太原理工大学大地测量

1、 第一章 绪论 第一节 大地测量学的定义和作用一、大地测量学定义 现代定义:大地测量学是在一定的时间空间参考系统(坐标系)中,测量和描绘地球及其它星体的科学.经典定义:大地测量学是测量和描绘地球表面的科学-1880，德：F.R.Helmert.二、作用基础性、公益性作用：主要体现在国民经济、地球科学研究、灾害防治领域保障作用：主要表现在空间技术、国防建设领域三、大地测量学科（或技术）特点既是基础学科，又是应用学科第二节 大地测量学的基本体系和内容一、基本体系1、从知识构成看大地测量测量学体系以线性代数、数理统计、矩阵论、微积分及级数、数值计算等数学知识为理论，结合电磁波测距、无线通讯、惯性力学

2、等知识，研究地球形状及重力场，研究坐标系建立与变换问题，研究空间点的位置与速度。2、从任务与技术手段划分现代大地测量学的体系（1）几何/天文大地测量学任务包括：确定地球的几何形状与大小、地面点的几何位置；建立国家水平及高程控制网，及其原理与方法的研究；技术手段：精密角度测量、距离测量、水准测量。数据处理主要集中于：地球椭球面上的数学变换方面。（2）物理大地测量学任务包括：用物理方法确定地球形状及外部重力场。任务：分析地球重力场,用位理论推求地球形状,用物理方法确定地球形状及外部重力场,解决“实际测量量：(长度、角度)的归算问题。技术手段：重力测量数据处理：以重力测量结果为观测量，用位理论探求描

3、述大地水准面形状的。数学模型。（3）空间大地测量学应用空间技术研究地球的形状与大小，地球坐标系的建立与精化，大地水准面的建立与精化。主要技术手段有：GPS（GLONASS、Galileo、北斗二代）、VLBI、SLR、LLR。二、大地测量学基本内容1.进行地球重力场的基础理论研究；进行地球重力场及地球形状随时间、空间的不同而产生的变化方面的研究；进行海平面变化、地壳形变、极移变化的研究，为精确的大地坐标系的建立，提供理论支持。2、建立和维持全球性、高科技的天文大地水平控制网和精密水准网，为国防及国民经济建设服务。3、进行大地测量仪器、数据处理理论与方法的研究，解决下列数据处理的基本数学问题：（

4、1）地面数据椭球面转换平面转换（2）各类数据联合平差问题： 边长、角度、基线、方位等三、大地测量与其它学科关系1、数学、物理学、计算机科学是大地测量学的基础。其中尤以数学的基础性最强，用到的数学内容包括：解析几何、微分几何、高等代数、微积分、函数论、概率论、傅立叶分析、矢量与张量、特殊函数、最优化方法、有限元、数理统计、实验数据处理方法，数学既是大地测量学的基数学既是大地测量学的基础，又是大地测量学的理论础，又是大地测量学的理论。物理学主要用重力原理、电磁学、通讯技术、地球动力学等，对大地测量学而言，物理学与数学同等重要。计算机科学中几乎所有的内容。2、大地测量学与地球物理学、空间科学、天文学

5、、海洋学相互渗透。第三节 大地测量学发展简史及展望一、发展简史（自学为主）1、远古17世纪：圆球时代代表成果：代表成果：亚历山大学者埃拉托色尼在埃及亚历山大城和赛尼城间通过测纬差和子午弧长的方法计算圆球的半径。2、地球椭球阶段：17世纪初19世纪下半叶，对地球是椭球的有关理论进行了发展。代表成果代表成果/几何大地测量方面长度单位建立-法国，1799年最小二乘原理提出-法国，Legendre/1806年首次发表；实际是德，Gauss，1794年已提出并应用这一理论计算了谷神星轨道。但在1809年才发表。椭球大地测量学形成， Gauss、 Legendre、Bessel做出了奠基性贡献。弧度测量大

6、规模展开，以英、西、德、俄、美为代表的三角测量推算出了许多地球椭球参数，著名的有Bessel椭球（1840）、克拉克椭球（1841）代表成果代表成果/物理大地测量方面法国,克莱罗,提出了重力等位面概念,给出重力加速度计算公式-克莱罗定理法国, Legendre,提出了重力位函数要领,指出引力是重力位对方向的一阶导数英国,Pratt、Airy提出了地壳均衡说重力测量取得进展，制造了便携式重力仪3、大地水准面阶段：19世纪下半叶20世纪中叶1872年，德，李斯廷，提出了大地水准面要领，人类对地球的认识进入了大地水准面时代。代表成果代表成果/几何大地测量学方面几何大地测量学方面v天文大地网布设有了重

7、大进展v铟瓦尺制造成功，天文重力测量同重力测量测量相结合代替天文水准测量方面取得进展代表成果代表成果/物理大地测量学方面物理大地测量学方面大地测量边值理论提出著名的理论方法有：边值问题克莱罗定理（法）,以椭球面为边界解决边值问题;斯托克司（英）积分公式,以大地水准面为边界解决边值问题;莫洛金斯基方法（俄国）,其边界为地球表面。提出了新的椭球参数大量数学研究成果引入大地测量的数据处理中，提出了许多测量平差方法三面关系4、现代大地测量时期20世纪下半叶开始，以电磁波测距、VLBI、SLR、GPS/GLONASS/GALILEO/北斗2代系统等为代表的测量技术正推动着大地测量学的理论与技术进步。二、展望1.未来大地测量的主要技术手段vGPS/GLONASS/GALILEO/北斗vVLBI-Very Long Baseline InterferometreyvSLR-Satellite Laser Ranging 2.未来大地测量的任务-建立空间大地网3.大地测量未来发展的最重要目标-精化地球重力场模型对360阶次模