测绘学概论第2章-大地测量学

123456概述大地测量系统与参考框架实用大地测量学椭球面大地测量学物理大地测量学卫星大地测量学目录CONTENTS1概述基本目标：测定和研究地球空间点的位置、重力及其随时间变化的信息,为国民经济建设和社会发展、国家安全、以及地球科学和空间科学研究等提供大地测量基础设施、信息和技术支持。大地测量学的基本任务现代大地测量学与地球科学和空间科学的多个分支相互交叉,已成为推动地球科学、空间科学和军事科学发展的前沿科学之一,其范围也已从测量地球发展到测量整个地球外空间。基本任务：建立和维护高精度全球和区域性大地测量系统与大地测量参考框架;获取空间点位置的静态和动态信息;测定和研究地球形状大小、地球外部重力场及其随时间的变化;测定和研究全球和区域性地球动力学现象,包括地球自转与极移、地球潮汐、板块运动与地壳形变以及其他全球变化;大地测量学的基本任务基本任务：5.研究地球表面观测量向椭球面和平面的投影变换及相关的大地测量计算问题;研究新型的大地测量仪器和大地测量方法;研究空间大地测量理论和方法;研究月球和行星大地测量理论和方法,研究月球或行星探测器定位、定轨和导航技术,构建月球或行星坐标参考系统和框架,探测月球和行星重力场大地测量学的基本任务20世纪70年代以前的大地测量通常称为传统大地测量。70年代以后,形成了现代大地测量,它通常具有六个特点。长距离、大范围高精度实时、快速“时间维”地心学科的融合现代大地测量学的特点2大地测量系统与参考框架大地测量参考框架有：坐标(参考)框架、高程(参考)框架和重力测量(参考)框架大地测量系统是总体概念,大地测量参考框架是大地测量系统的具体体现和实现。大地测量系统包括：坐标系统、高程系统/深度基准和重力参考系统。大地测量坐标系统和大地测量常数大地测量坐标系统表现形式上：空间直角坐标系统、大地坐标系统和球坐标系统。空间直角坐标一般用(x,y,z)表示;大地坐标用(经度λ,纬度φ,大地高H)表示原点位置不同：

地心坐标系统和参心坐标系统。大地测量坐标系统和大地测量常数P（B,L,H;x,y,z）ESGyzxoP’BNLHW大地测量坐标系统和大地测量常数地心坐标系统：应满足以下四个条件:质心;尺度;定向;地壳无整体旋转。参心坐标系统：西安1980坐标系统：IUGG75椭球北京1954(大地)坐标系统：克拉索夫斯基参考椭球大地测量坐标系统和大地测量常数大地测量常数：大地测量常数是指与地球一起旋转且和地球表面最佳吻合的旋转椭球(即地球椭球)几何和物理参数。基本常数惟一定义了大地测量系统。大地测量基本常数：

a;GM;J2

;ω大地测量坐标系统和大地测量常数大地测量坐标框架参心坐标框架天文大地网实现和维持的定义在参心坐标系统中区域性、二维、静态地心坐标框架国际地面参考框架(ITRF)是国际地面参考系统(ITRS)的具体实现。目前,ITRF已成为国际公认的应用最广泛、精度最高的地心坐标框架。高程基准高程基准定义了陆地上高程测量的起算点。区域性高程基准可以用验潮站的长期平均海面来确定,通常定义该平均海面的高程为零。在地面预先设置好一固定点(组),利用精密水准测量联测固定点与该平均海面的高差,从而确定固定点(组)的海拔高程。这个固定点就称为水准原点,其高程就是区域性水准测量的起算高程。高程系统和高程框架高程系统和高程框架高程系统我国的高程系统采用正常高系统。正常高的起算面是似大地水准面(似大地水准面可由物理大地测量方法确定)。由地面点沿垂线向下至似大地水准面之间的距离,就是该点的正常高,即该点的高程。高程系统和高程框架高程系统和高程框架高程框架高程框架是高程系统的实现。我国水准高程框架由全国高精度水准控制网实现，以黄海高程基准为起算基准，以正常高系统为水准高差传递方式。水准高程框架分为四个等级,分别称为国家一、二、三、四等水准控制网。高程框架的另一种形式是通过(似)大地水准面来实现。高程系统和高程框架3实用大地测量学平面控制测量的目的点位的传递点位的控制国家平面控制网经纬仪平面控制测量的技术水平角测量国家平面控制网测距仪及反射棱镜国家平面控制网平面控制测量的技术距离测量平面控制测量的技术三角高程测量卫星定位测量国家平面控制网2005年珠峰平面控制测量国家平面控制网

全国天文大地网共包含三角点、导线点48433个平面基准全国天文大地网国家平面控制网的布网方案布网方案

我国大地原点，是1980年国家大地坐标系起算点。大地原点位于陕西省泾阳县永乐镇。平面基准大地原点国家平面控制网的布网方案全国一二等水准路线高程基准国家高程控制网布网方案国家高程控制网水准仪及水准尺水准网的观测仪器：水准仪水准器高差△hAB=读数a-读数b△hAB水平线水平视线ABab国家高程控制网测高原理水准网的观测2005年珠峰高程控制测量国家高程控制网

水准原点位于青岛市观象山，是全国高程控制网的起算点,原点高程(1985)高出黄海平均海水面72.2604米。水准原点高程基准国家高程控制网4椭球面大地测量学椭球面大地测量学的基本任务椭球面大地测量学：研究旋转椭球面的数学性质以及以该面为参考的大地测量计算问题的学科。椭球面大地测量学的基本任务是：研究大地控制网的地面数据向椭球面的归算问题，研究椭球面法截线和大地线的性质，以及椭球面三角形的解算方法；研究大地测量主题及其解算方法；研究椭球面投影到平面上的问题，以及不同形式的地球坐标系之间的转换问题。

A12A21S12P1P2

法截线与大地线椭球面的大地线及其解算大地测量主题包含椭球面上一点的法线的平面称为法截面；法截面与该椭球面的交线称为法截线，椭球面上的两点间的最短程曲线称为大地线高斯-克吕格投影与地形图分带高斯-克吕格投影高斯-克吕格投影的分带5物理大地测量学物理大地测量学的任务和内容地球形状及外部重力场是地球坐标系统及其实现的基础高程测量最重要的参考面，大地水准面是地球重力场的一个等位面地球卫星轨道计算需要精密的重力场信息，地球重力场误差通过影响导航卫星的定轨，从而影响卫星的定位精度物理大地测量学主要是研究利用重力等物理观测量（包括直接观测量和间接观测量），确定地球形状、地球外部重力场及其变化的科学。重力测量技术相对重力测量：测定两点重力差

MA地lagAMB地lbgBLCR相对重力仪绝对重力测量自由落体原理

当v0=0,h0=0M*用激光干涉测h*用石英钟测tH(t)v0=0h0=0重力测量技术FG5绝对重力仪6卫星大地测量学卫星激光测距SLR应用卫星定轨测定测站的地心坐标，建立与维持地球参考框架精确测定地球引力场,大地测量常数及其时间变化。SLR技术对确定全球坐标系统有着重大贡献。卫星测高(SA)