测绘学概论(2.2)--大地测量学

第二讲 习题作业

思考题

1. 大地测量学的基本任务是什么？

2. 现代大地测量学有哪些主要特点？

3. 现代大地测量学的基本内容是什么？

4. 大地测量坐标系统有哪几种？它们相应的主要几何特点是什么？

5. 简要的回顾一下我国近五十年来大地测量的进展？

参考答案

1. 大地测量学的基本任务是什么？

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。

任务举例：确定地球大小, 形状, 旋转及其变化；确定地球上点的位置, 高程以及它们的变化；提供地球上点的重力及其变化; 为地理信息系统和测制地图提供基础框架；为经济和国防建设提供时空基准。

2. 现代大地测量学有哪些主要特点？

经典大地测量由于其主要测量技术手段（测角和测边）和方法本身的局限性，测量精度已近极限，测量范围也难于达到占地球面积70%的海洋和陆地自然条件恶劣的地区（高原、沙漠和原始森林等）。1957年第一颗人造地球卫星发射成功后，利用人造卫星进行大地测量成为主要技术手段，从此发展到现代大地测量。其标志是产生卫星大地测量，突破了米级测量精度，从区域性相对大地测量发展到全球的大地测量，从测量静态地球发展到可测量地球的动力学效应。

3. 现代大地测量学的基本内容是什么？

甚长基线干涉测量；卫星激光测距；全球导航卫星系统；卫星测高；卫星重力测量

4. 大地测量坐标系统有哪几种？它们相应的主要几何特点是什么？

大地测量坐标系统规定了大地测量起算基准的定义及其相应的大地测量常数，是一种固定在地球上，随地球一起转动的非惯性坐标系统。根据原点位置不同，分为地心坐标系统和参心坐标系统；根据表现形式，分为空间直角坐标系统、大地坐标系统和球坐标系统。

地心坐标系统：原点位于地心质心（包括海洋和大气），尺度是国际统一规定的长度因子，z轴和x轴的定向由某一历元的EOP（earth orientation parameters）（地球定向参数，包括地球北极CTP（conventional terrestrial pole）和零子午线）确定，y与x、z构成空间右手直角坐标系。地心大地坐标系统的原点与总地球椭球中心重合，椭球旋转轴与CTP重合，

起始大地子午面与零子午面重合

参心坐标系统的原点位于参考椭球中心，z轴（椭球旋转轴）与地壳自转轴平行，x轴在参考椭球的赤道面并平行于天文起始子午面。

空间直角坐标系统（笛卡尔坐标系统）是由相互垂直的X轴、Y轴、Z轴三个坐标轴组成的，三轴的交点为原点。

大地坐标系统用来表述地球上点的位置的一种地区坐标系统。它采用一个十分近似于地球自然形状的参考椭球作为描述和推算地面点位置和相互关系的基准面。一个大地坐标系统必须明确定义其三个坐标轴的方向和其中心的位置。通常人们用旋转椭球的短轴与某一规定的起始子午面分别平行干地球某时刻的平均自转轴和相应的真起始子午面来确定坐标轴的方向。若使参考椭球中心与地球平均质心重合，则定义和建立了地心大地坐标系。它是航天与远程武器和空间科学中各种定位测控测轨的依据。若椭球表面与一个或几个国家的局部大地水准面吻合最好，则建立了一个国家或区域的局部大地坐标系。大地坐标系中点的位置是以其大地坐标表示的，大地坐标均以椭球面的法线来定义。其中，过某点的椭球面法线与椭球赤道面的交角为大地纬度；包含该法线和大地子午面与起始大地子午面的二面角为该点的大地经度；沿法线至椭球面的距离为该点的大地高。大地纬度、大地经度和大地高分别用大写英文字母B（Latitude）、L（Longitude）、H（指空间点沿椭球面法线方向高出椭球面的距离）表示。

球坐标系统在空间任取一点O作为极点,从O引两条互相垂直的射线OX和OZ作为极轴,再规定一个单位长度和射线OX绕OZ轴旋转所成角的正方向,这样就建立了一个球坐标系(或空间极坐标系)。

5. 简要的回顾一下我国近五十年来大地测量的进展？

（1）20世纪50～70年代

1954北京坐标系统和我国天文大地网

1954年，我国暂时采用了克拉索夫斯基椭球，并与前苏联1942年坐标系统进行联测，通过计算建立了我国大地坐标系统，称为1954北京坐标系统。

我国的天文大地网于1951年开始布设，全部工作于1975年完成。从大地测量发展史来看，我国天文大地网规模之大、网形之佳和质量之优，在当时的世界大地测量中非常突出。

全国第一期水准网和1956黄海高程基准

我国第一期水准网开始于1951年，到1976年基本完成。1957年，建成1956黄海高程

基准。一期水准网的起算高程采用1956黄海高程基准

1957重力基本网

1957年，在全国范围内建立了第一个国家重力控制网，它由21个基本点和82个一等点组成，称为1957重力基本网，属波茨坦重力系统

第一代全国似大地水准面

20世纪50至70年代，采用天文重力水准和天文水准技术，建立了我国1954北京坐标系统下的我国第一代似大地水准面CLQG60

珠穆朗玛峰海拔高程第一次精确测定（1975年5月27日）

（2）20世纪80年代

天文大地网平差与1980西安坐标系统

1985国家高程基准与国家第二期水准控制网

1985国家重力基本网

（3）20世纪90年代

国家GPS A级和B级网

国家第二期一等水准网的复测

我国地球重力场模型

（4）2000年以来

2000国家似大地水准面

2000国家重力基本网

2000国家GPS网

天文大地网和2000国家GPS网联合平差

2005年我国对珠峰高程进行了新的精确测定