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
我国统一的国家大地控制网的布设开始于20世 纪50年代初，60年代末基本完成，先后共布设一 等三角锁401条，一等三角点6 182个，构成121个 一等锁环，锁系长达7.3万km。一等导线点312个， 构成10个导线环，总长约1万km。1982年完成了 全国天文大地网的整体平差工作。网中包括一等三 角锁系，二等三角网，部分三等网，总共约有5万 个大地控制点，30万个观测量的天文大地网。平差 结果表明：网中离大地点最远点的点位中误差为 ±0.9m，一等观测方向中误差为±0.46″。
11:06:20
（4）优缺点 三角测量的优点是：图形简单，结构强，几何
条件多，便于检核，网的精度较高。 三角测量的缺点是：在平原地区或隐蔽地区易
受障碍物的影响，布设困难，增加了建标费用； 推算而得的边长精度不均匀，距起始边越远边 长精度越低。
（5）适用：山区
11:06:20
2. 导线测量法
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5. 中国地壳运动观测网络
中国地壳运动观测网络是中国地震局、总参测绘 局、中国科学院和国家测绘局联合建立的，主要是 服务于中长期地震预报，兼顾大地测量的目的。该 网络是以GPS为主，辅以SLR和VLBI以及重力测量 的观测网络，它由三个层次的网络组成，即25站连 续运行的基准网、56站定期复测的基本网和1 000 站复测频率低的区域网。
5）GPS定位精度应因地制宜
注重点位的适用性和站址的科学性
11:06:20
四、国家水平控制网的布设方案
（一）、常规大地测量方法布设国家三角网 1. 国家一等三角锁的布网方案
一等锁是国家大地控制网的骨干，沿经纬线方向纵
横交叉布满全国。 一等锁在纵横交叉处设置起算边，起算边两端点应
精确测定天文经纬度和天文方位角。 一等锁两起算边之间的锁段长度一般为200km左右，
chap2 大地测量基础知识149页PPT
方法：卫星大地测量。
应用大地测量学
§2.1 大地测量的基准面和基准线
§2.1.1 水准面和大地水准面 §2.1.2 地球椭球与参考椭球面 §2.1.3 垂线偏差
§2.1.3 垂线偏差
垂线偏差u--同一测站点上铅 垂线与椭球面法线之间的 夹角。通常用南北方向的 投影分量ξ和东西方向的投 影分量η表示。
静止海水 面
陆地
大地水准面
应用大地测量学
§2.1.1 水准面和大地水准面
3、大地水准面的特点 地表起伏不平、地壳内部物质密度分布不均匀，使得重
力方向产生不规则变化。由于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。故大地水准面不能作为大地测量计算的基准面。
但大地水准面是野外测量统一的基准面。与其垂直的铅 垂线则是野外测量的基准线。
大地水准面所包围的形体—大地体，则是多年来大地测 量工作者研究的对象，认为它能代表地球的实际形状。
应用大地测量学
§2.1 大地测量的基准面和基准线
§2.1.1 水准面和大地水准面 §2.1.2 地球椭球与参考椭球面 §2.1.3 垂线偏差
应用大地测量学
§2.1.2 地球椭球与参考椭球面
1、地球椭球 大地体接近于一个具有极小扁率的旋转椭球。椭球面是 一个规则的数学曲面。一般用长半径a和扁率α(或长、短半 径a、b)表示椭球的形状和大小。 关系： α= （a – b ）/ a
大地水准面差距N—大地水准 面与椭球面在某一点上的 高差。
大地水准面
N
参考椭球面
u
法 线
铅 垂 线
垂线偏差
垂线偏差和大地水准面差距对确定天文坐标与大地坐标 之间的关系、地球椭球定位以及研究地球形状和大小等 问题有着重要的意义。
应用大地测量学
§2.1 大地测量的基准面和基准线
§2.1.1 水准面和大地水准面 §2.1.2 地球椭球与参考椭球面 §2.1.3 垂线偏差
§2.1.3 垂线偏差
垂线偏差u--同一测站点上铅 垂线与椭球面法线之间的 夹角。通常用南北方向的 投影分量ξ和东西方向的投 影分量η表示。
静止海水 面
陆地
大地水准面
应用大地测量学
§2.1.1 水准面和大地水准面
3、大地水准面的特点 地表起伏不平、地壳内部物质密度分布不均匀，使得重
力方向产生不规则变化。由于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。故大地水准面不能作为大地测量计算的基准面。
但大地水准面是野外测量统一的基准面。与其垂直的铅 垂线则是野外测量的基准线。
大地水准面所包围的形体—大地体，则是多年来大地测 量工作者研究的对象，认为它能代表地球的实际形状。
应用大地测量学
§2.1 大地测量的基准面和基准线
§2.1.1 水准面和大地水准面 §2.1.2 地球椭球与参考椭球面 §2.1.3 垂线偏差
应用大地测量学
§2.1.2 地球椭球与参考椭球面
1、地球椭球 大地体接近于一个具有极小扁率的旋转椭球。椭球面是 一个规则的数学曲面。一般用长半径a和扁率α(或长、短半 径a、b)表示椭球的形状和大小。 关系： α= （a – b ）/ a
大地水准面差距N—大地水准 面与椭球面在某一点上的 高差。
大地水准面
N
参考椭球面
u
法 线
铅 垂 线
垂线偏差
垂线偏差和大地水准面差距对确定天文坐标与大地坐标 之间的关系、地球椭球定位以及研究地球形状和大小等 问题有着重要的意义。
《大地测量学》课件
激光雷达地形测量
利用激光雷达技术获取高 精度地形数据，常用于数 字高程模型（DEM）的建 立。
激光雷达遥感
通过激光雷达技术获取地 表信息，用于地质、环境 监测等领域。
其他大地测量技术与方法
重力测量
利用重力加速度的差异来测定地球重力场参数，常用于地球 物理研究。
惯性导航
利用惯性传感器来测定运动物体的姿态、位置和速度，常用 于海洋和航空导航。
大地测量学的应用领域
• 总结词：大地测量学的应用领域非常广泛，包括地理信息系统、资源调 查、城市规划、灾害监测等。
• 详细描述：大地测量学在地理信息系统中的应用主要是提供高精度、高分辨率的地理信息数据，用于地图制作、土地规 划、环境监测等领域。在资源调查方面，大地测量学可以通过对地球的重力场和磁场进行测量，探测地下矿产资源，并 对海洋资源进行调查和监测。此外，大地测量学在城市规划中也有广泛应用，例如通过卫星遥感技术对城市环境进行监 测和评估，以及利用GPS技术对城市交通进行管理和优化。最后，大地测量学在灾害监测方面也发挥了重要作用，例如 通过大地测量技术对地震、火山、滑坡等自然灾害进行监测和预警。
大地测量在地理信息系统中的应用领域
基础地理信息获取
大地测量提供高精度的地 理坐标和地形数据，是GIS 获取基础地理信息的重要 手段。
地图制作与更新
大地测量数据可用于制作 高精度地图，并定期更新 以确保地图的准确性和现 势性。
空间分析与应用
大地测量数据与其他空间 数据结合，可进行空间分 析、规划、决策等应用。
大地测量在地理信
05
息系统中的应用
地理信息系统概述
地理信息系统定义
地理信息系统（GIS）是一种用于采集、存储、处理、分析和显示 地理数据的计算机系统。
《大地测量学基础》课件第四讲
大地原点垂线偏差的 子午圈分量和卯酉 圈分量及该点的大地 水准面差距
K ,K , NK
x , y ,z
地球坐标系
参心坐标系
得到K点相应的大地经度 LK ，大地纬度 BK ，至某一 相邻点的大地方位角 AK 和大地高 H K
3
3. 参心坐标系
广义垂线偏差公式与广义拉普拉斯方程：
LK k K secK (Y sin k k cos k ) tan k z BK K K (Y cos k k cos k ) AK K K tank (Y cos k k cos k )seck
23
4. 地心坐标系
CGCS2000国家大地坐标系
CGCS2000是全球地心坐标系在我国的体现，其定义与协议地球参考系 的定义一致。 CGCS2000是2000国家GPS大地网在历元2000.0的点位坐标和速度具体 实现，实现的实质是使CGCS2000框架与ITRF97在2000.0参考历元相 一致。 CGCS2000由三个层次的站网坐标和速度具体实现：第一层次－连续运 行参考站，第二层次－空间大地网，第三层次－天文大地网。 2008年7月1日后新生产的各类测绘成果应采用CGCS2000国家大地坐标 系。
7
3. 参心坐标系
大地原点和大地起算数据 大地原点也叫大地基准点或大地起算点，大地原点的 LK , BK , H K 称为大地起算数据。 参考椭球参数和大地原点上的起算数据的确立是一个参心大 地坐标系建成的标志。
8
3. 参心坐标系
1954年北京坐标系 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。
K ,K , NK
x , y ,z
地球坐标系
参心坐标系
得到K点相应的大地经度 LK ，大地纬度 BK ，至某一 相邻点的大地方位角 AK 和大地高 H K
3
3. 参心坐标系
广义垂线偏差公式与广义拉普拉斯方程：
LK k K secK (Y sin k k cos k ) tan k z BK K K (Y cos k k cos k ) AK K K tank (Y cos k k cos k )seck
23
4. 地心坐标系
CGCS2000国家大地坐标系
CGCS2000是全球地心坐标系在我国的体现，其定义与协议地球参考系 的定义一致。 CGCS2000是2000国家GPS大地网在历元2000.0的点位坐标和速度具体 实现，实现的实质是使CGCS2000框架与ITRF97在2000.0参考历元相 一致。 CGCS2000由三个层次的站网坐标和速度具体实现：第一层次－连续运 行参考站，第二层次－空间大地网，第三层次－天文大地网。 2008年7月1日后新生产的各类测绘成果应采用CGCS2000国家大地坐标 系。
7
3. 参心坐标系
大地原点和大地起算数据 大地原点也叫大地基准点或大地起算点，大地原点的 LK , BK , H K 称为大地起算数据。 参考椭球参数和大地原点上的起算数据的确立是一个参心大 地坐标系建成的标志。
8
3. 参心坐标系
1954年北京坐标系 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。
《大地测量学基础》课件
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。
2
地球参考系是大地测量的基准，包括国际地球参 考系（ITRS）和世界时（UTC）等。
3
地球自转对大地测量具有重要的意义，因为地球 自转会导致天文经度变化，从而影响大地测量结 果。
大地水准面和地球椭球
大地水准面是指与平均海水面重合且与地球表面大致相吻合的虚拟静止水准面。
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
为地球第一偏心率。
地球重力场
地球重力场是由地球质量分布不均匀 引起的引力场，其特点是随地理位置 和时间变化。
地球重力场的研究方法包括大地测量 、卫星轨道测量和地球物理等方法。
地球重力场对大地测量具有重要的意 义，因为大地水准面是大地测量中重 要的参考面，而大地水准面的变化与 地球重力场密切相关。
地球自转和地球参考系
三角测量和导线测量
三角测量
利用三角形原理进行距离和角度的测 量，主要用于建立大地控制网和精密 测量。
导线测量
通过布设导线，逐段测量导线的长度 、角度等参数，以确定点的平面位置 。
GPS定位技术
GPS定位原理
利用卫星信号接收机接收多颗卫星信号，通过测距交会原理确定接收机所在位置。
GPS在大地测量中的应用
海洋大地测量的方法
2大地测量学.ppt
学科性质：地球科学/地学(Geosciences )
学科任务：获取和研究地球几何空间的和地 球重力场的静态和动态信息。
内容举例： ➢测定地球形状和大小(Shape & size)；
➢测定地面点空间坐标(coordinates)；
➢点间距离和方向(distance & azimuth)；
➢测定和描述地球重力场等(gravitative
28 8/14/2021
重力测量-- 绝对重力测量
自由落体原理
h
h0
0t
1 2
gt
2
当 v0=0, h0=0
M H (t)
v0=0 h0=0
h 1 gt2 2
g 2h / t 2
重力仪：
*用激光干涉测h *用石英钟测 t
❖相对重力仪，LCR重力仪，精度±15μgal ❖绝对重力仪，FG 5重力仪，精度±5 μgal
A
传递：
P
交会
已知：XA，XB
XP
传递
B
控制
A
B
XA，XB XP’
C XB，XC XP”
检查： XP’ - XP” =?
P
提高精度: (XP’+ XP” )/2
10 8/14/2021
按等级高低分为：I～IV等4级控制网类型：
➢测角三角网 ➢边角导线网 ➢测边网
11 8/14/2021
经纬仪 theodolites
29 8/14/2021
❖FG5绝对重力仪(absolute gravimeter )
❖精度(precision)±5μgal
称为“伽”或
者“盖”，是为纪
念第一个重力测量
《大地测量》PPT课件
关键：
确定球面元素与椭球面元素的关系，即它们间的投影关系。
14
2、贝塞尔大地投影
(2) 贝塞尔大地投影的条件： ①球面上点的球面纬度等于椭球面上相应点的归化纬度。 ②椭球面上两点间的大地线投影到辅助球面上为大圆弧。 ③大地方位角投影后保持不变。
15
2、贝塞尔大地投影
证明 2 A2 在球面三角形 P1P2N 中，正弦定理得：
ds M dB
d du
ds N cos B dl
d
cosu d
M
a(1 e2 ) W3
V3
a 1 e2
dB du
W3 V2 1 e2
1 e2
N a W
cosB W cosu
ds
a V
d
dl
1 V
d
19
3、贝塞尔微分方程
ds
a V
d
dl
1 V
d
cosu 1 cos B 1 cos B
sin
B
1 V
sin
B
tan u 1 e2 tan B dB V 2 1 e2
du
W tan B V
13
2、贝塞尔大地投影
（1） 基本原理（Basic Principles） 建立以椭球中心为中心，以任意长（或单位长）为半径的辅助
球，按以下三个步骤计算。 第一， 按一定条件将椭球面元素投影到辅助球面上。 第二， 在球面上解算大地问题。 第三， 将求得的球面元素按投影关系换算到相应的椭球元素。2 180 A1
s sin A tgB ds 0N
dL
sin A N
sec
B
ds
dB
cos A M
ds
确定球面元素与椭球面元素的关系，即它们间的投影关系。
14
2、贝塞尔大地投影
(2) 贝塞尔大地投影的条件： ①球面上点的球面纬度等于椭球面上相应点的归化纬度。 ②椭球面上两点间的大地线投影到辅助球面上为大圆弧。 ③大地方位角投影后保持不变。
15
2、贝塞尔大地投影
证明 2 A2 在球面三角形 P1P2N 中，正弦定理得：
ds M dB
d du
ds N cos B dl
d
cosu d
M
a(1 e2 ) W3
V3
a 1 e2
dB du
W3 V2 1 e2
1 e2
N a W
cosB W cosu
ds
a V
d
dl
1 V
d
19
3、贝塞尔微分方程
ds
a V
d
dl
1 V
d
cosu 1 cos B 1 cos B
sin
B
1 V
sin
B
tan u 1 e2 tan B dB V 2 1 e2
du
W tan B V
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2、贝塞尔大地投影
（1） 基本原理（Basic Principles） 建立以椭球中心为中心，以任意长（或单位长）为半径的辅助
球，按以下三个步骤计算。 第一， 按一定条件将椭球面元素投影到辅助球面上。 第二， 在球面上解算大地问题。 第三， 将求得的球面元素按投影关系换算到相应的椭球元素。2 180 A1
s sin A tgB ds 0N
dL
sin A N
sec
B
ds
dB
cos A M
ds
大地测量学基础ppt课件
处处与重力方向相切的曲线称为力线。力线与所有水准 面都正交，彼此不平行是空间曲线。
3
二、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相垂直的水准面称为大地水 准面，由它包围的形体称为大地体，可近似地把它看成是地 球的形状。
我国曾规定采用青岛验潮站求得的1956年黄海平均海水面 作为我国统一高程基准面，1988年改用“1985国家高程基准” 作为高程起算的统一基准。
Z轴：与地球平均自转轴相 重合，亦即指向某一时刻的平 均北极点。
X轴：指向平均自转轴与平 均格林尼治天文台所决定的子 午面与赤道面的交点。
16
五、天文坐标系
1）天文坐标系是以铅垂线为依 据建立起来的。
2）一点的坐标用天文经度 及
天文纬度 表示。
3）所谓天文纬度是P点的铅垂线 与地球赤道面形成的锐角，
A、B两点平均高度(可用近似值代替)
(g
m o
)m
H AB
是ＡＢ路线上的正常重力
42
3.3 高程系统概论
3.3.４ 国家高程基准 一、高程基准面
1956年黄海高程系统：1957年确定青岛验潮站为我国 基本验潮站，该站1950年至1956年7年间的潮汐资料推求 的平均海水面作为我国的高程基准面。
正常重力并不顾及地球内部质量和密度分布的不规 则，而仅仅与纬度有关，其计算公式为：r＝r0－ 0.3086H
(r0:平均椭球面上的重力值）
6
四、 正常椭球和水准椭球 总地球椭球和参考椭球
正常椭球的定位和定向：
其中心和地球质心重合 其短轴与地轴重合 起始子午面与起始天文子午面重合
39
3
二、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相垂直的水准面称为大地水 准面，由它包围的形体称为大地体，可近似地把它看成是地 球的形状。
我国曾规定采用青岛验潮站求得的1956年黄海平均海水面 作为我国统一高程基准面，1988年改用“1985国家高程基准” 作为高程起算的统一基准。
Z轴：与地球平均自转轴相 重合，亦即指向某一时刻的平 均北极点。
X轴：指向平均自转轴与平 均格林尼治天文台所决定的子 午面与赤道面的交点。
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五、天文坐标系
1）天文坐标系是以铅垂线为依 据建立起来的。
2）一点的坐标用天文经度 及
天文纬度 表示。
3）所谓天文纬度是P点的铅垂线 与地球赤道面形成的锐角，
A、B两点平均高度(可用近似值代替)
(g
m o
)m
H AB
是ＡＢ路线上的正常重力
42
3.3 高程系统概论
3.3.４ 国家高程基准 一、高程基准面
1956年黄海高程系统：1957年确定青岛验潮站为我国 基本验潮站，该站1950年至1956年7年间的潮汐资料推求 的平均海水面作为我国的高程基准面。
正常重力并不顾及地球内部质量和密度分布的不规 则，而仅仅与纬度有关，其计算公式为：r＝r0－ 0.3086H
(r0:平均椭球面上的重力值）
6
四、 正常椭球和水准椭球 总地球椭球和参考椭球
正常椭球的定位和定向：
其中心和地球质心重合 其短轴与地轴重合 起始子午面与起始天文子午面重合
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《大地测量学基础》课件第八讲
M q 2 [1 (1 3 cos ) sin 2 ] 联立 与U G r 3 2
求得与大地水准面相近的正常位水准面方程：
q 2 q r a[1 (1 3cos ) sin ] /(1 ) 3 2 3 2 将分母展开级数，略去 , q 的平方项及高阶项，则有：
H
A 力
1
45
A
O
gdh
H
A 力
1
A
O
gdh
17
3.3 高 程系统
注意：说明力高是区域性的，主要用于大型水库等工程建设中。它 不能作为国家统一高程系统。在工程测量中，应根据测量范围大 小，测量任务的性质和目的等因素，合理地选择正常高，力高或区 域力高作为工程的高程系统。
高程系统总结
K K K K 1
1
n
用球谐函数表示的地球引力位的公式
V
V
n0
n
r
n0
n K 1
1
n 1
K
[ An Pn (cos )
K K
( An cos K Bn sin K ) Pn (cos )]
3
上讲主要内容复习
地球正常重力位
W V Q W
GM (1 q ) 2 a
0 ，极点处正常重力： e
GM 3q (1 ) 2 2 a
p e 5 q 令： 2 e
5 , + = q 2
2 则有： 0 e (1 s in ) 克莱罗定理。
7
上讲主要内容复习
求得与大地水准面相近的正常位水准面方程：
q 2 q r a[1 (1 3cos ) sin ] /(1 ) 3 2 3 2 将分母展开级数，略去 , q 的平方项及高阶项，则有：
H
A 力
1
45
A
O
gdh
H
A 力
1
A
O
gdh
17
3.3 高 程系统
注意：说明力高是区域性的，主要用于大型水库等工程建设中。它 不能作为国家统一高程系统。在工程测量中，应根据测量范围大 小，测量任务的性质和目的等因素，合理地选择正常高，力高或区 域力高作为工程的高程系统。
高程系统总结
K K K K 1
1
n
用球谐函数表示的地球引力位的公式
V
V
n0
n
r
n0
n K 1
1
n 1
K
[ An Pn (cos )
K K
( An cos K Bn sin K ) Pn (cos )]
3
上讲主要内容复习
地球正常重力位
W V Q W
GM (1 q ) 2 a
0 ，极点处正常重力： e
GM 3q (1 ) 2 2 a
p e 5 q 令： 2 e
5 , + = q 2
2 则有： 0 e (1 s in ) 克莱罗定理。
7
上讲主要内容复习
《大地测量学基础》课件1
5
§2大地测量学基本体系和内容 大地测量学基本体系和内容 2.1大地测量学的基本体系 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、 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、 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。 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） 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。 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 包括平面控制网和高程控制网)建 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； 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， 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。 何参数的数学模型等。
γ ϕ = γ e (1 + β ⋅ sin 2 ϕ )
5 β = q − α 2
ω 2a q提出：为了确定重力与地球形状的关系， 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， 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， 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。 向上的分力。研究地球形状可借助于研究等位面。因 位函数把地球形状和重力场紧密地联系在一起。 此，位函数把地球形状和重力场紧密地联系在一起。 地壳均衡学说的提出：英国的普拉特(J.H.Pratt)和艾 3) 地壳均衡学说的提出：英国的普拉特(J.H.Pratt)和艾 G.B.Airy)几乎同时提出地壳均衡学说 几乎同时提出地壳均衡学说， 黎(G.B.Airy)几乎同时提出地壳均衡学说，根据地壳 均衡学说可导出均衡重力异常以用于重力归算。 重力测量有了进展。 4) 重力测量有了进展。设计和生产了用于绝对重力测量 以及用于相对重力测量的便携式摆仪。 以及用于相对重力测量的便携式摆仪。极大地推动了 重力测量的发展 的发展。 重力测量的发展。
中国矿大测量学课件
介绍地形图的制图方法和工具。
3
地形图的解读
介绍如何读懂和解释地形图的信息。
高程测量和各种控制测量方法
ห้องสมุดไป่ตู้高程测量
介绍高程测量的基本原理和方法，如三等水准测量和精度等级。
方位角测量
介绍方位角测量的基本原理和方法，如陀螺仪和重力仪。
控制测量
介绍不同种类控制测量的方法和工具，如基线测量和绝对定位。
数据处理和绘图软件的使用介绍
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。
数据分析软件
介绍数据处理软件的使用方法和 特点，如ArcGIS和AutoCAD。
绘图软件
三维建模软件
介绍绘图软件的使用方法和特点， 如Photoshop和Illustrator。
介绍三维建模软件的使用方法和 特点，如SketchUp和3ds Max。
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
测量单位
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。
chap4 中国矿业大学大地测量观测技术
12
13
3
码道 区间
11
4
10
5
6
7
8
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二、编码度盘测角原理
1、编码度盘
14
13
4码道编码度盘角度对照表
1
2
15
0
区间
编码
刻度值
区间 编码
刻度值
0
1 2
3
0000
0001 0010
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22 30 45 00
8
9 10
1000
1001 1010
180 00
202 30 225 00
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3
4 5
水平轴 读数显微镜 目镜 视准轴 水平器 垂直轴 水平度盘
90
o
垂直度盘
———轴系
支架
基座 脚螺旋 铅垂线
应用大地测量学
§4.1.1 精密光学经纬仪的基本构造
1、望远镜 组成：物镜、调焦镜、十字丝分划板、目镜
应用大地测量学
§4.1.1 精密光学经纬仪的基本构造
等效物镜的光心与十字丝中心的连线称为望远镜的 视准轴。 望远镜调焦时，调焦透镜沿着望远镜内壁来回移动。 如果调焦透镜不是沿着平行于光轴的直线运动，就会导 致视准轴改变方向，给方向观测成果带来误差。 结论：规定一个测回内不得重新调焦。
应用大地测量学
§4.1.1 精密光学经纬仪的基本构造
2、水准器
（3）管水准器——用 于精平。冰点低、流动 性强、附着力小的液体 （酒精、硫酸醚）。 （4）水准器格值τ” ——一个分格（2mm） 所对的圆心角。决定了 灵敏度。防止太阳照射 仪器，防止手指触摸水 准管。
应用大地测量学
大地测量学基础课件+++
计算观测时刻地面到卫星的距离.
1 C
2
人卫最激新课光件 仪
25
精度最高的绝对定位技术。 全球地心参考框架、地球自转参数、全球重力场低阶模型、精密定轨等
方面有重要作用。 地基：在卫星上安置反光镜，地面上安激光测距仪，对卫星测距。 天基：在卫星上安置激光测距仪，地面上安反光镜，对地测距
3）、惯性测量系统 利用惯性力学原理，测定地面点三维坐标、重力异常和垂线偏差。
大地测量学基础
最新课件
1
第一章 绪 论
最新课件
2
一、大地测量学的定义
定义：大地测量学是为人类活动提供空间信息的科学，着重研
究地球的几何特征（形状和大小）和基本物理特性
（重力场）及其变化。 性质：地球科学的一个分支，是一门地球信息科学，既是基础
科学，又是应用科学 任务：测量和描绘地球并监测其变化，为人类活动提供关于地
最新课件
5
2、在防灾、减灾、救灾及环境保护、监测、评价中的作用 1). 建立大地形变监测系统，为地震预报提供有关资料； 2). 监测泥石流、山体滑坡、雪崩、森林火灾、洪水等灾害， 并为灾后评估提供资料； 3). 监测海水面的变化； 4). 为灾难事件救援提供快速定位；如空难、海难、交通事故； 5). 环境监测，如沙漠，森林，土地利用情况等；
12
3、现代在地测量的特征 1)、测量范围大，范围从地区、全球乃至宇宙空间； 2)、研究对象和范围不断深入、全面和精细，从静态测量 发展到动态测量，从地球表面测绘发展到地球内部构造 及动力过程的研究；
3)、观测精度高； 4)、观测周期短。
最新课件
13
4、大地测量的基本内容
1)、确定地球形状、外部重力场及其变化；建立大地测量 坐标系；研究地壳形变，极移和海洋水面地形用其变化
1 C
2
人卫最激新课光件 仪
25
精度最高的绝对定位技术。 全球地心参考框架、地球自转参数、全球重力场低阶模型、精密定轨等
方面有重要作用。 地基：在卫星上安置反光镜，地面上安激光测距仪，对卫星测距。 天基：在卫星上安置激光测距仪，地面上安反光镜，对地测距
3）、惯性测量系统 利用惯性力学原理，测定地面点三维坐标、重力异常和垂线偏差。
大地测量学基础
最新课件
1
第一章 绪 论
最新课件
2
一、大地测量学的定义
定义：大地测量学是为人类活动提供空间信息的科学，着重研
究地球的几何特征（形状和大小）和基本物理特性
（重力场）及其变化。 性质：地球科学的一个分支，是一门地球信息科学，既是基础
科学，又是应用科学 任务：测量和描绘地球并监测其变化，为人类活动提供关于地
最新课件
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2、在防灾、减灾、救灾及环境保护、监测、评价中的作用 1). 建立大地形变监测系统，为地震预报提供有关资料； 2). 监测泥石流、山体滑坡、雪崩、森林火灾、洪水等灾害， 并为灾后评估提供资料； 3). 监测海水面的变化； 4). 为灾难事件救援提供快速定位；如空难、海难、交通事故； 5). 环境监测，如沙漠，森林，土地利用情况等；
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3、现代在地测量的特征 1)、测量范围大，范围从地区、全球乃至宇宙空间； 2)、研究对象和范围不断深入、全面和精细，从静态测量 发展到动态测量，从地球表面测绘发展到地球内部构造 及动力过程的研究；
3)、观测精度高； 4)、观测周期短。
最新课件
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4、大地测量的基本内容
1)、确定地球形状、外部重力场及其变化；建立大地测量 坐标系；研究地壳形变，极移和海洋水面地形用其变化
《大地测量学基础》PPT课件
2）按投影面的形状分类
• （1）方位投影：以平面作为投影面，使平面与球面相切或相 割，将球面上的经纬线投影到平面上而成。
• （2）圆柱投影：以圆柱面作为投影面，使圆柱面与球面相切 或相割，将球面上的经纬线投影到圆柱面上，然后将圆柱面 展为平面而成。
• （3）圆锥投影：以圆锥面作为投影面，使圆锥面与球面相切 或相割，将球面上的经纬线投影到圆锥面上，然后将圆锥面 展为平面而成。
4)、投影带的划分
我国规定按经差6º和3º 进行投影分带。
6º带自首子午线开始， 按6º的经差自西向东分成60 个带。
3º带自1.5 º开始，按3 º的经差自西向东分成12 0个带。
高斯投影带划分
6º带与3º带中央子午线之间的关系如图:
3º带的中央子午线与6º带中央子午线及分带子午线重 合，减少了换带计算。
在椭球面上，因为子午线同平行圈 正交，又由于投影具有正形性质，因 此它们的描写线 及 pQ也必p正N交， 由图可见，平面子午线收敛角也就是 等于 在 点上pQ的 切线p 同平面
• 3、中国各种地图投影：
1）中国全国地图投影：斜轴等面积方位投影、斜轴等角方 位投影、伪方位投影、正轴等面积割圆锥投影、正轴等角割 圆锥投影。
• 2）中国分省（区）地图的投影：正轴等角割圆锥投影、正 轴等面积割圆锥投影、正轴等角圆柱投影、高斯-克吕格投 影（宽带）。
• 3）中国大比例尺地图的投影：多面体投影（北洋军阀时期 ）、等角割圆锥投影（兰勃特投影）（解放前）、高斯-克 吕格投影（解放以后）。
注：X轴向北为正， y轴向东为正。
x
高斯 自然 P （X，坐Y标）
赤道
O
y
中央子午线
由于我国的位于 北半球，东西横跨12 个6º带，各带又独自 构成直角坐标系。
大地测量学基础：第1章 绪论
• 1800－1900印度，一等三角网2万公里，平均边长45公里； • 1911－1935美国，一等网，7万公里； • 1924－1950苏联，一等网，7万多公里。
• 因瓦基线尺、带平行玻璃板测微器的水准仪及因瓦水准尺问世。
“大地水准面阶段”物理大地测量学进展——
1、大地测量边值问题理论的提出
• 英国学者斯托克司(G.G.Stokes)把真实的地球重力位分为正常重 力位和扰动位两部分，实际的重力分为正常重力和重力异常两部 分，在某些假定条件下进行简化，通过重力异常的积分，提出了 以大地水准面为边界面的扰动位计算公式和大地水准面起伏公式。 后来，荷兰学者维宁·曼尼兹(F.A.Vening Meinesz)根据斯托克司 公式推出了以大地水准面为参考面的垂线偏差公式。
2、提出了新的椭球参数
• 利用重力测量资料推求更加精准的椭球参数（长半径和扁率）。
• 最著名的有赫尔默特椭球、海福特椭球、克拉索夫斯基椭球等。
• 我国在上世纪八十年代之前一直使用克拉索夫斯基椭球，其参数
为：
a=6378245m， α=1:298.3
第四阶段：现代大地测量新时期
• 20世纪下半叶，以电磁波测距、人造地球卫星定位系统及甚长基 线干涉测量等为代表的新的测量技术的出现，给传统的大地测量 带来了革命性的变革，大地测量学进入了以空间测量技术为代表 的现代大地测量发展的新时期。
二、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。
例如：交通运输、工程建设、土地管理、城市建设等，无一不依 赖大地测量成果。
【测量工作的基本原则——布局上“从整体到局部”，程序上“先控制后碎 部”，精度上“由高级到低级”】
• 因瓦基线尺、带平行玻璃板测微器的水准仪及因瓦水准尺问世。
“大地水准面阶段”物理大地测量学进展——
1、大地测量边值问题理论的提出
• 英国学者斯托克司(G.G.Stokes)把真实的地球重力位分为正常重 力位和扰动位两部分，实际的重力分为正常重力和重力异常两部 分，在某些假定条件下进行简化，通过重力异常的积分，提出了 以大地水准面为边界面的扰动位计算公式和大地水准面起伏公式。 后来，荷兰学者维宁·曼尼兹(F.A.Vening Meinesz)根据斯托克司 公式推出了以大地水准面为参考面的垂线偏差公式。
2、提出了新的椭球参数
• 利用重力测量资料推求更加精准的椭球参数（长半径和扁率）。
• 最著名的有赫尔默特椭球、海福特椭球、克拉索夫斯基椭球等。
• 我国在上世纪八十年代之前一直使用克拉索夫斯基椭球，其参数
为：
a=6378245m， α=1:298.3
第四阶段：现代大地测量新时期
• 20世纪下半叶，以电磁波测距、人造地球卫星定位系统及甚长基 线干涉测量等为代表的新的测量技术的出现，给传统的大地测量 带来了革命性的变革，大地测量学进入了以空间测量技术为代表 的现代大地测量发展的新时期。
二、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。
例如：交通运输、工程建设、土地管理、城市建设等，无一不依 赖大地测量成果。
【测量工作的基本原则——布局上“从整体到局部”，程序上“先控制后碎 部”，精度上“由高级到低级”】
大地测量学基础课件
大地测量学的应用领域
总结词
大地测量学的应用领域广泛，包括卫星导航定位、地 球科学、空间科学、气象预报和地震监测等。
详细描述
大地测量学在卫星导航定位领域中发挥着重要作用，通 过大地测量数据可以确定卫星轨道、提高导航定位精度 等。此外，大地测量学还应用于地球科学和空间科学领 域，研究地球各部分之间的相对位置关系、地球重力场 等，为地质勘探、资源开发等领域提供支持。同时，大 地测量学在气象预报和地震监测等领域也有广泛应用， 例如通过大地测量数据可以监测地震活动、预测地震灾 害等。
02
大地测量基本原理
大地水准面与地球椭球
总结词
大地水准面和地球椭球是大地测量的基本概念，它们决定了地球表面的几何形态 和测量基准。
详细描述
大地水准面是假想一个与平均海平面重合并随海面调整变化的闭合曲面，它与地 球质心相连，形成地球椭球的旋转轴。地球椭球是一个对地球的数学模型，用于 描述地球的几何形态，包括地球的赤道、极点和经纬度系统等。
大地测量数据误差分析
Байду номын сангаас
01
02
03
误差来源辨认
分析大地测量数据误差的 来源，如测量设备误差、 数据处理误差等。
误差传播规律研究
研究误差在大地测量数据 处理过程中的传播规律， 为误差控制和修正提供根 据。
误差修正与估计
采用适当的误差修正和估 计方法，减小误差对大地 测量结果的影响，提高数 据的准确性和可靠性。
数据特殊值处理
辨认并处理特殊值，以避免对数据分析结果产生不良影响。
大地测量数据解析与建模
数据特征提取
从大地测量数据中提取关键特征，为后续的建模和分析提供根据。
数学建模
根据提取的特征，建立相应的数学模型，用于描述和预测大地测量数据的变化规律。
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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。
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；
——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。
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
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
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
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
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）；
§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；
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；
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
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
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.
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
（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
§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
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
Байду номын сангаас
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
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
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
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？
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。
§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。
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；
——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。
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
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
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
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GJ45
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GJ45 GJ44
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GJ44 GJ4G3J43GJ4G2JG42J4G1J4G1J4G0J4G0GJJ3399GJG3J838
GJ37 GJ36 GJ37 GJ36 GJ35
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GJ16 GJ16
3
GJ24 GJ21
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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）；
§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；
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；
GGJ1J111
GJ15 GJ15
GGJJ1133 GGJJ1144
GGJJ1122
JZ22
GJ53 GJ53
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GJ52GJG52J51GJ5G1J50GJ5G0J4G9 J49
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GJ47 GJ47
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GJ4G6 J46
GJ42 GJ41
GJ40
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
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.
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
（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
§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
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
Байду номын сангаас
GGJJ0033
2
GJG0G5JGG0JGJ40J04J0616GG5JJ00G77JG1JG40J810G38GJGJ0J09192 GJ11
GJ16 GS08
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GJ55GJ55 GJ52
GJ51 GJ54
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GJ50
GJ49 GJ48
蒙蒙古古
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GJ21
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GJ22 GJ20 GJ19
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
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
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？
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。