大地测量学重点Word格式.docx
《大地测量学重点Word格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《大地测量学重点Word格式.docx（14页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
1地轴方向相对于空间的变化（岁差和章动）
岁差:
地球自转轴在空间的变化，是日月引力的共同结果。
假设月球的引力及其运行轨道是固定不变的,由于日、月等天体的影响，地球的旋转轴在空间围绕黄极发生缓慢旋转，类似于旋转陀螺，形成一个倒圆锥体（见下图），其锥角等于黄赤交角ε=23.5
″，旋转周期为26000年，这种运动称为岁差，是地轴方向相对于空间的长周期运动。
岁差使春分点每年向西移动50.3″
章动:
月球绕地球旋转的轨道称为白道，月球运行的轨道与月的之间距离是不断变化的，使得月球引力产生的大小和方向不断变化，从而导致北天极在天球上绕黄极旋转的轨道不是平滑的小园，而是类似园的波浪曲线运动，即地球旋转轴在岁差的基础上叠加周期为18.6年，且振幅为9.21″的短周期运动。
这种现象称为章动.
2时间的描述包括时间原点、单位（尺度）两大要素。
##时间是物质运动过程的连续的表现，选择测量时间单位的基本原则是选取一种物质的运动。
时间的特点是连续、均匀，故一种物质的运动也应该连续、均匀。
3周期运动满足如下三项要求，可以作为计量时间的方法。
#运动是连续的；
#运动的周期具有足够的稳定性；
#运动是可观测的。
4时间系统
@恒星时（ST）:
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。
@平太阳时MT:
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。
一个真太阳日就是真太阳连续两次经过某地的上中天（上子午圈）所经历的时间。
@世界时UT:
以格林尼治平子夜为零时起算的平太阳时称为世界时。
UT
=
GAMT
+
12;
代表格林尼治平太阳时角。
未经任何改正的世界时表示为UT0，经过极移改正的世界时表示为UT1，进一步经过地球自转速度的季节性改正后的世界时表示为UT2。
UT1=UT0+Δλ,
UT2=UT1+ΔT
@原子时（AT）:
原子时是一种以原子谐振信号周期为标准。
原子时的基本单位是原子时秒，定义为：
在零磁场下，位于海平面的铯原子基态两个超精细能级间跃迁辐射192631770周所持续的时间为原子时秒，规定为国际单位制中的时间单位。
原子时的原点定义：
1958年1月1日UT2的0时。
AT=UT2－0.0039（s）
地球自转的不均性，原子时与世界时的误差逐年积累
@世界协调时（UTC）:
原子时与地球自转没有直接联系，由于地球自转速度长期变慢的趋势，原子时与世界时的差异将逐渐变大，秒长不等，大约每年相差1秒，便于日常使用，协调好两者的关系，建立以原子时秒长为计量单位、在时刻上与平太阳时之差小于0.9秒的时间系统，称之为世界协调时（UTC）。
4:
大地基准：
所谓基准是指为描述空间位置而定义的点、线、面，在大地测量中，基准是指用以描述地球形状的参考椭球的参数（如参考椭球的长短半轴），以及参考椭球在空间中的定位及定向，还有在描述这些位置时所采用的单位长度的定义。
测量常用的基准包括平面基
准、高程基准、重力基准等。
5高程参考系统
以大地水准面为参照面的高程系统称为正高;
H=H正常+ζ
以似大地水准面为参照面的高程系统称为正常高；
H=H正高+N
6椭球定位和定向概念
椭球的类型:
@@@@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.
@@@@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.
7椭球定位:
是指确定椭球中心的位置，可分为两类：
局部定位和地心定位。
@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，而对椭球的中心位置无特殊要求；
@地心定位：
要求在全球范围内椭球面与大地水准面最佳的符合，同时要求椭球中心与地球质心一致。
8椭球的定向：
指确定椭球旋转轴的方向，不论是局部定位还是地心定位，都应满足两个平行条件：
①椭球短轴平行于地球自转轴；
②大地起始子午面平行于天文起始子午面。
9：
WGS-84是CTS,
坐标系的原点是地球的质心，Z
轴指向
BIH1984.0
CTP方向，X轴指向
BIH1984.0零子午面和
CTP
赤道的交点，Y
轴和
Z、X
轴构成右手坐标系。
1引力位:
单位质点受物质M的引力作用产生的位能称为引力位，或者说将单位质点从无穷远处移动到该点引力所做的功
2重力是引力和离心力的合力，重力位W是引力位V和离心力位Q之和
3我们把完全静止的海水面所形成的重力等位面，专称它为大地水准面
4正常椭球面：
是大地水准面的规则形状（一般指旋转椭球面）。
因此引入正常椭球后，地球重力位被分成正常重力位和扰动位两部分，实际重力也被分成正常重力和重力异常两部分。
####总的地球椭球：
一个和整个大地体最为密合的。
总地球椭球中心和地球质心重合，总的地球椭球的短轴与地球地轴相重合，起始大地子午面和起始天文子午面重合，总地球椭球和大地体最为密合。
5大地水准面高度又称大地水准面差距
N，似大地水准面高度又称高程异常ζ
6
理论闭合差：
由于水准面不平行的原因，即使水准测量没有误差，水准环线高程闭合差也不等于零，这种由于水准面不平行引起的水准环线闭合差称为理论闭合差。
7以大地水准面为参照面的高程系统称为正高;
（我国统一高程系统——正常高）
8大地水准面差距N：
大地水准面超出参考椭球面的差距
9:
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
绝对垂线偏差：
垂线同总地球椭球（或参考椭球）法线构成的角度
相对垂线偏差：
垂线同参考椭球法线构成的角度
测量垂线偏差的方法：
天文大地测量法、重力测量法、天文重力测量法、GPS测量法
10水准面的不平行性：
由于两水准面之间的差距为dh=-dw/g，由于重力在水准面不同点上的数值是不同的，两个无穷接近的水准面之间的差距不是一个常数，故两个水准面彼此不平行。
11在海水面上由于W0-Wb=Sgdh=0,故H正=H正常，就是说在海平面上大地水准面与似大地水准面重合，所以大地水准面的高程原点对似大地水准面也是适用的
第三章
1平行圈：
垂直于旋转轴的平面与椭球面相截所得的圆
2卯酉圈：
过某点无数个法截面中，与子午面相垂直的法截面同椭球面相截形成的闭合圈
3：
N>
R>
M,只有在极点上才相等
4大地线：
椭球面上两点最短曲线
5克莱劳定理：
r*sinA=C
6三差改正：
垂线偏差、标高差、截面差改正
7大地主题正解:
已知P1点的大地坐标（L1，B1），P1至P2点的大地线长S及其大地方位角A12，计算P2点的大地坐标（L2，B2）和大地线S在P2点的反方位角A21，这类问题叫做大地主题正解
8大地主题反解:
如果已知P1和P2点的大地坐标（L1，B1）和（L2，B2，计算P1至P2点的大地线长S及其正、反大地方位角A12和A21，这类问题叫做大地主题反解。
9所谓地图数学投影，简略地说来就是将椭球面上元素（包括坐标，方位和距离）按一定的数学法则投影到平面上，研究这个问题的专门学科叫地图投影学x=f1（L,B）,y=f2（L,B）
10主方向：
投影后一点的长度比依方向不同而变化，其中最大及最小长度比的方向成为主方向
11控制测量对地图投影的要求
@@@等角投影（又称正形投影）
@@@长度和面积变形不大，并能用简单公式计算由变形而引起的改正数
@@@能很方便地按分带进行，并能按高精度的、简单的、同样的计算公式和用表把各带联成整体
12高斯投影必须满足的条件
（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。
13：
6°
带与3°
带重合的原因：
边界子午线两侧的控制点与地形图位于不同的投影带内，使得地形图不能正确拼接，采用带重叠的方法解决此问题。
14高斯投影正算：
B,l-->
x,y；
反算：
x,y-->
B,l
15方向改正数：
就是指大地线的投影曲线和连接大地线两点的弦之夹角
16距离改正：
由S化至D所加的△S改正称为距离改正
第四章
第五章
1常规大地测量法
###三角测量法:
优点：
图形简单，结构强，几何条件多，便于检核，网的精度较高。
缺点：
易受障碍物的影响，布设困难，增加了建标费用；
推算边长精度不均匀，距起始边越远边长精度越低。
###导线测量法:
布设灵活，容易克服地形障碍；
导线测量只要求相邻两点通视，故可降低觇标高度，造标费用少，且便于组织观测；
网内边长直接测量，边长精度均匀。
导线结构简单，没有三角网那样多的检核条件，不易发现粗差，可靠性不高
###
三边测量及边角同测法:
边角全测网的精度最高，相应工作量也较大。
在建立高精度的专用控制网（如精密的形变监测网）或不能选择良好布设图形的地区可采用此法而获得较高的精度。
2天文测量法:
精度不高，受天气影响大。
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
3现代定位新技术简介:
GPS测量甚长基线干涉测量系统（VLBI）
惯性测量系统（INS）
4建立国家平面大地控制网的基本原则
●大地控制网应分级布设、逐级控制
●大地控制网应有足够的精度
●大地控制网应有一定的密度
●大地控制网应有统一的技术规格和要求
5国家平面大地控制网的布设
包括以下工作：
技术设计，实地选点，建造觇标，标石埋设，外业测量，平差计算等
1）技术设计:
收集资料实地踏勘图上设计编写技术设计书
2）实地选点：
选点图，点之记，选点工作技术总结。
3）建造觇标（传统大地测量法）
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
6图上设计：
根据大地控制测量任务按照有关规范和技术规定，在地形图上拟定出控制点的位置和网的图形结构
7大地控制网优化设计:
最优化就是在相同的条件下从所有可能方案中选择最佳的一个。
7控制网的设计目标
控制网设计的目标，指的是控制网应达到的质量标准，它是设计的依据和目的，同时又是评定网的质量的指标。
质量标准包括精度标准、可靠性标准、费用标准、可区分标准及灵敏度
标准等，其中常用的主要是前3个标准。
9国家高程控制网的布设目的和任务有两个：
1）建立统一的高程控制网，为地形测图和各项建设提供必要的高程控制基础；
2）为地壳垂直运动、平均海面倾斜及其变化和大地水准面形状等地球科学研究提供精确的高程数据。
《大地测量学基础》
1.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。
现代大地测量学包括空间、物理和几何大地测量学
2.现代大地测量的三个分支是几何：
确定地球的形状和大小及确定地面点的几何位置。
物理：
用物理方法（重力测量）确定地球形状及其外部重力场。
空间：
以人造地球卫星及格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。
3.大地测量是测绘学的一个分支。
主要任务是测量和描绘地球并监测其变化，为人类活动提供关于地球的空间信息。
是一门地球信息学科。
是一切测绘科学技术的基础。
4.人类认识地球阶段地球圆球阶段
，首次用子午圈弧长测量法来估算地球半径。
这是人类应用弧度测量概念对地球大小的第一次估算。
地球椭球阶段，在这阶段，几何大地测量在验证了牛顿的万有引力定律和证实地球为椭球学说之后，开始走向成熟发展的道路，取得的成绩主要体现在一下几个方面：
1）长度单位的建立
2）
最小二乘法的提出
3）
椭球大地测量学的形成
4）弧度测量大规模展开
5）推算了不同的地球椭球参数
。
这个阶段为物理大地测量学奠定了基础理论。
大地水准面阶段，几何大地测量学的发展：
1）天文大地网的布设有了重大发展，2）因瓦基线尺出现物理大地测量学的发展
1）大地测量边值问题理论的提出
2）提出了新的椭球参数现代大地测量新时期
以地磁波测距、人造地球卫星定位系统及其长基线干涉测量等为代表的新的测量技术的出现，使大地测量定位、确定地球参数及重力场，构筑数字地球等基本测绘任务都以崭新的理论和方法来进行。
由于高精度绝对重力仪和相对重力仪的研究成功和使用，有些国家建立了自己的高精度重力网，大地控制网优化设计理论和最小二乘法的配置法的提出和应用。
5.现代大地测量技术传统方法：
几何法和物理法。
随着人造地球卫星的出现，又产生了卫星法。
6.大地测量基本任务是技术任务:
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.科学任务:
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。
7.大地测量作用是
（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。
8.
大地测量研究内容是大地测量、椭球测量学、天文测量大地重力学、卫星大地测量学、惯性大地测量学
9.
精化大地水准面模型意义是首先，大地水准面或似大地水准面是获取地理空间信息的高程基准面。
其次，GPS（全球定位系统）技术结合高精度高分辨率大地水准面模型，可以取代传统的水淮测量方法测定正高或正常高，真正实现GPS技术对几何和物理意义上的三维定位功能。
再次，在现今GPS定位时代，精化区域性大地水准面和建立新一代传统的国家或区域性高程控制网同等重要，也是一个国家或地区建立现代高程基准的主要任务，以此满足国家经济建设和测绘科学技术的发展以及相关地学研究的需要.大地水准面精化的最终成果提供一个区域范围内的高程异常改正插值软件。
10.天球：
以地球质心为忠心，以无穷大为半径的假想球体称为天球。
黄道：
地球绕太阳公转的平均轨道。
赤道：
通过地球中心划一个与地轴成直角相交的平面，在地球表面相应出现一个和地球的极距离相等的假想圆圈。
白道：
月球绕地球旋转的轨道。
岁差：
地球绕地轴旋转，可以看作巨大的陀螺旋转，由于日月等天体的影响，类似于旋转陀螺在重力场中的进动，地球的旋转轴在空间绕黄极发生缓慢旋转，形成一个倒立圆锥体，旋转周期为26000年。
章动：
由于白道对于黄道有约5度的倾斜，这使得月球引力产生的转矩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年的短周期圆周运动，振幅为9.21秒。
极移：
地球瞬时自转轴相对于地球惯性轴的运动。
角速度：
地球本体绕通过其质心的旋转轴自西向东旋转的角速度。
线速度：
地球自转时，地表面上任意一点的速度。
春分点：
太阳沿黄道从天赤道以南向北通过天赤道的那一点。
天极：
过天球中心、与地球自转轴平行的直线与天球相交的两个点。
黄极：
天球上与黄道角距离都是90度的两
点。
时圈：
以地球为圆心,通过天极和天体所作的大圈。
子午面：
包含椭球旋转轴的平面。
子午圈：
天球子午面与天球面的截线。
黄赤交角：
黄道面与赤道面的夹角。
用g表示。
黄经章动：
因日月章动引起的春分点在黄道上的移动量。
交角章动因日月章动引起的黄赤交角的改变量。
11.开普勒三定律轨道定律：
每一个行星都沿各自的椭圆轨道环绕太阳，而太阳则处在椭圆的一个焦点中。
面积定律：
在相等时间内，太阳和运动中的行星的连线所扫过的面积都是相等的。
周期定律：
各个行星绕太阳公转周期的平方和它们的椭圆轨道的半长轴的立方成正比。
12.瞬时极天球坐标系：
原点位于地球质心，z轴指向瞬时地球自转方向，x轴指向瞬时春分点，y轴按构成右手坐标系取向。
平天球坐标系：
选择某一历元时刻，以此瞬间的地球自转轴和春分点方向分别扣除此瞬间的章动值作为z轴和x轴指向，y轴按构成右手坐标系取向，坐标系原点与真天球坐标系相同。
协议天球坐标系：
选择某一时刻作为标准历元，并将此刻地球的瞬时自转轴（指向北极）和地信至瞬时春分点的方向，经过瞬时的岁差和章动改正后，分别作为z轴和x轴的指向。
瞬时极地球坐标系：
原点位于地球质心，z轴指向瞬时地球自转轴方向，x轴指向瞬时赤道面和包含瞬时地球自转轴与平均天文台赤道参考点的子午面之交点，y轴构成右手坐标系取向。
协议地球坐标系：
WGS-84坐标系的原点在地球质心，Z轴指向BIH1984.0定义的协定地球极（CTP）方向，X轴指向BIH1984.0的零度子午面和CTP赤道的交点，Y轴和Z、X轴构成右手坐标系。
13.大地测量参考系是确定地球椭球的一组几何和物理参数。
参考框架：
用以代表地球形体的旋转椭圆建立大地基准，就是求定旋转椭球的参数及其定向和定位。
14.大地直角坐标：
原点O与地球质心重合，Z轴指向地球北极，X轴指向地球赤道面与格林尼治子午圈的交点，Y轴在赤道平面里与XOZ构成右手坐标系。
大地坐标：
地球椭球的中心与地球质心重合，椭球的短轴与地球自转轴重合。
空间点位置在该坐标系中表述为（L，B，H）。
15.参心坐标以参考椭球的几何中心为原点的大地坐标系。
通常分为：
参心空间直角坐标系和参心大地坐标系。
地心坐标以地球质心为原点建立的空间直角坐标系，或以球心与地球质心重合的地球椭球面为基准面所建立的大地坐标系。
站心坐标系以笛卡儿坐标指向的坐标系。
以测站为原点，用一个固定的,
确定的,
准备好的基座来定点并进行观察和测量，一般用于施工工程。
16.ITRF：
国际地球参考框架ITRS:
国际地球参考系.CTRS：
协议地球参考系。
WGS84:
是为GPS全球定位系统使用而建立的坐标系统。
PZ90:
GOLNASS的地球参考系统。
CGCS2000:
2000中国大地坐标系.JGD2000:
日本的大地坐标系。
17.参考椭球:
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。
定位：
确定椭球中心的位置。
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。
另外，水准面是外业观测时的基准面，铅垂线是外业观测时的基准线。
定向：
确定椭球中心为原点的空间直角坐标系坐标轴的方向，即确定椭球短轴的指向和起始大地子午面。
一点定位：
将大地原点上所测的天文经纬度和天文方位角视为大地经纬度和大地方位角，大地原点上的正高（正常高）视为大地高。
多点定位：
在多个天文大地点上列出弧度测量方程，通过平差计算得到ξ、η、Ν，从而完成椭球的定位。
18.大地原点亦称大地基准点，是国家地理坐标——经纬度的起算点和基准点。
大地原点是人为界定的一个点。
我国的大地原点在1975年开始，在陕西省泾阳县永乐镇北洪流村。
19.大地坐标系是由大地纬度、大地经度和大地高所构成的坐标系统。
以铅垂线为依据，天文坐标是由天文纬度和天文经度所构成的坐标系统叫。
20.BJ1954参数：
长半轴a=6378245m，扁率：
阿尔法=1：
298.3.GDZ80参数：
6378140m，1：
298.257。
CGCS2000
升级会员 