中国矿业大学大地测量学基础课件
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大地测量学基础 PPT课件
我国统一的国家大地控制网的布设开始于20世 纪50年代初，60年代末基本完成，先后共布设一 等三角锁401条，一等三角点6 182个，构成121个 一等锁环，锁系长达7.3万km。一等导线点312个， 构成10个导线环，总长约1万km。1982年完成了 全国天文大地网的整体平差工作。网中包括一等三 角锁系，二等三角网，部分三等网，总共约有5万 个大地控制点，30万个观测量的天文大地网。平差 结果表明：网中离大地点最远点的点位中误差为 ±0.9m，一等观测方向中误差为±0.46″。
11:06:20
（4）优缺点 三角测量的优点是：图形简单，结构强，几何
条件多，便于检核，网的精度较高。 三角测量的缺点是：在平原地区或隐蔽地区易
受障碍物的影响，布设困难，增加了建标费用； 推算而得的边长精度不均匀，距起始边越远边 长精度越低。
（5）适用：山区
11:06:20
2. 导线测量法
11:06:20
5. 中国地壳运动观测网络
中国地壳运动观测网络是中国地震局、总参测绘 局、中国科学院和国家测绘局联合建立的，主要是 服务于中长期地震预报，兼顾大地测量的目的。该 网络是以GPS为主，辅以SLR和VLBI以及重力测量 的观测网络，它由三个层次的网络组成，即25站连 续运行的基准网、56站定期复测的基本网和1 000 站复测频率低的区域网。
5）GPS定位精度应因地制宜
注重点位的适用性和站址的科学性
11:06:20
四、国家水平控制网的布设方案
（一）、常规大地测量方法布设国家三角网 1. 国家一等三角锁的布网方案
一等锁是国家大地控制网的骨干，沿经纬线方向纵
横交叉布满全国。 一等锁在纵横交叉处设置起算边，起算边两端点应
精确测定天文经纬度和天文方位角。 一等锁两起算边之间的锁段长度一般为200km左右，
chap2 大地测量基础知识149页PPT
方法：卫星大地测量。
应用大地测量学
§2.1 大地测量的基准面和基准线
§2.1.1 水准面和大地水准面 §2.1.2 地球椭球与参考椭球面 §2.1.3 垂线偏差
§2.1.3 垂线偏差
垂线偏差u--同一测站点上铅 垂线与椭球面法线之间的 夹角。通常用南北方向的 投影分量ξ和东西方向的投 影分量η表示。
静止海水 面
陆地
大地水准面
应用大地测量学
§2.1.1 水准面和大地水准面
3、大地水准面的特点 地表起伏不平、地壳内部物质密度分布不均匀，使得重
力方向产生不规则变化。由于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。故大地水准面不能作为大地测量计算的基准面。
但大地水准面是野外测量统一的基准面。与其垂直的铅 垂线则是野外测量的基准线。
大地水准面所包围的形体—大地体，则是多年来大地测 量工作者研究的对象，认为它能代表地球的实际形状。
应用大地测量学
§2.1 大地测量的基准面和基准线
§2.1.1 水准面和大地水准面 §2.1.2 地球椭球与参考椭球面 §2.1.3 垂线偏差
应用大地测量学
§2.1.2 地球椭球与参考椭球面
1、地球椭球 大地体接近于一个具有极小扁率的旋转椭球。椭球面是 一个规则的数学曲面。一般用长半径a和扁率α(或长、短半 径a、b)表示椭球的形状和大小。 关系： α= （a – b ）/ a
大地水准面差距N—大地水准 面与椭球面在某一点上的 高差。
大地水准面
N
参考椭球面
u
法 线
铅 垂 线
垂线偏差
垂线偏差和大地水准面差距对确定天文坐标与大地坐标 之间的关系、地球椭球定位以及研究地球形状和大小等 问题有着重要的意义。
应用大地测量学
§2.1 大地测量的基准面和基准线
§2.1.1 水准面和大地水准面 §2.1.2 地球椭球与参考椭球面 §2.1.3 垂线偏差
§2.1.3 垂线偏差
垂线偏差u--同一测站点上铅 垂线与椭球面法线之间的 夹角。通常用南北方向的 投影分量ξ和东西方向的投 影分量η表示。
静止海水 面
陆地
大地水准面
应用大地测量学
§2.1.1 水准面和大地水准面
3、大地水准面的特点 地表起伏不平、地壳内部物质密度分布不均匀，使得重
力方向产生不规则变化。由于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。故大地水准面不能作为大地测量计算的基准面。
但大地水准面是野外测量统一的基准面。与其垂直的铅 垂线则是野外测量的基准线。
大地水准面所包围的形体—大地体，则是多年来大地测 量工作者研究的对象，认为它能代表地球的实际形状。
应用大地测量学
§2.1 大地测量的基准面和基准线
§2.1.1 水准面和大地水准面 §2.1.2 地球椭球与参考椭球面 §2.1.3 垂线偏差
应用大地测量学
§2.1.2 地球椭球与参考椭球面
1、地球椭球 大地体接近于一个具有极小扁率的旋转椭球。椭球面是 一个规则的数学曲面。一般用长半径a和扁率α(或长、短半 径a、b)表示椭球的形状和大小。 关系： α= （a – b ）/ a
大地水准面差距N—大地水准 面与椭球面在某一点上的 高差。
大地水准面
N
参考椭球面
u
法 线
铅 垂 线
垂线偏差
垂线偏差和大地水准面差距对确定天文坐标与大地坐标 之间的关系、地球椭球定位以及研究地球形状和大小等 问题有着重要的意义。
《大地测量学》课件
激光雷达地形测量
利用激光雷达技术获取高 精度地形数据，常用于数 字高程模型（DEM）的建 立。
激光雷达遥感
通过激光雷达技术获取地 表信息，用于地质、环境 监测等领域。
其他大地测量技术与方法
重力测量
利用重力加速度的差异来测定地球重力场参数，常用于地球 物理研究。
惯性导航
利用惯性传感器来测定运动物体的姿态、位置和速度，常用 于海洋和航空导航。
大地测量学的应用领域
• 总结词：大地测量学的应用领域非常广泛，包括地理信息系统、资源调 查、城市规划、灾害监测等。
• 详细描述：大地测量学在地理信息系统中的应用主要是提供高精度、高分辨率的地理信息数据，用于地图制作、土地规 划、环境监测等领域。在资源调查方面，大地测量学可以通过对地球的重力场和磁场进行测量，探测地下矿产资源，并 对海洋资源进行调查和监测。此外，大地测量学在城市规划中也有广泛应用，例如通过卫星遥感技术对城市环境进行监 测和评估，以及利用GPS技术对城市交通进行管理和优化。最后，大地测量学在灾害监测方面也发挥了重要作用，例如 通过大地测量技术对地震、火山、滑坡等自然灾害进行监测和预警。
大地测量在地理信息系统中的应用领域
基础地理信息获取
大地测量提供高精度的地 理坐标和地形数据，是GIS 获取基础地理信息的重要 手段。
地图制作与更新
大地测量数据可用于制作 高精度地图，并定期更新 以确保地图的准确性和现 势性。
空间分析与应用
大地测量数据与其他空间 数据结合，可进行空间分 析、规划、决策等应用。
大地测量在地理信
05
息系统中的应用
地理信息系统概述
地理信息系统定义
地理信息系统（GIS）是一种用于采集、存储、处理、分析和显示 地理数据的计算机系统。
《大地测量学基础》课件第四讲
大地原点垂线偏差的 子午圈分量和卯酉 圈分量及该点的大地 水准面差距
K ,K , NK
x , y ,z
地球坐标系
参心坐标系
得到K点相应的大地经度 LK ，大地纬度 BK ，至某一 相邻点的大地方位角 AK 和大地高 H K
3
3. 参心坐标系
广义垂线偏差公式与广义拉普拉斯方程：
LK k K secK (Y sin k k cos k ) tan k z BK K K (Y cos k k cos k ) AK K K tank (Y cos k k cos k )seck
23
4. 地心坐标系
CGCS2000国家大地坐标系
CGCS2000是全球地心坐标系在我国的体现，其定义与协议地球参考系 的定义一致。 CGCS2000是2000国家GPS大地网在历元2000.0的点位坐标和速度具体 实现，实现的实质是使CGCS2000框架与ITRF97在2000.0参考历元相 一致。 CGCS2000由三个层次的站网坐标和速度具体实现：第一层次－连续运 行参考站，第二层次－空间大地网，第三层次－天文大地网。 2008年7月1日后新生产的各类测绘成果应采用CGCS2000国家大地坐标 系。
7
3. 参心坐标系
大地原点和大地起算数据 大地原点也叫大地基准点或大地起算点，大地原点的 LK , BK , H K 称为大地起算数据。 参考椭球参数和大地原点上的起算数据的确立是一个参心大 地坐标系建成的标志。
8
3. 参心坐标系
1954年北京坐标系 1954年北京坐标系可以认为是前苏联1942年坐标系的 延伸。它的原点不在北京，而在前苏联的普尔科沃。 相应的椭球为克拉索夫斯基椭球。 1954年北京坐标系的缺限: 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。
K ,K , NK
x , y ,z
地球坐标系
参心坐标系
得到K点相应的大地经度 LK ，大地纬度 BK ，至某一 相邻点的大地方位角 AK 和大地高 H K
3
3. 参心坐标系
广义垂线偏差公式与广义拉普拉斯方程：
LK k K secK (Y sin k k cos k ) tan k z BK K K (Y cos k k cos k ) AK K K tank (Y cos k k cos k )seck
23
4. 地心坐标系
CGCS2000国家大地坐标系
CGCS2000是全球地心坐标系在我国的体现，其定义与协议地球参考系 的定义一致。 CGCS2000是2000国家GPS大地网在历元2000.0的点位坐标和速度具体 实现，实现的实质是使CGCS2000框架与ITRF97在2000.0参考历元相 一致。 CGCS2000由三个层次的站网坐标和速度具体实现：第一层次－连续运 行参考站，第二层次－空间大地网，第三层次－天文大地网。 2008年7月1日后新生产的各类测绘成果应采用CGCS2000国家大地坐标 系。
7
3. 参心坐标系
大地原点和大地起算数据 大地原点也叫大地基准点或大地起算点，大地原点的 LK , BK , H K 称为大地起算数据。 参考椭球参数和大地原点上的起算数据的确立是一个参心大 地坐标系建成的标志。
8
3. 参心坐标系
1954年北京坐标系 1954年北京坐标系可以认为是前苏联1942年坐标系的 延伸。它的原点不在北京，而在前苏联的普尔科沃。 相应的椭球为克拉索夫斯基椭球。 1954年北京坐标系的缺限: 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。
《大地测量学基础》课件
1
地球自转是指地球围绕自己的轴线旋转的运动， 其周期为24小时，即一天。
2
地球参考系是大地测量的基准，包括国际地球参 考系（ITRS）和世界时（UTC）等。
3
地球自转对大地测量具有重要的意义，因为地球 自转会导致天文经度变化，从而影响大地测量结 果。
大地水准面和地球椭球
大地水准面是指与平均海水面重合且与地球表面大致相吻合的虚拟静止水准面。
合成孔径雷达干涉测量技术
01
合成孔径雷达干涉测量技术是一种利用雷达信号干涉原理获取 地球表面形变的测量技术。
02
该技术在地壳形变监测、地震预报、冰川运动监测等领域具有
广泛的应用前景。
合成孔径雷达干涉测量技术具有全天候、全天时、高精度等优
03
点，但也存在数据处理复杂、对信号源要求高等挑战。
人工智能和大数据在大地测量中的应用
为地球第一偏心率。
地球重力场
地球重力场是由地球质量分布不均匀 引起的引力场，其特点是随地理位置 和时间变化。
地球重力场的研究方法包括大地测量 、卫星轨道测量和地球物理等方法。
地球重力场对大地测量具有重要的意 义，因为大地水准面是大地测量中重 要的参考面，而大地水准面的变化与 地球重力场密切相关。
地球自转和地球参考系
三角测量和导线测量
三角测量
利用三角形原理进行距离和角度的测 量，主要用于建立大地控制网和精密 测量。
导线测量
通过布设导线，逐段测量导线的长度 、角度等参数，以确定点的平面位置 。
GPS定位技术
GPS定位原理
利用卫星信号接收机接收多颗卫星信号，通过测距交会原理确定接收机所在位置。
GPS在大地测量中的应用
海洋大地测量的方法
2大地测量学.ppt
学科性质：地球科学/地学(Geosciences )
学科任务：获取和研究地球几何空间的和地 球重力场的静态和动态信息。
内容举例： ➢测定地球形状和大小(Shape & size)；
➢测定地面点空间坐标(coordinates)；
➢点间距离和方向(distance & azimuth)；
➢测定和描述地球重力场等(gravitative
28 8/14/2021
重力测量-- 绝对重力测量
自由落体原理
h
h0
0t
1 2
gt
2
当 v0=0, h0=0
M H (t)
v0=0 h0=0
h 1 gt2 2
g 2h / t 2
重力仪：
*用激光干涉测h *用石英钟测 t
❖相对重力仪，LCR重力仪，精度±15μgal ❖绝对重力仪，FG 5重力仪，精度±5 μgal
A
传递：
P
交会
已知：XA，XB
XP
传递
B
控制
A
B
XA，XB XP’
C XB，XC XP”
检查： XP’ - XP” =?
P
提高精度: (XP’+ XP” )/2
10 8/14/2021
按等级高低分为：I～IV等4级控制网类型：
➢测角三角网 ➢边角导线网 ➢测边网
11 8/14/2021
经纬仪 theodolites
29 8/14/2021
❖FG5绝对重力仪(absolute gravimeter )
❖精度(precision)±5μgal
称为“伽”或
者“盖”，是为纪
念第一个重力测量
《大地测量》PPT课件
关键：
确定球面元素与椭球面元素的关系，即它们间的投影关系。
14
2、贝塞尔大地投影
(2) 贝塞尔大地投影的条件： ①球面上点的球面纬度等于椭球面上相应点的归化纬度。 ②椭球面上两点间的大地线投影到辅助球面上为大圆弧。 ③大地方位角投影后保持不变。
15
2、贝塞尔大地投影
证明 2 A2 在球面三角形 P1P2N 中，正弦定理得：
ds M dB
d du
ds N cos B dl
d
cosu d
M
a(1 e2 ) W3
V3
a 1 e2
dB du
W3 V2 1 e2
1 e2
N a W
cosB W cosu
ds
a V
d
dl
1 V
d
19
3、贝塞尔微分方程
ds
a V
d
dl
1 V
d
cosu 1 cos B 1 cos B
sin
B
1 V
sin
B
tan u 1 e2 tan B dB V 2 1 e2
du
W tan B V
13
2、贝塞尔大地投影
（1） 基本原理（Basic Principles） 建立以椭球中心为中心，以任意长（或单位长）为半径的辅助
球，按以下三个步骤计算。 第一， 按一定条件将椭球面元素投影到辅助球面上。 第二， 在球面上解算大地问题。 第三， 将求得的球面元素按投影关系换算到相应的椭球元素。2 180 A1
s sin A tgB ds 0N
dL
sin A N
sec
B
ds
dB
cos A M
ds
确定球面元素与椭球面元素的关系，即它们间的投影关系。
14
2、贝塞尔大地投影
(2) 贝塞尔大地投影的条件： ①球面上点的球面纬度等于椭球面上相应点的归化纬度。 ②椭球面上两点间的大地线投影到辅助球面上为大圆弧。 ③大地方位角投影后保持不变。
15
2、贝塞尔大地投影
证明 2 A2 在球面三角形 P1P2N 中，正弦定理得：
ds M dB
d du
ds N cos B dl
d
cosu d
M
a(1 e2 ) W3
V3
a 1 e2
dB du
W3 V2 1 e2
1 e2
N a W
cosB W cosu
ds
a V
d
dl
1 V
d
19
3、贝塞尔微分方程
ds
a V
d
dl
1 V
d
cosu 1 cos B 1 cos B
sin
B
1 V
sin
B
tan u 1 e2 tan B dB V 2 1 e2
du
W tan B V
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2、贝塞尔大地投影
（1） 基本原理（Basic Principles） 建立以椭球中心为中心，以任意长（或单位长）为半径的辅助
球，按以下三个步骤计算。 第一， 按一定条件将椭球面元素投影到辅助球面上。 第二， 在球面上解算大地问题。 第三， 将求得的球面元素按投影关系换算到相应的椭球元素。2 180 A1
s sin A tgB ds 0N
dL
sin A N
sec
B
ds
dB
cos A M
ds
大地测量学基础ppt课件
处处与重力方向相切的曲线称为力线。力线与所有水准 面都正交，彼此不平行是空间曲线。
3
二、大地水准面
与平均海水面相重合，不受潮汐、风浪及大气压变化影响， 并延伸到大陆下面处处与铅垂线相垂直的水准面称为大地水 准面，由它包围的形体称为大地体，可近似地把它看成是地 球的形状。
我国曾规定采用青岛验潮站求得的1956年黄海平均海水面 作为我国统一高程基准面，1988年改用“1985国家高程基准” 作为高程起算的统一基准。
Z轴：与地球平均自转轴相 重合，亦即指向某一时刻的平 均北极点。
X轴：指向平均自转轴与平 均格林尼治天文台所决定的子 午面与赤道面的交点。
16
五、天文坐标系
1）天文坐标系是以铅垂线为依 据建立起来的。
2）一点的坐标用天文经度 及
天文纬度 表示。
3）所谓天文纬度是P点的铅垂线 与地球赤道面形成的锐角，
A、B两点平均高度(可用近似值代替)
(g
m o
)m
H AB
是ＡＢ路线上的正常重力
42
3.3 高程系统概论
3.3.４ 国家高程基准 一、高程基准面
1956年黄海高程系统：1957年确定青岛验潮站为我国 基本验潮站，该站1950年至1956年7年间的潮汐资料推求 的平均海水面作为我国的高程基准面。
正常重力并不顾及地球内部质量和密度分布的不规 则，而仅仅与纬度有关，其计算公式为：r＝r0－ 0.3086H
(r0:平均椭球面上的重力值）
6
四、 正常椭球和水准椭球 总地球椭球和参考椭球
正常椭球的定位和定向：
其中心和地球质心重合 其短轴与地轴重合 起始子午面与起始天文子午面重合
39
3
二、大地水准面
与平均海水面相重合，不受潮汐、风浪及大气压变化影响， 并延伸到大陆下面处处与铅垂线相垂直的水准面称为大地水 准面，由它包围的形体称为大地体，可近似地把它看成是地 球的形状。
我国曾规定采用青岛验潮站求得的1956年黄海平均海水面 作为我国统一高程基准面，1988年改用“1985国家高程基准” 作为高程起算的统一基准。
Z轴：与地球平均自转轴相 重合，亦即指向某一时刻的平 均北极点。
X轴：指向平均自转轴与平 均格林尼治天文台所决定的子 午面与赤道面的交点。
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五、天文坐标系
1）天文坐标系是以铅垂线为依 据建立起来的。
2）一点的坐标用天文经度 及
天文纬度 表示。
3）所谓天文纬度是P点的铅垂线 与地球赤道面形成的锐角，
A、B两点平均高度(可用近似值代替)
(g
m o
)m
H AB
是ＡＢ路线上的正常重力
42
3.3 高程系统概论
3.3.４ 国家高程基准 一、高程基准面
1956年黄海高程系统：1957年确定青岛验潮站为我国 基本验潮站，该站1950年至1956年7年间的潮汐资料推求 的平均海水面作为我国的高程基准面。
正常重力并不顾及地球内部质量和密度分布的不规 则，而仅仅与纬度有关，其计算公式为：r＝r0－ 0.3086H
(r0:平均椭球面上的重力值）
6
四、 正常椭球和水准椭球 总地球椭球和参考椭球
正常椭球的定位和定向：
其中心和地球质心重合 其短轴与地轴重合 起始子午面与起始天文子午面重合
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目的：以测绘工作为手段，确定地面 点的空间位置，并把它表示成数据形式 或描绘着图面上，供经济建设和工程设 计施工使用。
§1.1 大地测量学的定义
大地测量学与普通测量学的区别： （1）精度等级高。
（2）测量范围广。
（3）普通测量学更侧重于如何测绘地形图以及 进行一般工程的施工测量。大地测量学侧重于 如何建立大地坐标系、建立大地控制网并精确 测定控制网点的坐标。
1、实用大地测量学：研究建立大地控制网的
理论与方法，介绍角度测量、边长测量和高 程测量的原理与观测方法、作业程序、以及 测量成果的质量检核，提供一系列地面点的 平面和高程成果
2、椭球大地测量学：研究参考椭球的建立以
及椭球面上处理大地测量观测成果的各种理 论与方法，提供大地控制点的大地坐标和平 面坐标；
——作为地学基础学科： ——作为应用地学学科：
§1.1 大地测量学的定义
主要理论、技术与方法： ——天文测量 ——三角测量 ——导线测量 ——卫星大地测量 ——水准测量 ——重力测量 ——椭球大地测量 ——地球形状理论 ——测量平差 。。。。。。。。
§1.1 大地测量学的定义
普通测量学（或称测量学）是研究地 球表面较小区域内测绘工作的基本理论、 技术、方法和应用的学科。
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）。
本章纲要
一、大地测量学的定义 二、大地测量学的基本任务和作用（重点） 三、大地测量学的主要研究内容（重点） 四、大地测量的发展历程 五、现代大地测量技术简介
GJ01 GJ02
GJ03
1
JZ05
GJ59
GJ04
GJ58
GS01
GJ57
GJ60 GGJS600 2
GJ56
6 GJ59 GJ59 GS0 GJ55 3 GJ58GGGJSJ550874GJ5G7J54
GJ56GJ56 GJ53
蒙古
GJ05GJ0GG6JGJ0J01017 GGJJ0022
GJ08 GJ09 GJ10
目录
第一章 绪论（2） 第二章 大地测量基础知识（6） 第三章 大地测量控制网的建立（6） 第四章 大地测量观测技术（10） 第五章 地球椭球与测量计算（8） 第六章 高斯投影及其计算（8） 第七章 大地测量坐标系统的转换（6） 第八章 大地控制网数据处理（10）
课程安排
共64课时： 课堂讲授：2×2×14＝56 课时 实 验：2×4＝8 课时
GJ39
GJ38
GS06
GJ37 GJ36
GJ45
GJ35
GJ45 GJ44
JZ19
GJ34
GJ44 GJ4G3J43GJ4G2JG42J4G1J4G1J4G0J4G0GJJ3399GJG3J838
GJ37 GJ36 GJ37 GJ36 GJ35
GJ23
GJ16 GJ16
3
GJ24 GJ21
GJ25GJ21
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）；
§1.3 大地测量学的主要研究内容
（二）应用大地测量学的主要研究内容
3、大地测量基本技术与方法（经典的、现代 的）；
§1.2 大地测量学的基本任务和作用
（二）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。
（1）有一个精密的地球参考框架以及地面点（如发射点和 跟踪站）在该框架中的精确点位；
3、测量平差：用最小二乘原理处理各种观测结
果的理论与计算方法；
§1.3 大地测量学的主要研究内容
4、天文测量学：以球面天文学为基础，研究观
测一定天体以确定地面点的天文经纬度和天 文方位角的原理和方法，目的是测定国家大 地网中某些点的天文经纬度和方位角，以获 得这些点的垂线偏差和至某一方向的拉普拉 斯角，前者是研究地球形状和大地水准面起 伏的重要资料，后者提供大地控制网中的起 算方位角；
GGJ1J111
GJ15 GJ15
GGJJ1133 GGJJ1144
GGJJ1122
JZ22
GJ53 GJ53
5
GJ47 GJ46
GJ52GJG52J51GJ5G1J50GJ5G0J4G9 J49
GJ45
4
GJ48 GJ48 GJ44
GJ47 GJ47
GJ43
GJ4G6 J46
GJ42 GJ41
GJ40
星的上天，各国相继开展天文大地测量，推求地球形状和大 小，精度越来越高。
§1.4 大地测量的发展历程
（二）18—20世纪大地测量理论的发展
➢ 用重力测量精确求定地球扁率（法国 克莱劳Claraut） ➢ 最小二乘法理论（法国 勒让德Legendre） ➢ 从椭球面到平面的正形投影（德国 高斯Gauss） ➢ 椭球面上的三角形解法（德国 高斯Gauss） ➢ 用重力测量研究大地水准面形状（英国 斯托克斯Stoks） ➢ 参考椭球定位理论（德国 赫尔默特Helmert） ➢ 用地面观测资料求大地高确定地球表面形状（苏联 莫洛坚斯基
成绩： 考试（70％） 平时（30％）:上课、实验、作业
参考书目
张华海等. 应用大地测量学. 徐州：中国矿业大 学出版社，2008. 孔祥元等. 大地测量学基础. 武汉：武汉大学出 版社，2006. 孔祥元等. 控制测量学. 武汉：武汉大学出版社， 2006. 宁津生等. 现代大地测量理论与技术. 武汉：武 汉大学出版社，2006.
Mologecks） ➢ 近代平差理论
§1.4 大地测量的发展历程
（三）测量仪器的发展
（2）有一个精密的全球重力场模型和地面点的准确重力场 参数（重力加速度、垂线偏差等）。
在各种工程的施工时，放样过程中，仪器所安置的方 向、距离都是依据控制网计算出来的。
大坝变形监测点
基准站
附录一 中蒙边界大地控制网测量点位分布图
附附录录一一 中中蒙蒙边边界界大大地控制网测量量点点位位分分布布图图 中GJ60 蒙边中中界蒙中蒙第边边蒙二境界边第第次境二二第联次次二合联联次合检合联检查检查合查大大检大地地查控地大控制控地制网制控（网网制中（网方中）（方点中位）方分点）区位点图分位布分图布图
§1.4 大地测量的发展历程
（一）古今关于地球形状和大小的弧度测量
➢ 公元前三世纪古希腊学者估算地球半径为4万STADIA。 ➢ 公元724年我国唐代学者在河南滑县至上蔡用天文方法进行
世界上第一次弧度测量。 ➢ 十七世纪荷兰人用三角测量法进行弧度测量。 ➢ 十七世纪末牛顿、惠更斯用力学观点推论地球为椭球。 ➢ 十七至十八世纪法国用三角测量和天文测量进行弧度测量 ➢ 1708—1718年我国用天文方法从东北—河北进行弧度测量。 ➢ 十九世纪以来，由于望远镜的发明，测距仪的出现，人造卫
我在江苏 我在徐州 我在矿大南湖校区 我在教3楼 我在B402教室 我在靠近窗户的座位上
§1.2 大地测量学的基本任务和作用
（一）基本任务
位置怎么描述？ 用文字/语言 用图形（示意图、地图） 用数字（坐标）
必然涉及怎么认识我们的地球这一问题 地球形状、大小 重力场
结论：大地测量学的这两项任务密切相关
Байду номын сангаас
GGJJ0033
2
GJG0G5JGG0JGJ40J04J0616GG5JJ00G77JG1JG40J810G38GJGJ0J09192 GJ11
GJ16 GS08
GGJJ1100
GJ55GJ55 GJ52
GJ51 GJ54
GSG05J54
GJ50
GJ49 GJ48
蒙蒙古古
GJ17
GJ21
GJ18
GJ22 GJ20 GJ19
本章纲要
一、大地测量学的定义 二、大地测量学的基本任务和作用（重点） 三、大地测量学的主要研究内容（重点） 四、大地测量的发展历程 五、现代大地测量技术简介
§1.2 大地测量学的基本任务和作用
（一）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
利用GPS技术测量大气中水汽含量，准确预报暴 雨灾害。
精确定位技术在数字农业，环境保护、生物保护 中有广泛的应用。
本章纲要
一、大地测量学的定义 二、大地测量学的基本任务和作用（重点） 三、大地测量学的主要研究内容（重点） 四、大地测量的发展历程 五、现代大地测量技术简介
§1.3 大地测量学的主要研究内容
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
§1.2 大地测量学的基本任务和作用
（一）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
简单地说，一是定位，二是研究地球的形状和重 力场
§1.2 大地测量学的基本任务和作用
（一）基本任务
位置是一类重要的信息 位置怎么描述？
工程测量没有问题，施工也是符合要求的，问题出 在大地测量上，岛屿上的控制数据和大陆上的控制
数据不在同一个大地坐标系下面。
在交通运输方面，大地定位技术为提高交通效率、 减少交通事故提供了重要保障。这样，无论在城市 复杂的路网中，还是在野外探险、远洋航行中，再
也不会迷失方向。
在航空控制管理中，有了大地测量提供的精确定位 技术，使得不可视状态下的着陆成为可能，航空不 再受大雾等恶劣天气的影响。
§1.1 大地测量学的定义
大地测量学与普通测量学的区别： （1）精度等级高。
（2）测量范围广。
（3）普通测量学更侧重于如何测绘地形图以及 进行一般工程的施工测量。大地测量学侧重于 如何建立大地坐标系、建立大地控制网并精确 测定控制网点的坐标。
1、实用大地测量学：研究建立大地控制网的
理论与方法，介绍角度测量、边长测量和高 程测量的原理与观测方法、作业程序、以及 测量成果的质量检核，提供一系列地面点的 平面和高程成果
2、椭球大地测量学：研究参考椭球的建立以
及椭球面上处理大地测量观测成果的各种理 论与方法，提供大地控制点的大地坐标和平 面坐标；
——作为地学基础学科： ——作为应用地学学科：
§1.1 大地测量学的定义
主要理论、技术与方法： ——天文测量 ——三角测量 ——导线测量 ——卫星大地测量 ——水准测量 ——重力测量 ——椭球大地测量 ——地球形状理论 ——测量平差 。。。。。。。。
§1.1 大地测量学的定义
普通测量学（或称测量学）是研究地 球表面较小区域内测绘工作的基本理论、 技术、方法和应用的学科。
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）。
本章纲要
一、大地测量学的定义 二、大地测量学的基本任务和作用（重点） 三、大地测量学的主要研究内容（重点） 四、大地测量的发展历程 五、现代大地测量技术简介
GJ01 GJ02
GJ03
1
JZ05
GJ59
GJ04
GJ58
GS01
GJ57
GJ60 GGJS600 2
GJ56
6 GJ59 GJ59 GS0 GJ55 3 GJ58GGGJSJ550874GJ5G7J54
GJ56GJ56 GJ53
蒙古
GJ05GJ0GG6JGJ0J01017 GGJJ0022
GJ08 GJ09 GJ10
目录
第一章 绪论（2） 第二章 大地测量基础知识（6） 第三章 大地测量控制网的建立（6） 第四章 大地测量观测技术（10） 第五章 地球椭球与测量计算（8） 第六章 高斯投影及其计算（8） 第七章 大地测量坐标系统的转换（6） 第八章 大地控制网数据处理（10）
课程安排
共64课时： 课堂讲授：2×2×14＝56 课时 实 验：2×4＝8 课时
GJ39
GJ38
GS06
GJ37 GJ36
GJ45
GJ35
GJ45 GJ44
JZ19
GJ34
GJ44 GJ4G3J43GJ4G2JG42J4G1J4G1J4G0J4G0GJJ3399GJG3J838
GJ37 GJ36 GJ37 GJ36 GJ35
GJ23
GJ16 GJ16
3
GJ24 GJ21
GJ25GJ21
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）；
§1.3 大地测量学的主要研究内容
（二）应用大地测量学的主要研究内容
3、大地测量基本技术与方法（经典的、现代 的）；
§1.2 大地测量学的基本任务和作用
（二）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。
（1）有一个精密的地球参考框架以及地面点（如发射点和 跟踪站）在该框架中的精确点位；
3、测量平差：用最小二乘原理处理各种观测结
果的理论与计算方法；
§1.3 大地测量学的主要研究内容
4、天文测量学：以球面天文学为基础，研究观
测一定天体以确定地面点的天文经纬度和天 文方位角的原理和方法，目的是测定国家大 地网中某些点的天文经纬度和方位角，以获 得这些点的垂线偏差和至某一方向的拉普拉 斯角，前者是研究地球形状和大地水准面起 伏的重要资料，后者提供大地控制网中的起 算方位角；
GGJ1J111
GJ15 GJ15
GGJJ1133 GGJJ1144
GGJJ1122
JZ22
GJ53 GJ53
5
GJ47 GJ46
GJ52GJG52J51GJ5G1J50GJ5G0J4G9 J49
GJ45
4
GJ48 GJ48 GJ44
GJ47 GJ47
GJ43
GJ4G6 J46
GJ42 GJ41
GJ40
星的上天，各国相继开展天文大地测量，推求地球形状和大 小，精度越来越高。
§1.4 大地测量的发展历程
（二）18—20世纪大地测量理论的发展
➢ 用重力测量精确求定地球扁率（法国 克莱劳Claraut） ➢ 最小二乘法理论（法国 勒让德Legendre） ➢ 从椭球面到平面的正形投影（德国 高斯Gauss） ➢ 椭球面上的三角形解法（德国 高斯Gauss） ➢ 用重力测量研究大地水准面形状（英国 斯托克斯Stoks） ➢ 参考椭球定位理论（德国 赫尔默特Helmert） ➢ 用地面观测资料求大地高确定地球表面形状（苏联 莫洛坚斯基
成绩： 考试（70％） 平时（30％）:上课、实验、作业
参考书目
张华海等. 应用大地测量学. 徐州：中国矿业大 学出版社，2008. 孔祥元等. 大地测量学基础. 武汉：武汉大学出 版社，2006. 孔祥元等. 控制测量学. 武汉：武汉大学出版社， 2006. 宁津生等. 现代大地测量理论与技术. 武汉：武 汉大学出版社，2006.
Mologecks） ➢ 近代平差理论
§1.4 大地测量的发展历程
（三）测量仪器的发展
（2）有一个精密的全球重力场模型和地面点的准确重力场 参数（重力加速度、垂线偏差等）。
在各种工程的施工时，放样过程中，仪器所安置的方 向、距离都是依据控制网计算出来的。
大坝变形监测点
基准站
附录一 中蒙边界大地控制网测量点位分布图
附附录录一一 中中蒙蒙边边界界大大地控制网测量量点点位位分分布布图图 中GJ60 蒙边中中界蒙中蒙第边边蒙二境界边第第次境二二第联次次二合联联次合检合联检查检查合查大大检大地地查控地大控制控地制网制控（网网制中（网方中）（方点中位）方分点）区位点图分位布分图布图
§1.4 大地测量的发展历程
（一）古今关于地球形状和大小的弧度测量
➢ 公元前三世纪古希腊学者估算地球半径为4万STADIA。 ➢ 公元724年我国唐代学者在河南滑县至上蔡用天文方法进行
世界上第一次弧度测量。 ➢ 十七世纪荷兰人用三角测量法进行弧度测量。 ➢ 十七世纪末牛顿、惠更斯用力学观点推论地球为椭球。 ➢ 十七至十八世纪法国用三角测量和天文测量进行弧度测量 ➢ 1708—1718年我国用天文方法从东北—河北进行弧度测量。 ➢ 十九世纪以来，由于望远镜的发明，测距仪的出现，人造卫
我在江苏 我在徐州 我在矿大南湖校区 我在教3楼 我在B402教室 我在靠近窗户的座位上
§1.2 大地测量学的基本任务和作用
（一）基本任务
位置怎么描述？ 用文字/语言 用图形（示意图、地图） 用数字（坐标）
必然涉及怎么认识我们的地球这一问题 地球形状、大小 重力场
结论：大地测量学的这两项任务密切相关
Байду номын сангаас
GGJJ0033
2
GJG0G5JGG0JGJ40J04J0616GG5JJ00G77JG1JG40J810G38GJGJ0J09192 GJ11
GJ16 GS08
GGJJ1100
GJ55GJ55 GJ52
GJ51 GJ54
GSG05J54
GJ50
GJ49 GJ48
蒙蒙古古
GJ17
GJ21
GJ18
GJ22 GJ20 GJ19
本章纲要
一、大地测量学的定义 二、大地测量学的基本任务和作用（重点） 三、大地测量学的主要研究内容（重点） 四、大地测量的发展历程 五、现代大地测量技术简介
§1.2 大地测量学的基本任务和作用
（一）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
利用GPS技术测量大气中水汽含量，准确预报暴 雨灾害。
精确定位技术在数字农业，环境保护、生物保护 中有广泛的应用。
本章纲要
一、大地测量学的定义 二、大地测量学的基本任务和作用（重点） 三、大地测量学的主要研究内容（重点） 四、大地测量的发展历程 五、现代大地测量技术简介
§1.3 大地测量学的主要研究内容
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
§1.2 大地测量学的基本任务和作用
（一）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
简单地说，一是定位，二是研究地球的形状和重 力场
§1.2 大地测量学的基本任务和作用
（一）基本任务
位置是一类重要的信息 位置怎么描述？
工程测量没有问题，施工也是符合要求的，问题出 在大地测量上，岛屿上的控制数据和大陆上的控制
数据不在同一个大地坐标系下面。
在交通运输方面，大地定位技术为提高交通效率、 减少交通事故提供了重要保障。这样，无论在城市 复杂的路网中，还是在野外探险、远洋航行中，再
也不会迷失方向。
在航空控制管理中，有了大地测量提供的精确定位 技术，使得不可视状态下的着陆成为可能，航空不 再受大雾等恶劣天气的影响。