大地测量知识点复习

1、大地测量知识点复习第一章 绪论1.1大地测量学的定义和作用 1.1.1大地测量学的定义大地测量学的定义：时间和空间参考系下，测量和描绘地球形状及其重力场并监测其变化，为人类活动提供地球空间信息的一门学科。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.量测学可分为两个分支，一是普通测量学，其研究范围是不大的地球表面。二是大地测量学，其研究的是全球或相当大范围的地球区域。其中现代大地测量学归纳为由几何大地测量学、物理大地测量学及空间大地测量学三个基本分支为主体所构成的基本体系。2.几何大地测量学亦即天文大地测量学。其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。3.物

2、理大地测量学也称为理论大地测量学。其基本任务是用物理方法确定地球形状及其外部重力场。4.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理论、技术和方法。 1.2.2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。（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） 研究为获得高精度测量成果的仪器和方法等。（5） 研究地球表

3、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2.1地球的运转 2.1.1地球绕太阳公转1.开普勒三定律:(1） 行星轨道是一个椭圆，太阳位于椭圆的一个焦点上。(2） 行星运动中，与太阳连线在单位时间内扫过的面积相等。(3） 行星绕轨迹运动周期的平方与轨道长半轴的立方之比为常数。2.黄道：地球绕太阳旋转的轨道。3.近日点：距离太阳最近的点。 4.远日点：距离太阳最远的点。5.恒星年：地球绕太阳旋转一圈的时间。 2.1.2地球的自转1.岁差：地球的旋转在空间

4、围绕黄极发生缓慢旋转，形成一个倒圆锥体，其锥角等于黄赤交角（=23.5),旋转周期为26000年，这种运动称为岁差。2.章动：月球绕地球的轨道称为白道，由于白道对于黄道有约5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，这种现象称为章动。3.极移：相对与地球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。瞬时极：某一观测瞬间地球北极所在的位置称为瞬时极。平极：某段时间内地极的平均位置称为平极。4.CIO：国际协议原点5.CTP：协议地球极2.2时间系统1.历元：对于

5、卫星系统或天文学，某一事件相应的时刻称为历元。2.时间系统的两大基本要素：时间原点和尺度3.以地球自转为基础，建立了恒星时（ST）和世界时（UT）以地球公转运动为基础，建立了历书时（ET）以物质内部原子运动特征为基础，建立了原子时（TAI） 2.2.1恒星时（ST）1.恒星时：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。2.春分点连续两次经过同一子午圈上中天的时间间隔为一个恒星日（一个恒星日等于23小时56分04秒）。3.恒星时分为真恒星时和平恒星时 2.2.2世界时（UT）1.平太阳连续两次经过同一子午圈的时间间隔，称为一个平太阳日。2.一格林尼治子夜起算的平太阳时称为世界时。3.

6、平太阳连续两次经过平春分点的时间间隔为一个回归年。 2.2.4原子时（AT）1.原子时（AT）是一种以原子谐振信号周期为标准2.定义：在零磁场下，铯-133原子基态两个超精细能级间跃迁辐射周所持续的时间。国际原子时（TAI）起点定在1958年1月1日0时0分0秒（UT2）2.3坐标系统 2.3.1基本概念1.大地基准：用以求定旋转椭球的参数及其定向和定位。2.大地测量参考系统分为坐标参考系统和高程参考系统3.坐标参考系统又分为天球坐标系和地球坐标系4.高程参考系统：（1）.大地高：从观测点沿椭球的法线方向到椭球面的距离。 （2).正高：以大地水准面为参照面的高程系统 (3).正常高：以似大地水

7、准面为参照面的高程系统正高H 正常及正高H正与大地高H之间的关系 H=H 正常+L（高程异常） H=H正+N（大地水准面差距）(4) .力高：区域性工程上的独立高程系统5. 大地测量擦考框架分为坐标参考框架、高程参考框架和重力参考框架。6. 椭球定向应满足双平行条件 （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 2.3.2惯性坐标系（CIS）与协议天球坐标系1.惯性坐标系是指在空间固定不动或做匀速直线运动的坐标系。2.瞬时真天球坐标系：考虑岁差又考虑章动的坐标系3.瞬时平天球坐标系：仅考虑岁差进动而略去章动影响的坐标系4.协议天球坐标系：人为定义的不随时间变化的坐标

8、系 2.3.3地固坐标系1.地固坐标系分为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。2.参考椭球：某一区域大地水准面最佳拟合的椭球3.总地球椭球：全球范围内与大地体最佳拟合的椭球4.我国的1954北京坐标系是参心大地坐标系，采用了克拉索夫斯基椭球。 54北京坐标系缺点：（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东向西明显的系统性倾斜。（3）几何大地测量和物理大地测量应用的参考面不统一。（4）定向不明确。5. 我国的1980西安国家大地坐标系也是参心大地坐标系，采用了1975年国际大地测量与地球物理联合会（IUGG）大会上推荐的4个椭球基本参数

9、。 80西安坐标系特点：（1）是在54北京坐标系的基础上建立的。（2） 椭球面同似大地水准面在我国境内最为密合，是多点定位。（3） 定向明确。（4）大地原点地处我国中部，位于陕西省西安市泾阳县永乐镇，简称西安原点。（5）大地高程基准采用1956年黄海高程系统。6. 我国的CGCS2000大地坐标系和美国的WGS84坐标系两者都是地心大地坐标系，地球椭球的中心与地球质心重合，椭球面与大地水准面在全球范围内最佳拟合，椭球的短轴与地球自转轴重合，大地纬度为过地面点的椭球法线与椭球赤道面的交角，大地经度为过地面点的椭球子午面与格林尼治的大地子午面之间的夹角，大地高为地面点沿椭球法线至椭球面的距离。7.

10、 欧勒角：两个直角坐标系进行相互变换的旋转角称为欧勒角。8. 不同的空间直角坐标系的转换小区域“四参数”（3平移+1尺度）大、中型区域“布尔莎七参数”（3平移+3旋转+1尺度）第3章 地球重力场及地球形状的基本理论3.2地球重力场的基本原理 3.2.3重力位由于重力是引力和离心力的合力，则重力位就是引力位V和离心力位Q之和： W=V+Q 3.2.4正常重力位和正常重力正常重力位：是一个函数简单、不涉及地球形状和密度便可直接计算得到的地球重力位的近似值的辅助重力位。3.3高程系统 3.3.5国家高程基准大地水准面：是假想海洋处于完全静止和平衡状态时的海水面，并延伸到大陆地面以下所形成的闭合曲面。

11、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。 3.4.2关于测定大地水准面差距的基本概念测定大地水准面差距一般有以下几种方法：地球重力场模型法、斯托克司方法、卫星无线电测高法、GPS高程拟合法以及最小二乘配置法等。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旋转椭球的形状和大小是由子午椭圆的五个基本几何参数来决定的，它们是：椭圆的长半轴a椭圆的短半轴b 椭圆的扁率 椭圆的第一偏心率 椭圆的第二偏心率两个常用的辅助函数：4.2椭球面上的常用坐标系及其相互关系 4.2.1各种坐标系的建立五种常用坐标系：大地坐标系、空间直角坐标系、子午面直角坐标系、地心纬度坐标系及归化纬度坐标系、大地极坐标系。4.3椭球面上的几种曲率半径五种曲率半径：子午圈曲率半径、 酉圈曲率半径、主曲率半径、任意法截弧曲率半径、平均曲率半径。 酉圈：过椭球面上一