太原理工大学大地测量第1章

1、远古～17世纪：圆球时代
代表成果：亚历山大学者埃拉托色尼
在埃及亚历山大城和赛尼城间通过测纬差
和子午弧长的方法计算圆球的半径。
2、地球椭球阶段：
17世纪初～19世纪下半叶，对地球是椭球的
有关理论进行了发展。 代表成果//几何大地测量方面
长度单位建立---法国，1799年
最小二乘原理提出---法国，Legendre/1806
的不同而产生的变化方面的研究；进行 海平面变化、地壳形变、极移变化的研
究，为精确的大地坐标系的建立，提供
理论支持。
2、建立和维持全球性、高科技的天文 大地水平控制网和精密水准网，为国防
及国民经济建设服务。
3、进行大地测量仪器、数据处理理论 与方法的研究，解决下列数据处理的
基本数学问题：
（1）地面数据 椭球面转换
主要表现在空间技术国防建设领域三大地测量学科或技术特点既是基础学科又是应用学科第二节大地测量学的基本体系和内容一基本体系1从知识构成看大地测量测量学体系以线性代数数理统计矩阵论微积分及级数数值计算等数学知识为理论结合电磁波测距无线通讯惯性力学等知识研究地球形状及重力场研究坐标系建立与变换问题研究空间点的位置与速度
代表成果//物理大地测量方面
法国,克莱罗,提出了重力等位面概念,给
出重力加速度计算公式---克莱罗定理
法国, Legendre,提出了重力位函数要领, 指出引力是重力位对方向的一阶导数 英国,Pratt、Airy提出了地壳均衡说 重力测量取得进展，制造了便携式重力 仪
3、大地水准面阶段：
识，研究地球形状及重力场，研究坐标系
建立与变换问题，研究空间点的位置与速度。
2、从任务与技术手段划分现代大地测量学 的体系 （1）几何/天文大地测量学 •任务包括：确定地球的几何形状与大小、
地面点的几何位置；建立国家水平及高程控
制网，及其原理与方法的研究；
•技术手段：精密角度测量、距离测量、
水准测量。 •数据处理主要集中于：地球椭球面上的
二、展望
1.未来大地测量的主要技术手段 GPS/GLONASS/GALILEO/北斗 VLBI---Very Long Baseline Interferometrey SLR---Satellite Laser Ranging
2.未来大地测量的任务
----建立空间大地网
3.大地测量未来发展的最重要目标
（俄国）,其边界为地球表面。
提出了新的椭球参数 大量数学研究成果引入大地测量的数
据处理中，提出了许多测量平差方法
三面关系
4、现代大地测量时期
20世纪下半叶开始，以电磁波测距、
VLBI、SLR、GPS/GLONASS/GALILEO/ 北斗2代系统等为代表的测量技术正推动 着大地测量学的理论与技术进步。
19世纪下半叶～20世纪中叶
1872年，德，李斯廷，提出了大地水准面要
领，人类对地球的认识进入了大地水准面时
代。
代表成果//几何大地测量学方面 天文大地网布设有了重大进展 铟瓦尺制造成功，天文重力测量同重力
测量测量相结合代替天文水准测量方面
取得进展
代表成果//物理大地测量学方面
大地测量边值理论提出 著名的理论方法有：边值问题克莱罗定 理（法）,以椭球面为边界解决边值问题; 斯托克司（英）积分公式,以大地水准面 为边界解决边值问题;莫洛金斯基方法
数学变换方面。
（2）物理大地测量学
•任务包括：用物理方法确定地球形状及
外部重力场。
•任务：分析地球重力场,用位理论推求地
球形状,用物理方法确定地球形状及外部 重力场,解决“实际测量量：(长度、角度)
的归算问题。
•技术手段：重力测量
•数据处理：以重力测量结果为观测量，
用位理论探求描述大地水准面形状的。
平面转换 （2）各类数据联合平差问题：
边长、角度、基线、方位等
三、大地测量与其它学科关系
1、数学、物理学、计算机科学是大地测 量学的基础。
•其中尤以数学的基础性最强，用到的数
学内容包括：解析几何、微分几何、高 等代数、微积分、函数论、概率论、傅
立叶分析、矢量与张量、特殊函数、最
优化方法、有限元、数理统计、实验数
灾害防治领域
保障作用：
主要表现在空间技术、国防建设领域
三、大地测量学科（或技术）特点 既是基础学科，又是应用学科
第二节 大地测量学的基本体系和内容
一、基本体系 1、从知识构成看大地测量测量学体系
以线性代数、数理统计、矩阵论、微积分
及级数、数值计算等数学知识为理论，结
合电磁波测距、无线通讯、惯性力学等知
----精化地球重力场模型 对360阶次模型进行精化，实现精化度达 5～10cm的精化水平。 目前已建立的地球重力场模型达1440阶 次，但其精化工作尚在进行中。
作业：
1、理解大地测量学的体系和内容. 2、理解大地水准面、椭球面及其相互
关系始终是大地测量学研究的主题。
3、通读第一章两遍。
第一章 绪论
第一节 大地测量学的定义和作用 一、大地测量学定义
现代定义:
大地测量学是在一定的时间—空间参考系
统(坐标系)中,测量和描绘地球及其它星体
的科学.
经典定义:
大地测量学是测量和描绘地球表面的科 学-----1880，德：F.R.Helmert. 二、作用 基础性、公益性作用：
主要体现在国民经济、地球科学研究、
数学模型。
（3）空间大地测量学 应用空间技术研究地球的形状与大小， 地球坐标系的建立与精化，大地水准面 的建立与精化。
主要技术手段有Βιβλιοθήκη GPS（GLONASS、Galileo、北斗二代）、VLBI、SLR、
LLR。 二、大地测量学基本内容 1.进行地球重力场的基础理论研究；进
行地球重力场及地球形状随时间、空间
年首次发表；实际是德，Gauss，1794年已
提出并应用这一理论计算了谷神星轨道。但
在1809年才发表。
椭球大地测量学形成， Gauss、 Legendre、Bessel做出了奠基性贡献。
弧度测量大规模展开，以英、西、德、
俄、美为代表的三角测量
推算出了许多地球椭球参数，著名的有
Bessel椭球（1840）、克拉克椭球（1841）
据处理方法，数学既是大地测量学的基
础，又是大地测量学的理论。 •物理学主要用重力原理、电磁学、通
讯技术、地球动力学等，对大地测量学
而言，物理学与数学同等重要。
•计算机科学中几乎所有的内容。
2、大地测量学与地球物理学、空间科 学、天文学、海洋学相互渗透。
第三节 大地测量学发展简史及展望
一、发展简史（自学为主）