《物理大地测量学》课程教学大纲

《物理大地测量学》教学大纲一、课程基本信息课程名称物理大地测量学PhysicalGeodesy课程编码OSI124211020开课院部海洋与空间信息学院课程团队（未设置）学分2.0课内学时32讲授32实验0上机0实践0课外学时32适用专业测绘工程授课语言中文先修课程大地测量学基础课程简介（必修）物理大地测量学是测绘工程专业的必修课程，是测绘工程专业的一门重要的专业课程。主要内容包括重力测量（重力定义、重力测量原理、船载测量、卫星测高、卫星重力），位理论基础（引力位、离心力位和重力位，引力位的一些基本性质，边值问题），球函数，确定大地水准面的斯托克司理论（正常重力场、扰动位、大地水准面高、垂线偏差和扰动重力的求解）以及物理大地测量的实际应用案例等。通过对本课程的学习，要求学生掌握地球重力场的基本知识、确定大地水准面的理论和方法；能够通过文献调研和物理大地测量学知识，设计相关工程或理论问题的解决方案；掌握重力测量的基本原理、方法、数据处理步骤，将其应用于实际工程问题中。Physicalgeodesyisacompulsoryandimportantspecializedcourseforsurveyingandmappingengineeringmajoringstudents.Thiscoursemainlyincludesgravitymeasurement(gravityconcept,theoryofgravitymeasurement,shipbornegravity,satellitealtimetrygravityandsatellitegravity),potentialtheorybasis(attractivepotential,centrifugalforcepotentialandgravitationalpotential,basiccharacteristicsofattractivepotential,boundaryvalueproblem),sphericalharmonics,Stokestheoryfordetermininggeoid(normalgravityfield,disturbingpotential,geoidalheight,verticaldeflectionandsolvingdisturbinggravity)andapplicationofPhysicalGeodesy.Throughcourselearning,studentsshouldmasterbasicknowledgeoftheEarthgravityfield,theoryandmethodsfordetermininggeoid;throughliteratureresearchandknowledgefromthePhysicalGeodesycansolvesomeengineeringorscientificproblems;masterbasictheory,methodanddataprocessingforgravitymeasurement,andapplythemonapplicationcases.负责人大纲执笔人审核人二、课程目标序号代号课程目标OBE毕业要求指标点任务自选1M1目标1：掌握地球重力场的基本知识、确定大地水准面的理论和方法。是1.32M2目标2：能够通过文献调研和物理大地测量学知识，设计相关工程或理论问题的解决方案。是2.33M3目标3：掌握重力测量的基本原理、方法、数据处理步骤，将其应用于实际工程问题中。是4.4三、课程内容序号章节号标题课程内容/重难点支撑课程目标课内学时教学方式课外学时课外环节1第一章第一章绪论本章重点难点：物理大地测量学的内涵M1,M22讲授2作业、自学2第二章第二章重力测量概述本章重点难点：重力测量原理M2,M34讲授10作业、自学32.1重力测量方法、原理与仪器重力的定义、重力测量原理、重力基准、重力仪简介////42.2重力测量手段船载重力测量、卫星测高、卫星重力；通过讲黄大年研发重力梯度仪，培养爱国主义情怀/////5第三章第三章位理论基础本章重点难点：引力位基本性质M110讲授10作业、自学63.1引力位、离心力位和重力位的概念力位、几种典型形体引力位、离心力位和重力位、重力位水准面和大地水准面////73.2几种简单形体的引力位和引力均质球面的引力位和引力、均质球体的引力位和引力、均质圆平面的引力位和引力、均质圆柱体的引力位和引力////83.3引力位的一些基本性质引力位是无穷远处的正则函数、引力位在吸引质体外部满足拉普拉斯方程////93.4边值问题边值问题的概念、格林公式、高斯方程、重力方法确定地球质量、边值问题解的唯一性、斯托克司定理////10第四章第四章球函数本章重点难点：拉普拉斯方程的分离变量解法M14讲授4自学114.1球坐标系中拉普拉斯方程解法球坐标中的拉普拉斯算子、拉普拉斯方程的分离变量解法、特征值问题的概念////124.2球函数及其性质勒让得函数的零点、正交性与加法公式、母函数和递推公式、球函数的正规化（阶乘计算）////13第五章第五章确定大地水准面的斯托克司理论本章重点难点：重力扰动、重力梯度、大地水准面、垂线偏差、重力异常的求解及相互关系M18讲授8作业、自学145.1大地水准面的定义及性质水准面的定义、水准面的性质、大地水准面的定义////155.2正常重力场正常重力场的基本概念、重力位的球函数展开式、正常重力场的确定////165.3扰动位的作用及重力测量基本微分方程扰动位及其性质、大地水准面高、垂线偏差、重力扰动、（混合）重力异常////175.4大地水准面上及其外部扰动位的求解基于重力异常的求解、基于重力扰动的求解////185.5大地水准面高、垂线偏差和扰动重力的求解大地水准面高、垂线偏差、扰动重力////195.6重力归算方法空间（或自由空气）改正及空间重力异常、布格改正及布格重力异常、地形改正及相应的重力异常、地壳均衡改正及均衡重力异常M2,M34讲授10作业、自学20第六章第六章物理大地测量学应用案例解析本章重点难点：重力场对固体地球的意义及应用////216.1地球动力学过程固体地球密度分布、板块水平运动、板块垂直运动////226.2重力（异常）的重新理解重力、重力异常、密度异常、剩余整理异常、重力反演////236.3具体应用案例解析地壳厚度、有效弹性厚度等////四、考核方式序号考核环节操作细节总评占比1平时表现1.每周布置2-3道题目，平均每次课1道题以上。2.成绩采用百分制，根据作业完成准确性、是否按时上交、是否独立完成评分。3.考核学生对电力拖动自动控制系统基本知识的掌握能力，学生综合运用所学知识分析问题、解决问题的能力题型主要有作图、分析和计算题。15%2大作业1、本课程共安排5次作业。2、成绩采用百分制，根据作业完成情况评分。3、考核学生对物理大地测量学内涵外延的理解，基本知识点的掌握，解决实习问题的能力。35%3期末考试1、闭卷考试，成绩采用百分制，卷面成绩总分100分。3、主要考核学生对括重力测量（重力定义、重力测量原理、船载测量、卫星测高、卫星重力），位理论基础（引力位、离心力位和重力位，引力位的一些基本性质，边值问题），球函数，确定大地水准面的斯托克司理论（正常重力场、扰动位、大地水准面高、垂线偏差和扰动重力的求解）的掌握情况，以及用物理大地测量知识解决实际问题的能力。50%五、评分细则序号课程目标考核环节大致占比评分等级1M1平时表现40%A-到课率、随堂回答问题准确率介于90-100%。B-到课率、随堂回答问题准确率介于75-90%。C-到课率、随堂回答问题准确率介于60-75%。D-到课率、随堂回答问题准确率不足60%。2M2平时表现30%A-到课率、随堂回答问题准确率介于90-100%。B-到课率、随堂回答问题准确率介于75-90%。C-到课率、随堂回答问题准确率介于60-75%。D-到课率、随堂回答问题准确率不足60%。3M3平时表现30%A-到课率、随堂回答问题准确率介于90-100%。B-到课率、随堂回答问题准确率介于75-90%。C-到课率、随堂回答问题准确率介于60-75%。D-到课率、随堂回答问题准确率不足60%。4M1大作业30%A-独立思考、按时完成，论述思路清晰、格式合理、答案准确，有独立见解。B-独立思考、按时完成，论述思路清晰、格式合理、答案准确。C-独立思考、按时完成，论述思路比较清晰、格式比较合理、答案准确。D-作业抄袭，未能按时完成，作图不规范，解题思路混乱。5M2大作业30%A-独立思考、按时完成，论述思路清晰、格式合理、答案准确，有独立见解。B-独立思考、按时完成，论述思路清晰、格式合理、答案准确。C-独立思考、按时完成，论述思路比较清晰、格式比较合理、答案准确。D-作业抄袭，未能按时完成，作图不规范，解题思路混乱。6M3大作业40%A-独立思考、按时完成，论述思路清晰、格式合理、答案准确，有独立见解。B-独立思考、按时完成，论述思路清晰、格式合理、答案准确。C-独立思考、按时完成，论述思路比较清晰、格式比较合理、答案准确。D-作业抄袭，未能按时完成，作图不规范，解题思路混乱。7M1期末考试40%（详见评分标准）8M