ,及其正反大地方位角A12,A21。
● 大地主题解算——已知某些大地元素推求另一些大地元素叫做大地主题解算;包括正解和反解。
正解:(L1,B1),S ,A12 => (L2,B2),A21 反解:(L1,B1),(L2,B2) => S ,A12,A21 实质:是椭球面上极三角形的解算问题包括:短距离(400km 以内) 中距离(400~1000km ) 长距离(1000km 以上)地图投影● 定义——将椭球面上的元素按照一定的数学法则投影到平面上,称为地图数学投影,简称为地图投影。
相应的学科叫地图投影学。
这些元素包括:大地坐标、方位和距离。
关键是大地坐标。
● 长度比——投影面上的线段P ’Q ’同原面上相应线段PQ 之比,当PQ 趋近于零时的极限叫投影长度比不同点上的长度比都不同,而且同一点上不同方向的长度比也不相同● 主方向——投影后一点的长度比依方向不同而变化,其中最大及最小长度比的方向称为主方向 (在椭球面任一点上,必有一对相互垂直的方向,它在平面上的投影也必定垂直,这两个方向就是长度比的极值方向,也就是主方向)● 变形椭圆——以定点为中心,以长度比的数值为向径,构成以两个长度比极值为长短半轴的椭圆 (某点O 处的变形椭圆是描述该点各方向上的长度比的椭圆)高斯投影● 概念——满足下面三个条件的地图投影:(1)中央子午线投影后为直线(纵坐标轴) (2)中央子午线投影后长度不变 (3)正形投影投影方法——圆柱套在椭球体外面通用横轴墨卡托投影概念1、正形条件2、中央子午线投影后为坐标纵轴3、中央子午线投影长度不等于1,而是0.9996高斯投影簇的概念满足投影条件:1、中央子午线和赤道投影后为互相垂直的直线,且为投影的对称轴;2、投影的等角性质;3、中央经线上的长度比国家平面大地控制网●建立方法1、常规大地测量法:①三角测量法②导线测量法③三边测量及边角同测法2、天文测量法:3、现代定位新技术:①GPS测量(已经取代传统的三角测量)②VLBI③INS●基本原则:1.分级布设,逐级控制三角网分为一、二、三、四等GPS网:A、B、C、D、E五级A维持我国最高精度的坐标框架,B、C、D、E分别对应着一、二、三、四等网2.足够的精度3.一定的密度4.统一的技术规格和要求(《测量规范》、《GPS测量规范》)●国家平面大地控制网的布设(1)技术设计(收集资料;实地勘察;图上设计;)(2)实地选点(选点图,点之记)(3)建筑觇标(4)标石埋设(5)距离测量(6)角度测量(7)技术总结国家高程控制网●国家高程基准:高程基准面(零基准面)+水准原点为国家高程基准1、高程基准面大地水准面2、水准原点位于青岛3、1956年黄海高程系1950~1957年共7年高程基准面72.289m4、1985国家高程基准1952~1979年中选19年(潮汐一个周期18.61年)72.260m 1988年1月正式启用●国家高程控制网的布设原则1.从高到低,逐级控制一、二、三、四等2.一定的密度3.足够的精度4.一等水准网应定期复测(15~20年复测1次)●水准路线的设计、选点和埋石1.技术设计2.选点(点之记)3.埋石●水准路线上的重力测量工程测量控制网●工程测量控制网的分类设计——地形图——测图控制网施工——放样——施工控制网运营——变形观测——变形观测专用控制网●工程平面控制网的布设原则1.分级布网,逐级控制(二、三、四等)2.要有足够的精度3.要有足够的密度4.要有统一的规格●工程平面控制网的布设特点:1、边长显著缩短2、等级较多3、各等级控制网都可以作为首级网●工程高程控制网的布设1.水准测量建立二、三、四等,首级不低于三等2.三角高程测量建立●分带——6度带:自0度子午线起始,适用于中小比例尺(1:25000以下),L0=6n-33度带:一半的中央子午线与6度带的中央子午线重合,另一半是6度带的分界线。
《大地测量学》复习知识点总结
大地测量学是地球测量学的重要研究分支之一,面向工程建设、调查集约、水文测量、数据分析、工程设计和科学研究等,是从事大地测量及其应用的理论,方法和技术总称,也是近代测量学中最重要的一个分支,是地理信息系统的理论依据和技术支持事业。
大地测量学的基本内容包括:
一、大地测量的基础理论性内容:坐标系统、视线理论、高程理论、平面测量、直线测量和空间测量。
二、地形测量:包括平面测量、直线测量、高程测量以及使用定位器测量的内容,如光学定位技术、电子定位技术、GPS定位技术等。
三、测量仪器:包括双距仪、激光测距仪、水准仪、气球观测仪、电子全站仪、多功能测距仪、遥感仪等。
四、测量数据处理:包括数据收集、数据处理、测量数据统计、大地及高程坐标系统换算、模型最优化、空间分析和定位精度评价。
五、不确定性测量:包括单位质量信息、随机误差估计、不确定性测量理论、数据可靠性评价、数据精度评价、数据校核及数据融合等。
六、地球椭球体的参数估计:包括椭球体参数计算、椭球参数估计等。
七、地图测量:包括经纬度网络测量、俯仰角测量等内容。
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。
13.高斯投影应满足哪三个条件?(1)正形投影:投影长度比在一个点上与方向无关;(2)中央子午线投影后为一直线,且是投影点的对称轴;(3)中央子午线投影后长度不变。
14.建立国家平面大地控制网的方法?答:基本方法:1)、常规大地测量法:(1)三角测量法(2)导线测量法(3)三边测量及边角同测法;2)、天文测量法;3)、利用现代定位新技术:(1)GPS测量 (2)甚长基线干涉测量系统(VLBI) (3)惯性测量系统(INS)。
15.试写出我国常用的参心和地心坐标系。
16.水准面的不平行性对水准测量的影响?⑴为水准面不平行性,如果沿水准面观测高差不等于零(应该等于零),要加改正数。
⑵水准测量测得两点间的高差随路线不同而有差异;⑶环形路线闭合差不等于零,理论闭合差。
17.白塞尔大地主题解算的基本思想步骤:1)按椭球面上的已知值球面相应值,即实现椭球面的过程。
2)在球面上解算大地问题。
3)按球面上得到的数值椭球面上的相应数值即实现椭球的过渡。
18.试写出我国常用的参心坐标系(北京54坐标系为参心大地坐标系)和地心坐标系(WGS-84坐标系是一种国际上采用的地心坐标系。
)我国常用的参心坐标系:有BJZ54(原)、GDZ80和BJZ54等三种。
参心坐标系通常分为:参心空间直角坐标系(以x,y,z为其坐标元素)和参心大地坐标系(以B,L,H为其坐标元素)。
参心坐标系是在参考椭球内建立的O-XYZ坐标系。
原点O为参考椭球的几何中心,X轴与赤道面和首子午面的交线重合,向东为正。
Z轴与旋转椭球的短轴重合,向北为正。
Y轴与XZ平面垂直构成右手系。
19.大地测量作业的基准面和基准线?大地水准面和铅垂线是大地测量作业的基准面和基准线。
参考椭球面是测量计算的基准面,法线是测量计算的基准线。
20.什么是椭球的定位与定向?椭球的定向一般应该满足那些条件?椭球定位:确定椭球中心的位臵。
椭球定向:确定旋转轴和起始子午面的方向。
椭球的定向一般应该满足双平行条件:a.椭球短轴平行于地球旋转轴;b.大地起始子午面平行于天文起始子午面。
21.什么是法截面和法截线?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。
22.一控制网共有15个点,其中三个点已知“1980年国家大地坐标系”的坐标为P 1(B 1,L 1,H 1)、P 2(B 2,L 2,H 2)、P 3(B 3,L 3,H 3)。
现用GPS 观测获得WGS —84坐标系统的三维坐标Pi (Xi ,Yi ,Zi )(i=1,2,3…15)。
试述用间接法获取“1980年国家大地坐标系”各点高斯平面坐标的步骤和方法。
23.椭球面三角网归算到高斯平面上的计算内容?将起始点的大地坐标B ,L 归算为高斯平面直角坐标x ,y ;为了检核还应进行反算,亦即根据x ,y 反算B ,L 。
2) 通过计算该点的子午线收敛角及方向改正,将椭球面上起算边大地方位角归算到高斯平面上相应边的坐标方位角。
3) 通过计算各方向的曲率改正和方向改正,将椭球面上各三角形内角归算到高斯平面上的由相应直线组成的三角形内角。
4) 通过计算距离改正,将椭球面上起算边的长度归算到高斯平面上的直线长度。
5) 当控制网跨越两个相邻投影带,需要进行平面坐标的邻带换算。
6) 由S 化至D 所加的△S 改正称为距离改正 。
24.高斯投影坐标正反算公式:公式里各符号的含义(课本166页)1.正高:地面点沿实际重力线到大地水准面的距离。
正常高:地面点沿正常重力线到似大地水准面的距离。
大地高:地面点沿法线到椭球面的距离。
高程异常ζ:似大地水准面到参考椭球面的高度。
大地水准面差距N :大地水准面到参考椭球面的高度。
2.我国1954年北京坐标系应用是克拉索夫斯基椭球。
3.椭球面到平面的正形投影的一般公式表达为:q y l x l y q x ∂∂-=∂∂∂∂=∂∂, 由平面到椭球面正形投影一般条件表达式为:y q x l y l x q ∂∂-=∂∂∂∂=∂∂, 4.个参数分别是 三个平移参数、三个旋转参数、一个尺度参数和两个地球椭球元素变化参数 。
5.我国采用的高程系是正常高高程系 。
6.简述三角测量中,各等级三角测量应如何加入三差改正?要点:在一般情况下,一等三角测量应加入三差改正,二等三角测量应加垂线偏差改正和标高改正,而不加截面差改正;三等三角测量可不加三差改正,但当 时或 时,则应加垂线偏差改正和标高改正,这就是说,在特殊情况下,应该根据测区的实际情况作具体分析,然后再作出加还是不加入改正的规定。
7.建立国家平面大地控制网基本原则是什么?答:基本原则:1)、大地控制网应分级布设、逐级控制2)、大地控制网应有足够的精度3)、大地控制网应有一定的密度4)、大地控制网应有统一的技术规格和要求8.为什么要将地面观测值归算至椭球面上?并指出在归算中的两条基本要求。
参考椭球面是测量计算的基准面,但是野外测量是在地面上进行,观测的基准线不是各点相应的椭球面的法线,而是各点的垂线,各点的垂线与法线存在着垂线偏差,所以不能直接在地面上处理观测成果,应先归算。
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。
9. 将地面观测的水平方向归算至椭球面上的三差改正:垂线偏差改正δu ,标高差改正δh ,截面差改正δg 。
一、名词解释:1、子午圈:过椭球面上一点的子午面同椭球面相截形成的闭合圈。
2、卯酉圈:过椭球面上一点的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。
3、椭园偏心率:第一偏心率第二偏心率4、大地坐标系:以大地经度、大地纬度和大地高来表示点的位臵的坐标系。
5、空间坐标系:以椭球体中心为原点,起始子午面与赤道面交线为X轴,在赤道面上与X 轴正交的方向为Y轴,椭球体的旋转轴为Z轴,构成右手坐标系O-XYZ。
6、法截线:过椭球面上一点的法线所作的法截面与椭球面相截形成圈。
7、相对法截线:设在椭球面上任意取两点A和B,过A点的法线所作通过B点的法截线和过B点的法线所作通过A点的法截线,称为AB两点的相对法截线。
8、大地线:椭球面上两点之间的最短线。
9、垂线偏差改正:将以垂线为依据的地面观测的水平方向观测值归算到以法线为依据的方向值应加的改正。
10、标高差改正:由于照准点高度而引起的方向偏差改正。
11、截面差改正:将法截弧方向化为大地线方向所加的改正。
12、起始方位角的归算:将天文方位角以测站垂线为依据归算到椭球面以法线为依据的大地方位角。
13、大地元素:椭球面上点的大地经度、大地纬度,两点之间的大地线长度及其正、反大地方位角。
14、大地主题解算:如果知道某些大地元素推求另外一些大地元素,这样的计算称为大地主题解算。
15、大地主题正算:已知P1点的大地坐标,P1至P2的大地线长及其大地方位角,计算P2点的大地坐标和大地线在P2点的反方位角。
16、大地主题反算:如果已知两点的大地坐标,计算期间的大地线长度及其正反方位角。
17、地图投影: 将椭球面上各个元素(包括坐标、方向和长度)按一定的数学法则投影到平面上。
18、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)。
19、平面子午线收敛角:直角坐标纵轴及横轴分别与子午线和平行圈投影间的夹角。
20、方向改化:将大地线的投影曲线改化成其弦线所加的改正。
21、长度比:椭球面上某点的一微分元素与其投影面上的相应微分元素的比值。
22、参心坐标系:依据参考椭球所建立的坐标系(以参心为原点)。
23、地心坐标系:依据总参考椭球所建立的坐标系(以质心为原点)。
24、站心坐标系:以测站为原点,测站上的法线(垂线)为Z轴(指向天顶为正),子午线方向为x轴(向北为正),y轴与x,z轴垂直构成左手系。
25、垂线偏差:地面一点上的重力向量g和相应椭球面上法线向量n之间的夹角定义为该点的垂线偏差。
26、大地水准面差距:大地水准面与椭球面在某点上的高差;当大地水准面超过椭球面时N>0,当大地水准面低于椭球面时N<0。
27、正高:地面点沿实际重力线到大地水准面的距离。
28、正常高:地面点沿正常重力线到似大地水准面的距离。
29、大地高:地面点沿法线到椭球面的距离。
30、参考椭球:具有确定参数,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。
31、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。
32.岁差:地球绕地抽旋转,可以看做巨大的陀螺旋转,由日、月等天体的影响,类似于旋转陀螺在重力场中的运动,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°,旋转周期为26000年,这种运动称为岁差。