大地测量学的定义、作用、基本体系和基本内容
山东交通学院大地测量学基础重点(1)
大地测量学基础1、大地测量学的定义与作用定义：在一定的时间与空间参考系统中，测量和描绘地球形状及其重力场并监测其变化，研究近地空间定位技术并为人类活动提供关于地球的空间信息的一门学科作用：大地测量学为地球科学研究提供时空坐标基础；大地测量学在防灾及环境监测中发挥着特殊作用；大地测量学是发展空间技术和国防建设的重要保障；建立大地控制网为测绘工程提供大地参考框架。
2、大地测量学的基本体系和内容基本体系：几何大地测量学物理大地测量学空间大地测量学内容：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；研究月球及太阳系行星的形状及重力场；建立和维持国家天文大地水平控制网和精密水准网；研究高精度观测技术和方法；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。
3、大地测量学的发展简史及展望（以上三个课本第一章内容）发展简史：地球圆球阶段地球椭球阶段大地水准面阶段现代大地测量新时期展望：全球卫星导航定位系统(GNSS)，激光测卫(SLR)以及甚长基线干涉测量(VLBI)是主导本学科发展的主要的空间大地测量技术；空间大地网在地球科学研究中发挥重要作用；精化地球重力场模型是大地测量学的重要发展目标；深空大地测量为空间探测提供定位技术保障，深空网的建设将是空间大地测量的重要内容。
4、岁差：地球绕地轴旋转，由于日月等天体的影响，地球的旋转轴在空间围绕黄极发生缓慢旋转，形成一个倒圆椎体，这种运动叫做岁差。
5、章动：地球受日月引力的影响，瞬时北天极将绕瞬时平北天极产生旋转，大致形成椭圆形轨迹，这种现象叫章动6、极移：地球自转轴处了章动、岁差的变化外，还存在着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，这种现象叫极移。
7、国际协议原点：国际上采用的5个纬度服务站以1900-1905年的平均纬度所确定的平级作为基准点8、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叫恒星时。
大地测量学基础知识
第一章1.大地测量学的定义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。
2.大地测量学的基本体系以三个基本分支为主所构成的基本体系。
几何大地测量学物理大地测量学空间大地测量学3.大地测量学的基本任务精确确定地面点位及其变化研究地球重力场、地球形状和地球动力现象4.大地测量学的基本内容1、大地测量基础知识（基准面和基准线，坐标系统和时间系统，地球重力场等）；2、大地测量学的基本理论（地球椭球基本的理论,高斯投影的基本理论，大地坐标系统的建立与坐标系统的转换等）；3、大地测量基本技术与方法（经典的、现代的）4、大地控制网的建立（包括国家大地控制网、工程控制网。
形式有三角网、导线网、高程网、GPS网等）；5、大地测量数据处理（概算与平差计算）。
5.大地测量学的基本作用1、为地形测图与大型工程测量提供基本控制；2、为城建和矿山工程测量提供起始数据；3、为地球科学的研究提供信息；4、在防灾、减灾和救灾中的作用；5、发展空间技术和国防建设的重要保障。
第二章1.岁差章动极移由于日、月等天体的影响，类似于旋转陀螺，地球的旋转轴在空间围绕黄极发生ε=︒，旋转周期为26000缓慢旋转，形成一个倒圆锥体，其锥角等于黄赤交角23.5年，这种运动称为岁差。
月球绕地球旋转的轨道称为白道，由于白道对黄道有约5︒的倾斜，使得月球引力产生的大小和方向不断变化，从而导致地球旋转轴在岁差的基础上叠加18.6年的短周期运动，振幅为9.21''，这种现象称为章动。
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，这种现象称为极移。
2.恒星时太阳时原子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，称为恒星时。
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。
原子时是一种以原子谐振信号周期为标准，并对它进行连续计数的时标。
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 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。
大地测量学在地学中的地位和作用
大地测量学在地学中的地位和作用
大地测量学是地学领域中的基础性学科，即为人类的活动提供地球空间信息的学科。
社会经济的迅速发展，人口的增长，人类可利用的地球空间受到严峻的约束。
获取地球空间信息，合理利用空间资源，已成为当前社会经济发展战略的重要环节。
大地测量学与地球科学多个分支互相交叉渗透，还将为探索地球深层结构、动力学过程和力学机制服务。
大地测量在地学中的作用可概括为下列五个方面：
（1）为人类活动提供地球信息。
继续为国民经济建设和国防建设服务，扩大在各个领域中的作用，用于交通工具的自动导航，大型精密工程的规划和建设，海洋资源的开发等。
（2）在防灾减灾和救援活动中发挥日益增强的作用。
为地震的预测提供监测信息，监测预报滑坡和泥石流，为预报厄尔尼诺现象提供信息。
利用gps定位技术结合卫星通讯建立灾难事件救援系统。
（3）在环境监测和保护等领域中发挥重要作用。
监测极地冰盖和海平面的变化，给出森林面积缩小、草原蜕化、沙漠扩大、耕地面积减小等环境破坏的分布评估。
（4）探索地球物理现象的力学机制，获取表征地球运动和形变的参数，如板块运动的速率、固体潮的洛夫数、地壳形变的速度和加速度等。
（5）为空间技术和国防现代化建设提供重要保障，如地球重力场模型和精密地心参考框架等。
《大地测量基础》教学大纲
《大地测量基础》教学大纲一、课程基本信息1．课程代码：211283002．课程中文名称：大地测量基础课程英文名称：Fundamentals of Geodesy3．面向对象：测绘工程及遥感科学与技术专业学生4．开课学院（课部）、系（中心、室）：信息工程学院、测绘工程系5．总学时数：56讲课学时数：46 ，实验学时数：106．学分数：3.57．授课语种：中文，考试语种：中文8．教材：孔祥元、郭际明、刘宗泉编著的《大地测量学基础》（武汉大学出版社）二、课程内容简介《大地测量学基础》课程系统介绍了大地测量的基本理论、方法和应用技术，主要内容包括：坐标系统与时间系统建立的基本知识、重力场的基本知识、有关椭球面的基本概念，地球表面上的观测值转换到椭球面上观测值的计算及椭球面上点位坐标转化到高斯平面上点位坐标的高斯投影的基本原理和投影改正的计算方法，各种椭球坐标系及其换算的概念以及工程测量投影面与投影带选择的概念、各种控制网的布设原则和方案，工程水平控制网技术设计的理论和方法。
应用技术包括：精密测角仪器的基本构造、使用和检验的方法，以及精密测角的方法及精密水准仪的基本构造、使用和检验的方法，以及精密水准测量和电磁波测距三角高程测量的方法电磁波测距的基本原理以及光波测距仪的使用和检验方法。
三、课程的地位、作用和教学目标该课程是现代信息社会中测绘类相关专业本科生必须具备的专业课之一，具有重要的作用。
该课程的教学目标是：通过该课程的学习，使学生在掌握传统控制测量技术方法及应用的基础上，增加新测绘技术知识的积累和应用，为今后从事测绘及相关工作打下坚实基础。
四、与本课程相联系的其他课程高等数学、大学物理学、测量学、误差理论与测量平差、测量平差程序设计五、教学基本要求通过课程理论知识的40学时的讲授及16学时的高精度测绘仪器的操作实践，使学生掌握理论和实践相结合的专业技术方法。
六、考核方式与评价结构比例本课程考核方式：平时考核和闭卷笔试考核两部分组成。
大地测量学
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Introduction to Object-Oriented Programming with Java--Wu
Chapter 0 - 7
§1.1 大地测量学的定义和作用
2）要有一个精确的全球重力场模型，用来描述对飞行器 的约束。 重力场模型中位展开系数是卫星轨道动力方程中的 决定性参数。 在国防中的这种保障作用体现在： 从古代战争到现代战争，以及未来战争，都需要军事测 绘做保障，1）超前储备保障； 2）动态实时保障。 例如，战争区域中的电子地图，数字地图，军事目标的 三维坐标是现代战争中不可缺少的测绘文件，而这 些军事测绘资料都离不开大地测量手段取得。 4、在当代地球科学研究中的地位越来越重要。
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Chapter 0 - 8
§1.1 大地测量学的定义和作用
和重力测 块边界 用卫星测高技术SLR和重力测量数据测定海底板块边界 高技术 和重力 量数据测定海底板块边 分布情况，监测海水面变 分布情况，监测海水面变化，以高分辨率测定海底地形。 海水面 以高分辨率测定海底地形。 利用VLBI及SLR能以 及 能以1mm/秒的分辨率精确地测定板块 秒的分辨率精确地测 利用 能以 秒的分辨率精确地 定板块 相对运动，监测地壳运动，为解释板块运动、断裂、地震 监测地壳运动 地壳运 断裂、 活动提供科学依据。 提供科学依据。 总之，大地测量学是测绘科学的各个分支学科（包括工 大地测量学是测绘科学的各个分支学科（ 测绘科学的各个分支学科 程测量、海洋测绘、矿山测量、航测、地图制图及GPS等） 海洋测绘、 测绘 等 的基础学科。 的基础学科。因为大地测量学的基础理论、手段和方法 大地测量学的基础 为这些测绘学科提供了先决条件。 为这些测绘学科提供了先决条件。 学科提供研究全球或相当大范围内的地球， 各个测 不相互平行， 各个测站铅垂线不相互平行，同时 及地球重力场及形状， 顾及地球重力场及形状，因为地球 重力场对研究地球形状， 场对研究地球形状 重力场对研究地球形状，对高精度 量及数据处理有着不可忽视 测量及数据处理有着不可忽视的作 用和影响。 用和影响。
大地测量学第一章绪论
六、大地测量学的发展简史
第一阶段：地球圆球阶段，从远古至17世纪，人们 用天文方法得到地面上同一子午线上两点的纬度 差，用大地法得到对应的子午圈弧长，从而推得 地球半径（弧度测量 ）。
公元前3世纪，亚历山大学者埃拉托色尼进行了弧度测量， 估算出地球半径（与现代值大约差100km）
用这种方法解决地球大小问题分为两种测量：
物理大地测量标志性成就：
2) 重力位函数的提出：为了确定重力与地球形状的关系， 法国的勒让德提出了位函数的概念。所谓位函数，即是 有这种性质的函数：在一个参考坐标系中，引力位对被 吸引点三个坐标方向的一阶导数,等于引力在该方向上 的分力。研究地球形状可借助于研究等位面。因此，位 函数把地球形状和重力场紧密地联系在一起。
5q
q 2a 1
2
当 90时 ,可 得 重 力 扁 率 :p ee
e
288
q为赤道上的离心力与赤道上重力加速度之比，α为椭球扁率
①同一水准面上的重力值随纬度变化而变化； ②同一水准面上赤道上重力值有最小值，两极处有最大值； ③通过重力测量可以推求地球的大小。
• 几何大地测量学
• 物理大地测量学 • 空间大地测量学 （一）几何大地测量学（即天文大地测量学）
• 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。
从19世纪下半叶至20世纪40年代，人们将对椭球 的认识发展到是大地水准面包围的大地体。
几何大地测量学在这阶段的进展主要体现在以下几 方面：
大地测量学复习要点总结
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
大地测量学基础:《大地测量学基础》是2010年5月1日武汉大学出版社出版的图书，作者是孔祥元。
图书简介:该书是“十一五”国家级规划教材，也是国家精品课程教材。
本教材严格按照教育部批准的“十一五”国家级规划教材立项要求和全国高等学校测绘学科教学指导委员会以及武汉大学的具体要求进行编写，是全国高等学校测绘工程专业本科教学用教材，也可供从事测绘工程专业及相关专业的科技人员、管理人员及研究生等参考。
图书目录:序第二版前言前言第1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1.1.2 大地测量学的地位和作用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1.2.2 大地测量学的基本内容1.2.3 大地测量学同其他学科的关系1.3 大地测量学的发展简史及展望1.3.1 大地测量学的发展简史1.3.2 大地测量的展望第2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2.1.2 地球的自转2.2 时间系统2.2.1 恒星时(ST)2.2.2 世界时(UT)2.2.3 历书时(ET)与力学时(DT)2.2.4 原子时(AT)2.2.5 协调世界时(UTC)2.2.6 卫星定位系统时间2.3 坐标系统2.3.1 基本概念2.3.2 惯性坐标系(ClS)与协议天球坐标系2.3.3 地固坐标系2.3.4 坐标系换算第3章地球重力场及地球形状的基本理论3.1 地球及其运动的基本概念3.1.1 地球概说3.1.2 地球运动概说3.1.3 地球基本参数：3.2 地球重力场的基本原理3.2.1 引力与离心力3.2.2 引力位和离心力位3.2.3 重力位3.2.4 地球的正常重力位和正常重力3.2.5 正常椭球和水准椭球，总的地球椭球和参考椭球3.3 高程系统3.3.1 一般说明3.3.2 正高系统3.3.3 正常高系统3.3.4 力高和地区力高高程系统3.3.5 国家高程基准3.4 关于测定垂线偏差和大地水准面差距的基本概念3.4.1 关于测定垂线偏差的基本概念3.4.2 关于测定大地水准面差距的基本概念3.5 关于确定地球形状的基本概念3.5.1 天文大地测量方法3.5.2 重力测量方法3.5.3 空间大地测量方法第4章地球椭球及其数学投影变换的基本理论4.1 地球椭球的基本几何参数及其相互关系4.1.1 地球椭球的基本几何参数4.1.2 地球椭球参数间的相互关系4.2 椭球面上的常用坐标系及其相互关系4.2.1 各种坐标系的建立4.2.2 各坐标系间的关系4.2.3 站心地平坐标系4.3 椭球面上的几种曲率半径4.3.1 子午圈曲率半径4.3.2 卯酉圈曲率半径4.3.3 主曲率半径的计算4.3.4 任意法截弧的曲率半径4.3.5 平均曲率半径4.3.6 M，N，R的关系4.4 椭球面上的弧长计算4.4.1 子午线弧长计算公式4.4.2 由子午线弧长求大地纬度4.4.3 平行圈弧长公式4.4.4 子午线弧长和平行圈弧长变化的比较4.4.5 椭球面梯形图幅面积的计算4.5 大地线4.5.1 相对法截线4.5.2 大地线的定义和性质4.5.3 大地线的微分方程和克莱劳方程4.6 将地面观测值归算至椭球面4.6.1 将地面观测的水平方向归算至椭球面4.6.2 将地面观测的长度归算至椭球面4.7 大地测量主题解算概述4.7.1 大地主题解算的一般说明4.7.2 勒让德级数式4.7.3 高斯平均引数正算公式4.7.4 高斯平均引数反算公式4.7.5 白塞尔大地主题解算方法4.8 地图数学投影变换的基本概念4.8.1 地图数学投影变换的意义和投影方程4.8.2 地图投影的变形4.8.3 地图投影的分类4.8.4 高斯投影简要说明4.9 高斯平面直角坐标系4.9.1 高斯投影概述4.9.2 正形投影的一般条件4.9.3 高斯投影坐标正反算公式4.9.4 高斯投影坐标计算的实用公式及算例4.9.5 平面子午线收敛角公式4.9.6 方向改化公式4.9.7 距离改化公式4.9.8 高斯投影的邻带坐标换算4.10通用横轴墨卡托投影和高斯投影族的概念4.10.1 通用横轴墨卡托投影概念4.10.2 高斯投影族的概念4.11兰勃脱投影概述4.11.1 兰勃脱投影基本概念4.11.2 兰勃脱投影坐标正、反算公式4.11.3 兰勃脱投影长度比、投影带划分及应用第5章大地测量基本技术与方法5.1 国家平面大地控制网建立的基本原理5.1.1 建立国家平面大地控制网的方法5.1.2 建立国家平面大地控制网的基本原则5.1.3 国家平面大地控制网的布设方案5.1.4 大地控制网优化设计简介5.2 国家高程控制网建立的基本原理5.2.1 国家高程控制网的布设原则5.2.2 国家水准网的布设方案及精度要求5.2.3 水准路线的设计、选点和埋石5.2.4 水准路线上的重力测量5.2.5 我国国家水准网的布设概况5.3 工程测量控制网建立的基本原理5.3.1 工程泓量控制网的分类5.3.2 工程平面控制网的布设原则5.3.3 工程平面控制网的布设方案5.3.4 工程高程控制网的布设5.4 大地测量仪器5.4.1 精密测角仪器——经纬仪5.4.2 电磁波测距仪5.4.3 全站仪5.4.4 GPS接收机5.4.5 TPS和GPS的集成——徕卡系统1200-超站仪(system1200-SmartStation5.4.6 精密水准测量的仪器——水准仪5.5 电磁波在大气中的传播5.5.1 一般概念5.5.2 电磁波在大气中的衰减5.5.3 电磁波的传播速度5.5.4 电磁波的波道弯曲5.6 精密角度测量方法5.6.1 精密测角的误差来源及影响5.6.2 精密测角的一般原则5.6.3 方向观测法5.6.4 分组方向观测法5.6.5 归心改正5.7 精密的电磁波测距方法5.7.1 电磁波测距基本原理5.7.2 N值解算的一般原理5.7.3 距离观测值的改正……第6章深空在地测量简介主要参考文献。
大地测量学知识点
第一章大地测量学定义广义：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。
狭义：大地测量学是测量和描绘地球表面的科学。
包含测定地球形状与大小，测定地面点几何位置，确定地球重力场，以及在地球上进行必须顾及地球曲率的那些测量工作。
大地测量学最基本的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等行星体的空间信息。
P1 P4 P6（了解几个阶段、了解展望）大地测量学的地位和作用：1、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独具风貌的特殊作用3、大地测量是发展空间技术和国防建设的重要保障4、大地测量在当代地球科学研究中的地位显得越来越重要5、大地测量学是测绘学科的各分支学科（其中包括大地测量、工程测量、海洋测量、矿山测量、航空摄影测量与遥感、地图学与地理信息系统等）的基础科学现代大地测量学三个基本分支：几何大地测量学、物理大地测量学、空间大地测量学第二章幵普勒三大行星运动定律: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，与太阳连线哎单位时间内扫过的面积相等3、行星绕轨道运动周期的平方与轨道长半轴的立方之比为常数地轴方向相对于空间的变化（岁差和章动）（可出简答题）地轴相对于地球本体内部结构的相对位置变化（极移）历元：对于卫星系统或天文学，某一事件相应的时刻。
对于时间的描述，可采用一维的时间坐标轴，有时间原点、度量单位（尺度）两大要素，原点可根据需要进行指定，度量单位采用时刻和时间间隔两种形式。
任何一个周期运动，如果满足如下三项要求，就可以作为计量时间的方法：1、运动是连续的2、运动的周期具有足够的稳定性3、运动是可观测的多种时间系统以地球自转运动为基础：恒星时和世界时以地球公转运动为基础：历书时 -太阳系质心力学时、地球质心力学时以物质内部原子运动特征为基础：原子时协调世界时（P23）大地基進：建立大地基准就是求定旋转椭球的参数及其定向（椭球旋转轴平行于地球的旋转轴，椭球的起始子午面平行于地球的起始子午面）和定位（旋转椭球中心与地球中心的相对关系）。
大地测量学
第一章绪论1、大地测量学：在一定时间、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。
最基本任务：测量和描绘地球并检测其变化，为人类活动提供关于地球等行星体的空间信息经典测量学是把地球假设为刚体不变，均匀旋转的球体或椭球体，并一定范围内测绘地和研究其形状、大小及外部重力场。
2、大地测量学地位及作用：（1）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。
（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独具风貌的特殊作用。
（3）大地测量学是发展空间技术和国防建设的重要保障。
（4）大地测量学在当代地球科学研究中的地位显得越来越重要。
（5）大地测量学是测绘学科的各类分支学科（大地测量、工程测量、海洋测量、矿山测量、航空摄影测量与遥感、地图学与地理信息系统等）的基础学科。
3、大地测量学的三个基本分支：几何大地测量学、物理大地测量学及空间大地测量学。
4、现代大地测量学同传统大地测量学之间没有严格界限，但是现代大地测量学确实具有许多新的特征（测量范围大，动态方式，周期短，精度高）。
5、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平面地形及其变化等。
（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）研究为获得告警的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1、地球的运转可分为四类：（1）与银河系一起在宇宙中运动。
（2）在银河系内与太阳系一起旋转。
（3）与其他行星一起绕太阳旋转（公转或周年视运动）（4）绕其瞬时旋转轴旋转（自转或周日视运动）。
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教案2014—2015学年第 1 学期授课班级：测绘工程1241-1242 课程名称：大地测量学基础任课教师：刘小强院部名称：土木工程学院二〇一四年八月十八日上课日期2014年 9 月 2 日第 1 讲章节第1章 绪论1.1 大地测量学的定义和作用1。
2 大地测量学的基本体系和内容1.3 大地测量学的发展简史及展望教学目的要求了解大地测量学的定义和作用理解大地测量学的基本体系和内容了解大地测量学的发展简史及展望重点及处理方法大地测量学的基本体系和内容 重点、详细讲授难点及处理方法无授课方式讲授时间分配5分钟10分钟20分钟40分钟10分钟教学内容1。
本门课程在测绘工程专业中的介绍2。
本门课程的主要内容与课程安排3.大地测量学的定义和作用4.大地测量学的基本体系和内容5.大地测量学的发展简史及展望6。
本讲小结5分钟主要教学方法与手段多媒体+板书+提问课后作业1.大地测量学有什么作用?试举例说明。
2.简述大地测量学的基本体系和内容。
参考资料《应用大地测量学（第三版)》，张华海,王宝山，赵长胜著，中国矿业大学出版社,2007《大地测量学基础（第一版）》,吕志平，乔书波著,测绘出版社，2010教学后记大地测量学的核心是定位，是一门重要的测绘基础学科.主要教学方法与手段多媒体+板书+提问课后作业1。
岁差和章动指的是什么？它们会造成什么影响? 2。
时间系统的要素是什么？如何描述时间系统？3.几种典型的时间系统各自有什么用途？参考资料《应用大地测量学（第三版）》,张华海，王宝山，赵长胜著，中国矿业大学出版社，2007《大地测量学基础（第一版)》，吕志平，乔书波著,测绘出版社，2010教学后记时间对于大地测量学而言是一个非常重要的参数。
大地测量学复习资料
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
第一章1.大地测量学是通过在广大的地面上建立大地控制网，精确测定大地控制网点的坐标，研究测定地球形状、大小和地球重力场的理论、技术与方法的学科。
2.大地测量的基本任务(1)技术任务:精确测定大地控制点的位置及其随时间的变化也就是它的运动速度场，建立精密的大地控制网，作为测图的控制，为国家经济建设和国防建设服务。
(2)科学任务:测定地球形状、大小和重力场，提供地球的数学模型，为地球及其相关科学服务。
3.大地测量的作用(1)为地形测图与大型工程测量提供基本控制；(2)为城建和矿山工程测量提供起始数据；(3)为地球科学的研究提供信息；(4)在防灾、减灾和救灾中的作用；(5)发展空间技术和国防建设的重要保障。
4.大地测量学的主要研究内容大地测量、椭球测量学、天文测量大地重力学、卫星大地测量学、惯性大地测量学第二章1.大地水准面:设想海洋处于静止平衡状态时，将它延伸到大陆下面且保持处处与铅垂线正交的包围整个地球的封闭的水准面. 特点：重力方向不规则变化:原因是地表起伏不平、地壳内部物质密度分布不均匀大地水准面处处与铅垂线正交，所以大地水准面是一个无法用数学公式表示的不规则曲面。
2.参考椭球:把形状和大小与大地体相近，且两者之间相对位置确定的旋转椭球称为参考椭球。
参考椭球面是测量计算的基准面，椭球面法线则是测量计算的基准线。
另外，水准面是外业观测时的基准面，铅垂线是外业观测时的基准线3.总地球椭球：从全球着眼，必须寻求一个和整个大地体最为接近、密合最好的椭球，这个椭球又称为总地球椭球或平均椭球。
总地球椭球满足以下条件：（1）椭球质量等于地球质量，两者的旋转角速度相等。
（2）椭球体积与大地体体积相等，它的表面与大地水准面之间的差距平方和为最小。
（3）椭球中心与地心重合，椭球短轴与地球平自转轴重合，大地起始子午面与天文起始子午面平行。
大地水准面与椭球面在某一点上的高差称为大地水准面差距，用N表示。
4.垂线偏差：同一测站点上铅垂线与椭球面法线不会重合。
大地测量学基础知识
第一章1. 大地测量学的定义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。
2. 大地测量学的基本体系以三个基本分支为主所构成的基本体系。
'几何大地测量学:物理大地测量学.空间大地测量学3. 大地测量学的基本任务精确确定地面点位及其变化研究地球重力场、地球形状和地球动力现象4. 大地测量学的基本内容1、大地测量基础知识（基准面和基准线，坐标系统和时间系统，地球重力场等）；2、大地测量学的基本理论（地球椭球基本的理论，高斯投影的基本理论，大地坐标系统的建立与坐标系统的转换等）；3、大地测量基本技术与方法（经典的、现代的）4、大地控制网的建立（包括国家大地控制网、工程控制网。
形式有三角网、导线网、高程网、GPS网等）；5、大地测量数据处理（概算与平差计算）。
5. 大地测量学的基本作用1、为地形测图与大型工程测量提供基本控制；2、为城建和矿山工程测量提供起始数据；3、为地球科学的研究提供信息；4、在防灾、减灾和救灾中的作用；5、发展空间技术和国防建设的重要保障。
第二章1.岁差章动极移由于日、月等天体的影响，类似于旋转陀螺，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23.5，旋转周期为26000年，这种运动称为岁差。
月球绕地球旋转的轨道称为白道，由于白道对黄道有约5的倾斜，使得月球引力产生的大小和方向不断变化，从而导致地球旋转轴在岁差的基础上叠加18.6年的短周期运动，振幅为9.21，这种现象称为章动。
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，这种现象称为极移。
2.恒星时太阳时原子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，称为恒星时。
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。
原子时是一种以原子谐振信号周期为标准，并对它进行连续计数的时标。
原子时的基本单位是原子时秒，3.协调世界时为保证时间与季节的协调一致，便于日常使用，建立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 秒的时间系统，称之为世界协调时（UTC）。
大地测量学基础 第一章
卫星测高
装有激光发射棱镜的低轨卫星
2.第二阶段:（地球椭球阶段）最先由牛顿提出 (1)在此阶段，理论方面 英国的牛顿:万有引力定律,地球椭球学说. 荷兰的斯涅耳:三角测量法 德国的开普勒:行星运动三大定律 荷兰的惠更斯:摆测重力原理 法国的勒让德:最小二乘法,重力位函数 法国的克莱罗:克莱罗定律 英国的普拉特和艾黎:地壳均衡学说 另外此阶段还进行了大量的实测工作。从理论和实 际上推算地球椭球参数，确定地球形状大小。
(2) 现代大地测量学：以空间大地测量学为主要标志，研究 地球及外部宇宙空间。 与经典大地测量学相比，在研究方法、手段方面有显著 不同。主要表现在人造卫星、空间探测器、计算机、通讯技 术等先进技术的应用。
二、大地测量学的地位和作用
1.是国民经济建设和社会发展基础先行性的重要保证。 （1）交通运输事业，资源开发事业，水利水电工程事业，工 业企业建设事业(工厂、矿山等)，农业生产规划和土地管理， 城市建设发展及社会信息管理等，都需要地形图作为规划、设 计和发展的依据。可以说，地形图是一切经济建设规划和发展 必需的基础性资料。
2) 较高精度仪器的使用，如因瓦基线尺，因瓦水准尺，带测 微器的水准仪；将天文大地测量与重力大地测量的结合代替 天文水准等方面也有较大的进步。 3.2 此阶段物理大地测量取得的成就 1) 大地测量边值问题理论的提出。 用已知的重力和重力位求边界面和外部重力场的问题
克莱罗：以椭球面为边界解决边值问题 斯托克司：以大地水准面为边界面解决边值问题 莫洛金斯基：以地球表面为边界，直接用地面重力值确定地球 形状与外部重力场
2)物理大地测量学（理论大地测量学） 基本任务：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：位理论，地球重和场，重力测量及其归算， 推球地球形状及外部重力场的理论与方法。
大地测量学完整课件
4)、研究为获得高精度测量成果的仪器和方法
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 联合网的数学处理理论方法，测量数据库的建立及应用。
现代大地测量 (三个基本分支)
几何大地测量
物理理论大地测量
空间大地测量GPS
1)、几何大地测量学：即天文大地测量学 基本任务 确定地球形状、大小，地面点的几何位置 主要内容 国家大地测量控制网建立的理论、方法，精 密测角、测距、测水准；地球椭球数学性质，椭球面上 的测量计算，椭球数学投影，地球椭球几何参数的数学 模型等
公元827年,阿拉伯人阿尔曼孟通过弧长 测量,推算出纬度35°处的1°子午线弧 长等于111.8Km,比正确值110.95Km 只大1%
2、第二阶段:地球椭球阶段：最先由牛顿提出 在此阶段，理论方面 英国的牛顿:万有引力定律,地球椭球学说. 荷兰的斯涅耳:三角测量法 德国的开普勒:行星运动三大定律 荷兰的惠更斯:摆测重力原理 法国的勒让德:最小二乘法,重力位函数 法国的克莱罗:克莱罗定律 英国的普拉特和艾黎:地壳均衡学说
四、大地测量学的发展简史
1、第一阶段：地球圆球阶段： 将地球看成是圆球进行测量其大小（半径） 公元前六世纪，毕达哥拉斯最先提出地球圆球说。 首次地球半径测量：公元前三世纪，亚历山大学者埃拉托
色尼用子午圈弧长测量法来估算地球半径,与现代数据相比, 误差约 100Km.
亚历山大城
φ
赛尼城
S φ
R
最早一次对地球大小的实测： 我国唐代张遂指导进行。得出子午线上 纬度差一度，地面相距约132Km，与现 代值110.95Km相比，误差约21Km。
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大地测量学的定义、作用、基本体系和基本内容
（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由三个基本分支构成：几何大地测量学、物理大地测量学、空间大地测量学。
（4）基本内容：
1.几何大地测量学也就是天文大地测量学。
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。
2.物理大地测量学也有称为理论大地测量学。
其基本任务是用物理的方法（重力测量）确定地球形状及其外部重力场。
3.空间大地测量学主要研究以人造卫星及其它空间探测器为代表的空间大地测量学的理论、技术和方法。