大地测量学基础第5章大地测量仪器
大地测量学
大地测量学大地测量学是地球学科的重要分支,是测绘科学的基础学科,在测绘专业的课程设置中占有重要的地位和作用。
其主要测定地球大小;研究地球形状;测定地面点的几何位置,将地面点沿法线方向投影于地球椭球面上,用投影点在椭球面上的大地纬度和大地经度表示该点的水平位置,用地面点至投影点的法线距离表示该点的大地高程。
这点的几何位置也可以用一个以地球质心为原点的空间直角坐标系中的三维坐标来表示。
就其本质来说,他是一门地球信息学,即为人类的活动提供地球空间信息的学科。
大地测量学的的内容包括几何大地测量学、物理大地测量学、空间大地测量学。
几何大地测量学主要是研究确定地球形状、大小和确定地面点三维空间的理论及技术、因此有关精密的角度、距离测量、水准测量,地球椭圆球体的参数及模型,椭圆面上测量成果的计算、平差、投影变换以及大地控制网建立的原理和技术方法等,是几何大地测量学的基本内容。
物理大地测量学研究用武力方法(重力测量)确定地球的形状及外部重力场。
它的主要内容是重力测量及其归化、地球及外部重力场模型、大地测量边值问题、重力为理论、球谐函数、利用重力测量研究地球形状及椭圆球体参数等。
空间大地测量学是研究以卫星及其它空间探测器实施大地测量的理论和技术。
主要内容包括卫星多普勒技术,海洋卫星雷达测高,激光卫星测距以及卫星定位系统(GPS)和GLONASS,我国的“北斗”卫星定位导航系统,卫星定位定轨理论以及应用卫星及空间探测器在全国性大地测量控制网,全球性的地球动态参数求定和重力场模型的精华、地壳形变、板块运功的、海空导航、导弹制导等方面的研究。
因此较确切地讲。
空间大地测量学的开创。
使大地测量学迈入了以可变地球为研究对象,实施全球动态就对测量的现代大地测量新时期。
学科发展史——萌芽阶段在17世纪以前,大地测量只是处于萌芽状态。
公元前 3世纪,亚历山大的埃拉托斯特尼首先应用几何学中圆周上一段弧AB的长度S、对应的中心角r同圆半径R的关系,估计了地球的半径长度,由于圆弧的两端A和B大致位于同一子午圈上,以后在此基础上发展为子午弧度测量。
《大地测量学基础》教学大纲
大地测量学基础一、课程说明课程编号:010438Z10课程名称(中/英文):大地测量学基础/ Fundamental of Geodesy课程类别:必修学时/学分:48/3(其中实验学时:8)先修课程:测量学基础、测量平差基础适用专业:测绘工程教材、教学参考书:孔祥元,郭际明,刘宗泉.大地测量学基础,武汉大学出版社,2010(第二版)张华海等.应用大地测量学,中国矿业大学出版社,2012二、课程设置的目的意义该课程是测绘工程专业测量方向的核心课程。
目的是使学生掌握理解大地测量基本概念、理论与方法,熟悉和掌握各种等级控制网的布设、观测及数据处理。
通过该课程的学习,可以使学生理解和掌握坐标系统与时间系统、地球重力场、椭球大地测量、控制网建立原理等方面的专业知识,提高学生测绘理论基础与实践操作技能。
该门课程在测绘工程专业高素质人才的培养计划中具有重要地位并发挥重大作用。
三、课程的基本要求对应的专业培养要求1.3.2专业知识(1)熟悉大地测量基准及空间参考框架的概念与基础理论;(2)掌握卫星定位控制网、边角控制网、高程控制网等空间框架基准网设计与实施的原理与方法;(3)掌握不同等级控制网的设计、布设、施测与数据处理的技术方法及工程实施流程;2.2.1具有较强的创新意识和技术改造与创新的初步能力。
针对测绘产品的质量要求和生产技术问题能提出技术改造、工艺设计或者技术创新初步方案。
2.2.4思维活跃,具有开拓创新的意识与能力及较强的自学能力,能与时俱进地学习,适应未来发展的要求。
3.1.1能够控制自我并了解、理解他人需求和意愿;既能独立工作,又具有团队合作精神,适应竞争学会合作。
3.3.1具有良好的心理承受能力和抗压能力。
知识:掌握坐标系统与时间系统基本概念、地球重力场基本理论、地球椭球及其数学投影变换的基本理论、控制网建立原理、大地测量的基本技术与方法等方面的专业知识;能力:使学生具备布设各种等级控制网、制定控制测量观测计划及实施,数据获取及测量数据处理的能力。
大地测量学基础
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; 、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 、研究对象和范围不断深入、全面和精细, 发展到动态测量, 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; 及动力过程的研究; 3)、观测精度高; 、观测精度高; 4)、观测周期短。 、观测周期短。
2)、物理大地测量学(理论大地测量学) 、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) 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。 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, 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。 推球地球形状及外部重力场的理论与方法。 3)、空间大地测量学 、 以人造地球卫星及其它空间探测器为代表的空间大地测量的理论、 以人造地球卫星及其它空间探测器为代表的空间大地测量的理论、 技术与方法。 技术与方法。
三、大地测量学的基本体系
1、 测量学的两个分支 、 普通测量学:研究小范围的地球表面, 普通测量学:研究小范围的地球表面,认为该范围的地 球表面是平面,且铅垂线彼此平行。 球表面是平面,且铅垂线彼此平行。 大地测量学:研究全球或大范围的地球,认为铅垂线彼 大地测量学:研究全球或大范围的地球, 此不平行,研究地球的形状、大小及重力场。 此不平行,研究地球的形状、大小及重力场。
大地测量学还可进一步 应用大地测量学: 应用大地测量学:以建立国家大地测量控制网为中心内容 椭球大地测量学:坐标系建立、地球椭球性质、 椭球大地测量学:坐标系建立、地球椭球性质、投影数学变换 大地天文测量学:测量天文经度、 大地天文测量学:测量天文经度、纬度及天文方位角 大地重力测量学:重力场、 大地重力测量学:重力场、重力测量方法 海洋大地测量学: 海洋大地测量学 地球动力学: 地球动力学 卫星大地测量学: 卫星大地测量学 大地测量数据处理学: 大地测量数据处理学
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 §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
折角,再根据起算点及附合点的已知数据,可求出所有导线点的 平面坐标。
β
D
• 导线的形式:附合导线、闭合导线、支导线和导线网。
• 导线网是由若干条附合导线或闭合导线构成的网状图形。 • 导线网包括:一个节点的导线网、两个以上节点的导线网和两个
A
a
az B
• VLBI测量长度的相对精度可达10-6。
• 该技术在研究地球极移、地球自转速率的短周期变化、地球固体 潮、大地板块运动的相对速率和方向中得到广泛的应用,在常规 大地测量中很少用。
3*、惯性测量系统(INS)
• 惯性测量是利用惯性力学基本原理,在相距较远的两点之间,对 装有惯性测量系统的运动载体(汽车或直升飞机)从一个已知点到另 一个待定点的加速度,分别沿三个正交的坐标轴方向对加速度分 量进行两次积分,从而求定其运动载体在三个坐标轴方向的坐标 增量,进而求出待定点的位置。
• 因此,在普遍应用全站仪和GPS定位技术的现代,城市控制测量 和工程控制测量基本上不采用三角网。
2. 导线测量法 • 导线:由设站点(控制点)连成的折线(若干条直线首尾相连)。 • 布设控制点时,使点与点之间单线相连形成链状折线,测量出边
大地测量学复习资料
一.概念(1)垂线偏差:地面一点上的重力向量g和相应椭球面上的法线向量n之间的夹角定义为该点的垂线偏差。
(2)大地水准面差距:(3)正高:以大地水准面为参照面的高程系统称为正高(4)正常高:以似大地水准面为参照面的高程系统称为正常高(5)力高:(6)参考椭球:具有确定参数( 长半径a和扁率α),经过局部定位和定向,同某一地区大地水准面最佳拟合的地球椭球。
(7)总地球椭球:除了满足地心定位和双平行条件外,在确定椭球参数时能使它在全球范围内与大地体最密合的地球椭球。
(8)正常椭球、水准椭球(9)大地高(10)法截面:过椭球面上任意一点可作一条垂直于椭球面的法线,包含这条法线的平面叫作法截面。
(11)卯酉圈:过椭球面上一点的法线,可作无限个法截面,其中一个与该点子午面相垂直的法截面,同椭球面相截形成的闭合的圈称为卯酉圈。
(12)相对法截线;过椭球面上一点A,可以做无数个法截面,其中通过椭球面上另一点B 的法截面与椭球面的交线,称为A、B相对法截线.(13)平均曲率半径(14)子午线收敛角(15)大地线:(16)大地元素(17)地图投影(18)七参数(19)天文大地点(20)拉普拉斯点(21)等量纬度(22)重力扁率(23)底点纬度(24)垂足纬度(25)岁差:地球受到日、月等天体的影响,导致地球旋转轴相对于空间围绕黄极呈倒圆锥体的运动,周期为26000年,这种长周期的运动称为岁差。
(26)章动:由于受到月球引力的影响,导致地球旋转轴绕黄极旋转的轨道不是平滑的小圆,而是类似圆的波浪曲线运动,周期为18.6年,振幅为9.21″的短周期运动。
2.大地测量学的研究内容;外业测量、内业计算的基准面、线。
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。
②建立和维护国家和全球的天文大地水平控制网、全球控制网。
③研究获得高精度测量成果的仪器和方法等。
④研究地球表面向椭球面和平面投影的数学变换及计算方法。
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。
大地测量仪器学
大地测量仪器学
(一)补偿式水准器 在水准器内加入一玻璃棒,或一玻璃管,也可用一瓦形玻璃片,其目的在于减少水准器内所灌注的液体。 (二)断面为椭圆形的水准器 一般水准器断面均为圆形,这在工艺上比较简单,近来有的仪器已采用椭圆断面的水准器,如蔡司Ni 004精密水准仪。据计算,在截面积相同的情况下,具有宽弧面的椭圆形断面,液体所占面积比圆形断面的少。这样可以减小温度的影响,而不需要上述那根起补偿作用的玻璃棒。此外,这种水准器在同一格值和同一气泡长度的情况下,比圆形断面的灵敏度要高,主要原因是它的气泡大。这种水准器在结构上虽优于圆形断面水准器,但加工工艺比较复杂,对其置中精度与扁率的关系以及加工精度要求等还在探讨之中。
大地测量仪器学
长水准器:结构与基本参数标注见图4-5。尺寸及系列见表4-2。 水准器玻璃材料为温度计玻璃,九五灯工料或GG—17玻璃。水准器内填充的液体为精馏乙醇、乙醚或两者混合液。长水准器为了保证一定的气泡长度,采用补偿式和隔室式等多种形式。
如图4-5
大地测量仪器学
大地测量仪器学
对于换配质量不明的或者经过剧烈震动和温度剧烈变化的水准器,新出厂但长期存放过的仪器上的水准器,均应测定其格值,均匀性,气泡符合精度等,以便确定该仪器对某一等级测量工作的适应性。 测定格值的方法很多:如水准器检验仪法、脚螺旋法、竖盘直读法、标尺法以及竖轴倾斜法(康司托克法)。方法不同,但其实质相同,即要设法使待测水准器的气泡在使用范围内移动,同时把气泡移动时水准器倾角的变化量求出,最后把移动的格数除以倾角的变化量,即水准器的格值。 4.2 水准器灵敏度及其影响因素
大地测量学基础:第五章 大地测量技术-1-2-3
(1)不同比例尺地图对大地点的数量要求 :
测图比例尺
1:5万 1:2.5万 1:1万
平均每幅图面积(km2) 350~500 100~125 15~20
国家平面大地控制网
惯性测量系统(INS)
惯性测量是利用惯性力学基本原理,在相距较远的两点之间, 对装有惯性测量系统的运动载体(汽车或直升飞机)从一个已知点 到另一个待定点的加速度,分别沿三个正交的坐标轴方向进行 两次积分,从而求定其运动载体在三个坐标轴方向的坐标增量 ,进而求出待定点的位置,它属于相对定位,其相对精度为 (1~2)·10-5,测定的平面位置中误差为±25cm左右。 优点:完全自主式,点间也不要求通视;全天候,只取决于汽 车能否开动、飞机能否飞行。 缺点:相对测量,精度不高。
平均每幅图的三角点个数
3
2~3
1
每点控制的面积(km2)
150
50
20
三角网的平均边长(km)
13
8
2~6
相应的三角网等级
二等
三等
四等
国家平面大地控制网布设原则
(2)GPS测量中两相邻点间的距离要求(单位:km):
等级 相邻点最小距离
A
100
B
15
C
5
D
2
E
1
相邻点最大距离 2000 250 40 15 10
测图比例尺
1∶5万 1∶2.5万 1∶1万 1∶5千 1∶2千
图根点对于三角点 的点位误差(m) ±5.0 ±2.5 ±1.0 ±0.5 ±0.2
大地测量中的常用仪器和测量方法
大地测量中的常用仪器和测量方法大地测量是地理学和地质学中的一项重要研究内容,用于测量地球表面的形状和尺寸,以及地球内部的地形和地形变。
在大地测量中,常用的仪器和测量方法具有重要的作用,本文将重点介绍其中的几种常见仪器和测量方法。
一、全站仪全站仪是大地测量中最常用的仪器之一,它结合了经纬仪和自动水平仪的功能。
全站仪可以用于测量水平角、垂直角和斜距,可以实现多种测量功能的集成,提高了测量的效率和精度。
全站仪使用光电测量原理,具有高精度、高自动化和全面的功能,广泛应用于土地测量、建筑工程和地质勘探等领域。
二、GPS定位系统GPS定位系统是利用全球定位系统技术进行测量的一种方法。
通过接收卫星发射的信号,并利用时差测量原理计算出测量点的位置坐标。
GPS定位系统具有高精度、高速度和全球范围的特点,可以用于任何地点和任何时间的测量。
在大地测量中,GPS定位系统广泛应用于地点测量、控制测量和导航测量等方面。
三、水准仪水准仪是用来测量地球表面高程的一种仪器。
它利用重力作用测量测量线和基准高程之间的高差,通过对多个测量点的高差测量,可以绘制出地球表面的高程分布图。
水准仪具有高精度和稳定性,适用于各种地形和复杂条件下的测量。
在大地测量中,水准仪是不可或缺的仪器之一。
四、地形成像雷达地形成像雷达是利用雷达技术进行地形测绘的一种仪器。
它通过发射电磁波并接收返回的信号,可以获取地表的探测信息,并利用这些信息绘制出地形图。
地形成像雷达具有高分辨率、全天候和高效率等特点,可以应用于地质勘探、地理测绘和环境监测等领域。
五、摄影测量摄影测量是利用航空摄影技术进行地表测量的一种方法。
通过航空摄影机拍摄地面图像,并利用测量原理进行影像测量和数据分析,可以获取地表的形状和尺寸等信息。
摄影测量具有高效、全面和准确的特点,适用于大范围和复杂地形的测量。
在大地测量中,摄影测量是不可或缺的一种方法。
综上所述,大地测量中的常用仪器和测量方法多种多样,每种仪器和方法都有其独特的优势和应用领域。
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。
大地测量学基础考试要点
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)。
大地测量学基础
(举例)
二、怎样发现观测误差
三、如何处理观Байду номын сангаас误差 —— 测量平差的任务
近代测量平差(偶然误差与系统误差并存)
注:经典测量平差(仅含偶然误差或偶然误差主导)
例: 三角形闭和差的处理
理论与方法。
测误差的观测数据,求定未知量的最佳估值与精度的
测量平差:依据某种优化准则,由一系列带有观
E
D
观测误差的概念
测量仪器、②观测者、③外界条件 三者统称为观测条件。
产生观测误差的原因
偶然误差(不可避免) 系统误差(可以消除或削弱) 粗差
观测误差的分类
一、什么是观测误差
必要观测:为了确定某观测量所必需的观测次数。
(举例) 多余观测:多于必要观测的观测数。 多余观测是揭示误差存在和提高成果质量的必要手段。
《近代平差理论及其应用》,解放军出版社, 1992年;
《测量平差》,中国矿业大学出版社 ,2005年。
四、参考文献
01
什么是观测误差
02
怎样发现观测误差
03
如何处理观测误差
04
本课程的主要内容
第一章 绪 论
观测误差:某量的各观测值之间,或各观测值与其 理论上的应有值之间的不符值,统称为观测误差。
不旷课、不迟到、不早退。 注:每班选一名课代表,负责收发作业 及师生沟通!
综上所述,提出以下几点要求:
《误差理论与测量平差基础》,武汉大学出版社, 2003年;
《测量平差基础》,测绘出版社,1996年;
《测量平差基础》,测绘出版社,1981年;
《测量平差通用习题集》,武汉测绘科技大学 出版社,1999年;
大地测量学基础
课 程 简 介
(最新整理)大地测量学基础
大地测量学基础编辑整理:尊敬的读者朋友们:这里是精品文档编辑中心,本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的,发布之前我们对文中内容进行仔细校对,但是难免会有疏漏的地方,但是任然希望(大地测量学基础)的内容能够给您的工作和学习带来便利。
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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。
(完整word版)《大地测量学》复习知识点总结word汇编
大地测量学第一章1.大地测量学的定义?大地测量学与普通测量学有哪些主要区别?大地测量学是研究精确测定和描绘地面控制点空间位置、研究地球形状和大小、研究地球表面和外部重力场及其变化的学科。
区别在于:(1)测量的精度等级更高,工作更加严密。
(2)测量的范围更加广阔,常常是上百平方公里乃至整个地球。
(3)侧重研究的对象不同。
普通测量学侧重于研究如何测绘地形图以及进行工程施工测量的理论和方法。
大地测量学侧重于研究如何建立大地坐标系、建立科学化、规范化的大地控制网并精确测定控制网点坐标的理论和方法。
2.大地测量学的任务和主要研究内容是什么?简述其在国民经济建设中的地位。
一·基本任务可以概括为:1.在地球表面的陆地上建立高精度的大地测量控制网,并监测其数据随时间的变化;2.确定地球重力场及其随时间的变化,测定和描述地球动力学现象;3.根据地球表面和外部空间的观测资料确定地球形状和大小。
二·主要研究内容: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.研究建立和维持高科技水平的工程和国家水平控制网和精密水准网的原理和方法;4.研究获得高精度测量成果的精密仪器和科学的使用方法;5.研究地球表面测量成果向椭球及平面的数学投影变换及有关问题的测量计算;6.研究高精度和多类别的地面网、空间网及其联合网的数学处理的理论和方法。
三·国民经济建设中的地位:(1)为地形测图和大型工程测量提供基本控制;(2)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;(3)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的作用;(4)大地测量是发展空间技术和国防建设的重要保障;(5)大地测量在当代地球科学研究中的地位显得越来越重要。
大地测量学基础智慧树知到答案章节测试2023年南京工业大学
第一章测试1.下面关于大地测量学叙述错误的是()A:大地测量学的基本任务是测量和描述地球并监测其变化,为人类活动提供关于地球等行星体的空间信息B:大地测量学的目的是测绘地形图C:大地测量学是测绘学科的各分支学科的基础科学D:大地测量学是在一定的时间-空间参考系统中,测量和描述地球及其他行星的一门科学答案:B2.大地测量学可以分为,几何大地测量学,物理大地测量学以及___。
答案:3.卫星大地测量学属于大地测量学中的哪一分支()A:空间大地测量学B:物理大地测量学C:几何大地测量学D:天文大地测量学答案:A第二章测试1.下列关于地球的自转的说法哪一项是正确的()A:极移导致地轴方向相对于空间的变化B:地球的自转轴是指向恒定不变的C:岁差和章动导致地轴方向相对于空间的变化D:地球的自转角速度恒定答案:C2.天球坐标系用于研究天体和人造卫星的定位与运动,地球坐标系用于研究地球上物体的定位与运动。
()A:对B:错答案:A3.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___。
答案:4.下列关于时间系统的说法中错误的是()A:协调世界时的时间尺度为原子钟B:世界时的时间尺度为地球公转C:GPS时的时间尺度为原子钟D:恒星时的时间尺度为地球自转答案:B5.下列关于的椭球参数的说法正确的是()A:第一偏心率反应椭球体的扁平程度,它反映椭球的扁平程度,越大椭球体越扁B:椭球的扁平程度与扁率没有关系C:第二偏心率反应椭球体的扁平程度,它反映椭球的扁平程度,越小椭球体越扁D:扁率反应椭球体的扁平程度,它反映椭球的扁平程度,越小椭球体越扁答案:A6.下列关于关于的椭球定位和定向的说法错误的是()A:局部定位要求在一定范围内椭球面与大地水准面有最佳的符合B:椭球定位是指确定椭球中心的位置,可以分为局部定位和地心定位C:椭球定向是指确定椭球旋转轴的方向以及大地起始子午面的位置,地心定位要满足两个平行条件,局部定位无此要求D:地心定位要求在全球范围内椭球面与大地水准面有最佳的符合答案:C7.下列关于地球坐标系的说法错误的是()A:地心坐标系和参心坐标系,前者以总地球椭球为基准后者以参考椭球为基准,以地心为原点的地固坐标系也称为地心地固坐标系。
《大地测量学》教学大纲(最终版)
《大地测量学》教学大纲(最终版)第一篇: 《大地测量学》教学大纲(最终版)《大地测量学》教学大纲一、课程概述1. 课程的性质与地位“大地测量学基础”是测绘学科本科各专业的一门专业基础必修课, 对学生建立测绘基准(包括: 大地基准、高程基准、重力基准)和测绘系统(包括: 大地坐标系统、平面坐标系统、高程系统、地心坐标系统和重力测量系统)等测绘学科的基本概念, 了解大地测量数据采集技术和大地控制网的建立技术, 掌握大地测量学的基本理论、技术和方法, 培养学生良好的业务作风, 为进一步学习其他专业课打下坚实基础具有不可替代的重要作用和意义。
2. 课程基本理念本课程的教学应坚持以人为本、以学为主、注重创新意识和综合素质培养的指导思想, 坚持将知识学习、能力训练和综合素质培养融为一体, 将大地测量学理论学习与测绘实践紧密结合, 强调学生在学习中发现问题、分析问题、解决问题的能力, 注重对学生科学探索精神、创新意识和团队精神的培养。
3. 课程设计思路本课程以测绘基准和测绘系统为主线, 以各专业后续专业课程的需要和工程实际应用为主导, 按照循序渐进的思路, 从大地测量数据采集技术入手, 逐步引入各类测绘成果处理过程中所必须依据的各种基准和系统, 并安排相应的计算实习, 巩固和加深学生对所学理论的理解。
本课程是近年我院教学改革和课程建设的新产物, 要力求避免原有多门课程知识的简单拼凑, 按照21世纪人才培养对大地测量学基础知识的要求, 针对大学本科生的知识基础, 明确课程主旨, 合理选取课程内容, 贯彻“少而精”的方针。
因此, 本课程并不完全遵循已有的专业课程体系, 也不受限于以往的课程设置范式。
大学专业基础课程与适当介绍学术热点、学术前沿之间似乎存在一定的矛盾, 但恰好可以成为激励学生热情并融科学性、趣味性于一炉的画龙点睛之处。
因此, 本课程在重视基础内容的经典性和完整性的同时, 也酌情安排一些关于学科新进展的窗口, 以利于开拓学生的视野和思路, 并作为测量工程后续专业课程的接口。
大地测量学基础
1.概念(1)垂直偏差(2)大地水准面间隙(3)正高(4)正高(5)力高(6)参考椭球体(7)一般地球椭球体(8)正椭球体和水平椭球体(9)地高(10)正剖面(11)正圆(12)相对法剖面(13)平均曲率半径子午线会聚角大地线大地要素地图投影七个参数天文站点拉普拉斯点等纬度重力扁平底点纬度垂直尺度纬度未知方向角2.大地测量的研究内容; 野外测量和内部计算的基准线和线。
建立大地基准的意义; 按位置分类; 方向应满足的几何条件。
平面二维矩形坐标系的变换公式(四个参数)5。
重力势方程地面点法向重力计算公式。
研究了真实身高、正常身高与土高之间的关系公式。
几个辅助函数和曲率半径计算公式: t,2,w,v,n,r,m,e2 = 2-28。
本文对大地测量微分方程和clairau 方程及其应用(实例) ,clairau 定理3.子午面的直角坐标与地球纬度的关系; 平行圆的曲率半径;。
地面观测方向→椭球面应校正→平面应校正11。
解决大地主题的方法是什么,以及它们的使用情况。
用高斯平均论元法和贝塞尔投影法解决重大问题的基本思路。
贝塞尔投影条件; 高斯投影条件14。
地图投影变形性能; 地图投影方法按不同性质分类。
地图投影对控制测量的要求. 使用等距投影的优点16。
椭球三角形系统的主要内容归结为高斯行星4.为什么要进行分区计算和更换计算; 用例换带计算; 间接法换带计算步骤。
2005年10月19日,中国科学院地球物理研究所在地球物理实验室进行了二维修正的实验研究,研究了地面观测距离→椭球大地测线长度→高斯平面弦线统一修正长度的二维修正意义及其简化计算公式。
建立国家飞机控制网络的方法是什么?基本原则20。
国家高程控制网等级布置原则。
精密水准计算精度指标: 偶然平均误差和每公里高差中位数平均误差总和22。
控制网优化的质量标准: 精度、可靠性和成本坐标方位角和大地方位角之间的关系= a + 定义了不同时间系统选择周期的测量依据:5.大地测量数据库的数据组成和数据特征是什么?图24。
《大地测量学基础》复习题及参考答案
《大地测量基础》复习题及参考答案一、名词解释:1、子午圈:过椭球面上一点的子午面同椭球面相截形成的闭合圈。
2、卯酉圈:过椭球面上一点的一个与该点子午面相垂直的法截面同椭球面相截形成的闭合的圈。
3、椭园偏心率:第一偏心率 a b a e 22-=第二偏心率bb a e 22-=' 4、大地坐标系:以大地经度、大地纬度和大地高来表示点的位置的坐标系。
5、空间坐标系:以椭球体中心为原点,起始子午面与赤道面交线为X 轴,在赤道面上与X 轴正交的方向为Y 轴,椭球体的旋转轴为Z 轴,构成右手坐标系O-XYZ 。
6、法截线:过椭球面上一点的法线所作的法截面与椭球面相截形成圈。
7、相对法截线 :设在椭球面上任意取两点A 和B ,过A 点的法线所作通过B 点的法截线和过B 点的法线所作通过A 点的法截线,称为AB 两点的相对法截线。
8、大地线:椭球面上两点之间的最短线。
9、垂线偏差改正:将以垂线为依据的地面观测的水平方向观测值归算到以法线为依据的方向值应加的改正。
10、标高差改正:由于照准点高度而引起的方向偏差改正。
11、截面差改正:将法截弧方向化为大地线方向所加的改正。
12、起始方位角的归算:将天文方位角以测站垂线为依据归算到椭球面以法线为依据的大地方位角。
13、大地元素:椭球面上点的大地经度、大地纬度,两点之间的大地线长度及其正、反大地方位角。
14、大地主题解算:如果知道某些大地元素推求另外一些大地元素,这样的计算称为大地主题解算。
15、大地主题正算:已知P 1点的大地坐标,P 1至P 2的大地线长及其大地方位角,计算P 2点的大地坐标和大地线在 P 2点的反方位角。
16、大地主题反算:如果已知两点的大地坐标,计算期间的大地线长度及其正反方位角。
17、地图投影: 将椭球面上各个元素(包括坐标、方向和长度)按一定的数学法则投影到平面上。
18、高斯投影:横轴椭圆柱等角投影(假象有一个椭圆柱横套在地球椭球体外,并与某一条子午线相切,椭球柱的中心轴通过椭球体中心,然后用一定投影方法,将中央子午线两侧各一定范围内的地区投影到椭圆柱上,再将此柱面展开成投影面)。
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2
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8
大地测量仪器
2、电磁波测距仪分类 1).按测程分:短程(3km 以下)、中程(数公里至十余公
大地测量仪器
一、精密角度测量仪器 1、精密光学经纬仪:DJ 07,DJ 1,DJ 2,T3等; (1)精密光学经纬仪的主要特点 ①、角度标准设备:双面(对径)读数 ②、目标照准设备:望远镜经消色差处理。 ③、有强制归心机构,精密光学对中器,快速安平机构 ④、制造材料优质。
1
①、T3精密光学经纬仪基本构造
Ⅱ 69.0g
166o38′17.9
166
167
69
68
70
3
大地测量仪器
③ 、J 2光学经纬仪的构造 如图与J 6相比,增加了: 1、测微轮——读数时,对径分划线影像符合。 2、换像手轮——水平读数和竖直读数间的互换。 3、竖直读盘反光镜——竖直读数时反光。
竖直读盘 反光镜
测微轮
换像手轮
4
大地测量仪器
3
59o13′06. ″ 1
大地测量仪器
58 59 60 0 1
042 931 831
6
大地测量仪器
二、电磁波测距仪(Electronic Distance Measuring )
测距仪(EDM instrument)
反光棱镜(reflector)
S ? 1 Ct
B
2
7
1、相位式测距原理公式
大地测量仪器
④、DJ2的读数方法 一般采用对径重合读数法——转动测微轮,使上下分划线 精 确重合后读数。
5
DJ2 经纬仪度盘最小刻划
值为20′
测微尺总的读数为10′,分
为600小格,最小刻划为1″ 。
读数时先调测微轮,使度盘上
下刻划对齐。
2
右图读数:
3
度盘: 59o10′
测微尺:Ⅰ 03′06. ″0
Ⅱ 03′06. ″ 2
m
2 D
?
A2 ? ( B ?D ) 2 简写为
: mD
? ? ( A ? B ?D )
式中,A——固定误差;B——比例误差系数。 如:某测距仪出厂时的标称精度:±(2+2×10-6·D)mm , 简称“2+2”
10
三、全站仪(Total Station ) 1、全站仪(total station) 的发展
y ? x/tg? y ? x? /?
一般光栅度盘上刻有 1024条光栅条纹相邻两
条纹角距(光栅度盘的单位角值 φ0 )为:
?0
?
2?
1024
?
21?05.625??
16
? ? n? 0 ? ? ?
大地测量仪器
光栅度盘外侧对径处各装一个固定光栅探测
器L s,光栅度盘内侧对径处各装一个活动光栅 探测器LR, Ls 与LR之间的夹角即为所测角的 大小。
20
大地测量仪器
a
N3水准仪测微装置
当平行政璃板与水平视线正交时,水准标尺上读数应为 a,a在两相邻 分划148与149之间,此时测微分划上读数为 5mm ,而不是0。转动测微螺 旋,平行玻璃 板作前俯,使水平视线向下平移与就近的 148分划重合,这 时测微分划尺上的读数为 6.50 mm,而水平视线的平移量应为 6.50mm5mm ,最后读数为:
大地测量仪器
23
大地测量仪器
2、精密水准尺(因瓦水准尺)
精密水准尺的分划值有 10mm ,5mm 。 与N3水准仪配套的因瓦水准尺的分划 值是10mm ,右边一排为基本分划,从 0~ 300cm,左边一排为辅助分划,从300~ 600cm,基辅差为301.55cm。 与S1和Ni004水准仪配套的水准尺分划 值为5mm ,只有基本分划,分成两排,每 排分划之间的间隔也是10mm ,两排分划 错开,左边为单数分划,右边为双数分划 ,右边注记米数,左边注记分米,整个注 记从0.1至5.9m,分划格为5mm,分划 注记比实际大了一倍,所以观测值除以 2 才是实际值。
光栅度盘上有四个参考标志,用来初测 n φ0, ? φ要用脉冲填充的方法来测定。
17
大地测量仪器
四、GPS接收机 五、超站仪(Smart Station ):
全站仪与GPS 接收机的结合.
18
大地测量仪器
19
六、精密水准测量仪器 1、微倾精密水准仪
1)、 N3精密水准仪
大地测量仪器
N3精密水准仪微倾螺旋装置
15
2)、光栅度盘及其测角原理
大地测量仪器
仪器内安装刻有光栅的玻璃度盘(可旋转)和 与度盘严格平行的固定光栅平面,二者的光栅 相错一固定小角,如果两光栅的相对移动是沿 x方向从一条格线移到相邻的另一条格线,则 干涉条纹将在y方向上移动一整周,即光强由 暗到明,再由明到暗变化一个周期 ,于是干涉 条纹移动的总周数将等于所通过的格线数。反 之,如果数出和记录光感器所接收的光强曲线 总周数,便可测得移动量,再经过电信号转换, 最后得到角度值。
里)、远程(几十公里)。 2).按传播时间t的测定方法分:脉冲法测距、相位法测距。 3).按测距仪所使用的载波源分:光源(红外光源、激光光
源)、微波。 4).按测距精度分:Ⅰ级(mD≤5㎜)、Ⅱ级( 5㎜<mD≤10
㎜ )、Ⅲ级(10㎜<mD≤20㎜) 。
9
大地测量仪器
3、测距误差及标称精度
测距仪测距误差可表示为:
大地测量仪器
2
大地测量仪器
②、T3精密光学经纬仪读数方法
T3 度盘最小分划值为 4′ ,测微器 总读数为2′ ,分成600小格,每小 格值为0.2″ 。 读数前先调测微轮,使上下刻划对 齐,取两次读得的格数之和作为测 微读数秒值,如图:
度盘读数: 166o36'
743
643
测微器读数:Ⅰ 68.9g
宾得全站仪 PTS V2
14
南方NTS 202 205全站仪
大地测量仪器
2、全站仪测角原理
1)、编码度盘及其读数系统 将光学圆盘上刻制n(如 n=4)个马道,再将马道等分成 2n(如16)个
马区(则度盘分辨率为 2π/2n=22.5°),然后在每个马区将马道由里向外赋 予二进制代码,每个代码表示一个方向值。
a=148cm十(6.50mm 一5mm) 即a=148.650cm一5mm 。 由述可知,每次读数中应减去常数 (初始数)5mm .但因在水准测量中计算 高差 时能自动抵消这个常数,所以在水准测量作业时,读数、记录、计算 过程中部可以不考虑。
21
2)、 Ni004精密水准仪
大地测量仪器
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3)、国产S1型精密水准仪
大地测量仪器
optical theodolite —electronic theodolite Steel tape ——— EDM
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大地测量仪器
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大地测量仪器
徕卡TPS700系 列卓越中文全 站仪
拓普康GTS 332W 全站仪
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索佳10系列全站仪
大地测量仪器
尼康DTM801 系列全站仪