大地测量理论IV
空间大地测量学试卷
空间大地测量学 1、试述VLBI原理及其应用。（VLBI，very long baseline interferometry)缩写甚长基线干涉测量技术。 简单来说，VLBI就是把几个小望远镜联合起来，达到一架大望远镜的观测效果。这是因为，虽然射电望远镜能“看到”光学望远镜无法看到的电磁辐射，从而进行远距离和异常天体的观测，但如果要达到足够清晰的分辨率，就得把望远镜的天线做成几百公里，甚至地球那么大。上世纪50年代，剑桥大学的天文学家马丁〃赖尔建成了第一台射电干涉仪，使不同望远镜接收到的电磁波可以叠加成像，在此基础上 ，VLBI得以发展。1974年，赖尔以此获得了诺贝尔奖。 原理：射电源辐射出的电磁波﹐通过地球大气到达地面﹐由基线两端的天线接收。由于地球自转﹐电磁波的波前到达两个天线的几何程差(除以光速就是时间延迟差)是不断改变的。两路信号相关的结果就得到干涉条纹。天线输出的信号﹐进行低噪声高频放大后﹐经变频相继转换为中频信号和视频信号。在要求较高的工作中﹐使用频率稳定度达10 的氢原子钟﹐控制本振系统﹐并提供精密的时间信号，由处理机对两个“数据流”作相关处理﹐用寻找最大相关幅度的方法﹐求出两路信号的相对时间延迟和干涉条纹率。如果进行多源多次观测﹐则从求出的延迟和延迟率可得到射电源位置和基线的距离﹐以及根据基线的变化推算出的极移和世界时等参数。参数的精度主要取决于延迟时间的测量精度。因为﹐理想的干涉条纹仅与两路信号几何程差产生的延迟有关﹐而实际测得的延迟还包含有传播介质(大气对流层﹑电离层等)﹑接收机﹑处理机以及钟的同步误差产生的随机
延迟﹐这就要作大气延迟和仪器延迟等项改正﹐改正的精度则关系到延迟的测量精度。目前延迟测量精度约为0.1毫微秒。 中国科学院的VLBI网是测轨系统的一个分系统，它目前由北京、上海、昆明和乌鲁木齐的四个望远镜以及位于上海的天文台的数据处理中心组成。这样一个网所构成的望远镜分辨率相当于口径为3000多公里的巨大的综合望远镜，测角精度可以达到百分之几角秒，甚至更高。 VLBI测轨分系统的具体任务是获得卫星的VLBI测量数据，包括时延、延迟率和卫星的角位置，并参与轨道的确定和预报。具体的任务，比如说完成卫星在24小时、48小时周期的调相轨道段的测轨任务。完成卫星在地月转移轨道段、月球捕获轨道段以及环月轨道段的测轨任务。并且还要参加调相轨道、地月转移轨道、月球捕获轨道段的准实时轨道的确定和预报。 VLBI测轨分系统从2007年10月27日起，即卫星24小时的调相轨道段的第一天正式实施对嫦娥一号卫星的测量任务。现在已经完成了24小时、48小时调相轨道、地月转移轨道段和月球捕获轨道段的第一天总共十天的测量任务。 其他应用 VLBI分系统的各测站数据处理中心设备工作正常，VLBI测量数据及时传输到北京的航天飞控中心，数据资料很好，满足了工程的要求，为嫦娥一号卫星的精确定轨作出了贡献。
大地测量学笔记
第一章 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。 2.大地测量的基本任务 (1)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。 (2)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。 3.大地测量的作用 (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。 4.大地测量学的主要研究内容 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 第二章 1.大地水准面:设想海洋处于静止平衡状态时，将它延伸到大陆下面且保持处处与铅垂线正交的包围整个地球的封闭的水准面. 特点：重力方向不规则变化:原因是地表起伏不平、地壳内部物质密度分布不均匀 大地水准面处处与铅垂线正交，所以大地水准面是一个无法用数学公式表示的不规则曲面。 2.参考椭球: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称为参考椭球。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 3.总地球椭球：从全球着眼，必须寻求一个和整个大地体最为接近、密合最好的椭球，这个椭球又称为总地球椭球或平均椭球。总地球椭球满足以下条件： （1）椭球质量等于地球质量，两者的旋转角速度相等。 （2）椭球体积与大地体体积相等，它的表面与大地水准面之间的差距平方和为最小。 （3）椭球中心与地心重合，椭球短轴与地球平自转轴重合，大地起始子午面与天文起始子午面平行。 大地水准面与椭球面在某一点上的高差称为大地水准面差距，用N表示。 4.垂线偏差：同一测站点上铅垂线与椭球面法线不会重合。两者之间的夹角u称为垂线偏差 5.常用的坐标系统： 天球坐标系地球坐标系天文坐标系大地坐标系空间大地直角坐标系地心坐标系 站心坐标系高斯平面直角坐标系 6.高斯投影的特点： （1）高斯投影是正形投影的一种，投影前后角度相等。 （2）中央子午线投影后为一直线，且长度不变。距中央子午线越远的子午线，投影后弯曲越大，长度变形越大。 （3）椭球面除中央子午线外其他子午线投影后均向中央子午线弯曲，并向两极收敛，对称于中央子午线呵赤道。 （4）在椭球面上对称于赤道的纬圈，投影后仍为对称的曲线，并与子午线的投影曲线相互垂直且凹向两极。 7.时间系统
大地测量学基础习题与思考题及答案含重点及两份武大测绘试题@
《大地测量学基础》习题与思考题 一 绪论 1．试述您对大地测量学的理解？ 2．大地测量的定义、作用与基本内容是什么？ 3．简述大地测量学的发展概况？大地测量学各发展阶段的主要特点有哪些？ 4．简述全球定位系统（GPS ）、激光测卫（SLR ）、 甚长基线干涉测量（VIBL ）、 惯性测量系统（INS ）的基本概念？ 二 坐标系统与时间系统 1．简述是开普勒三大行星定律？ 2．什么是岁差与章动？什么是极移？ 3．什么是国际协议原点 CIO? 4．时间的计量包含哪两大元素？作为计量时间的方法应该具备什么条件? 5．恒星时、 世界时、 历书时与协调时是如何定义的？其关系如何？ 6．什么是大地测量基准？ 7．什么是天球？天轴、天极、天球赤道、天球赤道面与天球子午面是如何定义的 ？ 8．什么是时圈 、黄道与春分点？什么是天球坐标系的基准点与基准面？ 9．如何理解大地测量坐标参考框架？ 10．什么是椭球的定位与定向?椭球的定向一般应该满足那些条件？ 11．什么是参考椭球？什么是总地球椭球？ 12．什么是惯性坐标系？什么协议天球坐标系 、瞬时平天球坐标系、 瞬时真天球坐标系？ 13．试写出协议天球坐标系与瞬时平天球坐标系之间，瞬时平天球坐标系与瞬时真天球坐标系的转换数学关系式。 14．什么是地固坐标系、地心地固坐标系与参心地固坐标系？ 15．什么协议地球坐标系与瞬时地球坐标系？如何表达两者之间的关系？ 16．如何建立协议地球坐标系与协议天球坐标系之间的转换关系，写出其详细的数学关系式。 17．简述一点定与多点定位的基本原理。 18．什么是大地原点？大地起算数据是如何描述的？ 19．简述1954年北京坐标系、1980年国家大地坐标系、 新北京54坐标系的特点以及它们之间存在相互关系。 20．什么是国际地球自传服务(IERS ）、国际地球参考系统(ITRS) 、国际地球参考框架(ITRF)? ITRS 的建立包含了那些大地测量技术，请加以简要说明？ 21. 站心坐标系如何定义的？试导出站心坐标系与地心坐标系之间的关系？ 22．试写出不同平面直角坐标换算、不同空间直角坐标换算的关系式？试写出上述两种坐标转换的误差方程式？ 23．什么是广义大地坐标微分方程（或广义椭球变换微分方程）？该式有何作用？ 三 地球重力场及地球形状的基本理论 1．简述地球大气中平流层、对流层与电离层的概念。 2．什么是开普勒三大行星定律？推求公式GM a n =3 2. 3．重力是如何定义的？与物理学中重力有何区别？重力的单位什么？ 4．在引力公式r r r m f F → → -=2中，负号代表的意义？ 5．位的定义？它与引力的关系？ 6．写出质点引力位，离心力位的表达式？
测绘学基础知识要点与习题答案
《测绘学基础》知识要点与习题答案 Crriculum architecture & answers to exercise of Fundamentals of Geomatics 总学时数：测绘64；地信、规划48实验学时：12，计4次学分：6/4 课程性质：专业基础课先修课程：高等数学，专业概论，概率统计学 教学语言：双语教学考核方式：考试实习：3周计3学分 平时成绩: 20％(实验报告、提问、测验、课堂讨论及作业) 1.课程内容 测绘学基础是测绘科学与技术学科的平台基础课。该分支学科领域研究的主要内容是小区域控制测量、地形图测绘与基本测绘环节的工程与技术，即：应用各类测绘仪器进行各种空间地理数据的采集包括点位坐标与直线方位测定与测设、地形图数字化测绘等外业工作和运用测量误差与平差理论进行数据处理计算、计算机地图成图等内业工作。授课内容主要包括地球椭球与坐标系、地图分幅、空间点位平面坐标与高程及直线方位测定与测设、误差理论与直接平差、大比例尺地形图数字成图等基本理论与方法。 2.课程特色 测绘学基础为测绘学科主干课程，为学生进一步学习以“3S”为代表的大地测量学、摄影测量学、工程测量学等专业理论与技术奠定基础。同时，该课程本身也是测绘学的一门分支学科──地形测量学（Topographical Surveying）。该门课程具有理论、工程和技术并重、实践性强等特点，其教学水平和教学质量是衡量测绘学科教育水准的关键要素，实施多样化课堂教学，注重培养学生动手能力和创新能力，以达到国家级精品课的要求为建设目标。 3.课程体系 第一章绪论Chapter 1 Introductory 内容：⑴了解测绘学科的起源、发展沿革与分支学科的研究领域；⑵测绘学的任务与作用。 重点：大地测量学与地形测量学的研究领域和工作内容。 难点：无。 §1-1测绘学的定义DEFINITION OF GEOMATICS 研究测定和推算地面点的几何位置、地球形状及地球重力场，据此测量地球表面自然形态和人工设施的几何分布，并结合某些社会信息和自然信息的地球分布，编制全球和局部地区各种比例尺的地图和专题地图
大地测量坐标系统及其转换
大地测量坐标系统及其转换 雷伟伟 河南理工大学测绘学院 wwlei@https://www.360docs.net/doc/5116312766.html,
基本坐标系 1、大地坐标系 坐标表示形式：(, ,)L B H 大地经度L ：地面一点P 地的大地子午面N P S 与起始大地子午面所构成的二面角； 大地纬度B ：P 地点对椭球面的法线P P K 地与赤道面所夹的锐角； 大地高H ：P 地点沿法线到椭球面的距离。 赤道面 S W 2、空间直角坐标系 坐标表示形式：(,,)X Y Z 以椭球中心O 为坐标原点，起始子午面N G S 与赤道面的交线为X 轴，椭球的短轴为Z 轴（向北为正），在赤道面上与X 轴正交的方向为Y 轴，构成右手直角坐标系O X YZ 。
Y W 3、子午平面坐标系 坐标表示形式：(,,) L x y 设P点的大地经度为L，在过P点的子午面上，以椭圆的中心为原点，建立x、y平 面直角坐标系。则点P的位置用(,,) L x y表示。 x
坐标表示形式：(,,)L u H 设椭球面上的点P 的大地经度为L 。在此子午面，以椭球中心O 为圆心，以椭球长半径a 为半径，做一个辅助圆。过P 点做一纵轴的平行线，交横轴于1P 点，交辅助圆于2P 点，连结2P 、O 点，则21P O P 称为P 点的归化纬度，用u 来表示。P 点的位置用(,)L u 表示。 当P 点不在椭球面上时，则应将P 沿法线投影到椭球面上，得到点0P ，0PP 即为P 点的大地高，0P 点的归化纬度，就是P 点的归化纬度。P 点的位置用(,,)L u H 表示。 x y P u 点在椭球面上时的 P u 点不在椭球面上时的x
我国大地测量技术的新进展
我国大地测量技术的新进展 摘要：我国是一个幅员辽阔的国家，其面积占据了亚洲的大部分地区，因此对 于土地的测量成为了一个必不可少的工作。其不仅能够为农业，工业的发展提供 便利，更能够让我国的战略部署得到参考，因此如何进行有效的大地测量是非常 重要的。本文就是针对了我国现有的大地测量技术进行探讨，从而得出，我国的 大地测量工作在那些地方可以开发全新的技术。 关键词：大地测量；数据处理；技术应用 随着科技的发展，当今的世界已经走向了信息化，数字化的时代，对于大地 的测量，也开启了科技化的时代。曾经的人工丈量已经完全不适用于当今的社会，而且人工测量存在着非常大的误差，因此科技测量，是当前最为主要的手段。不 得不说，在大地测量的新技术研发方面，我国是遥遥领先的。其主要原因为我国 幅员辽阔，比大部分国家都需要进行大地测量。 1当今大地测量学的特征 1.1多维度大地测量的建立和发展应用 在古代，大地测量主要是采取人工手工丈量的方式，这种丈量是二维的，只 能从单纯的长宽来进行大地测量。但是随着时代的发展，光学仪器为代表的测量 方式诞生，其测量方式就变成了三维的，能够通过长，宽，高，来进行测量，这 种测量相对准确，但是耗时太多，对人力的需求较大，依旧是一种难以大范围应 用的方式。但是先进，空间大地测量技术开启，在测量的时候，能够将所需要测 量的地点置于绝对的地球质心的三维绝对位置，这不仅提高了测量的精准度，也 让测量的速度大大增加，对于人力的需求逐渐减少。 1.2完成了动态测量的构建，不局限于静态的数据。 传统的大地测量，只能得出一个静态的数据，这个数据只能代表测量时一瞬 间的大地状态，而且能够参考的时间也较少，一些数据难以应用。就导致了原本 的大地测量技术存在着严重的缺陷，只能应用于一些不需要实时变更的计划中。 但是现今的大地测量技术，实现了对地球整体动态的检测，能够实时反映地球的 数据，这就让大地测量变得生动，其数据也从单纯的数据图表，变成了一个不断 变化的数据库，在任何的计划和应用中，都能起到实际作用，而不仅仅是单纯的 参考作用。这就是动态测量构建的具体意义。 1.3从相对到绝对，从局面到全面，大地测量不仅局限于单纯的相对指标，而是发展成为绝对指标的代名词。 在曾经，大地的测量因为科技的不够全面，导致了其测量的维度是有限的， 只能在一定的范围内得出可以相对参考的数据，这些数据通常用处不大，只能起 到一定的参考和指示的作用。因此，可以说，在曾经的时代，是不具备一个完善 的大地测量技术的。但是随着空间大地测量技术的开启，对于大地的测量就是多 维度的，是全面的，也是绝对嘚能够在空间之中，对地球的位置进行监控，从而 了解地球的多数指标，对于地球是一种全面的监控。尤其是在地球运行的演示中，空间大地测量技术，能够更好的还原出地球的本貌，让数据更加的生动形象。 2大地测量数据的融合作用 2.1参数选择的原因 在曾经的大地测量中，由于测量数据过于死板，就导致一些都要依靠参数的 建立。这些参数的建立还存在着数据的不够全面，而且其变化规律也不够直观明显。因此，在建立参数图表的同时，科研人员存在着一定得片面性，导致所建立
绝密-空间大地测量学复习
第一章概论 1.大地测量学的基本体系：几何大地测量学、物理大地测量学、空间大地测量学 空间大地测量学主要研究利用自然天体或人造天体来精确测定点的位置，确定地球的形状、大小、外部重力场，以及它们随时间的变化状况的一整套理论和方法。 2. 国家平面坐标系统实现过程主要工作 （1）国家平面控制网布设 （2）建立大地基准、确定全网起算数据 （3）控制网的起始方位角的求定 （4）控制网的起始边长的测定 （5）其它工作 3.传统大地测量常规方法的局限性 （1）测站间需保持通视：采用光电仪器，必须通视；需花费大量人力物力修建觇标；边长受限制；工作难度大、效率低。 （2）无法同时精确确定点的三维坐标：平面控制网和高程控制网是分别布设的；并且增加了工作量。 （3）观测受气候条件影响：雨天、黑夜、大雾、大风、能见度低时不宜测量。 （4）难以避免某些系统误差的影响：光学仪器的测量值会因为大气密度不同而受到不同的弯曲影响，地球引力由两极到赤道减小，大气密度变化也逐渐减小。 （5）难以建立地心坐标系：海洋区域无法布设大地控制网，陆地只能区域测量，建立区域参考椭球与区域大地水准面吻合；无法建立全球参考椭球。 4. 时代对大地测量提出的新要求 （1）要求提供更精确的地心坐标：空间技术和远程武器迅猛发展，要求地心坐标； （2）要求提供全球统一的坐标：全球化的航空、航海导航要求全球统一的坐标系统 （3）要求在长距离上进行高精度的测量：如研究全球性的地质构造运动、建立和维持全球的参考框架、不同坐标系间的联测等； （4）要求提供精确的（似）大地水准面差距：GNSS等空间定位技术逐步取代传统的经典大地测量技术成为布设全球性或区域性的大地控制网的主要手段；人们对高精度的、高分辨率的大地水准面差距N或高程异常的要求越来越迫切。 （5）要求高精度的高分辨率的地球重力场模型：精密定轨和轨道预报（尤其是低轨卫星）需要高精度的高分辨率的地球重力场模型来予以支持。 （6）要求出现一种全天候，更为快捷的、精确、简便的全新的大地测量方法。 5. 空间大地测量产生的可能性 （1）空间技术的发展：按需要设计卫星，并能精确控制姿态，精确测定卫星轨道并进行预报，为卫星定位技术的产生奠定了基础。 （2）计算机技术的发展：为大量资料的极其复杂的数学处理提供了可能性。 （3）现代电子技术，尤其是超大规模集成电路技术。 （4）其他技术：多路多址技术、编码技术、解码技术等通讯技术，信号和滤波理论；大气科学的发展。 6. 空间大地测量学 利用自然天体或人造天体来精确测定测点的位置，从而精确确定地球的形状，大小，外部重力场以及它们随时间的变化状况的一整套理论和方法(或一门科学)称为空间大地测量学。7. 空间大地测量的主要任务 一类是建立和维持各种坐标框架：
大地测量习题
大地测量习题
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第一章绪论１．大地测量学的定义是什么? 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．大地测量学的地位和作用有哪些？答:大地测量学是一切测绘科学技术的基础，在国民经济建设和社会发展中发挥着决定性的基础保证作用;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; 是发展空间技术和国防建设的重要保障；在当代地球科学研究中的地位显得越来越重要。 3．大地测量学的基本体系和内容是什么? 答：大地测量学的基本体系由三个基本分支构成：几何大地测量学、物理大地测量学及空间大地测量学。基本内容为: 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．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、工程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。4.大地测量学的发展经历了哪几个阶段? 答:大地测量学的发展经历了四个阶段:地球圆球阶段、地球椭球阶段、大地水准面阶段和现代大地测量新时期。5．地球椭球阶段取得的主要标志性成果有哪些？答：有:长度单位的建立；最小二乘法的提出;椭球大地测量学的形成，解决了椭球数学性质,椭球面上测量计算,以及将椭球面投影到平面的正形投影方法;弧度测量大规模展开;推算了不同的地球椭球参数。 6.物理大地测量标志性成就有哪些？答：有:克莱罗定理的提出；重力位函数的提出；地壳均衡学说的提出；重力测量有了进展，设计和生产了用于绝对重力测量的可倒摆以及用于相对重力测量的便携式摆仪。极大地推动了重力测量的发展。７.大地测量的展望主要体现在哪几个方面？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。 第二章坐标系统与时间系统 1. 何谓椭球局部定位和地心定位？答：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有最佳的符合,同时要求椭球中心与地球质心一致或最为接近。2.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：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。这两个平行条件是人为规定的，其目的在于简化大地坐标、大地方位角同天文坐标、天文方位角之间的换算。3．建立地球参心坐标系，需要进行哪几项工作?需满足哪些条件? 答：建立地球参心坐标系，需进行如下几个方面的工作: ①选择或求定椭球的几
大地测量坐标系统及其转换(精)
大地测量坐标系统及其转换 基本坐标系 1、大地坐标系 坐标表示形式:(, ,L B H 大地经度L :地面一点P 地的大地子午面N P S 与起始大地子午面所构成的二面角; 大地纬度B :P 地点对椭球面的法线P P K 地与赤道面所夹的锐角; 大地高 H :P 地点沿法线到椭球面的距离。 赤道面 S W 2、空间直角坐标系
坐标表示形式:(,,X Y Z 以椭球中心O 为坐标原点,起始子午面N G S 与赤道面的交线为X 轴,椭球的短轴为Z 轴(向北为正,在赤道面上与X 轴正交的方向为Y 轴,构成右手直角坐标系O X YZ 。 Y W 3、子午平面坐标系 坐标表示形式:(,, L x y 设P点的大地经度为L,在过P点的子午面上,以椭圆的中心为原点,建立x、y 平
面直角坐标系。则点P的位置用(,, L x y表示。 x 坐标表示形式:(,,L u H 设椭球面上的点P 的大地经度为L 。在此子午面,以椭球中心O 为圆心,以椭球长半径a 为半径,做一个辅助圆。过P 点做一纵轴的平行线,交横轴于1P 点,交辅助圆于2P 点,连结2P 、O 点,则21P O P 称为P 点的归化纬度,用u 来表示。P 点的位置用(,L u 表示。 当P 点不在椭球面上时,则应将P 沿法线投影到椭球面上,得到点0P ,0PP 即为P 点的大地高,0P 点的归化纬度,就是P 点的归化纬度。P 点的位置用(,,L u H 表示。
x y P u 点在椭球面上时的 P u 点不在椭球面上时的x
坐标表示形式:(,, L φρ 设P 点的大地经度为L ,连结O P ,则POx φ∠=,称为球心纬度,OP ρ=,称为P 点的向径。P 点的位置用(,,L φρ表示。 x 6、大地极坐标系 坐标表示形式:(,S A 以椭球面上某点0P 为极点,以0P 的子午线为极轴,从0P 出发,作一族A =常数的大地线和S =常数的大地圆。它们构成相互正交的坐标系曲线,即椭球面上的大地极坐标系,简称地极坐标系。在大地极坐标系中,点的位置用(,S A 来表示。 P A =常数 S =常数 坐标表示形式:1(,,P X Y Z -
常规大地测量基本技术与方法及国家大地控制网的建立
常规大地测量基本技术与方法 1、国家平面大地控制网建立的基本原理 大地测量学的基本任务之一，是在全国范围内建立高精度的大地测量控制网，以精密确定地面点的位置。确定地面点的位置，实质上是确定点位在某特定坐标系中的三维坐标，通常称其为三维大地测量。例如，全球卫星定位系统(GPS)就是直接求定地面点在地心坐标系中的三维坐标。传统的大地测量是把建立平面授制网和高程控制网分开进行的，分别以地球椭球面和大地水准面为参考面确定地面点的坐标和高程。因此，下面将分别进行介绍。 2、建立国家平面大地控制网的方法 2.1 常规大地测量法 2.1.1．三角测量法 1)网形 如下图所示，在地面上选定一系列点位1，2，…，使其构成三角形网状，观测的方向需通视，三角网的观测量是网中的全部(或大部分)方向值，由这些方向值可计算出三角形的各内角。 2)坐标计算原理 如果已知点1的坐标(2t，y1)，又精密地测量了点l至点2的边长3，z和坐标方位角01z，就可用三角形正弦定理依次推算出三角网中其他所有边长，各边的坐标方位角及各点的坐标。这些三角形的顶点称为三角点，又称大地点。把这种测量和计算工作称为三角测量。 3)三角网的元素三角网的元素是指网中的方向(或角度)、边长、方位和坐标。根据其来源的不同，以分为三类。①起算元素：已知的坐标、边长和已知的方位角，也称起算数据。②观测元素：三角网中观测的所有方向(或角度)。②推算元素：由起算元素和观测元素的平差值推算的三角网中其他边长、坐标方位角和各点的坐标。 2.2.2．导线测量法 在地面上选定相邻点间互相通视的一系列控制点A、B、C…，连接成一条折线形状(如图)，直接测定各边的边长和相互之间的角度。若已知A点的坐标(又d，y4)和一条边的方位角(例如AAJ边的方位角04“)，就可以推算出所有其他控制点的坐标。这些控制点称为导线点，把这种测量和计算工作称为导线测量。
大地测量学基础
该书全面地讨论了测绘基准与大地控制网、大地水准面与高程系统、参考椭球面与大地坐标系、高斯投影与高斯平面坐标系、大地坐标系的建立等测绘学的基本问题，介绍了与之相关的各类大地测量数据采集技术。 《大地测量学基础》是测绘学科的专业核心课程，在测绘工程专业的课程体系中占有重要地位，本课程以现代大地测量学的新成就和发展为着眼点，着重阐述大地测量学的基础理论、主要技术与方法，这是测绘工程专业学生必须掌握的基本知识与技能，通过该课程的学习，使学生掌握扎实的大地测量理论基础和基本技能，培养学生创新思维和灵活运用能力,具备大地坐标系、大地参考框架、高程基准、大地网建立等方面的系统知识。 该课程重点要求学生掌握以下知识： 1、熟悉现代大地测量学科现状和发展趋势、大地测量学的科学内涵及其在地学研究和工程建设中的作用，了解深空大地测量基本概念。 2、掌握大地测量基本技术与方法：大地控制网的布设方案，利用卫星定位接收机、电子全站仪、数字水准仪等观测技术建立大地控制网的观测与数据处理技术。 3、重点掌握大地测量基本概念与基础理论：包括大地测量坐标系统、时间系统、高程系统，地球重力场的基本概念，地球椭球的基本参数、椭球面上的常用坐标系及其相互关系、椭球面上的大地测量计算、将地面观测值归算至椭球面、地图数学投影变换的基本概念、高斯平面直角坐标系。
4、了解大地控制网的相关规范：全球定位系统测量规范GB/T 18314-2009，国家一、二等水准测量规范GB12897-2006。 5、具备初步的大地测量工程实践能力：通过课间实习掌握精密水准测量工作流程；通过编程实现各种坐标转换、高斯投影正反算、椭球面上大地线长度和大地方位角及曲面面积计算、大地网概算与平差等大地测量计算项目，掌握大地网数据处理的工作过程。 目录 第一章绪论 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 第二章坐标系统与时间系统 2.1 地球的运转 2.2 时间系统 2.3 坐标系统 第三章地球重力场及地球形状的基本理论 3.1 地球形状 3.2 地球重力场的基本原理 3.3 高程系统 3.4 关于测定垂线偏差和大地水准面差距的概念 3.5关于确定地球形状的基本概念
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、
绝密-空间大地测量学复习
第一章概论 1.测量学的基本体系：几何测量学、物理测量学、空间测量学 空间测量学主要研究利用自然天体或人造天体来精确测定点的位置，确定地球的形状、大小、外部重力场，以及它们随时间的变化状况的一整套理论和方法。 2. 国家平面坐标系统实现过程主要工作 （1）国家平面控制网布设 （2）建立基准、确定全网起算数据 （3）控制网的起始方位角的求定 （4）控制网的起始边长的测定 （5）其它工作 3.传统测量常规方法的局限性 （1）测站间需保持通视：采用光电仪器，必须通视；需花费大量人力物力修建觇标；边长受限制；工作难度大、效率低。 （2）无法同时精确确定点的三维坐标：平面控制网和高程控制网是分别布设的；并且增加了工作量。 （3）观测受气候条件影响：雨天、黑夜、大雾、大风、能见度低时不宜测量。 （4）难以避免某些系统误差的影响：光学仪器的测量值会因为大气密度不同而受到不同的弯曲影响，地球引力由两极到赤道减小，大气密度变化也逐渐减小。 （5）难以建立地心坐标系：海洋区域无法布设控制网，陆地只能区域测量，建立区域参考椭球与区域水准面吻合；无法建立全球参考椭球。 4. 时代对测量提出的新要求 （1）要求提供更精确的地心坐标：空间技术和远程武器迅猛发展，要求地心坐标； （2）要求提供全球统一的坐标：全球化的航空、航海导航要求全球统一的坐标系统 （3）要求在长距离上进行高精度的测量：如研究全球性的地质构造运动、建立和维持全球的参考框架、不同坐标系间的联测等； （4）要求提供精确的（似）水准面差距：GNSS等空间定位技术逐步取代传统的经典测量技术成为布设全球性或区域性的控制网的主要手段；人们对高精度的、高分辨率的水准面差距N或高程异常的要求越来越迫切。 （5）要求高精度的高分辨率的地球重力场模型：精密定轨和轨道预报（尤其是低轨卫星）需要高精度的高分辨率的地球重力场模型来予以支持。 （6）要求出现一种全天候，更为快捷的、精确、简便的全新的测量方法。 5. 空间测量产生的可能性 （1）空间技术的发展：按需要设计卫星，并能精确控制姿态，精确测定卫星轨道并进行预报，为卫星定位技术的产生奠定了基础。 （2）计算机技术的发展：为大量资料的极其复杂的数学处理提供了可能性。 （3）现代电子技术，尤其是超大规模集成电路技术。 （4）其他技术：多路多址技术、编码技术、解码技术等通讯技术，信号和滤波理论；大气科学的发展。 6. 空间测量学 利用自然天体或人造天体来精确测定测点的位置，从而精确确定地球的形状，大小，外部重力场以及它们随时间的变化状况的一整套理论和方法(或一门科学)称为空间测量学。 7. 空间测量的主要任务 一类是建立和维持各种坐标框架：
浅析GPS技术在大地测量中的应用
浅析GPS技术在大地测量中的应用 GPS定位技术由于其测量的准确性、快速性、便于移动性、方便快捷性在大地测量方面有广泛的应用。大地测量不仅是对物体所在空间的测量，其中还需要很多测量学的知识，而GPS定位技术即可解决这类问题。GPS定位技术在日常生活中也被广泛应用，为生活提供了很多便利。文章主要对GPS技术的简述、特点说明及其在大地测量方面的具体应用进行分析，仅供以后该方面研究提供参考。 标签：GPS技术；大地测量；特点；应用 大地测量包括确定地面点位、地球的宏观大小及测量地球重力场。内容包括三角测量、精密导线测量、卫星大地测量、重力测量和大地测量的有关计算等。一般在大地测量学的任务上是通过精密导线、三角测量等方法建立有关水平控制网，来提供水平的大地位置。近些年由于GPS技术测量的准确性、快速性、便于移动性、方便快捷性在大地测量方面有广泛的应用，且几乎可以代替传统的几何和物理测量法。 1 GPS技术的简述 GPS是英文Global Positioning System即全球定位系统的简称。GPS最初是由美国研制出的一种全天候、高精度的全球卫星定位导航系统，主要满足于全球所有地方的军事使用，可以准确的确定三维的位置、动态和时间等等。这使得卫星通信技术与导航结合起来，在很大程度上提高了全社会的信息交流水平，并且有效地推动了互联网经济的发展。 GPS系统的空间卫星部分由24颗卫星组成，其巧妙的布局保证了GPS定位的准确性。地面观测部分主要由三方面组成，有主控、地面天线处和监测站。主控站即起到主要控制调整作用，其位于美国的空军基地，是对整个地球表面监控系统的管理和技术中心。监测站则是采集主要数据，包括GPS卫星数据和监测站位置的环境数据，发送给主控站。用户部分主要为GPS接收机，主要作用是利用GPS卫星传来的信息来计算用户当时所在的三维位置和时间等。 2 GPS技术在大地测量中的特点 2.1 GPS技术测量的精准性 GPS定位系统最重要的特点就是精准性，且其可以根据不同的测量精度、不同的作业方式进行调整。在大地测量控制网中，各个测量点都可以直接从GPS 发出的讯号中获得三维定位的准确信息。在控制网中每个网点之间不会出现积累误差或逐点计算的情况。 2.2 仪器操作简单方便
《大地测量学基础》试题(试题参考)
一、解释下列术语（每个2分，共10分） 大地水准面 球面角超 底点纬度 高程异常 水准标尺零点差 二、填空（1-15小题每空1分；16题4分，共36分） 1、在地球自转中，地轴方向相对于空间的变化有______和_____。 2、时间的度量单位有______和______两种形式。 3、重力位是______和_____之和，重力位的公式表达式为_______。 4、椭球的形状和大小一般用_______来表示。 5、在大地控制网优化设计中把_____、______和_____作为三个主要质量控制标准。 6、测距精度表达式中，的单位是______，表示的意义是_____；的单位是______，表示的意义是_____。 7、利用测段往返不符值计算的用来衡量水准测量外业观测的精度指标用_____来表示,其意义是 ______。 8、利用闭合环闭合差计算的用来衡量水准测量外业观测的精度指标用_____来表示,其意义是 ______。 9、某点在高斯投影3°带的坐标表示为XA=3347256m, YA=37476543m,则该点在6°带第19带的实际坐标为xA=___________________，yA=___________________。 10、精密水准测量中每个测段设置______个测站可消除水准标尺______零点差的影响。 11、点P从B=0°变化到B=90°时,其卯酉圈曲率半径从______变化到_____。 12、某点P的大地纬度B=30°，则该点法线与短轴的交点离开椭球中心的距离为_____。 13、高斯投影中，_____投影后长度不变，而投影后为直线的有_____，其它均为凹向_____的曲线。 14、大地线克莱劳方程决定了大地线在椭球面上的_______；在椭球面上某大地线所能达到的最大纬度为60°，则该大地线穿越赤道时的大地方位角表达式为_____（不用计算出数值）。 15、在换带计算中，3°的_____带中央子午线经度和6°相同，坐标不用化算。 16、按下表给出的大地经度确定其在高斯投影中的带号和相应的中央子午线经度（答案写在试卷纸上，本小题4分，每空0.5分） 点号大地点经度 六度带三度带 1 114°00′ 2 -56°10′ 1、建立国家平面大地控制网的方法有哪些？其基本原则是什么？ 2、在精密水准测量概算中包括哪些计算工作？ 3、什么是大地主题正反算？简述高斯平均引数正反算的基本思想。 4、为什么要分带和换带计算？有哪两种换带方法？坐标换带的实质是什么？ 四、证明：。(6分) ? 五、计算与绘图： 设高斯平面上有一点，其坐标值为x1=0m，y1=-290km,试绘图说明该点换算至相邻带上时，y2之概值是多少？注：设a =6400km，π取3.14，精确到km（10分） 六、论述题：
大地测量学知识点整理
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
大地测量学基础-第二版 武汉大学出版社 复习
2015级地信班方游游 第一章 大地测量学定义 在一定时间空间的参考系统中，测量和描绘地球以及其他行星体的一门学科。 大地测量学作用 1.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.在防灾减灾救灾以及环境监测、评价和保护中发挥着独具风貌的特殊作用 3.是发展空间技术和国防建设的重要保证 4.在当代地球科学研究中地位越来越重要 5.是测绘学科各分支学科的基础科学 现代大地测量学的特点 1.测量范围大 2.从静态发展到动态，从表面深入到地球内部构造及动力过程 3.观测精度高 4.测量周期短 大地测量学基本内容 1.确定地球形状以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 究地球形变，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.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为以 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.研究地球表面向托球迷或平面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 大地测量学发展简史 1.地球圆球阶段 2.地球椭球阶段 3.大地水准面阶段 4.现代大地测量新时期 大地测量的展望 1.GNSS,SLR,VLBI是主导本学科发展的主要的空间大地测量技术 2.空间大地网是实现本学科科学技术任务的主要技术方案 3.精化地球重力场模型是大地测量学的主要发展目标 4.新一代国家测绘基准建设工程已经启动 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，与太阳连线在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立方之比为常数。 岁差 由于日月等天体影响，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。 章动 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″。 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 国际上五个ILS站以1900~1905年的平均纬度所确定的平极作为基准点。 时间的计量包括哪两大元素 1.时间原点。 2.度量单位。 计量时间的方法满足的条件（3点） 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。 春分点 当太阳在黄道上从天球南半球向北半球运行时，黄道与天球赤道的交点。 什么是大地测量基准？ 用以描述地球形状的参考椭球的参数、参考椭球在空间中的定位及定向、描述这些位置时所采用的单位长度的定义。包括：平面基准、高程基准、重力基准等。 什么是大地测量参考系统与参考框架，两者有何关系？ 大地测量系统包括坐标系统、高程/深度基准和重力参考系统。 大地测量参考框架有坐标（参考）框架、高程（参考）框架和重力测量（参考）框架三种。是大地测量参考系统的具体实现。 什么是椭球定位与定向？ 椭球定位指确定椭球中心的位置，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。