大地测量总复习

1、1第一章第一章 绪论绪论一、大地测量学的定义和作用二、大地测量学的基本体系和内容三、大地测量学的发展简史及展望考核知识点考核知识点大地测量学的定义和作用、大地测量学的基本体系和内容经典习题1.大地测量学的定义是什么?答：答：大地测量学是关于测量和描绘地球形状及其重力场并监测其变化，为人类活动提供关于地球的空间信息。2.大地测量的展望主要体现在哪几个方面？答：答：主要体现在：（1）全球卫星定位系统(GPS)，激光测卫(SLR)以及甚长基线干涉测量(VLBI),惯性测量统(INS)是主导本学科发展的主要的空间大地测量技术；（2）用卫星测量、激光测卫及甚长基线干涉测量等空间大地测量技术建立大规模、高

2、精度、多用途的空间大地测量控制网，是确定地球基本参数及其重力场，建立大地基准参考框架，监测地壳形变，保证空间技术及战略武器发展的地面基准等科技任务的基本技术方案；（3）精化地球重力场模型是大地测量学的重要发展目标。2第二章 坐标系统与时间系统一、地球的运转二、时间系统三、坐标系统考核知识点椭球定位和定向、协议地球坐标系、地固坐标系、国际地球参考框架、国际协议原点、54年北京坐标系、1980国家大地坐标系、2000国家大地坐标系和WGS-84世界大地坐标系、坐标系换算。3本章概述本章概述本章首先介绍了地球的运转（包括自转和公转）规律，引入了大地测量学中计量时间的时间系统，包括恒星时、世界时、历书

3、时与力学时、原子时、世界协调时、卫星定位系统时间。着重阐述了确定地面点位置的坐标系统，内容包括椭球定位和定向的概念、坐标系统的类型、地球参心坐标系、地心地固坐标系、站心坐标系、坐标系换算等。教学目的及要求教学目的及要求1. 了解不同时间系统的计量方法及其关系。2. 理解椭球定位和定向的概念，了解坐标系统的类型。3. 理解参考椭球定位和定向的实现方法，掌握大地原点和大地起算数据的含义。 4. 掌握地球参心坐标系的定义，熟悉1954年北京坐标系、1980年国家大地坐标系、新1954年北京坐标系的建立及特点。 45. 掌握地心地固坐标系的定义，理解极移与国际协议原点的概念，了解协议地球坐标系的定义及

4、地心地固坐标系的建立方法、掌握WGS-84世界大地坐标系的概念，了解国际地球参考系统（ITRS）与国际地球参考框架(ITRF) 的含义。6. 理解垂线站心直角坐标系与法线站心直角坐标系的概念，会推导站心直角坐标系与地心直角坐标系的换算关系式。7. 理解欧勒角与旋转矩阵的定义，了解不同空间直角坐标系转换的七参数法及不同大地坐标系换算的九参数法。5本章重点本章重点1椭球定位和定向的概念及其实现方法。2. 坐标系统的类型及相互比较。3. 熟悉1954年北京坐标系、1980年国家大地坐标系、新1954年北京坐标系的建立及特点。4. 掌握地心地固坐标系的定义，理解极移与国际协议原点的概念，了解协议地球坐

5、标系的定义及地心地固坐标系的建立方法、掌握WGS-84世界大地坐标系的概念。 本章难点本章难点1. 1954年北京坐标系、1980年国家大地坐标系、新1954年北京坐标系的建立及特点。2. 地心地固坐标系的定义和建立方法，掌握WGS-84世界大地坐标系的概念。3. 不同空间直角坐标系转换的七参数法及不同大地坐标系换算的九参数法。67经典习题经典习题1 椭球定向的两个条件是什么？答：椭球定向是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： 椭球短轴平行于地球自转轴； 大地起始子午面平行于天文起始子午面。这两个平行条件是人为规定的，其目的在于简化大地坐标、大地方位角同天

6、文坐标、天文方位角之间的换算。254北京坐标系存在哪些不足？答：存在如下缺点： 椭球参数有较大误差。克拉0索夫斯基椭球参数与现代精确的椭球参数相比，长半轴约大109m。 参考椭球面与我国大地水准面存在着自西向东明显的系统性的倾斜，在东部地区大地水准面差距最大达+68m。 几何大地测量和物理大地测量应用的参考面不统一。 定向不明确。椭球短轴的指向既不是国际上较普遍采用的国际协议(习用)原点CIO，也不是我国地极原点 ；起始大地子午面也不是国际时间局BIH所定义的格林尼治平均天文台子午面，从而给坐标换算带来一些不便和误差。另外，鉴于该坐标系是按局部平差逐步提供大地点成果的，因而不可避免地出现一些矛

7、盾和不够合理的地方。83.国际地球自转服务(IERS) 有几项主要任务？答：IERS的任务主要有以下几个方面： 维持国际天球参考系统(ICRS)和框架(ICRF)； 维持国际地球参考系统(ITRS)和框架(ITRF)； 为当前应用和长期研究提供及时准确的地球自转参数(EOP)。910第三章第三章 地球重力场及其形状的基本理论地球重力场及其形状的基本理论一、地球及其运动的基本概念二、地球重力场的基本原理三、高程系统四、关于测定垂线偏差和大地水准面差距的基本概念五、关于确定地球形状的基本概念考核知识点考核知识点重力、引力、离心力、引力位、离心力位，正常重力和正常重力位、垂线偏差；正高、正常高、大地

8、高及这三种不同的高程系统及其差异。本章概述本章概述本章首先介绍了地球及其运动的基本概念、规律、参数，接着分别阐述了引力与离心力、引力位与离心力位、重力与重力位、正常重力与正常重力位的概念及其关系。为了表达地球自然表面点相对基准面的高度，引出了正高、正常高和力高三种高程系统。然后讲解了1956年黄海高程系统与1985国家高程基准。最后介绍了测定垂线偏差和大地水准面差距的基本概念。教学目的及要求教学目的及要求1.掌握地球重力场基本概念。2. 掌握引力和离心力的概念及其关系，掌握引力位和离心力位的概念及其关系，掌握重力和重力位的概念及其关系，了解地球的正常重力位和正常重力的概念及其关系，了解正常重力

9、场的几个基本参数。3.熟悉几个高程系统的概念和定义，熟练掌握几个高程与基准面的几何关系。4.掌握垂线偏差的概念，了解测定垂线偏差的几种方法。11本章重点本章重点1. 掌握重力和重力位的概念及其关系，了解地球的正常重力位和正常重力的概念及其关系，了解正常重力场的几个基本参数。2. 熟悉几个高程系统的概念和定义，熟练掌握几个高程与基准面的几何关系。本章难点本章难点1. 地球的正常重力位和正常重力的概念及其关系。2. 理解正高、正常高和力高三种高程系统的概念及其差异。3. 测定垂线偏差和大地水准面差距的基本概念与一般方法。12经典习题1名词解释 大地水准面 似大地水准面 总地球椭球 考椭球 大地水准

10、面差距 垂线偏差 答：大地水准面：答：大地水准面：与平均海水面相重合，延伸到大陆下面处处与铅垂线相垂直的覆盖整个地球表面的水准面。似大地水准面：与大地水准面很接近的曲面，它不是水准面总地球椭球：总地球椭球：使其中心和地球质心重合，短轴与地轴重合，起始子午面与起始天文子午面重合，在全球和大地体最为密合的地球椭球。参考椭球：参考椭球：大小及定位定向最接近于本国或本地区的地球椭球叫参考椭球。大地水准面差距：大地水准面差距：地球椭球与大地水准面的差距。垂线偏差：垂线偏差：地面点的法线与垂线之间的夹角。132.正高、正常高和大地高如何定义的？三者有何关系？答：正高：地面点沿垂线方向至大地水准面的距离，用

11、 表示；地面点沿垂线方向至似大地水准面的距离，用 表示；地面点沿法线方向至椭球面的距离，用 表示。三者的关系为： 。其中 为高程异常， 为大地水准面差距。14H正H常H大NHHHH正大正常大N1531956年黄海高程系统与1985国家高程基准有何差别？答：1956年黄海高程系统的高程基准面是采用1950年至1956年7年间青岛验潮站的潮汐资料推求得到的。1985国家高程基准的高程基准面是采用青岛验潮站 19521979年中取19年的验潮资料计算确定的。两者相差0.029m。1956年黄海高程系统与1985国家高程基准的水准原点高程各是多少？答：1956年黄海高程系统水准原点高程是72.289m

12、，1985国家高程基准的水准原点高程是72.260m第四章 地球椭球及其数学投影变换的基本理论一、地球椭球的基本几何参数及其相互关系二、椭球面上的常用的坐标系及其相互关系三、椭球面上的几种曲率半径四、椭球面上的弧长计算五、大地线六、将地面观测值归算至椭球面七、大地测量主题解算概述八、地图数学投影变换的基本概念九、高斯平面直角坐标系十、通用横轴墨卡托投影和高斯投影族的概念十一、兰勃托投影概述16考核知识点考核知识点任意方向法截线曲率半径、子午圈曲率半径、卯酉圈曲率半径、子午线弧长、平均曲率半径、平行圈弧长、椭球面归算、相对法截线、大地线、大地线性质、大地线微分方程、垂线偏差改正、标高差改正、截面

13、差改正、地面观测长度归算、投影长度比、等量纬度、柯西-黎曼微分方程、投影分带、高斯投影正、反算、底点纬度、邻带换算、方向改正、距离改正、平面子午线收敛角等。17教学目的及要求教学目的及要求1. 熟练掌握地球椭球的基本几何参数及其相互关系。2. 掌握椭球面上的常用坐标系的建立原理与方法，了解各坐标系间转换公式中各变量的含义。3. 理解椭球面上的几种法截线的曲率半径的概念，会计算椭球面上的弧长。4. 理解相对法截线的概念，掌握大地线的定义和性质，会推导大地线微分方程和克莱劳方程。5. 理解将地面的方向观测值和距离观测值归算至椭球面的基本要求和方法，了解归算公式中各变量的含义。6. 理解大地主题解算

14、的基本概念和方法，掌握不同解算方法的推导思路，了解解算公式中各变量符号的含义。187. 了解地图数学投影变换的意义，理解投影方程的含义，了解地图投影的分类。8. 掌握地图投影的变形，理解高斯投影的定义，会利用正形投影条件等特殊条件建立高斯投影的数学表达式。9. 掌握高斯投影的正反算公式的推导。10. 掌握子午线收敛角公式、方向改化公式、距离改化公式的推导思路。11. 了解高斯投影邻带坐标换算的方法。12. 一般了解通用横轴墨卡托投影（UTM）和高斯投影簇的概念。19本章重点本章重点1. 地球椭球的基本几何参数及其相互关系。2. 椭球面上的常用坐标系的建立原理与方法。3. 椭球面上的几种法截线的

15、曲率半径的概念，椭球面上的弧长的计算。4. 理解相对法截线的概念，掌握大地线的定义和性质，会推导大地线微分方程和克莱劳方程。5. 理解将地面的方向观测值和距离观测值归算至椭球面的基本要求和方法。6. 理解大地主题解算的基本概念和方法，掌握不同解算方法的推导思路。7. 掌握地图投影的变形，理解高斯投影的定义，会利用正形投影条件等特殊条件建立高斯投影的数学表达式。8. 掌握高斯投影的正反算公式的推导。9. 掌握子午线收敛角公式、方向改化公式、距离改化公式的推导思路。20本章难点本章难点1. 椭球面上弧长的计算2. 大地线微分方程和克莱劳方程的推导。3. 大地主题解算的定义和推导思路。4. 高斯投影

16、正反算的推导。5. 子午线收敛角公式、方向改化公式、距离改化公式的推导思路。2122经典习题经典习题1.椭球面上的常用坐标系有哪些？答：有大地坐标系、空间直角坐标系、天文坐标系、子午面直角坐标系、地心纬度坐标系及归化纬度坐标系、站心地平坐标系。2.法截面、法截弧是如何定义的？答：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，法截面与椭球面的交线称为法截弧。3. 为什么要用大地线代替法截线？大地线具有什么性质？答：因为大地线是椭球面上两点间唯一的最短线，而两点间的法截线通常不相重合，为了获得唯一的成果，必须用大地线代替法截线。因大地线上每点的密切面(无限接近的三个点

17、构成的平面)都包含该点的曲面法线，即大地线上各点的主法线与该点的曲面法线重合，因曲面法线互不相交，故大地线是一条空间曲线。23244. 什么叫大地主题解算？为什么要研究大地主题解算？其解析意义是什么？答：椭球面上点的大地经度L、大地纬度B，两点间的大地线长度S及其正、反大地方位角 、 ，通称为大地元素。如果知道某些大地元素推求另一些大地元素，这样的计算问题就叫大地主题解算，大地主题解算有正解和反解。椭球面上两控制点大地坐标，大地线长度及方位角的正解和反解问题同平面上两控制点平面坐标、平面距离及方位角的正反算是相似的，但是解算椭球面上的大地问题要比平面上相应计算复杂得多。所以必须进行研究，才能保

18、证大地主题解算的精度和结果的准确性。 大地主题正解和反解，从解析意义来讲，就是研究大地极坐标与大地坐标间的相互变换。12A21A第五章第五章 大地测量基本技术与方法大地测量基本技术与方法一、国家平面大地控制网建立的基本原理二、国家高程控制网建立的基本原理三、工程测量控制网建立的基本原理四、大地测量仪器五、电磁波在大气中的传播六、精密角度测量方法七、精密的电磁波测距方法八、精密水准测量的方法25考核知识点测角仪器的三轴误差、垂直折光、水平折光、精密测角的误差来源及影响、测角限差、归心元素、测距的误差来源和精度表达式、精密水准测量的误差来源及影响、i角误差、角误差、精密水准测量测站限差等。26教学

19、目的及要求教学目的及要求1. 熟悉水平控制网和高程控制网的基本概念，根据水平控制网和高程控制网建立的基本原则，了解国家控制网建立的基本原理。 2. 掌握工程测量控制网建立的基本原理。3. 了解控制网的优化设计的概念及其设计目标和工程控制网优化设计的基本方法。4. 了解精密测角仪器的特点，了解经纬仪的视准轴误差、水平轴倾斜误差及垂直轴倾斜误差。5. 掌握精密测角的误差来源及影响。6. 掌握测站点偏心观测及测站点归心改正数计算和照准点偏心及照准点归心改正数计算。7. 了解电磁波测距仪的不同分类方法，理解电磁波测距精度公式的含义。8. 了解脉冲法测距的基本原理，掌握相位法测距的基本原理。279. 了解测距成果的归算，掌握光波测距的误差来源及精度估计。10. 了解精密水准仪的特性，会使用精密水准仪和水准尺的检验方法。11. 掌握精密水准测量的主要误差来源及其影响，能够实施精密水准测量作业。12. 掌握精密跨河水准测量的概念和方法。13. 掌握正常水准面不平行性及其改正数的计算，领会常用的各种高程系统。14. 了解水准测量概算的方法，领会三角高程测量方法。28本章重点本章重点1. 掌握工程测量控制网建立的基本原理。2. 精密测角的误差来源及影响。3. 电磁波测距精度公式的含义4. 光波测距的误差来源及精度估计。5.