下载文档原格式
《大地测量学》课程内容与教学方法的实践《大地测量学》是一门关于大地制图绘制、测量与分析等方面的重要一门课程。
在这门课上，讲授诸如基本测量学概念、测量准确度、地形测量技术、立体地形测量技术、地图制图技术、计算机地理技术等内容。
在学习这门课程时，教师既可以采取传统的讲授方法，以让学生从学习的理论知识出发，去思考和分析比较考察各种不同的情况；另一方面也可采取实践教学方法，通过实际操作增强学生之间、学生和老师之间的知识讨论，更深刻地理解学习的内容。
实际教学中，可以通过各种实地观测和实践让学生进行探索，比如拍摄地表影像，记录地形位置信息，使用先进的测量仪器，对测量对象实行多角度、多模式的测量，测定准确的数据，从而得出准确的结果（如建筑物的位移及总量测量）；我们还可以运用书面报告、现场绘制、计算机编制等形式，做到大地测量技术上最为完善、全面、合理。
另外，在学习过程中，可以开展团队小组合作活动，帮助更好地记忆和学习知识点，同时了解更多地学术问题，从而更好地理解本课程的专业知识。
实践教学可以非常深入地体会到大地测量技术所涉及的内容，自然并丰富课堂学习内容，激发学生的学习积极性，拓展视野，提高学习的效果，达到藉由实践教学把理论贯穿到实际之中的效果。
物理大地测量学复习提纲(总9页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--第一章概论1、物理大地测量学的主要任务是什么物理大地测量学也称理论大地测量学，根据几何大地测量和重力测量结果研究地球形状的重力学的一个分支学科。
主要任务：用物理方法研究和测定地球形体、地球重力场及各自随时间的变化，又称地球（大地）重力学。
2、为什么要研究和确定地球重力场？从哲学的观点来看，地球重力场与其它物理场一样，是不以人的意志为转移的客观存在，是物质的一种存在形式。
从自然科学的观点来看，重力场是地球最重要的物理特性，制约着在该行星上及其邻近空间发生的一切物理事件，引力是宇宙一切物质存在的最普遍属性，制约着宇宙的演化和发展。
地球重力场反映地球物质的空间分布、运动和变化，确定地球重力场的精细结构及其时间相依变化将为现代地球科学解决人类面临的资源、环境和灾害等紧迫课题提供基础地学信息。
第二章重力测量1、重力的定义狭义定义：地球所有质量对任一质点所产生的引力与该点随地球相对于惯性中心运动而引起的的离心力之合力。
广义定义：宇宙间全部物质对任一质点所产生的引力与该点随地球相对于惯性中心运动而引起的离心力之合力。
2、重力基准点、重力基准网世界重力基点：世界公认的一个重力起始点维也纳系统（1900年-IAG） g=981290±10mGal波茨坦系统（1909年-IAG：1894-1904） g=±3mGal国际重力基准网1956年IAG决定建立世界一等重力网（FOWGN）1967年IAG决定在波茨坦绝对重力值中加上-14mGal作为新的国际重力基准1971年IUGG决定采用IGSN71代替波茨坦国际重力基准，新的波茨坦国际重力基点的值为：g=±国家重力基本网：在全国范围内提供各种目的重力测量的基准和最高一级控制国家曾在1957年建成第一个国家57重力基本网，它的平均联测精度为±×10-5ms-21985年中国又新建了国家85重力基本网，其平均联测精度较之“57网”提高一个数量级，达到±×10-6ms-2 的精度，该网改正了波茨坦系统的系统误差，增测了绝对重力基准点，加大了基本点的密度。
《大地测量学基础》教学大纲课程编号：050606总学时：40+8总学分：3课程性质：必修适用专业及层次：测绘工程本科相关课程：测量学基础，测绘学概论教材：《大地测量学基础》，孔祥元郭际明刘宗泉编著，武汉大学出版社，2005年推荐参考书：《控制测量学》，孔祥元、梅是义编著，武汉大学出版社，2002年一、课程性质、目的与任务《大地测量学基础》是测绘学科的专业核心课程，在测绘工程专业的课程体系中占有重要地位，本课程以现代大地测量学的新成就和发展为着眼点，着重阐述了大地测量学的基础理论、主要技术与方法，这是测绘工程专业学生必须掌握的基本知识与技能，通过该课程的学习，使学生掌握扎实的大地测量理论基础和基本技能，培养学生创新思维和灵活运用能力。
二、课程内容与要求内容：1．绪论主要介绍大地测量学的定义、作用、基本体系和内容、历史发展与未来展望。
2．地球重力场及地球形状的基本理论包括地球重力场的基本原理，大地水准面及地球形状的基本概念，大地测量常用的坐标系统和高程系统，垂线偏差和大地水准面差距的基本概念。
3．地球椭球及其数学投影变换的基本理论包括地球椭球的数学性质，地面观测值化归椭球面的方法，大地主题解算的基本知识，地图数学投影变换的基本概念，高斯投影方法及横轴墨卡托投影的基本概念。
4．大地坐标系的建立及坐标换算基础包括椭球定位与定向，坐标系统的类型，各种不同坐标系统的换算模型。
5．大地测量基本技术与方法包括国家平面控制网和高程控制网建立的基本原理、基本方法，工程控制网建立的基本方法和基本原理，大地测量仪器，精密电磁波测距，精密角度测量，精密水准测量，天文测量，重力测量，GPS测量，数据处理模型及大地测量数据库。
6．深空大地测量包括深空探测及其特点，月球的基本参数，深空测控网及行星大地测量简介。
要求：1．掌握大地测量基本概念与基础理论：包括大地测量坐标系统、时间系统，地球重力场的基本概念、确定地形状及大小的基本原理、高程系统，地球椭球面上的大地测量计算原理与方法、地面观测值归算、投影基本理论、高斯平面直角坐标系的建立方法及其灵活运用。
《大地测量学基础》课程实验教学大纲
一、基本信息
二、目的与任务
（一）目的
教学实验是教学过程中的一个重要组成部分，是培养学生理论联系实际能力、分析问题、解决问题能力、实际动手能力及组织管理能力等方面的重要环节。
（二）任务
通过实验使学生熟练掌握经纬仪、水准仪的操作方法，以及方向观测法测角和二等水准测量实施步骤，使所学知识进一步巩固、深化。
同时，在实际工作中，逐步培养学生独立工作与组织测绘生产的能力。
三、要求与安排方式
（一）实验要求
1、实验前认真复习理论知识
2、对实验所需的技术标准和规范认真学习
3、严格按照技术规范要求作业
（二）实验安排方式
以小组为单位完成实验
四、实验项目设置
实验一
注：“实验类型”中用“√”标记选项。
五、考核与成绩评定
（一）考核内容
1、实验操作步骤
2、实验数据
（二）成绩评定方法
严格按照操作步骤实施，数据满足精度要求为合格，否则为不合格；不合格小组需重做。
《物理大地测量学》教学大纲课程代码：1400301课程负责人：李建成课程中文名称：物理大地测量学课程英文名称：Physical Geodesy课程类别：必修、选修课程学分数：2.5课程学时数：45授课对象：测绘工程专业/地球物理专业本课程的前导课程:大地测量学基础，数学物理方程一、教学目的通过对本课程的理论学习及实践教学，使学生掌握确定地球形状及外部重力场的基本知识、重力测量的作业模式及操作方法，为学生毕业后开展生产作业和相关科学研究打下坚实的基础。
二、教学任务本课程的主要学科任务是研究地球形状及外部重力场，主要讲述物理大地测量学的发展过程，位理论基础知识，正常重力场的确定,重力归算,确定大地水准面的理论与方法，重力测量原理，高程系统；此外还介绍物理大地测量学中计算方法，卫星测高学和卫星重力学等内容。
三、教学内容的结构及学时安排四、模块教学任务第一章概述重点讲授物理大地测量学的任务及学科内容，该课程与本专业其它课程、地球物理、地球动力学、海洋学等相关学科的关系，以及在国家经济建设、国防与军事建设中的地位和作用。
第二章位理论基础2。
1引力及引力位2.2层、面、质体引力及其位2。
3球谐函数2。
4大地测量边值问题本章重点讲授引力及引力位的定义，质点引力位、质面（单层和双层)引力位、质体引力位，引力位的正则性、引力位及其一阶导数和二阶导数的连续性问题等；Laplace方程的求解方法，特殊函数勒让德函数的形式、性质、计算方法；三类大地测量边值问题的定义、Stokes定理。
第三章重力和重力位3。
1重力和重力位3.2重力场的几何学3.3正常重力和正常重力位3.4扰动位和重力异常3.5改进的Poisson积分公式和 Stokes公式3.6扰动位及其重力场参数的表达本章重点讲授重力位和离心力位的定义及性质；地球重力场的几何意义，大地水准面的曲率；引进地球正常重力场的目的意义及基本要求，正常重力和正常重力位的定义及性质，地球重力位的球函数展开式及其零阶项、一阶项和二阶项的物理意义,利用Laplace方法和Stokes方法确定地球正常重力场的基本原理及其结果，实用正常重力公式及正常重力场的基本性质。
武汉大学教案课程名称：物理大地测量学专业：测绘工程考试方式：考试授课教师：罗志才研究所：地球物理大地测量单位：测绘学院2006年3月教材与参考书1、教材郭俊义编著. 物理大地测量学基础. 武汉测绘科技大学出版社，20002、参考书（1）管泽霖，宁津生编. 地球形状及外部重力场（上册）. 测绘出版社，1981（2）W.A. Heiskanen and H. Moritz物理大地测量学. 卢福康，胡国理译. 北京：测绘出版社，1979（3）操华胜编著. 地球重力学（讲义）（4）管泽霖，宁津生编. 地球重力场在工程测量中的应用. 武汉测绘科技大学出版社，1992（5）李建成，陈俊勇，宁津生，晁定波. 地球重力场逼近理论与中国2000似大地水准面的确定. 武汉大学出版社，2003教学安排1、教学目的物理大地测量学是大地测量学的一门重要的专业课程，其主要任务是研究地球形状及外部重力场。
通过对本课程的学习，要求学生掌握地球重力场的基本知识、确定大地水准面的理论和方法（包括大地测量学边值问题的基础理论、Stokes理论和Molodensky理论等）、地球重力场的相关应用等，并为学生进一步研究地球重力场及相关地球科学问题打下坚实的基础。
2、教学要求熟悉“物理大地测量学的基本概念、研究内容及主要应用领域”，掌握“重力测量的基本原理、确定地球重力场的基本理论及相关的基础知识”，重点掌握“地球重力位理论和确定大地水准面形状的Stokes理论”。
3、课程内容与学时分配课程内容与学时分配表内容学时概述2重力测量原理5位理论基础10正常重力场8确定大地水准面形状的Stokes理论10基于Moledensky理论确定地球形状的基本原理5地球重力场的应用5第一章概述重点讲授物理大地测量学的发展进程、学科任务及内容；简单介绍该课程与本专业其它课程、地球物理学、地球动力学、海洋学等相关学科的关系，以及在国家经济建设、国防与军事建设中的地位和作用。
《大地测量学》教学大纲（最终版）第一篇: 《大地测量学》教学大纲（最终版）《大地测量学》教学大纲一、课程概述1. 课程的性质与地位“大地测量学基础”是测绘学科本科各专业的一门专业基础必修课, 对学生建立测绘基准（包括: 大地基准、高程基准、重力基准）和测绘系统（包括: 大地坐标系统、平面坐标系统、高程系统、地心坐标系统和重力测量系统）等测绘学科的基本概念, 了解大地测量数据采集技术和大地控制网的建立技术, 掌握大地测量学的基本理论、技术和方法, 培养学生良好的业务作风, 为进一步学习其他专业课打下坚实基础具有不可替代的重要作用和意义。
2. 课程基本理念本课程的教学应坚持以人为本、以学为主、注重创新意识和综合素质培养的指导思想, 坚持将知识学习、能力训练和综合素质培养融为一体, 将大地测量学理论学习与测绘实践紧密结合, 强调学生在学习中发现问题、分析问题、解决问题的能力, 注重对学生科学探索精神、创新意识和团队精神的培养。
3. 课程设计思路本课程以测绘基准和测绘系统为主线, 以各专业后续专业课程的需要和工程实际应用为主导, 按照循序渐进的思路, 从大地测量数据采集技术入手, 逐步引入各类测绘成果处理过程中所必须依据的各种基准和系统, 并安排相应的计算实习, 巩固和加深学生对所学理论的理解。
本课程是近年我院教学改革和课程建设的新产物, 要力求避免原有多门课程知识的简单拼凑, 按照21世纪人才培养对大地测量学基础知识的要求, 针对大学本科生的知识基础, 明确课程主旨, 合理选取课程内容, 贯彻“少而精”的方针。
因此, 本课程并不完全遵循已有的专业课程体系, 也不受限于以往的课程设置范式。
大学专业基础课程与适当介绍学术热点、学术前沿之间似乎存在一定的矛盾, 但恰好可以成为激励学生热情并融科学性、趣味性于一炉的画龙点睛之处。
因此, 本课程在重视基础内容的经典性和完整性的同时, 也酌情安排一些关于学科新进展的窗口, 以利于开拓学生的视野和思路, 并作为测量工程后续专业课程的接口。
《物理大地测量学》教学大纲课程代码：1400301课程负责人：李建成课程中文名称: 物理大地测量学课程英文名称：Physical Geodesy课程类别：必修、选修课程学分数：2.5课程学时数：45授课对象：测绘工程专业/地球物理专业本课程的前导课程：大地测量学基础，数学物理方程一、教学目的通过对本课程的理论学习及实践教学，使学生掌握确定地球形状及外部重力场的基本知识、重力测量的作业模式及操作方法，为学生毕业后开展生产作业和相关科学研究打下坚实的基础。
二、教学任务本课程的主要学科任务是研究地球形状及外部重力场，主要讲述物理大地测量学的发展过程，位理论基础知识，正常重力场的确定，重力归算，确定大地水准面的理论与方法，重力测量原理，高程系统；此外还介绍物理大地测量学中计算方法，卫星测高学和卫星重力学等内容。
三、教学内容的结构及学时安排四、模块教学任务第一章概述重点讲授物理大地测量学的任务及学科内容，该课程与本专业其它课程、地球物理、地球动力学、海洋学等相关学科的关系，以及在国家经济建设、国防与军事建设中的地位和作用。
第二章位理论基础2.1引力及引力位2.2层、面、质体引力及其位2.3球谐函数2.4大地测量边值问题本章重点讲授引力及引力位的定义，质点引力位、质面（单层和双层）引力位、质体引力位，引力位的正则性、引力位及其一阶导数和二阶导数的连续性问题等；Laplace方程的求解方法，特殊函数勒让德函数的形式、性质、计算方法；三类大地测量边值问题的定义、Stokes定理。
第三章重力和重力位3.1重力和重力位3.2重力场的几何学3.3正常重力和正常重力位3.4扰动位和重力异常3.5改进的Poisson积分公式和Stokes公式3.6扰动位及其重力场参数的表达本章重点讲授重力位和离心力位的定义及性质；地球重力场的几何意义，大地水准面的曲率；引进地球正常重力场的目的意义及基本要求，正常重力和正常重力位的定义及性质，地球重力位的球函数展开式及其零阶项、一阶项和二阶项的物理意义，利用Laplace方法和Stokes方法确定地球正常重力场的基本原理及其结果，实用正常重力公式及正常重力场的基本性质。
扰动位、重力异常及扰动重力的基本概念，物理大地测量的基本方程式；改进的Poisson积分公式和Stokes公式；扰动位及其函数的球谐级数展开式。
第四章重力归算4.1空间改正4.2布格归算4.3地形均衡理论4.4残差地形模型本章重点讲授各种重力归算方法（空间改正、布格改正、地形改正和均衡改正）的基本原理，两种地形均衡理论的原理和比较，残差地形模型的定义及其实用计算方法。
课堂讨论回顾之前的授课内容，并集中对学生学习过程中遇到的问题展开讨论。
第五章确定大地水准面的理论和方法5.1概述5.2Stokes问题5.3Molodensky问题5.4Bjerhammar边值问题本章重点讲授几类确定大地水准面方法；Stokes问题的基本原理、前提和假设、解算方法及缺点；Molodensky问题的基本原理、相应的边值问题及与Stokes边值问题的比较，具体的小参数解算方法及解的形式；Bjerhammar问题的定义、基本条件、解算方法及其解的形式和内涵；第六章重力测量原理6.1概述6.2重力测量方法6.3重力基准6.4 重力仪操作简要讲授重力测量的基本原理和几种方法，包括动力法和静力法测定相对重力的原理；主要重力测量仪简介；重力基准。
第七章高程系统7.1高程基准7.2力高7.3正高7.4正常高7.5高程系统的比较本章重点讲授高程基准的概念，位基数、正高、正常高、力高的定义及其与水准测量高程之间的关系；各种高程系统中高程的计算方法以及几类高程系统间的相互比较；第八章物理大地测量学中的计算方法8.1地球重力场的表达方法8.2傅立叶级数与傅立叶变换8.3积分卷积表达式的快速计算8.4级数表达式的快速计算8.5全球重力模型本章重点讲授地球重力场参量之间的相互关系及其具体表达形式；傅立叶级数与傅立叶变换的由来和基本原理，快速傅立叶变换在积分卷积表达式计算中的应用；物理大地测量中球谐级数表达式的快速计算方法（常规方法、格网分裂法、矩阵求和方法、快速傅立叶变换）；全球重力场模型基本概念、相关定义，模型的发展历史及其在地球科学、大地测量学及军事科学中的应用。
课堂讨论重点讲授本课程布置习题的解算方法，分析学生在做习题中存在的问题，并对学生存在的问题展开讨论。
第九章卫星测高学9.1卫星测高构想的提出9.2卫星测高的发展9.3卫星测高的原理9.4海洋重力场反演理论9.5卫星测高技术的应用本章从卫星测高的构想出发，简要介绍卫星测高技术的发展历程，讲述了卫星测高的基本原理、确定全球平均海面高的方法和海洋重力场的反演方法；卫星测高技术的应用。
第十章卫星重力学10.1卫星重力测量发展历程10.2最新重力卫星任务简介10.3卫星重力测量应用成果10.4国内相关领域研究概况10.5未来卫星重力任务构想本章简要介绍卫星重力学的历史、发展阶段，重点讲授新一代三种卫星重力测量技术的基本原理、组成、仪器、系统参数等；利用卫星跟踪卫星、卫星重力梯度测量观测值恢复全球重力场的基本原理和计算方法；卫星重力在海洋学、水文学等领域应用的最新成果；未来卫星重力任务的展望。
五、教学活动以及教学方法上的基本要求课程组根据《物理大地测量学》课程的特点，结合学生知识背景基础和学习特点，以现代教育理念为指导，采用教师指导下的学生主体学习模式，运用多种先进的教学方法和灵活多样的教学方式开展课程教学，积极在课程内容、教学环节、教学方法和教学手段等多方面进行了教学改革。
（1）理论教学与实践教学相结合理论教学以概念、原理和方法为主，着重培养学生扎实的基础理论知识和对课程的兴趣。
如理论教学中提供和展示大量的地球形状及其信息图件、各种重力场信息图片、卫星重力场相关信息照片及地球重力场在测绘科学、地球科学、国防与军事科学中的应用图片等，激发了学生对该课程的浓厚兴趣。
实践教学以培养学生操作技能和解决问题的创新能力为目标。
利用本校实验环境和条件，开展形式多样的实践教学活动，如组织学生参观本校和武汉地区各种先进的重力观测仪、重力观测台站等；学生根据实习大纲要求独立布设重力观测网，采集和处理观测资料，从中发现一些生产中未解决的技术问题，并结合所学理论知识展开讨论，独立对该问题进行分析并完成实习报告。
（2）启发式教学理论教学以教师提出问题、学生思考问题、解决问题为主线，教师在授课时以强调基本概念、原理、方法为主，突出难点和重点，课后布置适当的思考题和作业题；课堂教学与课堂讨论相结合，课堂上注重与学生的互动，开展讨论式教学，对于某些非重点的章节以及容易理解的内容，先提供一个内容提纲，安排学生在课外通过多种途径（如网络、图书馆等）收集、查阅和学习相关内容信息，然后安排学生课堂演讲和讨论，让一些掌握比较好的学生到讲台上演讲，大家讨论提问，最后教师讲评，这种教学方法加强了学生自主学习的能力，取得了很好的教学效果。
实践教学以讨论式、交流式教学方法为主，教师或学生提出问题、学生观察或操作、教师引导观察或操作、学生发表见解或示范操作过程，教师归纳总结。
避免了灌输式教学和杜绝高分低能现象，提高了学生解决问题和创新思维能力。
（3）形式多样的授课方式针对教学内容，开展多种形式的授课方式，如“课堂教学与野外教学结合”、“讲课与讨论结合”、“面授与自学结合”、“演示和参观”、“专题讲座”等。
例如，针对重力探测技术的进展，在教学过程中随时根据授课内容引入最新的资料向学生介绍卫星重力探测技术的国内外发展状况，举办专题讲座等；针对不同专业方向的学生开设相应的延伸课程，作为本课程内容的深化和补充，解决了本课程课时的限制，使学生对本课程所述内容有进一步了解或学有余力的学生能够了解更细致、更深入的内容；播放教学录像短片，使学生对学习的内容有一个直观的认识；鼓励能力强的学生编程实现地球重力场的各种计算，指导学生完成研究性论文，既让学生在达成目标后获得成就感，又消除了他们对原理、理论和算法的神秘感和畏惧感，激发了学生的主观能动性。
（4）多媒体课件、教学录像和交互式软件的灵活应用多媒体教学与传统的板书教学相结合，充分发挥现代电化教学技术在授课中的先进性作用，课程组提出了课堂教学要使用多媒体，但不能依赖多媒体。
授课老师自己编制多媒体课件，收集相关的录像、影片和与实践教学有关的交互式软件，在课堂上加以应用，或提供给学生课后自学，既提高了学生学习的兴趣，激发学生自主探索与研究的学习主动性，又使复杂的原理通过生动的多媒体课件来展现，便于学生准确掌握学习内容。
（5）网络的灵活运用利用网络技术，以互联网为基地，建立了课程学习网站。
课程组通过网络向学生提供丰富的学习资源，包括课件、电子图书和相关链接等。
同时，授课教师也通过网络为学生答疑解惑，缩短了教师与学生之间的距离，增加了相互交流的机会。
目前课程组初步建成了本课程的网络教学环境，为学生自学、个性化教学和远程教学等提供了广阔的空间。
（6）贴近实际的演示和实习过程无论是演示还是实习，均采用实测数据按照工程实践要求进行。
如在实习中，要求学生按工程要求自行完成各个环节（设计、踏勘、选点、施测、处理、质量控制、总结）。
提高了学生的动手能力，加深了学生对理论知识的理解和测量作业流程、方法的掌握，培养了学生解决实际问题的能力。
（7）灵活多样的考核方式课程考试是检验教师授课质量和学生学习效果的重要手段，本课程采取作业、平时测验、期末考试、面试、操作技能、课堂演讲、课程论文或读书报告等多种形式相结合的考核方式，发现问题及时解决，对全面了解学生的学习状况和教师的授课效果非常有效，既克服了学生对考试的畏惧心理，又提高了教学质量。
六、教材与参考书教材：[1]《物理大地测量学基础》，测绘出版社，郭俊义编著，2001[2]《物理大地测量学》，测绘出版社，W.A. Heiskanen & H. Moritz著，卢福康、胡国理译，1979[3]《地球形状及外部重力场》（上册），测绘出版社，管泽霖、宁津生编，1981参考书：[1]《Physical Geodesy》，W.H. Freeman出版，W.A. Heiskanen & H. Moritz著，1967[2]《Physical Geodesy》，SpringerWienNewYork出版，B. Hofmann-Wellenhof & H.Moritz，2006[3]《Geodeys and Gravity》，Samizdat Press出版，J. Wahr 编著，1996[4]《重力测量与地球形状学》（上、下册），科学出版社，方俊著，1975[5]《地球重力场在工程测量中的应用》，测绘出版社，管泽霖、宁津生编，1992[6]《地球重力场逼近理论与中国2000似大地水准面的确定》，武汉大学出版社，李建成，陈俊勇，宁津生，晁定波著，2003七、考核方式考核方式：考试（平时成绩占40%，考试成绩占60%）。
