中国矿业大学大地测量学基础课件
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大地测量学基础 PPT课件
11:06:20
3. 国家高精度GPS B级网
全网由818个点组成，分布全国各地(除台湾省 外)。东部点位较密，平均站间50～70km，中部 地区平均站间100km，西部地区平均站间距 150km。外业自1991年至1995年结束，主要使用 Ashtech MD 12和Trimble 4000 SSE仪器观测。 经数据精处理后，点位中误差相对于已知点在水 平方向优于0.07m，高程方向优于0.16m，平均 点位中误差水平方向为0.02m，垂直方向为 0.04m，基线相对精度达到10-7。
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4. 标石埋设 大地点的坐标，实际上指的就是标石中心
的坐标。
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本节小结
1. 国家平面大地控制网的基本知识 2. 国家平面大地控制网的类型等级：
三角网、GPS网、导线网 3. 国家平面大地控制网的布设程序
11:06:20
第六章 平面控制测量
6.1 国家平面大地控制网建立概述
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4. 全国GPS一、二级网
全国GPS一、二级网是军测部门建立的，一 级网由40余点组成，相邻点间距平均为683km。 外业观测自1991年5月至1992年4月进行，使用 10台MINIMAC 2816接收机作业。网平差后点位 中误差，绝大多数点在2cm以内。二级网由500 多个点组成，二级网是一级网的加密。
3. 国家高精度GPS B级网
全网由818个点组成，分布全国各地(除台湾省 外)。东部点位较密，平均站间50～70km，中部 地区平均站间100km，西部地区平均站间距 150km。外业自1991年至1995年结束，主要使用 Ashtech MD 12和Trimble 4000 SSE仪器观测。 经数据精处理后，点位中误差相对于已知点在水 平方向优于0.07m，高程方向优于0.16m，平均 点位中误差水平方向为0.02m，垂直方向为 0.04m，基线相对精度达到10-7。
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4. 标石埋设 大地点的坐标，实际上指的就是标石中心
的坐标。
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本节小结
1. 国家平面大地控制网的基本知识 2. 国家平面大地控制网的类型等级：
三角网、GPS网、导线网 3. 国家平面大地控制网的布设程序
11:06:20
第六章 平面控制测量
6.1 国家平面大地控制网建立概述
11:06:20
4. 全国GPS一、二级网
全国GPS一、二级网是军测部门建立的，一 级网由40余点组成，相邻点间距平均为683km。 外业观测自1991年5月至1992年4月进行，使用 10台MINIMAC 2816接收机作业。网平差后点位 中误差，绝大多数点在2cm以内。二级网由500 多个点组成，二级网是一级网的加密。
中国矿业大学环境与测绘学院应用大地测量学王中元大地控制网数据处理PPT学习教案
应用大地测量学
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§8.1.1 导线测量概算
（六）导 线概算 实例 P232~234页
应用大地测量学
第15页/共47页
§8.1 大地控制网概算
§8.1.1 导线测量概算 §8.1.2 GPS控制网概算
应用大地测量学
第16页/共47页
§8.1.2 GPS控制网概算
（一）数 据预处 理及其 基线解 算 数据传输—将观测记录数据传输至计算 机，形 成观测 值文件 、卫星 星历文 件、测 站文件 ；基线 解算— 一般采 用双差 观测值 用软件 解算两 点间的 坐标差 （基线 向量） 。
应用大地测量学
（8-3）
d (d ' ei cosi ek cosk )2 (ei sini ek sink )2
第10页/共47页
§8.1.1 导线测量概算
（三）地 面观测 值归算 到椭球 面上的 计算 1、观测 方向值 归算到 椭球面 的改正
水平方 向观测 值归算 到椭球 面上须 在测站 平差和 归心改 正后的 方向值 中加入 三差改 正： 垂线偏差 改正、 标高差 改正和 由法截 弧方向 化为大 地线方 向的截 面差改 正。由 于这三 项改正 在边长 小于10 公里时 ，影响 值小于 0.1″， 因此在 短边导 线概算 时一般 不加三 项改正 。直接 将地面 方向观 测值作 为椭球 面方向 观测值 。
应用大地测量学第二章_大地测量基础知识
应用大地测量学
§2.1.1 水准面和大地水准面
1、野外测量的基准线和基准面——铅垂线和水准面 地球上某点K所受的力： P（离心力）+ F（地心引力）= G（重力）
水准面：静止的液体表面。
应用大地测量学
§2.1.1 水准面和大地水准面
2、大地水准面： 选取标准：十分接近地球表面 + 代表地球形状和大小 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，我们 称它为大地水准面。
参考椭球面－部分参考椭球参数一览表
参考椭球名称
推求年代 长半径a
扁率f
贝塞尔
1841
6377397.15 1：299.1528128 5
克拉克
1866
6378206.4 1：294.9786982
赫尔墨特 海福特 克拉索夫斯基 1967年大地坐标系
1906 1909 1940 1971
6378140 6378388 6378245 6378160
应用大地测量学
§2.1.2 地球椭球与参考椭球面
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。参考椭球有许多个。适合于一个国家的参 考椭球不一定适合另一个国家。
大地测量学基础：第5章 大地测量基本技术与方法(1)
§5－1 建立国家平面大地控制网的基本原理
• 建立国家大地控制网是大地测量学的基本任务之一。 • 由于历史的原因，我国国家控制网是按平面控制网和高程控制网
分开建立的。上世纪九十年代又建立了GPS控制网。 • 国家平面控制网是在全国范围内布设建立的控制网，由国家测绘
局统一组织布建，等级分为一、二、三、四等。
用途：在每隔一定距离的三角点上观测天文来推求大地方位角，控 制水平角观测误差积累对推算方位角的影响。
A (L ) sin
(5 1)
（三）、现代定位新方法
1、GPS测量
• 利用GPS定位技术建立的测量控制网。
• GPS是通过接收和解译人造卫星所发射的电波信号来确定测站点 位置的测量定位系统，它是英文“Global Positioning System”(全 球定位系统）的缩写。
第五章 大地测量基本技术与方法
§5－1 建立国家平面大地控制网的基本原理 §5－2 建立国家高程控制网的基本原理 §5－3 建立工程测量控制网的基本原理 §5－4 大地测量仪器 §5－5 精密角度测量方法 §5－6 精密距离测量方法 §5－7 精密高差测量方法 备讲1—精密水准仪与水准尺的检验 备讲2—球气差系数和大气折光系数 备讲3—三角高程测量的精度 备讲4—垂线偏差对三角高程的影响
折角，折线上的转折点叫导线点（控制点）。 • 测定导线点平面坐标的工作叫导线测量。通过测量导线边长和转
大地测量学基础：第五章 大地测量技术-1-2-3
国家平面大地控制网布设方案
(3)国家高精度GPS B级网
目的：为了精化我国的大地水准面，初步建立覆盖全国的三维 地心坐标框架，精确测定我国大地坐标与地心坐标系之间的转换 参数，监测我国地壳变和板块运动，建立海洋大地测量与陆地大 地测量统一的大地基准。 观测与数据处理：全网由818个点组成，分布全国各地(除台湾 省外)。东部点位较密，平均站间50～70km,中部地区平均站间 100km，西部地区平均站间距150km。外业自1991年至1995年结 束，主要使用Ashtech MD 12和Trimble 4000 SSE仪器观测。经数 据精处理后，点位中误差相对于已知点在水平方向优于0.07m， 高程方向优于0.16m，平均点位中误差水平方向为0.02m，垂直方 向为0.04m，基线相对精度达到10-7
常规大地测量
GPS测量
A
一二三四
B
C
D
E
国家平面大地控制网布设原则
2) 大地控制网应有足够的精度
国家三角网精度，应能满足大比例尺测图的要求, 在测图中，要 求首级图根点相对于起算三角点的点位误差，在图上应不超过 ±0.1mm，相对于地面点的点位误差则不超过±0.1 N mm( N 为 测图比例尺分母)。而图根点对于国家三角点的相对误差，又受图 根点误差和国家三角点误差的共同影响，为使国家三角点的误差 影响可以忽略不计，应使相邻国家三角点的点位误差小于 1/3×0.1 N mm。
测量学基本知识(共42张PPT)
〔2〕摄影测量学
摄影测量学是利用摄影相片来研究和测定物体的形状、大 小和位置的学科。
1.1 测量学概论
ADS40 image at GSD = 20 cm
1.1 测量学概论
1.1 测量学概论
〔3〕地 形 测量学 研究如何将地球外表局部区域内的地物、地貌及其他有
关信息测绘成地形图的理论、方法和技术的学科。
如图1-6所示，假设地面点A为点， 欲确定地面点B、C、D、E在某一坐标 系的位置，应先测定各点组成的多边 形各边长度和邻边所夹水平角β，以 及AB边与北向的夹角α，根据A点的 坐标计算出B、C、D、E各点的坐标。
1.4 测量工作概述
测量的三项根本工作
1〕角度测量；
2〕距离测量；
3〕高程测量。
1.4 测量工作概述
1.1 测量学概论
〔4〕地图制图学 利用测量所得的资料，研究如何编绘成图以及地
图制作的理论，方法和应用等方面的学科。
1.1 测量学概论
1.1 测量学概论
〔5〕 工程测量学 研究工程建设在勘测设计、施工和管理阶段所进行的
各种测量工作的学科。 总结
测量学各分支学科之间互相渗透、相互补充、相辅相成。
差
尺长误差等均属于系统误差。
1.5 测量误差的根本知识
1.35.3 测量误差的分类
2.偶
然误 差
在相同的观测条件下进行一系列的观测，如果误差在大小 和符号上都表现出偶然性，即从外表看没有任何规律性，那么 这种误差称为偶然误差，也称随机误差。观测时的照准误差、 读数时的估读误差等都属于偶然误差。
摄影测量学是利用摄影相片来研究和测定物体的形状、大 小和位置的学科。
1.1 测量学概论
ADS40 image at GSD = 20 cm
1.1 测量学概论
1.1 测量学概论
〔3〕地 形 测量学 研究如何将地球外表局部区域内的地物、地貌及其他有
关信息测绘成地形图的理论、方法和技术的学科。
如图1-6所示，假设地面点A为点， 欲确定地面点B、C、D、E在某一坐标 系的位置，应先测定各点组成的多边 形各边长度和邻边所夹水平角β，以 及AB边与北向的夹角α，根据A点的 坐标计算出B、C、D、E各点的坐标。
1.4 测量工作概述
测量的三项根本工作
1〕角度测量；
2〕距离测量；
3〕高程测量。
1.4 测量工作概述
1.1 测量学概论
〔4〕地图制图学 利用测量所得的资料，研究如何编绘成图以及地
图制作的理论，方法和应用等方面的学科。
1.1 测量学概论
1.1 测量学概论
〔5〕 工程测量学 研究工程建设在勘测设计、施工和管理阶段所进行的
各种测量工作的学科。 总结
测量学各分支学科之间互相渗透、相互补充、相辅相成。
差
尺长误差等均属于系统误差。
1.5 测量误差的根本知识
1.35.3 测量误差的分类
2.偶
然误 差
在相同的观测条件下进行一系列的观测，如果误差在大小 和符号上都表现出偶然性，即从外表看没有任何规律性，那么 这种误差称为偶然误差，也称随机误差。观测时的照准误差、 读数时的估读误差等都属于偶然误差。
《大地测量学基础》课件
建立全球或区域大地控制网、进行地形测绘、工程测量等。
卫星大地测量
卫星大地测量的基本原理
利用卫星轨道参数和地面观测数据，通过几何和物理方法确定地球重力场参数 和地球表面点的位置。
卫星大地测量的特点
覆盖范围广、观测效率高、精度高。
海洋大地测量
海洋大地测量的目的
确定海岛、海礁、海岸线的位置，监测海平面变化，研究地 球重力场等。
人工智能和大数据技术为大地测 量提供了新的数据处理和分析工 具，能够提高测量精度和效率。
该技术在地形测绘、城市规划、 资源调查、灾害监测等领域具有
广泛的应用前景。
人工智能和大数据技术的应用需 要解决数据安全和隐私保护等问
题。
大地测量学未来的发展趋势和挑战
01
02
03
大地测量学将朝着高精 度、高分辨率、快速获 取数据等方向发展，同 时需要解决数据安全和
合成孔径雷达干涉测量技术
01
合成孔径雷达干涉测量技术是一种利用雷达信号干涉原理获取 地球表面形变的测量技术。
02
该技术在地壳形变监测、地震预报、冰川运动监测等领域具有
广泛的应用前景。
合成孔径雷达干涉测量技术具有全天候、全天时、高精度等优
03
点，但也存在数据处理复杂、对信号源要求高等挑战。
人工智能和大数据在大地测量中的应用
1
地球自转是指地球围绕自己的轴线旋转的运动， 其周期为24小时，即一天。
卫星大地测量
卫星大地测量的基本原理
利用卫星轨道参数和地面观测数据，通过几何和物理方法确定地球重力场参数 和地球表面点的位置。
卫星大地测量的特点
覆盖范围广、观测效率高、精度高。
海洋大地测量
海洋大地测量的目的
确定海岛、海礁、海岸线的位置，监测海平面变化，研究地 球重力场等。
人工智能和大数据技术为大地测 量提供了新的数据处理和分析工 具，能够提高测量精度和效率。
该技术在地形测绘、城市规划、 资源调查、灾害监测等领域具有
广泛的应用前景。
人工智能和大数据技术的应用需 要解决数据安全和隐私保护等问
题。
大地测量学未来的发展趋势和挑战
01
02
03
大地测量学将朝着高精 度、高分辨率、快速获 取数据等方向发展，同 时需要解决数据安全和
合成孔径雷达干涉测量技术
01
合成孔径雷达干涉测量技术是一种利用雷达信号干涉原理获取 地球表面形变的测量技术。
02
该技术在地壳形变监测、地震预报、冰川运动监测等领域具有
广泛的应用前景。
合成孔径雷达干涉测量技术具有全天候、全天时、高精度等优
03
点，但也存在数据处理复杂、对信号源要求高等挑战。
人工智能和大数据在大地测量中的应用
1
地球自转是指地球围绕自己的轴线旋转的运动， 其周期为24小时，即一天。
大地测量学基础ppt课件
12 12
1).高斯投影的原理:
高斯投影采用分带投影。将椭球面按一定经差
分带，分别进行投影。
高斯投影平面
N
中央子午线
c
赤道
赤道
S
测绘学院《大地测量学基础》课件
13 13
2)、高斯投影必须满足：
(1)高斯投影为正形投影， 即等角投影；
(2)中央子午线投影后为直 线，且为投影的对称轴；
(3)中央子午线投影后长度 不变。
②当l=常数时(经线),随着B值增加， x值增大， y值减小，这就告诉我们，经 线是凹向中央子午线的曲线，且收敛于两极。又因，即当用-B代替B时， y 值不变，而x值数值相等符号相反，这就说明赤道是投影的对称轴。
③当B=常数时(纬线)，随着的l增加， x值和y值都增大，这就是说，纬线是 凸向赤道的曲线。又当用-l代替l时， x值不变，而y值数值相等符号相反，这 就说明，中央子午线是投影对称轴。由于满足正形投影条件，所以经线和纬 线的投影是互相垂直的。
过所求点P作中央子午线的垂线， 该垂线与中央子午线的交点的纬 度，称垂足纬度。其值由子午线 弧长计算公式反算求得。
测绘学院《大地测量学基础》课件
30 30
3、高斯投影坐 标正反算公式的
几何解释 ：
①当B=0时x=X=0 ，y则随l的变化而变化，这就是说，赤道投影为一直线且 为y轴。当l=0时,则y=0,x=X,这就是说，中央子午线投影亦为直线，且为x轴， 其长度与中央子午线长度相等。两轴的交点为坐标原点。
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
1大地测量学的定义和作用.ppt
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。
3
物理大地测量学：即理论大地测量学
现代大地测量的特征：
⑴ 研究范围大（全球：如地球两极、海洋） ⑵ 从静态到动态，从地球内部结构到动力过程。 ⑶ 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。 ⑷ 测量与数据处理周期短，但数据处理越来越复杂。
6
§3大地测量学发展简史及展望 3.1大地测量学的发展简史 ❖ 第一阶段：地球圆球阶段
❖ 建立和维持国家和全球的天文大地水平控制网、工程 控制网和精密水准网以及海洋大地控制网，以满足国民
❖ 研究为获得高精度测量成果的仪器和方法等。研究地 球表面向椭球面或平面的投影数学变换及有关大地测量 计算。
5
❖ 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。
inertialnavigationsystem1632大地测量的展望?全球卫星定位系统gps激光测卫slr以及甚长基线干涉测量vlbi惯性测量统ins是主导本学科发展的主要的空间大地测量技术?用卫星测量激光测卫及甚长基线干涉测量等空间大地测量技术建立大规模高精度多用途的空间大地测量控制网是确定地球基本参数及其重力场建立大地基准参考框架监测地壳形变保证空间技术及战略武器发展的地面基准等科技任务的基本技术方案
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。
3
物理大地测量学：即理论大地测量学
现代大地测量的特征：
⑴ 研究范围大（全球：如地球两极、海洋） ⑵ 从静态到动态，从地球内部结构到动力过程。 ⑶ 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。 ⑷ 测量与数据处理周期短，但数据处理越来越复杂。
6
§3大地测量学发展简史及展望 3.1大地测量学的发展简史 ❖ 第一阶段：地球圆球阶段
❖ 建立和维持国家和全球的天文大地水平控制网、工程 控制网和精密水准网以及海洋大地控制网，以满足国民
❖ 研究为获得高精度测量成果的仪器和方法等。研究地 球表面向椭球面或平面的投影数学变换及有关大地测量 计算。
5
❖ 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。
inertialnavigationsystem1632大地测量的展望?全球卫星定位系统gps激光测卫slr以及甚长基线干涉测量vlbi惯性测量统ins是主导本学科发展的主要的空间大地测量技术?用卫星测量激光测卫及甚长基线干涉测量等空间大地测量技术建立大规模高精度多用途的空间大地测量控制网是确定地球基本参数及其重力场建立大地基准参考框架监测地壳形变保证空间技术及战略武器发展的地面基准等科技任务的基本技术方案
chap4 中国矿业大学大地测量观测技术
接收二极管
结论：要想再提高测角精度，必 须对其作进一步的细分。然而， 这样小的栅距，再细分实属不 易。 如何提高测角精度呢？
三、光栅度盘测角原理
2、莫尔条纹
三、光栅度盘测角原理
3. 莫尔条纹的特点
（1）两光栅之间夹角越小，条纹越粗，即相邻明条 纹或暗条纹之间的距离越大。 （2）在垂直于光栅构成的平面方向上，条纹亮度 按正弦规律周期性变化。
应用大地测量学
§4.1 精密角度测量仪器
§4.1.1 精密光学经纬仪的基本构造 §4.1.2 光学测微器与对径重合读数法
第一节精密角度测量
§4.1.3 常用的J1、J2级光学经纬仪
§4.1.4 电子经纬仪
应用大地测量学
§4.1.1 精密光学经纬仪的基本构造
第一节精密角度测量
———望远镜
———读数设备 ———水准器
7
8
9
设n--码道数，则 s 2n
二、编码度盘测角原理
3、角度分辨率
13
示例：右图角度分辨率为22.5度，
12
14
15
0
1
2
11
若提高至20〞，由 δ 360 s n s 2 则需刻成360°/20〞=64800个区间，
10
3
4
而64800≈216 ，即需16码道。
5
中国矿大测量学课件
荣誉
中国矿业大学一直致力于学术研究和社会服务，在国内外获得了许多奖项和荣誉。
测量学基础概念
1
直线测量
介绍直线测量的方法和工具。
2
角度测量
介绍角度的测量方法和工具。
3
测量Βιβλιοθήκη Baidu位
介绍测量中使用的各种单位，如长度、角度和时间。
测量误差及消除方法
仪器校准
介绍仪器校准的方法和重要性。
误差来源
介绍误差的来源，如人为误差和 自然干扰。
误差消除方法
介绍误差消除的方法和工具，如 平差和差分测量。
常见测量仪器及使用技巧
1 全站仪
介绍全站仪的基本原理和 使用技巧。
2 GPS定位仪
介绍GPS定位仪的基本原 理和使用技巧。
3 电子经纬仪
介绍电子经纬仪的基本原 理和使用技巧。
地形图的制作与解读
1
地形图符号
介绍地形图的基本符号和含义。
2
制图方法
中国矿大测量学课件
欢迎来到中国矿业大学测量学课件！本课件将会介绍与测量学相关的知识、 工具和资源，帮助您更好地学习和实践测量学。
中国矿业大学
概况
中国矿业大学成立于1909年，是一所重点高校，以工为主，学科涉及工、理、管、文、法、 艺、教育、经管,其中测绘工程学科全国排名第一。
校园
中国矿业大学的校园环境优美，建筑风格别具特色，是融合了传统和现代风格的校园。
中国矿业大学一直致力于学术研究和社会服务，在国内外获得了许多奖项和荣誉。
测量学基础概念
1
直线测量
介绍直线测量的方法和工具。
2
角度测量
介绍角度的测量方法和工具。
3
测量Βιβλιοθήκη Baidu位
介绍测量中使用的各种单位，如长度、角度和时间。
测量误差及消除方法
仪器校准
介绍仪器校准的方法和重要性。
误差来源
介绍误差的来源，如人为误差和 自然干扰。
误差消除方法
介绍误差消除的方法和工具，如 平差和差分测量。
常见测量仪器及使用技巧
1 全站仪
介绍全站仪的基本原理和 使用技巧。
2 GPS定位仪
介绍GPS定位仪的基本原 理和使用技巧。
3 电子经纬仪
介绍电子经纬仪的基本原 理和使用技巧。
地形图的制作与解读
1
地形图符号
介绍地形图的基本符号和含义。
2
制图方法
中国矿大测量学课件
欢迎来到中国矿业大学测量学课件！本课件将会介绍与测量学相关的知识、 工具和资源，帮助您更好地学习和实践测量学。
中国矿业大学
概况
中国矿业大学成立于1909年，是一所重点高校，以工为主，学科涉及工、理、管、文、法、 艺、教育、经管,其中测绘工程学科全国排名第一。
校园
中国矿业大学的校园环境优美，建筑风格别具特色，是融合了传统和现代风格的校园。
大地测量学第六章高斯投影及其计算
高斯平面直角坐标系的X轴和Y轴。
x
N
N
O
O
y
S S
应用大地测量学
§6.2.1 高斯投影的基本概念
高斯投影的条件： （1）投影后角度不产生变形，满足正形投影要求； （2）中央子午线投影后是一条直线； （3）中央子午线投影后长度不变，其投影长度比恒等 于1。 （4）高斯投影除了在中央子午线上没有长度变形外， 不在中央子午线上的各点，其长度比都大于1，且离开 中央子午线愈远，长度变形愈大。
d y2 M d B )2
d L2 ]
NcosB
2、引入等量纬度q，将x、y表为q、l的函数（l为与中央子午线的经差）；
3、对 x=f1（q，l），y=f2（q，l）取全微分，引入符号E、F、G；
4、根据长度比m与方向A无关，F=0，E=G；
5、由E=G、F=0，得一般条件：
应用大地测量学
应用大地测量学
§6.1 地图投影概念和正形投影性质
§6.1.1 地图投影及其变形
§6.1.2 正形投影特性
§6.1.3 正形投影的一般条件
§6.1.4 正形投影的一般公式
应用大地测量学
§6.1.2 正形投影特性
1、任一点上，投影长度比m为一常数，不随方向而变， a=b。长度比仅与点位置有关，不同点投影有不同的长度比。
（三）投影长度比与长度变形 投影长度比——投影面上无限小线段 ds与椭球面上该
大地测量学课件 地球椭球与测量计算
位置，定向是指确定该椭球坐标轴的指向。从数学上讲就
是要确定三个平移参数
和(X三0,Y个0,Z旋0)转角度
。
椭(球X定,Y位,三Z)个条件：
（1）椭球短轴与某一指定历元的地球椭球自转轴平行；
（2）起始大地子午面与起始天文子午面相平行；
（3）在一定区域范围内，椭球面与大地水准面（或似大
地水准面）最为密合。
整理课件
4
应用大地测量学
§5.1 地球椭球及其定位
测量的外业工作主要是在地球表面进行的，或者说主 要是对地球表面进行观测的，由于地球表面不是一个规 则的数学曲面，在其上面无法进行严密的测量计算。因 此，需要寻求一个大小和形状最接近于地球的规则形 体——地球椭球，在其表面完成测量计算工作。用椭球 来表示地球必须解决2个问题：
2地面观测元素化算至椭球面3椭球面上大地坐标的计算问题a2ssb1l1平面坐标计算球面坐标计算x1y1未来的组织要解决总部业务能力逐渐弱化的问题要逐步整合各项目的能力形成总部的能力提高集团公司的核心竞争力第一节第一节地球椭球及其定位基础地球椭球及其定位基础第二节第二节椭球面上法截线曲率半径基础椭球面上法截线曲率半径基础第三节第三节椭球面上弧长计算基础椭球面上弧长计算基础第四节第四节地面观测值归算至椭球面重点地面观测值归算至椭球面重点第五节第五节椭球面上大地问题解算重点椭球面上大地问题解算重点未来的组织要解决总部业务能力逐渐弱化的问题要逐步整合各项目的能力形成总部的能力提高集团公司的核心竞争力第一节第一节地球椭球及其定位基础地球椭球及其定位基础第二节第二节椭球面上法截线曲率半径基础椭球面上法截线曲率半径基础第三节第三节椭球面上弧长计算基础椭球面上弧长计算基础第四节第四节地面观测值归算至椭球面重点地面观测值归算至椭球面重点第五节第五节椭球面上大地问题解算重点椭球面上大地问题解算重点未来的组织要解决总部业务能力逐渐弱化的问题要逐步整合各项目的能力形成总部的能力提高集团公司的核心竞争力应用大地测量学测量的外业工作主要是在地球表面进行的或者说主要是对地球表面进行观测的由于地球表面不是一个规则的数学曲面在其上面无法进行严密的测量计算
大地测量学基础
第一章绪论
§1大地测量学的定义和作用
1.1大地测量学的定义
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学科。
经典大地测量：地球刚体不变、均匀旋转的球体或椭球体；范围小。
现代大地测量：空间测绘技术(人造地球卫星、空间探测器)，空间大地测量为特征，范围大。
1.2大地测量学的作用
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。如
交通運輸、工程建設、土地管理、城市建設等
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。如地震、山体滑坡、交通事故等的監測與救援。
大地测量是发展空间技术和国防建设的重要保障。如:
卫星、导弹、航天飞机、宇宙探测器等发射、制导、跟踪、返回工作都需要大地测量作保证。
§2大地测量学基本体系和内容
2.1大地测量学的基本体系
应用大地测量、椭球大地测量、天文大地测量、大地重力测量、测量平差等；新分支：海样大地测量、行星大地测量、卫星大地测量、地球动力学、惯性大地测量。
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。
物理大地测量学：即理论大地测量学
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。
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应用大地测量学
第一章 绪论
第一章 绪论
本章学习要求：
➢了解大地测量学的定义、任务 ➢了解大地测量学的主要内容 ➢了解大地测量的发展历程
本章纲要
一、大地测量学的定义 二、大地测量学的基本任务和作用（重点） 三、大地测量学的主要研究内容（重点） 四、大地测量的发展历程 五、现代大地测量技术简介
本章纲要
星的上天，各国相继开展天文大地测量，推求地球形状和大 小，精度越来越高。
§1.4 大地测量的发展历程
（二）18—20世纪大地测量理论的发展
➢ 用重力测量精确求定地球扁率（法国 克莱劳Claraut） ➢ 最小二乘法理论（法国 勒让德Legendre） ➢ 从椭球面到平面的正形投影（德国 高斯Gauss） ➢ 椭球面上的三角形解法（德国 高斯Gauss） ➢ 用重力测量研究大地水准面形状（英国 斯托克斯Stoks） ➢ 参考椭球定位理论（德国 赫尔默特Helmert） ➢ 用地面观测资料求大地高确定地球表面形状（苏联 莫洛坚斯基
Mologecks） ➢ 近代平差理论
§1.4 大地测量的发展历程
（三）测量仪器的发展
1、实用大地测量学：研究建立大地控制网的
理论与方法，介绍角度测量、边长测量和高 程测量的原理与观测方法、作业程序、以及 测量成果的质量检核，提供一系列地面点的 平面和高程成果
2、椭球大地测量学：研究参考椭球的建立以
及椭球面上处理大地测量观测成果的各种理 论与方法，提供大地控制点的大地坐标和平 面坐标；
§1.4 大地测量的发展历程
（一）古今关于地球形状和大小的弧度测量
➢ 公元前三世纪古希腊学者估算地球半径为4万STADIA。 ➢ 公元724年我国唐代学者在河南滑县至上蔡用天文方法进行
世界上第一次弧度测量。 ➢ 十七世纪荷兰人用三角测量法进行弧度测量。 ➢ 十七世纪末牛顿、惠更斯用力学观点推论地球为椭球。 ➢ 十七至十八世纪法国用三角测量和天文测量进行弧度测量 ➢ 1708—1718年我国用天文方法从东北—河北进行弧度测量。 ➢ 十九世纪以来，由于望远镜的发明，测距仪的出现，人造卫
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）；
§1.3 大地测量学的主要研究内容
（二）应用大地测量学的主要研究内容
3、大地测量基本技术与方法（经典的、现代 的）；
——作为地学基础学科： ——作为应用地学学科：
§1.1 大地测量学的定义
主要理论、技术与方法： ——天文测量 ——三角测量 ——导线测量 ——卫星大地测量 ——水准测量 ——重力测量 ——椭球大地测量 ——地球形状理论 ——测量平差 。。。。。。。。
§1.1 大地测量学的定义
普通测量学（或称测量学）是研究地 球表面较小区域内测绘工作的基本理论、 技术、方法和应用的学科。
应用大地测量学
王中元 wzy95002@163.com 中国矿业大学环境与测绘学院
课程地位：
测绘工程专业学生的专业基础课。
学习和掌握工程测量、摄影测量学与遥 感工程、地图制图学与地理信息工程、 全球定位系统等专业知识的基础。
课程特点：
基础性 综合性 实践性 抽象性
对大家的要求：
课前预习 课后通读教材，当天课程当天消化 思考题每个人都要思考 实习、实验内容独立完成 提前复习平面几何、立体几何、高等数学等 与测量平差、GPS、测量学等课程结合起来
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）。
本章纲要
一、大地测量学的定义 二、大地测量学的基本任务和作用（重点） 三、大地测量学的主要研究内容（重点） 四、大地测量的发展历程 五、现代大地测量技术简介
GJ17 GJ17ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱGJ18 GJ18
GJ26
GJ22 GJ22
GJ20 GJ20
GJ19 GJ19
GJ23
GJ27
GJ30
GJ28
GJ31
GJ29
GJ23 GJ24
GJ32 GJ33
GS07
GJ24 GJ25
GJ25 GJ26
GJ26
GJ27
GJ30 GJ3G1J30
GJ2G9GJ2J828GJ27
§1.2 大地测量学的基本任务和作用
（二）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。
（1）有一个精密的地球参考框架以及地面点（如发射点和 跟踪站）在该框架中的精确点位；
GGJ1J111
GJ15 GJ15
GGJJ1133 GGJJ1144
GGJJ1122
JZ22
GJ53 GJ53
5
GJ47 GJ46
GJ52GJG52J51GJ5G1J50GJ5G0J4G9 J49
GJ45
4
GJ48 GJ48 GJ44
GJ47 GJ47
GJ43
GJ4G6 J46
GJ42 GJ41
GJ40
GJ 3G2 J 31
GJ29
JZ01
GJ32
JZ03
中
GJ35 GJ34 GJ33 GJ34 GJ33
JZ02
图例
中 国 中国 国
大地控制网点
JZ13
水准联测点
网络基准站
15
如图，是中蒙边界联合勘界中大地控制网的点位分布图。边 界测量是用大地测量的手段实地确定两国的边界划分。
在航空制造业、 造船业中，大型 面板的裁剪、切 割都需要大地测 量提供精确的位 置基准。
本章纲要
一、大地测量学的定义 二、大地测量学的基本任务和作用（重点） 三、大地测量学的主要研究内容（重点） 四、大地测量的发展历程 五、现代大地测量技术简介
§1.2 大地测量学的基本任务和作用
（一）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
成绩： 考试（70％） 平时（30％）:上课、实验、作业
参考书目
张华海等. 应用大地测量学. 徐州：中国矿业大 学出版社，2008. 孔祥元等. 大地测量学基础. 武汉：武汉大学出 版社，2006. 孔祥元等. 控制测量学. 武汉：武汉大学出版社， 2006. 宁津生等. 现代大地测量理论与技术. 武汉：武 汉大学出版社，2006.
5、大地重力学：又称《物理大地测量学》，研 究重力测量的理论、技术和方法，利用重力 测量与卫星测量资料研究地球形状和外部重 力场，提供代表地球的大地体形状和地球椭 球的物理参数；
§1.3 大地测量学的主要研究内容
6、卫星大地测量学：又称《空间大地测量
学》，研究人造地球卫星观测方法和运动规 律以解决大地测量的一门科学；
一、大地测量学的定义 二、大地测量学的基本任务和作用（重点） 三、大地测量学的主要研究内容（重点） 四、大地测量的发展历程 五、现代大地测量技术简介
§1.1 大地测量学的定义
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。
工程测量没有问题，施工也是符合要求的，问题出 在大地测量上，岛屿上的控制数据和大陆上的控制
数据不在同一个大地坐标系下面。
在交通运输方面，大地定位技术为提高交通效率、 减少交通事故提供了重要保障。这样，无论在城市 复杂的路网中，还是在野外探险、远洋航行中，再
也不会迷失方向。
在航空控制管理中，有了大地测量提供的精确定位 技术，使得不可视状态下的着陆成为可能，航空不 再受大雾等恶劣天气的影响。
利用GPS技术测量大气中水汽含量，准确预报暴 雨灾害。
精确定位技术在数字农业，环境保护、生物保护 中有广泛的应用。
本章纲要
一、大地测量学的定义 二、大地测量学的基本任务和作用（重点） 三、大地测量学的主要研究内容（重点） 四、大地测量的发展历程 五、现代大地测量技术简介
§1.3 大地测量学的主要研究内容
目的：以测绘工作为手段，确定地面 点的空间位置，并把它表示成数据形式 或描绘着图面上，供经济建设和工程设 计施工使用。
§1.1 大地测量学的定义
大地测量学与普通测量学的区别： （1）精度等级高。
（2）测量范围广。
（3）普通测量学更侧重于如何测绘地形图以及 进行一般工程的施工测量。大地测量学侧重于 如何建立大地坐标系、建立大地控制网并精确 测定控制网点的坐标。
GJ39
GJ38
GS06
GJ37 GJ36
GJ45
GJ35
GJ45 GJ44
JZ19
GJ34
GJ44 GJ4G3J43GJ4G2JG42J4G1J4G1J4G0J4G0GJJ3399GJG3J838
GJ37 GJ36 GJ37 GJ36 GJ35
GJ23
GJ16 GJ16
3
GJ24 GJ21
GJ25GJ21
GGJJ0033
2
GJG0G5JGG0JGJ40J04J0616GG5JJ00G77JG1JG40J810G38GJGJ0J09192 GJ11
GJ16 GS08
GGJJ1100
GJ55GJ55 GJ52
GJ51 GJ54
GSG05J54
GJ50
GJ49 GJ48
蒙蒙古古
GJ17
GJ21
GJ18
GJ22 GJ20 GJ19
我在江苏 我在徐州 我在矿大南湖校区 我在教3楼 我在B402教室 我在靠近窗户的座位上
§1.2 大地测量学的基本任务和作用
（一）基本任务
位置怎么描述？ 用文字/语言 用图形（示意图、地图） 用数字（坐标）
必然涉及怎么认识我们的地球这一问题 地球形状、大小 重力场
结论：大地测量学的这两项任务密切相关
GJ01 GJ02
GJ03
1
JZ05
GJ59
GJ04
GJ58
GS01
GJ57
GJ60 GGJS600 2
GJ56
6 GJ59 GJ59 GS0 GJ55 3 GJ58GGGJSJ550874GJ5G7J54
GJ56GJ56 GJ53
蒙古
GJ05GJ0GG6JGJ0J01017 GGJJ0022
GJ08 GJ09 GJ10
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
§1.2 大地测量学的基本任务和作用
（一）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
简单地说，一是定位，二是研究地球的形状和重 力场
§1.2 大地测量学的基本任务和作用
（一）基本任务
位置是一类重要的信息 位置怎么描述？
目录
第一章 绪论（2） 第二章 大地测量基础知识（6） 第三章 大地测量控制网的建立（6） 第四章 大地测量观测技术（10） 第五章 地球椭球与测量计算（8） 第六章 高斯投影及其计算（8） 第七章 大地测量坐标系统的转换（6） 第八章 大地控制网数据处理（10）
课程安排
共64课时： 课堂讲授：2×2×14＝56 课时 实 验：2×4＝8 课时
7、惯性大地测量学：是根据惯性原理，利
用加速度计测量运动物体在某一方向的加速 度，通过二次积分得到运动物体的空间位置。 是大地测量的一个分支，具有全天候、自主 性、机动灵活、快速高效等优点，为大地测 量自动化提供了重要手段。
§1.3 大地测量学的主要研究内容
相对于几何大地测量、物理大地测量
（二）应用大地测量学的主要研究内容
3、测量平差：用最小二乘原理处理各种观测结
果的理论与计算方法；
§1.3 大地测量学的主要研究内容
4、天文测量学：以球面天文学为基础，研究观
测一定天体以确定地面点的天文经纬度和天 文方位角的原理和方法，目的是测定国家大 地网中某些点的天文经纬度和方位角，以获 得这些点的垂线偏差和至某一方向的拉普拉 斯角，前者是研究地球形状和大地水准面起 伏的重要资料，后者提供大地控制网中的起 算方位角；
（2）有一个精密的全球重力场模型和地面点的准确重力场 参数（重力加速度、垂线偏差等）。
在各种工程的施工时，放样过程中，仪器所安置的方 向、距离都是依据控制网计算出来的。
大坝变形监测点
基准站
附录一 中蒙边界大地控制网测量点位分布图
附附录录一一 中中蒙蒙边边界界大大地控制网测量量点点位位分分布布图图 中GJ60 蒙边中中界蒙中蒙第边边蒙二境界边第第次境二二第联次次二合联联次合检合联检查检查合查大大检大地地查控地大控制控地制网制控（网网制中（网方中）（方点中位）方分点）区位点图分位布分图布图