现代大地控制测量

大地水准面与垂线
问题： 垂线的方向决定了大地水准面的形状？？ 大地水准面的形状决定了垂线的方向？？ 答案： 前者正确！ 原因：大地水准面是在重力的作用下达到
稳定平衡状态的平均海水面。
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重力及其方向
W
N
引力 球心
离心力 重力
E
S
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重力方向与大地水准面形状
大地水准面为一个平面 重力线
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地球的认识
地球是太阳系中的一颗行星，它既围绕着太阳旋 转（公转，周期为365天），又绕着自己的旋转轴 旋转（自转，周期为24小时）。
地球的自然表面极其复杂：有高山、丘陵、盆地、 平原、海洋等等……地形起伏很大，但是从宏观 来看，地球仍为一球行星体。
地球最高处为珠穆朗玛峰——8844.43米； 地球最低处为马里亚纳海沟—深11022米；
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滁州学院地理信息与旅游学院
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采用教材
参考教材
现代大地控制测量
课程安排
本课程讲授38学时，实验38学时。 成绩评定：考试（笔试）占60%，课间实
验占20%，平时上课、实验表现占20%。
第一章 绪论
内容提要：
1、大地测量学的定义、分类和任务 2、地球的形状与大小 3、大地测量坐标系统 4、参考椭球定位 5、地图投影
球形
椭球形
梨形
土豆形
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大地水准面的形状
地球形状——武汉大现学代测大绘地学控院制研测究量成果
大地水准面的形状
从上图可以看到：大地水准面的形状是不 规则的！为什么？？？？
原因在于地球的重力！！！！ 地球的重力＝地球的引力+地球的离心力 重力的方向即为引力与离心力合力的方向
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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。
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物理大地测量学：即理论大地测量学
彼此平行 大地水准面为一球面
重力线指向 同一个点时
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重力方向与大地水准面形状
❖ 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。
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❖ 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。
现代大地控制测量Hale Waihona Puke Baidu
大地水准面
消除了洋流、盐度、温度、风浪、潮汐……等诸 多影响因素，仅考虑在地球重力作用下，达到稳 定平衡状态的水体表面——平均海水面。
假想一个曲面：它在海洋上与平均海水面重合， 并向大陆、岛屿内延伸而形成的包围了整个地球 表面的一个闭合的曲面，称之为大地水准面。
我们研究地球的形状与大小，指的就是研究大地 水准面的形状与大小，而并非是地球自然表面的 形状与大小。
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。
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2、地球的形状及其大小
地球的认识 地球的形状 地球的大小 大地水准面 地球椭球
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第一章 绪 论
§1大地测量学的定义分类和任务 1.1大地测量学的定义
大地测量学 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。 ❖ 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)，
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地球的表面
地球的自然表面大部分是海洋，占地球表面积的71％， 陆地仅占29％，故而地球可以基本看做是一个表面被 水体所包围的球体。
水——流动性——水往低处流 故而地球表面的水体在理想状态下（不考虑其它因素，
仅考虑地球重力），仅在地球重力的作用下，自由运 动的匀质水体最终会达到一个稳定的平衡状态。 此时我们可以将地球视为大概是一个表面被水体包围 的平滑的似球体。
❖ 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。
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1.3大地测量学的分类
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）
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大地水准面与垂线
大地水准面处处与重力线垂直。 与大地水准面正交（垂直）的直线称为铅
垂线（垂线），也就是重力的方向线，即 重力线。 原因：水面只有与重力线正交时，才会处 于稳定的平衡状态，否则会流动。
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水的流动方向
g
P
水面
g
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大地水准面的形状
空间大地测量为特征，范围大。
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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。
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。
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。
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❖ 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(包括垂直升降及 水平位移)，测定极移以及海洋水面地形及其变化等。 研究月球及太阳系行星的形状及重力场。 2.2 大地测量学的任务