物理大地测量学
物理大地测量学
物理大地测量学是应用物理学原理，利用现代测量技术和仪器设备对地球形状、重力场、地球自转和变形进行测量和研究的学科。该学科包括研究地球形状和物理场的测量方法、地球重力场的测定和应用、地球自转参数的确定、地壳运动和变形的监测等内容。
在物理大地测量学中，主要涉及到的技术和方法包括测量仪器的设计和使用、测量观测数据的处理和分析、大地水准网和重力基准的建立与维护、地球形状和重力场的模型构建等。通过这些技术和方法，物理大地测量学能够提供准确的地球形状、重力场等物理参数，为地质研究、地震监测、海洋研究等领域提供有力的数据支持。
物理大地测量学的研究内容还包括地壳运动和变形的监测。利用卫星测量技术，可以实时监测地球表面的形变、地壳断裂和地震活动等现象，为地震预警、地质灾害风险评估等提供依据。物理大地测量学还应用于导航定位、地图制图、石油勘探等领域，提高了测量精度和数据的可靠性。
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。公元724年,中国唐代的南宫说等人在张遂的指导下，首次在今河南省境内实测了一条长约 300公里的子午弧。其他国家也相继进行过类似的工作。然而由于当时测量工具简陋，技术粗糙，所得结果精度不高，只能看作是人类试图测定地球大小的初步尝试。 大地测量学科的形成人类对于地球形状的认识在17世纪有了较大的突破。继牛顿于1687年发表万有引力定律之后,荷兰的惠更斯于1690年在其著作《论重力起因》中，根据地球表面的重力值从赤道向两极增加的规律，得出地球的外形为两极略扁的扁球体的论断。1743年法国的A.C.克莱洛发表了《地球形状理论》，提出了克莱洛定律。惠更斯和克莱洛的研究为由物理学观点研究地球形状奠定了理论基础。 此外,17世纪初荷兰的斯涅耳首创了三角测量。这种方法可以测算地面上相距几百公里，甚至更远的两点间的距离，克服了在地面上直接测量弧长的困难。随后又有望远镜、测微器、水准器等的发明，测量仪器精度大幅度的提高，为大地测量学的发展奠定了技术基础。因此可以说大地测量学是在17世纪末叶形成的。 测定地球形状大小，测定地面点空间坐标，点间距离和方向，测定和描述地球重力场、重力异常及空间分布，测定和描述地重力等位面的起伏形状等是该学科的主要任务。具体内容包括如下一些方面： 1.建立和保持陆地上的国家和全球三维大地控制网，并考虑这些网中点位随时间的变化。
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。原子时的基本单位是原子时秒， 3.协调世界时 为保证时间与季节的协调一致，便于日常使用，建立以原子时秒长为计量单位、
物理大地测量考试资料整理重点
大地测量学:又称为测地学或地球观测学,是?门量测和描绘地球表面的科学。也就是研究 和测定地球形状、大小和地球重力场，以及测定地面点几何位置的学科。 地球重力场模型主要用途:为高分辨率重力场逼近提供更精密的参考重力场，以期更有效 地恢复局部重力场短波成分;为卫星和空间飞行器的发射和定轨提供精密全球重力场参数的支持；用于研究空间载体上的微重力学过程和效应；研究全球海洋面的海面地形及由此产 生的大洋环流；通过对全球重力场模型提供的全频谱特征的分析探索岩石圈及地球深部地 球物理和地球动力学问题，特别是上地幔的侧向不均匀约束。 大地水准面：在地球重力场作用下，处于无潮静力流体平衡的海面并延伸到陆地下——它 是?个特殊的重力等位面，与平均海水面最密合的重力等位面。 位函数：设有?个标量函数，它对被吸引点各坐标轴的偏导数等于力在相应坐标轴上的分量，这样的函数称为位函数 双层位：层σ和σ’，对P的作用力，一个是引力，一个是排斥力，两个力产生的引力位 的总和在h为零时的极限值即为双层位。 残差地形模型：只考虑到地形的短波部分，选取?个平滑的平均高程面（任意?个代表 该地区平均高程的平滑面），移除该面以上的质量，填充该面以下质量（柱体密度为负）。残差地形模型优缺点：优点：密度异常在正负之间波动，因而重力场积分只需计算到适 当的距离，远距离地形影响可忽略；地形对高程异常影响很小，如果选取?个短波参考高 程面则可忽略。缺点：山谷部分归算至平均高程面时，其实际值不调和了，要进行调和改正。总的来说，外部场向下延拓是可行的，因为平均高程面非常平滑而且填充到山谷的质 量体密度是已知的。 引力位的性质：引力位函数对任意方向的导数等于引力在该方向上的分力；从物理学的观 点看，引力位与位能的数值相同，符号相反，相当于引力将单位质量移到无穷远处所做的 负功；引力的方向与引力位水准面（或等位面）的法向重合。同?簇等位面之间既不平行 又不相交和相切；引力位是一个在无穷远处的正则函数；质体的引力位及其一阶导数是处 处连续的、有限的和唯一的，而其二阶导数在密度发生突变时是不连续的；质体引力位在 吸引质量外部满足拉普拉斯方程；质体引力位在质体内部满足泊松方程。质面引力位是连 续的、有限的和唯一的，而其一阶导数在经过层面时是不连续的；单层引力位是连续的、 有限的和唯?的，其?阶导数经过层面时是不连续的。双层位在穿过层面时不连续； 谐函数：如果?个函数在空间区域υ范围内任何?点都满足拉普拉斯方程（Δ V=0），就 称为谐函数。 重力：狭义定义：地球所有质量对任一质点所产生的引力与该点随地球相对于惯性中心运动 而引起的的离心力之合力；广义定义：宇宙间全部物质对任一质点所产生的引力与该点随地球
大地测量学知识点整理
大地测量学知识点整理 大地测量学是地球科学中的重要分支，主要研究地球形状、地球尺度、地球重力场以及地球形变等内容，以提供高精度的地球表面形状数据和相 应的地球参数，为地理信息系统、地震监测、导航定位等应用领域提供数 据支撑。下面整理了大地测量学的相关知识点，供参考。 1.大地测量学的基本概念和目标 -大地测量学是研究地球形状、地球尺度和地球重力场等基本问题的 学科。 -目标是通过测量获取地球形状和地球的尺度，研究地球形变以及地 球的物理特性。 2.大地测量学中的基本概念 -测地线：两点间的最短路径，是地球上长度最短的曲线。 -大地弧长：测地线上两点之间的弧长。 -大地方位角：从给定点出发沿大地弧到达目标点的方位角。 -大地纬度：从球心到椭球面上一点所沿椭球面正常方向得到的经过 球面正北方向的夹角。 -大地经度：从球心到椭球面上一点所沿椭球面正常方向得到的经过 球面正东方向的夹角。 3.大地测量中的基本测量方法 -天文测量法：利用天体的观测数据，如经纬度、高度角等进行测量。
-重力法：通过测量地球上不同位置的重力加速度来推断地球上的形状和尺度。 -大地水准测量法：通过测量水平方向上的高程差来确定地球形状。 -大地测角法：通过测量角度来计算地球上两点之间的距离和方位。 -大地卫星测高法：利用卫星测高技术获取地球表面高程信息。 4.大地测量学中的地球形状与尺度参数 -长半轴：椭球长半径。 -短半轴：椭球短半径。 -扁率：长半轴与短半轴之差与长半轴的比值。 -第一偏心率：椭球短半轴和长半轴之差与短半径之和的比值。 -第二偏心率：椭球短半轴和长半轴之差与长半径之和的比值。 -极曲率半径：极点处其中一纬度圈切线半径的倒数。 5.大地测量学中的地球重力场参数 -重力加速度：单位质点在地球表面所受的重力作用的大小。 -重力位能：单位质点在其中一高度上的重力位能。 -重力势：单位质点受重力作用产生的势能。 -重力梯度：垂直于重力方向的重力场的变化率。 -重力异常：其中一点的重力场与理论重力场之差。 6.大地测量学中的地球形变研究
大地测量学 总结
大地测量技术的任务:高精度数据采集、量测 测量学与大地的不同：测量学的范围小，观测基准是铅垂线和平面，并且认为铅垂线是平行的，计算基准是垂线和平面。 大地范围是整个地球，观测基准是铅垂线，但铅垂线是是不平行的。计算基准是参考椭球的法线和大地水准面。 大地测量学：研究地球形状及行星几何和物理形态特征及其变化规律的基础科学（物理 几何、卫星、空间） 1.几何：确定地球的形状和大小及确定地面点的几何位置。 2.物理：用物理的方法（重力测量）确定地球形状及其外部重力场。 3.空间：以人造卫星及其它空间探测器为代表的空间大地测量学的理论、技术和方法。 发展的四个阶段：地球圆球、地球椭球、大地水准面、现代大地测量 地球公转：开普勒三大定律黄道：绕太阳的椭圆轨道 地球自转：地轴：瞬时旋转轴地轴方向相对于空间的变化（岁差和章动） 岁差：地轴在空间绕黄极发生缓慢的旋转的现象。周期为26000年。 章动：由于月球引力的影响，导致地轴在岁差的基础上叠加了周期为18.6年的短周期运动，极移：地轴相对于地球本体内部结构的相对位置变化（国际协议原点CIO） 时间系统：描述卫星或天文现象相应的时间（时空合一）。 组成：一维时间坐标轴＋时间原点为＋时间度量单位 IAG国际大地测量协会IAU国际天文联合会，IUGG地球物理联合会IPMS国际极移服务BIH国际时间局；CIO国际协议原点； 椭球定位：确定椭球中心的位置（局部定位：参考椭球地心定位：总地球椭球） 椭球定向：确定椭球旋转轴的方向。⑴椭球短轴平行于地球自转轴 ⑵大地起始子午面平行于天文起始子午线
二维坐标转换公式推导：平面极坐标公式 θ θsin cos 11r y r x == 旋转公式⎩⎨ ⎧-=-=) sin()cos( 22βθβθr y r x 公式展开写成矩阵形式 ⎥⎦ ⎤ ⎢⎣⎡⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=⎥⎦⎤⎢⎣⎡1122cos sin sin cos y x y x ββββ平移缩放 ⎥⎦ ⎤ ⎢⎣⎡+⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=⎥⎦⎤⎢⎣⎡b a y x y x 1122cos sin sin cos ββββ λ差计算 转化为线性模型进行平βλβλsin ,cos ==d c 1 12112cy dx b y dy cx a x +-=++= 为尺度参数是旋转参数是平移参数和λβ，，b a )1( 反算：⎥⎦⎤⎢⎣⎡--⎥⎦⎤⎢ ⎣⎡-=⎥⎦⎤⎢⎣⎡b y a x c d d c y x ˆˆˆˆˆˆ 12211λ 三维坐标转换数学模型的解法： 1、用两个公共点计算出两个坐标的距离之比就是尺度参数的近似值。 2、消去平衡移参数，计算R 。4个公共点可列如下12个方程。 3、计算平移参数（用第1个点的三个方程） 4、计算旋转参数 5、线性化列误差方程 6、平差计算和精度评定。 重力场：地球上不同位置的点的重力所形成的空间 引力2 r m M f F ⋅⋅ = .离心力ρω2 m P = 重力：地球上任一质点处重力是地球引力与地球自转产生的离心力的合力 引力位：r M f V ⋅ =物理意义：单位质点从无穷远处移动到该点引力所做的功 离心力位：)(2 222 y x Q += ω ρωρω22==m P 二阶导数：022 222222≠=∂∂+∂∂+∂∂=∆ωϕϕϕz y x Q （布阿桑算子） 重力位：Q V W += )(2 22 2y x r dm f W ++⋅=⎰ω 二阶算子Q V ∆∆, 外部点 ：Q V W ∆+∆=∆ 02 22222=∂∂+∂∂+∂∂= ∆z V y V x V V 拉普拉斯方程 引力位是调和函数” 离心位不是调和函数“重力位不是调和函数
大地测量学详解
大地测量学 大地测量学，又称为测地学。根据德国著名大地测量学家F.R. Helmert的经典定义，大地测量学是一门量测和描绘地球表面的科学。也就是研究和测定地球形状、大小和地球重力场，以及测定地面点几何位置的学科。它也包括确定地球重力场和海底地形，是测绘学的一个分支。英文解释：A subdivision of geophysics which includes determination of the size and shape of the earth, the earth`s gravitational field, and the location of points fixed to the earth`s crust in an earth-referred coordinate system. (Source: MGH)" 简介编辑 大地测量学是测绘学的一个分支。研究和测定地球形状、大小和地球重力场，以及测定地面点几何位置的学科。 大地测量学中测定地球的大小，是指测定地球椭球的大小;研究地球形状,是指研究大地水准面的形状；测定地面点的几何位置，是指测定以地球椭球面为参考的地面点的位置。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。 大地测量工作是为大规模测制地形图提供地面的水平位置控制网和高程控制网，为用重力勘探地下矿藏提供重力控制点，同时也为发射人造地球卫星、导弹和各种航天器提供地面站的精确坐标和地球重力场资料。 任务编辑 它的基本任务是研究全球，建立与时相依的地球参考坐标框架，研究地球形状及其外部重力场的理论与方法，研究描述极移固体潮及地壳运动等地球动力学问题，研究高精度定位理论与方法。 测地学 测地学 确定地球形状及其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。·研究月球及太阳系行星的形状及其重力场。 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。 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的大地测量计算。 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学处理的理论和方法，测量数据库建立及应用等。 分支编辑 几何大地测量学亦即天文大地测量学：它的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。 物理大地测量学也称理论大地测量学：它的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。
大地测量学知识点
第一章 大地测量学定义 广义：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; 狭义：大地测量学是测量和描绘地球表面的科学;包含测定地球形状与大小,测定地面点几何位置,确定地球重力场,以及在地球上进行必须顾及地球曲率的那些测量工作; 大地测量学最基本的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等行星体的空间信息; P1 P4 P6了解几个阶段、了解展望 大地测量学的地位和作用：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、大地测量是发展空间技术和国防建设的重要保障 4、大地测量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分支学科其中包括大地测量、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科学 现代大地测量学三个基本分支：几何大地测量学、物理大地测量学、空间大地测量学 第二章 开普勒三大行星运动定律：
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,与太阳连线哎单位时间内扫过的面积相等 3、行星绕轨道运动周期的平方与轨道长半轴的立方之比为常数 地轴方向相对于空间的变化岁差和章动可出简答题 地轴相对于地球本体内部结构的相对位置变化极移 历元：对于卫星系统或天文学,某一事件相应的时刻; 对于时间的描述,可采用一维的时间坐标轴,有时间原点、度量单位尺度两大要素,原点可根据需要进行指定,度量单位采用时刻和时间间隔两种形式; 任何一个周期运动,如果满足如下三项要求,就可以作为计量时间的方法：1、运动是连续的 2、运动的周期具有足够的稳定性 3、运动是可观测的 多种时间系统 以地球自转运动为基础：恒星时和世界时 以地球公转运动为基础：历书时→太阳系质心力学时、地球质心力学时 以物质内部原子运动特征为基础：原子时 协调世界时P23 大地基准：建立大地基准就是求定旋转椭球的参数及其定向椭球旋转轴平行于地球的旋转轴,椭球的起始子午面平行于地球的起始子午面和定位旋转椭球中心与地球中心的相对关系; 天球：以地球质心为中心,以无穷大为半径的假想球体; 天轴、天极、天球赤道面、天球赤道、时圈、黄道、黄极、春分点
物理大地测量学试卷及答案
物理大地测量学试卷及答案 一、名词解释（共20分，每小题4分） 1、大地水准面高 2、重力垂线偏差 3、扰动重力 4、高程异常 5、重力 二、简答题（共50分） 1、简述确定地球重力场的主要意义。（6分） 2、简述正高、正常高和力高的定义、性质及与水准测量高程的关系。（8分） 3、简述扰动位的定义、性质及作用。（8分） 4、举例说明GPS技术结合高精度大地水准面的主要应用？（7分） 5、简述基于自由落体原理测定绝对重力的基本方法。（5分） 6、基于Stokes理论和Molodensky理论确定地球重力场的主要区别是什么？（8分） 7、简述空间改正、层间改正、地形改正和均衡改正的物理意义。（8分） 三、推证题（共30分） 1、推导地球引力位的球函数展开式，分别解释其中零阶项、一阶项和二阶项的物理意义，并说明利用Laplace方法确定地球正常重力场的基本原理。（15分）
2、证明外部第二边值问题的解是唯一的。（提示：利用外部第一格林公式，即 ）（15分） 答案 一、名词解释（共20分，每小题4分） 1、大地水准面高：大地水准面与平均椭球体表面之间的距离，即大地水准面沿铅垂线方向到平均椭球体表面的距离。 2、重力垂线偏差：指某点的重力方向与该点的正常重力方向之间的夹角，垂线偏差描述了大地水准面的倾斜。 3、扰动重力：某点的扰动重力是指该点的重力与正常重力之差，即 。 4、高程异常：似大地水准面与平均椭球体表面之间的距离，即似大地水准面沿正常重力线方向到平均椭球体表面的距离。 5、重力：（1）狭义定义：地球所有质量对任一质点所产生的引力与该点随地球相对于惯性中心运动而引起的的离心力之合力；（2）广义定义：宇宙间全部物质对任一质点所产生的引力与该点随地球相对于惯性中心运动而引起的的离心力之合力。 二、简答题（共50分） 1、简述确定地球重力场的主要意义。（6分） 答：地球重力场反映地球物质的空间分布、运动和变化，确定地球重力场的精细结构及其时间相依变化将为现代地球科学解决人类面临的资源、环境和灾害等紧迫课题提供基础地学信息。（1）地球重力场在测绘科学中主要应用于：各种大
山东交通学院大地测量学基础重点(1)
大地测量学基础 1、大地测量学的定义与作用 定义：在一定的时间与空间参考系统中，测量和描绘地球形状及其重力场并监测其变化，研究近地空间定位技术并为人类活动提供关于地球的空间信息的一门学科 作用：大地测量学为地球科学研究提供时空坐标基础； 大地测量学在防灾及环境监测中发挥着特殊作用； 大地测量学是发展空间技术和国防建设的重要保障； 建立大地控制网为测绘工程提供大地参考框架。 2、大地测量学的基本体系和内容 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 内容：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； 研究月球及太阳系行星的形状及重力场； 建立和维持国家天文大地水平控制网和精密水准网； 研究高精度观测技术和方法； 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。 3、大地测量学的发展简史及展望（以上三个课本第一章内容） 发展简史：地球圆球阶段 地球椭球阶段 大地水准面阶段 现代大地测量新时期 展望：全球卫星导航定位系统(GNSS)，激光测卫(SLR)以及甚长基线干涉测量(VLBI)是主导本学科发展的主要的空间大地测量技术； 空间大地网在地球科学研究中发挥重要作用； 精化地球重力场模型是大地测量学的重要发展目标； 深空大地测量为空间探测提供定位技术保障，深空网的建设将是空间大地测量的重要内容。 4、岁差：地球绕地轴旋转，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，形成一个倒圆椎体，这种运动叫做岁差。 5、章动：地球受日月引力的影响，瞬时北天极将绕瞬时平北天极产生旋转，大致形成椭 圆形轨迹，这种现象叫章动 6、极移：地球自转轴处了章动、岁差的变化外，还存在着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，这种现象叫极移。 7、国际协议原点：国际上采用的5个纬度服务站以1900-1905年的平均纬度所确定的平 级作为基准点 8、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叫恒星时。 9、世界时：以格林尼治子夜起算的平太阳时称为世界时。 10、原子时：是一种以原子谐振信号周期为标准，并对他进行连续计数的时标。 11、协调世界时：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。 12、协议天球、瞬时平天球、瞬时真天球、瞬时地球、协议地球之间的关系图（见PPT4）
《物理大地测量学》课程大纲(双语)
《物理大地测量学》课程教学大纲 课程代码： 课程负责人：Robert Tenzer/徐新禹 课程中文名称: 物理大地测量学 课程英文名称：Physical Geodesy 课程类别：必修、选修 课程学分数：2.5 课程学时数：45 授课对象：测绘工程专业(A方向),测绘工程实验班 本课程的前导课程：大地测量学基础，数学物理方程 一、教学目的 物理大地测量学是测绘工程专业的主要专业课之一，主要任务是研究地球形状及外部重力场。通过课程学习，学生能够熟悉大地位的基础理论（Laplace和Possion微分方程，球谐分析，边值问题）、重力场建模（Stokes/Molodensky理论，正常重力场，垂线偏差，扰动位，重力异常）、重力归算、重力场对大地测量观测量的影响（水准的正高/正常高改正，垂线偏差改正等）、基于空间观测技术确定地球重力场（CHAMP，GRACE，GOCE及卫星测高）等，这些内容是深入研究地球重力场及其应用的基础。 二、教学要求 熟悉“物理大地测量学的基本概念、研究内容及其应用领域”，掌握“地球重力场的基本理论，测量方法和技术，垂直高程基准，（似）大地水准面建模理论，重力场表达方法及位场建模和应用中常用数值方法”，重点掌握“位理论基础和地球重力场建模方法”。 三、课程内容与学时分配 课程内容 1/ 概述 主要讲述物理大地测量学的由来，宇宙及太阳系的演化，地球的旋转及动力学的介绍
2/ 地球的形状及大小 主要讲述描述地球形状及大小的数学和物理近似。 3/ 坐标系统及转换 主要讲述物理大地测量学相关的坐标系及其转换，包括天文、大地、地理、球坐标、直角坐标系统。 4/ 地球重力场 主要讲述重力位、引力、引力梯度以及地球重力场的几何结构。 5/ 正常重力场 主要讲述参考椭球及与描述正常场的相关物理量。 6/ 重力归算 主要讲述重力异常、扰动重力、扰动位及重力观测量的归算。 7/ 高程系统 主要讲述正高、正常高及力高高程系统。 8/ 位理论 主要讲述各类边值问题、牛顿积分、球谐分析、球谐综合、Stokes积分和Hotine积分。 9/ 重力测量 主要讲述重力测量的空间测量技术，包括新一代重力测量任务及卫星测高。 10/ （似）大地水准面确定 主要讲述（似）大地水准面确定的理论和实际应用。 11/ 数值和统计方法 主要讲述物理大地测量学中相关数值和统计方法。 12/ 课程复习 内容及学时安排
物理大地测量学的基本概念及其任务
物理大地测量学的基本概念及其任务 物理大地测量学是大地测量学的主要分支之一﹐研究用数学、物理(重力)方法测定地球形状及其外部重力场的学科，又称为理论大地测量学，也有人称之为大地重力学或地球重力学。 几何大地测量的观测都是在地球重力场内，以铅垂线为依据的站心地平坐标系中进行的。为了把这些观测数据归算到一个统一的大地坐标系统（局部的或全球的）中去，必须知道地球的大小、形状及其外部重力场。 测定地球形状可以用重力测量方法，也可以用几何大地测量方法。但比较起来，用重力测量方法更为有利。因为重力测量差不多可以在地面上任意地点（包括大陆上和海洋上）进行，而且重力点之间不需要像天文大地网各点之间那样互相联系着，这样，在选点和处理观测成果方面也就简单得多。所以应用重力测量方法比较容易在全球表面上布满相当数量的重力点，然后由此求出比较可靠的地球扁率值，研究全球性的地球形状和建立全球统一的大地坐标系。至于几何大地测量方法，则目前还无法在海洋上进行，仅由陆地上的天文大地网资料，只能研究区域性的地球形状，同时所推算的地球扁率值，也就不会像由地球表面上广泛分布着的重力点网所推算的地球扁率值那样可靠。当然，在卫星大地测量出现以前，地球的长半径还只能用几何大地测量方法求定。 物理大地测量学的主要内容包括： 1．重力测量的仪器和方法 2．重力位理论 3．地球形状及其外部重力场的基本理论 4．用重力测量方法归算大地测量数据的问题。 通常将后面三个部分划归为理论物理大地测量学，也是本书的重点内容，主要研究以下几个方面的问题﹕ 重力位理论利用重力以及同重力有关的卫星观测数据确定地球形状及其外部重力场的理论基础﹐主要研究重力位函数的数学特性和物理特性。 地球形状及其外部重力场的基本理论主要是研究解算位理论边值问题﹐例如按斯托克斯理论或莫洛坚斯基理论或布耶哈默尔理论等解算﹐以此推求大地水准面形状或真正地球形状和地球外部重力场。
物理大地测量学复习提纲
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第一章概论 1、物理大地测量学的主要任务是什么 物理大地测量学也称理论大地测量学，根据几何大地测量和重力测量结果研究地球形状的重力学的一个分支学科。 主要任务：用物理方法研究和测定地球形体、地球重力场及各自随时间的变化，又称地球（大地）重力学。 2、为什么要研究和确定地球重力场？ 从哲学的观点来看，地球重力场与其它物理场一样，是不以人的意志为转移的客观存在，是物质的一种存在形式。 从自然科学的观点来看，重力场是地球最重要的物理特性，制约着在该行星上及其邻近空间发生的一切物理事件，引力是宇宙一切物质存在的最普遍属性，制约着宇宙的演化和发展。 地球重力场反映地球物质的空间分布、运动和变化，确定地球重力场的精细结构及其时间相依变化将为现代地球科学解决人类面临的资源、环境和灾害等紧迫课题提供基础地学信息。 第二章重力测量 1、重力的定义 狭义定义：地球所有质量对任一质点所产生的引力与该点随地球相对于惯性中心运动而引起的的离心力之合力。 广义定义：宇宙间全部物质对任一质点所产生的引力与该点随地球相对于惯性中心运动而引起的离心力之合力。 2、重力基准点、重力基准网 世界重力基点：世界公认的一个重力起始点 维也纳系统（1900年-IAG） g=981290±10mGal 波茨坦系统（1909年-IAG：1894-1904） g=±3mGal 国际重力基准网 1956年IAG决定建立世界一等重力网（FOWGN） 1967年IAG决定在波茨坦绝对重力值中加上-14mGal作为新的国际重力基准 1971年IUGG决定采用IGSN71代替波茨坦国际重力基准，新的波茨坦国际重力基点的值为：g=± 国家重力基本网： 在全国范围内提供各种目的重力测量的基准和最高一级控制 国家曾在1957年建成第一个国家57重力基本网，它的平均联测精度为±×10-5ms-2 1985年中国又新建了国家85重力基本网，其平均联测精度较之“57网”提高一个数量级，达到±×10-6ms-2 的精度，该网改正了波茨坦系统的系统误差，增测了绝对重力基准点，加大了基本点的密度。 国家2000重力基本网 覆盖了中国的全部领土（除台湾外，包含南海海域和香港、澳门特别行政区）；全网由133个点组成，其中有17个基准点（绝对重力点）和116个基本点（相对重力联测点）；为便于今后联测和作为基本点的备用点，对106个基本点每点布设了一个引点；重力基准点的观测精度优于±5×10-8ms-2，重力基本点的相对观测精度优于±10×10-8ms-2，平差后重力基本网的中误差不大于±10×10-8ms-2。 3、重力测量的原理、重力仪的类型 重力测量方式有绝对重力测量，相对重力测量，固定台站重力测量，流动台站重力测量。 测量原理：静力法和动力法 动力法：观测物体的运动状态以测定重力，可应用于绝对重力测量或相对重力测量。 静力法：观测物体受力平衡，量测物体平衡位置受重力变化而产生的位移来测定两点的重力差，该方法只能用于相对重力测量。 （1）自由落体测定绝对重力 （2）用静力法测定相对重力基本原理：弹性体在重力作用下发生形变，而弹性体所受的弹性力与重力平衡时，则弹性体处于某一平衡位置。当重力改变时，则弹性体的平衡位置就有所改变。观测弹性体两次平衡位置的变化就可以测定两点的重力差。
大地测量学重要名词解释简答题
大地测量学基础 一、名词解释 1、大地测量学：是指在一定的时间与空间参考系中，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的一门学科。 2、天球：是指以地球质心0（或测站）为中心，半径r为任意长度的一个假想的球体。 3、大地基准：指用以描述地球形状的参考椭球的参数，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。 4、岁差：地球绕地轴旋转，由于日、月等天体的影响，地球的旋转轴在空间围绕黄级发生缓慢移动。 5、章动：地球旋转轴在岁差的基础上叠加18.6年的短期周圆周运动，振幅为9.21秒，这种现象称为章动。 6、极移：地球自转使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，这种现象被称为极移。 7、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。 8、真太阳时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。 9、大地水准面：假想海洋处于完全静止的平衡状态时海水面延伸到大陆地面以下所形成的闭合曲面，叫大地水准面。 10、正常椭球：与地球质量相等且质量分布均匀的椭球。 11、正常重力加速度：正常椭球对其表面与外部点所产生的重力加速度。 12、正常位水准面：相应于正常重力加速度的重力等位面。 13、理论闭合差：由水准面不平行而引起的水准环线闭合差，称为理论闭合差。 14、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。 15、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。 16、参考椭球：具有确定参数（长半径a和扁率a ），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。 17、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。 椭球定向：指确定椭球旋转轴的方向。 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。 18、参心地固坐标系：以参考椭球为基准的坐标系，与地球体固连在一起且与地球同步运动，参考椭球的中心为原点的坐标系。 19、地心地固坐标系：以总地球椭球为基准的坐标系.与地球体固连在一起且与地球同步运动，地心为原点的坐标系。 20、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。 21、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
大地测量学知识点
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大地坐标系：采用大地经度L 、大地纬度B 和大地高H 来描述地面上一点的空间位置的。 克莱罗定理： 大地测量学：在一定的时间与空间参考系中，测量和描绘地球及其他行星体的一门学科。 开普勒三定律：行星运动的轨迹是椭圆；太阳位于其椭圆的一个焦点上； 在单位时间内扫过的面积相等； 运动的周期的平方与轨道的长半轴的立方的比为常数。 岁差：由于日、月等天体的影响，有类似于旋转陀螺在重力场中的进动，地球的旋转轴在空间围绕黄极发生缓慢旋转，是地轴方向相对于空间的长周期运动，旋转周期为26000年。 章动：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圆，而是类似圆的波浪曲线运动。 极移：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。 大地经度Ｌ：为大地起始子午面与该点所在的子午面所构成的二面角，由起始子午面起算，向东为正，称东经（0°～180°），向西为负，称西经（0°～180°）。 大地纬度：大地纬度Ｂ是过该点作椭球面的法线与赤道面的夹角，由赤道面起算，向) sin 1(2ϕβγγϕ⋅+=e
北为正，称北纬（0°～90°），向南为负，称南纬（0°～90°）。 大地水准面：平均海水面按处处与重力方向垂直的特性向大陆、岛屿内延伸而形成的闭合曲面，是完全静止的海水面所形成的重力等位面。 总（平均）地球椭球：与地球的物理性质、大地体的几何大小相同的旋转椭球体。 参考椭球：大地水准面形状不规则，而最佳拟合于区域性大地水准面的旋转椭球面叫做~。 正常椭球：大地水准面的规则形状（一般指旋转椭球面）。 椭球定位：指确定该椭球中心的位置，分为：局部定位和地心定位。 椭球定向：指确定椭球旋转轴的方向。 一点定位： 多点定位： 大地测量参考框架：固定在地面上的控制网坐标参考架，高程参考架，重力参考架。 1954年北京坐标系：是我国广泛采用的大地测量坐标系。该坐标系源自于原苏联采用过的1942年普尔科沃坐标系。该坐标系采用的参考椭球是克拉索夫斯基椭球。 1980年国家大地坐标系(亦称1980西安坐标系) ：是1978年我国决定建立新的国家大地坐标系统，对全国天文大地网施行整体平差。采用国际大地测量协会1975年推荐的参考椭球。 新1954年北京坐标系（BJ54新）：是由1980年国家大地坐标系（GDZ80）转换得 ,,,K K K K K K K K L B A H H λϕα====正∑∑==min) min(22 新新或ζN
《大地测量学基础》知识点
《大地测量学基础》知识点 1、垂线偏差：同一测站点上铅垂线与椭球面法线之间的夹角u，即是垂线偏差。u通常用南北方向分量ζ和东西方向分量η表示。垂线同平均地球椭球（或参考椭球）法线之间的夹角称为绝对垂线偏差（或相对垂线偏差），统称天文大地垂线偏差，实际重力场中的重力向量g同正常重力场中的正常重力向量γ之间的夹角称重力垂线偏差。 2、法截面、法截线、大地线 包含椭球面上一点的法线的平面叫法截面 它是法截面与椭球面的交截线，也叫法截线 大地线（geodesic）是指地球椭球面上连接两点的最短程曲线。在球面上，大圆弧(球面上的法截线)是对应的大地线。但在地球椭球体面上，除两点均位于大地子午线或纬线上外，大地线均位于它两个端点的正反法截线之间。 3、总（平均）地球椭球与参考椭球 大地体：大地水准面所包围的形体 总地球椭球：顾及地球的几何和物理参数，在全球范围内与大地体最佳吻合的地球椭球。 参考椭球：具有确定椭球参数，经过局部定位和定向，与某国（或地区）大地水准面最佳拟合的地球椭球。与某国（或地区）大地水准面最佳拟合的旋转椭球面叫参考椭球面。
4、大地水准面、似大地水准面 瞬时、静止的平均海水面延伸到大陆内部，处处与铅垂线相垂直的连续封闭曲面称为大地水准面。（或：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） 似大地水准面：与大地水准面很接近的基准面。 5. 水准面上各点的重力加速度g随纬度和物质分布不同而变化（即水准面不同点上的重力值是不同的）。使高差h不等，因而两水准面不相平行。 6、正常重力位 是一个函数简单，不涉及地球形状和密度，便可直接计算得到地球重力位近似值的辅助重力位。与此相关的力就叫做正常重力。 7、正常椭球、水准椭球、地球大地基准常数 正常椭球：正常椭球面所包围的形体，是大地水准面的规则形状。可有多个。 水准椭球：水准椭球面所包围的形体，是大地水准面的规则形状。仅有一个。 地球大地基准常数：地球正常(水准)椭球的基本参数，即a,J 2,fM, 8.大地基准、高程基准、重力基准 大地基准是建立国家大地坐标系统和推算国家大地控制网中各点大地坐标的基本依据，它包括一组大地测量参数和一组起算
大地测量学知识点
大地测量学知识点 第一篇：大地测量学知识点 1.大地坐标系：地面点在参考椭圆的位置用大地经度和纬度表示，若地面的点不在椭球面上，它沿法线到椭球面的距离称为大地高 2.空间大地直角坐标系：是大地坐标系相应的三维大地直角坐标系 3.地心坐标系：定义大地坐标系时，如果选择的旋转椭球为总地球椭球，椭球中心就是地质 中心，再定义坐标轴的指向，此时建立的大地坐标系叫做地心坐标系 大地方位角：p点的子午面与过p点法线及Q点的平面所成的角度 正高系统：地面上一点沿铅垂线到大地水准面的距离 正常高系统：一点沿铅垂线到似水准面的距离 国家水准网布设的原则：从高级到低级，从整体到局部，分为四个等级布设，逐级控制，逐级加密 4.理论闭合差：在闭合的环形水准路线中，由于水准面不平行所产生的闭合差 5.大地高系统：地面一点沿法线到椭球面的距离 6.平面控制网的测量方法 三角测量：在地面上按一定的要求选定一系列的点，他们与周围的邻近点通视，并构成相互联接的三角网状图形，称为三角网，网中各点称为三角点，在各点上可以进行水平角测量，精确观测各三角内角，另外至少精确测量一条三角形边长度D和方位角，作为网的起始边长和起始方位角，推算边长，方位角进而推算各点坐标 三边测量：根据三角形的余弦公式，便可求出三角形内角，进而推算出各边的方位角和各点坐标 7.国家高程基准的参考面有平均海水面，大地水准面，似大地水准面，参考椭球面1956年黄海高程系统1985年国家高程基准
8.角度观测误差分析 视准轴误差：视准轴不垂直于水平轴产生水平轴误差：水平轴不垂直于垂直轴产生 这2个的消除误差方法为取盘左盘右读数取平均值 垂直轴倾斜误差：垂直轴本身偏离铅垂线的位置，即不竖直 解决的方法：观测时，气泡不得偏离一格，测回之间重新整理仪器，观测目标的垂直角大于3度，按气泡偏离的格数计算垂直轴倾斜改正 9.方向观测法是在一测回内将测站上所有要观测的方向先置盘左位置，逐一照准进行观测，再盘右的位置依次观测，取盘左盘右的平均值作为各方向的观测值。 观测规则：1选择距离适中，通视良好，成像清晰的方向作为0方向 2.观测前应认真调好焦距，消除视差 3.上下半测回照准部目标次序相反，并使每一目标观测操作时间大致相等 4.半测回开始前，照准部按规定的方向旋转1到2周 5.在观测时水准管的气泡中心偏离不得超过一格 10,。测回：照准目标一次，读数2到4次 11.水准仪中s代表水，其下标表示该仪器所能达到的每千米往返测高差中数的偶然中误差 12，水准标尺零点差：水准标尺的注记从其地面起算，如果从底面至第一注记分划线中线的距离与注记不符，其差数叫 一对水准标尺零点差：一对水准标尺的零点差之差 13.水准测量的误差 仪器误差：视准轴与水准管轴不平行的误差水准标尺每米长度的误差两水准标尺零点差的影响（消除方法：前后视距相等，累积差小于限值，观测中间不变焦距，对观测成果改正计算，测站数为偶数）外界误差：温度变化对I角的影响大气垂直折光的影响仪器脚架和标尺垂直位移的影响（消除方法：打伞，前后视距相等，视线距离地面一定的高度，后前前后观测程序读数间隔时间相等）