大地控制网的建立1地球重力场.ppt

大地控制网的建立（二） 地球重力场简介 （一）,大地测量学基础（FOUNDATION OF GEODESY）,上次课内容回顾：,天球坐标系,地平坐标系 时角坐标系 赤道坐标系,上次课内容回顾：,天文坐标系,天文经度 天文纬度 天文方位角,上次课内容回顾：,地面附近重力的分布趋势？,由赤道向两极逐渐增大(978伽983伽)，变化范围5000毫伽，变化幅度约千分之五,地球平均重力约980伽,单位质点所受引力和离心力的合力，单位：伽Gal（cms-2）,什么是重力？它的单位是什么？,大地控制网的建立 Foundation of Geodetic Control Network,一、三维控制网的建立 Foundation of There-Dimension Control Network 二、水平控制网的建立 Foundation of Horizontal Control Network 三、高程控制网的建立 Foundation of Vertical Control Network 四、重力网的建立 Foundation of Gravity Control Network,三、高程控制网的建立 Foundation of Vertical Control Network,1、国家高程控制网的作用 2、高程起算面和水准原点 3、国家水准网的布设方案及精度 4、水准路线的设计、选点和埋石,1、国家高程控制网的作用 作为各种比例尺地形图的高程控制基础，为各项工程建设和国防建设提供高程数据。 精密水准测量取得的结果可以确定大地水准面和海面地形，是研究地球形状、大小的重要资料，也是研究地壳垂直形变、地震预报的重要数据。,三、高程控制网的建立 Foundation of Vertical Control Network,2、高程起算面及水准原点,Tide gauge station in the Rance River (Saint Malo, France). Build in 1844. Now used by the Rance tidal power plant.,2、高程起算面及水准原点,三、高程控制网的建立 Foundation of Vertical Control Network,青岛观象山水准原点,水准原点剖面图,三、高程控制网的建立 Foundation of Vertical Control Network,3、国家水准网的布设方案及精度 观测方法：水准测量方法； 规格：分为四个等级，其中一、二等称为精密水准测量，三、四等称为普通水准测量 。,三、高程控制网的建立 Foundation of Vertical Control Network,1）中国国家一等水准网简介,规格：包括100个水准环，289条路线，水准路线全长93360.8千米,1984年底完成外业工作，1986年底完成整体平差，19911997年复测，采用1985国家高程基准，青岛水准原点为起算点 精度：每千米高差中数偶然中误差 0.45mm.,3、国家水准网的布设方案及精度 2）、二等水准网 国家高程控制网的全面基础； 沿铁路、公路、河流布设，并构成环形； 环线周长一般规定为500750km之间。,三、高程控制网的建立 Foundation of Vertical Control Network,3、国家水准网的布设方案及精度 3）、三、四等水准网 直接为地形测图和工程建设提供必须的高程控制点 三等水准路线是在高等级水准网内加密成闭合环线或附合路线，环线周长规定不超过300km 四等水准路线一般是在高等级水准点间布成附合路线其长度规定不超过80km。,三、高程控制网的建立 Foundation of Vertical Control Network,3、国家水准网的布设方案及精度 4）、水准网的精度 水准测量的精度，用每公里水准测量的偶然中误差M和全网中误差Mw 表示，限差规定（单位毫米）：,1991年开始，国家一等水准网的复测精度要求： M0.45mm,4、水准路线的设计、选点与埋石 1）、技术设计 结合测区情况，按照国家水准测量规范实施 2）、选点 应考虑到埋石的稳定、安全、能长期保存，并便于观测和使用,三、高程控制网的建立 Foundation of Vertical Control Network,4、水准路线的设计、选点与埋石 3）、埋石 基岩水准标石：一等水准路线上每隔500公里一座 基本水准标石：埋设在一、二等水准路线上，每隔2030km一座，荒漠地区60km左右一座 普通水准标石；埋设在各等水准路线上，每隔48公里一座,三、高程控制网的建立 Foundation of Vertical Control Network,基本水准标石,普通水准标石,四、重力网的建立 Foundation of Gravity Control Network,1、国际重力测量基准 2、我国重力基本网 3、国家重力网的建立,1、国际重力测量基准几个概念 绝对重力测量：直接测量其重力（加速度）值，绝对重力仪体积大，造价高，测量环境要求严格，难于广泛推广 相对重力测量：测量两点之间的重力之差，相对重力仪轻便、便宜、操作简单，被普遍利用 国际重力原点：经国际测量会议认可的绝对重力点,1、国际重力测量基准,四、重力网的建立 Foundation of Gravity Control Network,2、我国重力基本网,四、重力网的建立 Foundation of Gravity Control Network,3、国家重力网的建立 1）、建立国家重力网的基本原则； 2）、重力网建立的方案 ：重力控制测量（基本重力点、一等重力点、二等重力点）、加密重力测量,四、重力网的建立 Foundation of Gravity Control Network,地球重力场简介 Brief Introduction about Gravity Field of the Earth,1. 重力位 Gravity Potential 2. 地球重力场模型 Earth Gravity Model 3. 水准面与大地水准面 Level Surface and Geoid 4. 正常椭球与正常重力 Normal Ellipsoid and Normal Gravity 5. 扰动位 Disturbing Potential,引言 Foreword,抽象形体,自然表面,大地水准面,正常椭球面,参考椭球面,物理化形状,数学物理形状,数学化形状,地球形状,地图制图学,航空摄影测量学,地形测量学,大地测量学,Foreword,地球形状,自然表面,大地水准面,参考椭球面,正常椭球面,大小,地轴,地心,引力由地球形状和内部质量分布决定,1. 重力位 Gravity Potential,牛顿的万有引力定律对引力给出了定量的描述,爱因斯坦认为：引力就是时空的弯曲。, 引力和离心力Gravitation and Centrifugal Force,Factors Affecting the Earths Gravity Field, 引力和离心力Gravitation and Centrifugal Force 离心力由地球自转角速度和质点至旋转轴的距离决定,1. 重力位 Gravity Potential,离心力的大小与纬度有关，在赤道处最大，此时离心力约为引力的1/200还要小一些，因此重力基本上由引力所确定,1. 重力位 Gravity Potential, 引力和离心力Gravitation and Centrifugal Force,重力是否永远指向地球？什么时候变号？, 力的表示方法,1. 重力位 Gravity Potential, 引力的位函数, 引力的位函数, 引力的位函数,引力位的物理含义：在某一位置处的质体的引力位就是将单位质点从无穷远处移到该点引力所做的功。, 质体引力位,对外部点：,对内部点：,复习：球面坐标与直角坐标之间的关系：,Z,Y,X,O, 离心力位,1. 重力位 Gravity Potential, 重力位,1. 重力位 Gravity Potential,对外部点：,对内部点：,2. 地球重力场模型 Earth Gravity Model,球坐标系下的拉斯方程,调和函数：满足拉普拉斯方程的函数,对地球的外部引力位,伴随勒让德多项式,Z,Y,X,O,加法定理,n通常只能到某一极限值N，称为地球重力场模型的阶，例如N可取至180，360等,2. 地球重力场模型 Earth Gravity Model,零阶项系数：,2. 地球重力场模型 Earth Gravity Model,M为地球的总质量，即相当于一个球心在坐标原点、质量于地球质