《大地测量学基础复习重点.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《大地测量学基础复习重点.docx(21页珍藏版)》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、大地测量学基础复习重点大地测量学基础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。现代大地测量学包括空间、物理和几何大地测量学2,现代大地测量的三个分支是几何:确定地球的形状和大小及确定地面 点的几何位置。物理:用物理方法(重力测量)确定地球形状及其外部 重力场。空间:以人造地球卫星及格其他空间探测器为代表的空间大地 测量的理论、技术与方法。3 .大地测量是测绘学的一个分支。主要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的空间信息。是一门地球信息学科。是 一切测绘科学技术的基础。4
2、 .人类认识地球阶段地球圆球阶段,首次用子午圈弧长测量法来估算 地球半径。这是人类应用弧度测量概念对地球大小的第一次估算。地 球椭球阶段,在这阶段,几何大地测量在验证了牛顿的万有引力定律和 证实地球为椭球学说之后,开始走向成熟发展的道路,取得的成绩主要 体现在一下几个方面:1)长度单位的建立2 )最小二乘法的提出3 ) 椭球大地测量学的形成4 )弧度测量大规模展开5 )推算了不同的地球 椭球参数。这个阶段为物理大地测量学奠定了基础理论。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
3、,用N表示。正常椭球:正常椭 球面是大地水准面的规则形状。拉普拉斯点:大地天文学主要是研究 用天文测量的方法,确定地球表面的地理坐标及方位角的理论和实际问 题。在天文大地点上同时测定方位角的点。大地元素: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A12、 A21 ,通称为大地元素。垂线偏差方向改正:把以垂线为依据的地面观 测的水平方向值归算到以法线为依据的方向值而应加的改正定义为垂 线偏差改正。标高差方向改正:进行水平观测时,如果照准点高出椭球 面某一高度,则照准面就不能通过照准点的法线同椭球面的交点,由此 引起的方向偏差的改正叫作标高差改正。截面差方向改正
4、:将法截弧方 向化为大地线方向应加的改正叫作截面差改正。31.重力位水准面和大地水准面而力位对任意方向1的偏导数等F电力在该方向卜一的分力.两个特 殊方向:当g与(垂直时,dw=O, w=常数。此时与重力g垂直的(方向为一面力等位面为重力等 位面,又叫重力位水准面当g与夹角为n时,gd=-Dwo负号说明重力g是沿铅垂线向下, 而(则沿铅垂线向上。以上说明重力位水准面之间既不平行也不相交和相切。由重力水准面定义 大地水准面为:与平均的海水面最接近的重力等位面。以上说明重力位水准面之间既不平行也不相 交和相切。由重力水准面定Z大地水准面为:与平均的施水面最接近的重力等位面。32 .法截面法截面与椭
5、球面的截线,包含椭球面点法线的平面。特性(1)相对F主方向对称位置. 的法截线具有相同的曲率半径。(2)椭球面上任一点相互垂直的两个法截线曲率之和是固定值,1L 等于两个主方向曲率之和。了午圈包含短轴的平面与椭球面的交线。卯西圈与椭球面上点子午面 相垂H的法截 椭球面相截形成的闭合圈。晋行BI垂”短轴的平面与椭球面的: RM,只有在极点上它们才相等,且都 等于极曲率半径c,即N90=R90=M90=co62 .球面角超假设地球椭球为一圆球,在球面上在轴子午线之东有一条 大地线AB,当然它定是一条大圆弧。我们知道,在球面上四边形ABED 的内角之和等于360。+8 , 是四边形的球面角超。63
6、.白塞尔投影条件(1)椭球面大地线投影到球面上为大圆弧;(2 ) 大地线和大圆弧上相应点的方位角相等;(3)球面上任意一点的纬度 等于椭球面上相应点的归化纬度。步骤:1)按椭球面上的已知值球面 相应值,即实现椭球面的过程。2 )在球面上解算大地问题。3 )按球面 上得到的数值椭球面上的相应数值即实现椭球的过渡。64 .方向观测法:在一个测回中将测站上所有要观测方向逐一照准进行观测,在水平度盘上读数,得出各方向的观测值,方向观测法实测水平角一测回中,上半测回要求顺转照准部照准目标,下半测回要求逆转照 准部照准目标。分组观测法:将成象情况大致相同的方向分在一组,每 组内包含的方向数大致相等。观测是
7、两组都要联测两个共同的方向,其 中最好有一个是共同的零方向,以便加强两组的联系。全组合观测角 法:把测站上所有方向,每次任取两个方向组成单角进行观测,直至把 所有可能组成的全部单角以相同的测回数都观测完为止。1.已知某地区高程异常为彳=32小,A、B两点在1985国家高程基准系统下的高程3.已知某测站垂线偏差的子午分量与卯分量分别为:5.某点纬度为36201该点的大地方位为42173010 .计算30。10工0”点的子午弧长11 .试用大地线克莱劳定理解释椭球上的大地线12 .结合重力位概念及重力分力计算公式13 .用全站仪观测了地面边AB的水平方向值和距离15 .试由大地线微分方程导出大地线
8、克莱劳方16什么叫几何水准测量中的多值性9.精化大地水准面模型意义是首先,大地水准面或似大地水准面是获取 地理空间信息的高程基准面。其次,GPS (全球定位系统)技术结合高 精度高分辨率大地水准面模型,可以取代传统的水淮测量方法测定正高 或正常高,真正实现GPS技术对几何和物理意义上的三维定位功能。 再次,在现今GPS定位时代,精化区域性大地水准面和建立新一代传 统的国家或区域性高程控制网同等重要,也是一个国家或地区建立现代 高程基准的主要任务,以此满足国家经济建设和测绘科学技术的发展以 及相关地学研究的需要.大地水准面精化的最终成果提供一个区域范围 内的高程异常改正插值软件。10 .天球:以
9、地球质心为忠心,以无穷大为半径的假想球体称为天球。黄道:地球绕太阳公转的平均轨道。赤道:通过地球中心划一个与地轴 成直角相交的平面,在地球表面相应出现一个和地球的极距离相等的假 想圆圈。白道:月球绕地球旋转的轨道。岁差:地球绕地轴旋转,可以 看作巨大的陀螺旋转,由于日月等天体的影响,类似于旋转陀螺在重力 场中的进动,地球的旋转轴在空间绕黄极发生缓慢旋转,形成一个倒立 圆锥体,旋转周期为26000年。章动:由于白道对于黄道有约5度的 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 秒。极移:地球瞬时自转轴相对于
10、地球惯性轴的运动。角速度:地球本 体绕通过其质心的旋转轴自西向东旋转的角速度。线速度:地球自转时, 地表面上任意一点的速度。春分点:太阳沿黄道从天赤道以南向北通过 天赤道的那一点。天极:过天球中心、与地球自转轴平行的直线与天球 相交的两个点。黄极:天球上与黄道角距离都是90度的两点。时圈: 以地球为圆心,通过天极和天体所作的大圈。子午面:包含椭球旋转轴的 平面。子午圈:天球子午面与天球面的截线。黄赤交角:黄道面与赤道 面的夹角。用g表示。黄经章动:因日月章动引起的春分点在黄道上的 移动量。交角章动因日月章动引起的黄赤交角的改变量。11 .开普勒三定律轨道定律:每一个行星都沿各自的椭圆轨道环绕太
11、阳, 而太阳则处在椭圆的一个焦点中。面积定律:在相等时间内,太阳和运 动中的行星的连线所扫过的面积都是相等的。周期定律:各个行星绕太 阳公转周期的平方和它们的椭圆轨道的半长轴的立方成正比。12 .瞬时极天球坐标系原点位于地球质心Z轴指向瞬时地球自转方向, X轴指向瞬时春分点,y轴按构成右手坐标系取向。平天球坐标系:选 择某一历元时刻,以此瞬间的地球自转轴和春分点方向分别扣除此瞬间 的章动值作为z轴和x轴指向,y轴按构成右手坐标系取向,坐标系原 点与真天球坐标系相同。协议天球坐标系:选择某一时刻作为标准历元, 并将此刻地球的瞬时自转轴(指向北极)和地信至瞬时春分点的方向, 经过瞬时的岁差和章动改
12、正后,分别作为z轴和x轴的指向。瞬时极地球坐标系原点位于地球质心Z轴指向瞬时地球自转轴方向, x轴指向瞬时赤道面和包含瞬时地球自转轴与平均天文台赤道参考点的 子午面之交点,y轴构成右手坐标系取向。协议地球坐标系:WGS-84 坐标系的原点在地球质心Z轴指向BIH 1984.0定义的协定地球枫CTP ) 方向X轴指向BIH 1984.0的零度子午面和CTP赤道的交点,Y轴和Z、 X轴构成右手坐标系。13 .大地测量参考系是确定地球椭球的一组几何和物理参数。参考框架: 用以代表地球形体的旋转椭圆建立大地基准,就是求定旋转椭球的参数 及其定向和定位。14 .大地直角坐标:原点O与地球质心重合,Z轴指
13、向地球北极,X轴 指向地球赤道面与格林尼治子午圈的交点,Y轴在赤道平面里与XOZ 构成右手坐标系。大地坐标:地球椭球的中心与地球质心重合,椭球的短轴与地球自转轴重合。空间点位置在该坐标系中表述为(L,B,H)015 .参心坐标以参考椭球的几何中心为原点的大地坐标系。通常分为: 参心空间直角坐标系和参心大地坐标系。地心坐标以地球质心为原点建 立的空间直角坐标系,或以球心与地球质心重合的地球椭球面为基准面 所建立的大地坐标系。站心坐标系以笛卡儿坐标指向的坐标系。以测站 为原点,用一个固定的,确定的,准备好的基座来定点并进行观察和测 量,一般用于施工工程。16.ITRF :国际地球参考框架ITRS:
14、国际地球参考系.CTRS :协议地球参 考系。WGS84:是为GPS全球定位系统使用而建立的坐标系统。PZ90:GOLNASS的地壬求参考系统。CGCS2000:2000中国大地坐标 系J G D2000:H本的大地坐标系。17 .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。定位:确定椭球中心的位置。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。定向:确定椭球中心为原点的 空间直角坐标系坐标轴的方向,即确定椭球短轴的指向和起始大地子午 面。一点定位:将大地原点上所测的天文经纬度和天文方
15、位角视为大地 经纬度和大地方位角,大地原点上的正高(正常高)视为大地高。多点 定位:在多个天文大地点上列出弧度测量方程,通过平差计算得到&小N ,从而完成椭球的定位。18 .大地原点亦称大地基准点,是国家地理坐标经纬度的起算点和 基准点。大地原点是人为界定的一个点。我国的大地原点在1975年开 始,在陕西省泾阳县永乐镇北洪流村。19 .大地坐标系是由大地纬度、大地经度和大地高所构成的坐标系统。以铅垂线为依据,天文坐标是由天文纬度和天文经度所构成的坐标系统 叫。20.BJ1954参数:长半轴a=6378245m ,扁率:阿尔法二1 :298.3.GDZ80 参数:6378140m , 1 : 2
16、98.257O CGCS2OOO 参 数6378137,1:298.257222101。21 .四参数是同一椭球内不同坐标系转换:X平移,Y平移,旋转角和比 例。七参数:X平移”平移,X平移/旋转轴,Y旋转轴?旋转轴, 缩放比例。22 .时间系统(1)恒星时是以春分点为参照点的时间系统。春分点(或 除太阳以外的任一恒星)连续两次经过测站子午圈的时间间隔为一恒星 Ho (2)平太阳时是以平太阳(以平均速度运行的太阳)为参照点的 时间系统。平太阳连续两次经过测站子午圈的时间间隔为一平太阳日。 平太阳时从半夜零点起算称为民用时。(3)世界时是格林尼治的平太 阳时(从半夜零点算起)。由于地球自转的不稳
17、定性,在UT中加入极 移改正即得到UTL UT1加上地球自转速度季节性变化后为UT2。以 经度15。的倍数的子午线Ln所处地点定义的民用时叫区时Tn。Tn=UT+n , n为时区号。(4 )历书时与力学时自1960年起开始以地 球公转运动为基准的历书时代替世界时。历书时的秒长规定为1900年 1月1日12时整回归年长度的1/31556925.9747起始历元定在1900 年1月1日12时。太阳系质心力学时(TDB )地球质心力学时(TDT )0(5 )原子时以物质内部原子运动周期(如钳原子133能级辐射震荡频 率9192631170周为一秒)。力学时TDT的计量已用原子钟实现,因 两者的起点不
18、同.( 6 )协调世界以原子时秒长定义的世界时。(7) GPS 时间系统秒长为IAT,时间起算点为1980年1月6日UTC 0时,启动 后不跳秒,连续运行的时间系统。重要识记公式:GPS时二原子时 IAT-19STDT=IAT+32.184S8.恒星日:一年等于 366.2422 日平太阳日: 一年等于365.2422日平太阳时二366.2422/365.2422恒星时二(1+0.002737909 )恒星时9.守时:将正确的时间保存下来授时:用 精确的无线电信号播发时间信号时间比对:守时仪器接收无线电时号然 后与其时间进行比对(俗称对表)23 .常用的坐标系统:天球坐标系地球坐标系天文坐标系
19、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24 .场:物质存在的一种基本形式,具有能量、动量和质量,能传递实 物间的相互作用。重力场:地球重力作用的空间。在该空间中,每一点 都有惟一的一个重力矢量与之相对应。引力场:是描述一:黠在空中 受到引力的埸。矢量场:如一个空间中的每一点的属性都可以以一个矢 量来代表的话,那么这个场就是一个矢量场。25 .重力:单位质点所受的地球引力和地球离心力的合力。单位为厘米/ 秒方,简称伽(GAL),千分之一为毫伽。引力:物质之间按照牛顿万有 引力定律相互吸引的力。由地球形状及其内部质量分布决定。离心力: 由于质点绕地球自转轴旋转而产生脱
20、离旋转中心的力。其大小由质点质 量,地球自转角速度,质点所在平行圈半径共同决定。正常重力:由正 常椭球产生的重力场。重力异常:大地水准面上的重力值与相应点在地 球椭球面上的正常重力值之差。26 .位函数是对于保守力可以找到一个相应的数量函数,这个函数对各 坐标轴的偏导数等于力在相应坐标轴上的分量。引力位就是将单位质点 从无穷远处移动到该点引力所做的功。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。扰动位是地球正常重力位与地球重力位的差异。重力位是引力 位V和离心力位Q之和。W=fjdm/r+oo2/2(x2+y2)27 .调和函数:引力位是
21、调和函数,它满足拉普拉斯算子。离心力位的 二阶导数算子Q, Q=2w2 ,所以离心力位函数不是调和函数。重力 位二阶导数之和,对外部点:aW=aV+aQ=2w2对内部点,不加证明 给出:=V+aQ=-4nfb+2w2俗-体密度),由于它们都不等于0 , 故重力位不是调和函数。28 .研究重力位意义可以方便的得到一簇曲面,称为重力等位面。正常 重力位是一个函数简单,不涉及地球形状和密度便可以直接计算得到的 地球重力位的近似值的辅助重力位。当知道了正常重力位,想法求出它 同地球重力位的差异,便可以求出大地水准面与已知形状的差异,最后 解决地球重力位和地球形状的问题。29 .大地水准面是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30 .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
限制150内