河南地礦職業學院羅朋飛2.1大地測量學概述目錄contains大地測量學的基本任務01

大地測量學的作用與服務對象02

大地測量學的現代發展03

大地測量學的學科體系04大地測量學的基本任務01一、大地測量學的基本任務(1)建立和維護高精度全球和區域性大地測量系統與大地測量參考框架；(2)獲取空間點位置的靜態和動態信息；(3)測定和研究地球形狀大小、地球外部重力場及其時間變化；(4)測定和研究全球和區域性地球動力學現象，包括地球自轉與極移、地球潮汐、板塊運動與地殼形變以及其他全球變化；(5)研究地球表面觀測量向橢球面和平面的投影變換及相關的大地測量計算問題；(6)研究新型的大地測量儀器和大地測量方法；(7)研究空間大地測量理論和方法；(8)研究月球和行星大地測量理論和方法。NSaab地球橢球點的定位一、大地測量學的基本任務現代大地測量通常具有六個特點（1）長距離、大范圍(2)高精度(3)實時、快速(4)“時間維”(6)學科的融合(5)地心大地測量學的作用與服務對象02二、大地測量學的作用與服務對象1.經濟建設珠港澳大橋國家高速公路網布局方案圖二、大地測量學的作用與服務對象煤炭開采大氣層中的電離層2.資源與環境發展二、大地測量學的作用與服務對象空間站神州十九號3.空間技術與航天工程二、大地測量學的作用與服務對象4.地球自轉與地球動力學地球自轉全球地球動力學模擬二、大地測量學的作用與服務對象5.國防安全與軍事信息化信息化作戰遙感遙測產品大地測量學的現代發展03三、大地測量學的現代發展傳統大地測量學主要研究地球的幾何形狀、定向及其重力場，并關注在地球上點的定位、重力值等。現代大地測量則已超過原來傳統的研究內容，將原來所考慮的靜態內容在長距離、大范圍、實時和高精度測量的條件下，和時間(歷元)這一因素聯系起來。大地測量學的學科體系04四、

大地測量學的學科體系現代大地測量學分為四個方面的基本內容:實用大地測量學、橢球面大地測量學、物理大地測量學和衛星大地測量學。2.2大地測量系統與大地測量參考框架目錄contains高程系統和高程框架03深度基準04重力系統和重力測量框架05大地測量坐標框架02大地測量坐標系統與大地測量常數01大地測量坐標系統和大地測量常數01一．大地測量坐標系統和大地測量常數1.地心坐標系統地心直角坐標系示意

地心空間直角坐標系統原點位于地球質心，z軸和x軸的定向由某一歷元的地球定向參數確定，y與x、z構成空間右手直角坐標系。2.參心坐標系統

參心坐標系統的原點位于參考橢球中心，z軸(橢球旋轉軸)與地球自轉軸平行，x軸在參考橢球的赤道面并平行于天文起始子午面。橢球定位與局部區域的大地水準面最為密合而建立的坐標系。一．大地測量坐標系統和大地測量常數3.大地測量常數(1)大地測量基本常數(2)大地測量導出常數地球橢球的基本幾何參數旋轉橢球橢球短半軸:b橢圓的第一偏心率:幾何扁率：

地球赤道半徑a；地心引力常數GM；地球動力學形狀因子J2；地球自轉角速度ω。大地測量坐標框架02二．大地測量坐標框架大地測量坐標框架是通過大地測量手段，實現大地測量坐標系統。大地測量坐標框架由

若干個固定在地面上的大地網(點)或其他實體(靜止或運動的物體)按相應于大地坐標測量系統的規定模式構建，它是大地測量坐標系統的具體體現和實現。1.參心坐標框架2.地心坐標框架傳統的大地測量坐標框架是由天文大地網實現和維持的，一般定義在參心坐標系統中，是一種區域性、靜態的地球坐標框架。國際地面參考(坐標)框架是國際地面參考(坐標)系統的具體實現。高程系統和高程框架03三．高程系統和高程框架水準原點位于青島市觀象山高程基準定義了陸地上高程測量的起算點。區域性高程基準可以用驗潮站處的長期平均海面來確定，通常定義該平均海面的高程為零。我國高程基準采用黃海平均海水面，驗潮站是青島大港驗潮站在其附近有“中華人民共和國水準原點”。1985國家高程基準，水準原點高程為72.2604m。1.高程基準三．高程系統和高程框架水準原點位于青島市觀象山2.高程系統我國的高程系統采用正常高系統。正常高：由地面點沿垂線向下至似大地水準面之間的距離，即該點的高程。3.高程框架高程框架是高程系統的實現。我國水準高程框架由全國高精度水準控制網體現，以黃海高程基準為起算基準，正常高系統為水準高差傳遞方式。深度基準04四．深度基準深度基準面與平均海面的關系1.深度基準概念

深度是指在海洋水深測量所獲得的水深值，是從測量時的海面起算的。2.我國采用的深度基準面

我國1956年以前采用路最低低潮面作為深度基準面，1956年以后采用弗拉基米爾斯基理論最低潮面作為深度基準面。重力系統和重力測量框架05五．重力系統和重力測量框架重力是重力加速度的簡稱。國家重力測量框架由分布在全國的若干絕對重力點和相對重力點構成的重力控制網。目前啟用的國家重力測量框架為2000國家重力基本網。2000國家重力基本網點位分布示意圖2.3實用大地測量目錄contains

實用大地測量學的任務與方法01國家平面控制網02國家高程控制網03國家重力控制網04實用大地測量學的任務與方法01一、

實用大地測量學的任務與方法實用大地測量學的基本任務是建立地面大地控制網，即以精確可靠的地面點坐標、高程和重力值來實現大地測量系統。地面大地控制網大體分為：平面控制網高程控制網重力控制網國家平面控制網02二、國家平面控制網點位的傳遞XA，XB

XP′XB，XC

XP″檢查：XP′-XP″=?提高精度:(XP′+XP″)/21.平面控制測量目的進行平面控制測量，主要目的是完成點位(坐標)的傳遞和控制。已知：XA，XBXP

傳遞

交會二、國家平面控制網2.平面控制測量的技術(1）水平角測量在平面控制測量中，用于測量水平角和垂直角的主要測量儀器是經緯儀。(2）距離測量為推算平面控制點的坐標，必須測定網中少量邊長作為起始邊，作為尺度標準。經緯儀測距儀全站儀反射棱鏡二、國家平面控制網(3）三角高程測量。三角高程測量是觀測相鄰兩點的垂直角和距離，進而計算兩點間的大地高差，三角高程測量可實現大地高系統的高程傳遞。(4）衛星定位測量。利用衛星定位系統測定點的坐標，是近年來迅速發展的定位新技術。三角高程測量原理衛星定位測量二、國家平面控制網3.國家平面控制網的布網方案一等三角鎖布設方案國家平面控制網根據當時的測繪技術水平和條件，可以采用傳統的測量角度、邊長的技術，也可以采用衛星定位技術布設平面控制網。二等三角鎖、網布設方案國家GPSA、B級網國家高程控制網03三、國家高程控制網1.國家水準網的布網方案國家水準網采用從高到低、從整體到局部，逐級控制、逐級加密的方式布設，分為一、二、三、四等水準網。一等水準路線示意圖三、國家高程控制網2.國家水準網的觀測水準測量是目前精密測定地面點海拔高程的主要手段，其主要測量設備是水準儀和水準尺。水準測量原理水準儀水準尺國家重力控制網03四、國家重力控制網同國家平面控制網和高程控制網一樣，重力測量控制網也采用逐級控制的方法在全國范圍內建立各級重力控制網，然后在此基礎上為各種不同目的再進行加密重力測量。LCR相對重力測量儀2.4橢球面大地測量學目錄contains

01橢球面大地測量學的基本任務

02橢球面的大地線及其解算

03高斯一克呂格投影與地形圖分原因：

(1)由于地球表面的彎曲，不同海拔高度處的地面幾何觀測量存在不同程度的變形；

(2)由于地球形狀復雜，不同地理位置上的鉛垂線之間的關系非常復雜，而實用大地測量都是在以鉛垂線為依據的站心地平坐標系中進行的。大地水準面的起伏變化橢球面大地測量是實用大地測量數據處理的數學基礎橢球面大地測量學的基本任務01一．

橢球面大地測量學的基本任務橢球面大地測量學的基本任務是:研究大地控制網的地面數據向橢球面的歸算問題；研究橢球面法截線和大地線的性質，以及橢球面三角形的解算方法;研究大地測量主題及其解算方法;研究橢球面投影到平面上的問題，以及不同形式的地球坐標系統之間的轉換問題。橢球面三角系化算到高斯投影面產生換帶的原因橢球面的大地線及其解算02二、橢球面的大地線及其解算1.法截線與大地線過橢球面上任意一點P可作一條垂直于橢球面的法線，包含這條法線的平面叫作法截面，法截面與橢球面的交線叫法截線。橢球面上兩點間的最短程曲線稱為大地線。大地線是兩點間唯一最短線，位于相對法截線之間。法截面和法截線大地線二、橢球面的大地線及其解算2.大地測量主題如何解算橢球面上兩點間距離最短連線(大地線)；如何解算由大地線圍成的橢球面三角形；坐標、邊長和方法角計算問題。大地測量主題：正主題：已知P1(B1L1)A12S12，求P2(B2L2)A21反主題：已知P1(B1L1)P2(B2L2)，求S12A12A21A12A21S12P1P2大地測量高斯一克呂格投影與地形圖分帶03三、

高斯一克呂格投影與地形圖分帶高斯投影——橫切橢圓柱正形投影。又稱為高斯—克呂格投影。同時滿足等角和高斯投影條件。目的：將球面坐標轉換為平面坐標。(1)高斯一克呂格投影的概念高斯—克呂格投影OSN赤道面中央子午線M三、

高斯一克呂格投影與地形圖分帶(2)高斯-克呂格投影的分帶高斯投影分帶高斯投影分帶法是按6o經差（或3o經差）將地球劃分成60個帶（或120個帶），然后將每帶投影到平面上。三、

高斯一克呂格投影與地形圖分帶(2)高斯-克呂格投影的分帶高斯平面直角坐標系

我國對高斯平面直角坐標系的建立做了以下規定：（1）ｘ坐標都是正的；（2）ｙ坐標為了避免出現負值，在y坐標上加上

500km;（3）為了區分位于不同投影帶的點的坐標值，在y坐標前面冠以帶號。2.5我國近七十年大地測量的進展目錄contains20世紀90年代03珠峰測量

0120世紀50~70年代

0220世紀80年代

042000年以來20世紀50~70年代01一、20世紀50~70年代1.1954北京坐標系統和我國天文大地網1954北京坐標系統暫時采用了克拉索夫斯基橢球，并與蘇聯1942年坐標系統進行聯測，通過計算建立了我國大地坐標系統。一、20世紀50~70年代2.全國第一期水準網和1956年黃海高程基準我國第一期水準網開始于1951年，到1976年基本完成。共完成一等水準測量線路約6萬km，二等水準13萬km,構成了基本覆蓋我國大陸和海南島的一、二等水準網。以青島驗潮站1950-1956年驗潮資料算得的平均海面為零的高程系統。原點設在青島市觀象山。該原點以"1956年黃海高程系"計算的高程為72.289米。一、20世紀50~70年代3.1957重力基本網1957年重力基本網:由21個基本點和82個一等點組成,該網與蘇聯的三個重力基本點連測，屬波茨坦重力系統。4.第一代全國似大地水準面20世紀50~70年代，采用天文重力水準和天文水準技術，建立了我國54北京坐標系統下的我國第一代似大地水準面CLQG60，滿足了當時天文大地網地面觀測數據歸算到參考橢球面的需要，80年代初曾將CLQG60轉換到我國1980西安坐標系統。一、20世紀50~70年代5.珠穆朗瑪峰海拔高程第一次精確測定1975年我國珠峰高程測定1975年，我國對世界最高峰--珠穆朗瑪峰的高程進行了測定。利用三角測量、導線測量、水準測量、三角高程測量、重力測量、天文觀測和探空氣象測量，算得從我國黃海平均海面起算珠峰峰頂巖面海拔高程為8848.13m。20世紀80年代02二．20世紀80年代大地原點1.天文大地網平差與1980西安坐標系統中國天文大地網近5萬個點的整體平差從1972年開始，到1982年完成。平差計算采用兩種不同的方法分別在不同的計算機上進行對算，這兩種平差的最后結果在計算精度范圍內一致。1980西安坐標系統的大地原點位于陜西省西安市北的咸陽市涇陽縣永樂鎮,稱為西安原點。二．20世紀80年代2.1985國家高程基準與布測國家第二期水準控制網水準原點1985年建成1985國家高程基準水準原點測量二．20世紀80年代

1981年開始著手國家一等水準網加密和二等水準網的布設和觀測工作，到1991年8月完成了全部外業觀測和內業數據處理工作，從而建立起我國新一代高程控制網的骨干和全面基礎。1985國家高程基準水準原點高程H=72.260m。二．20世紀80年代3.1985國家重力基本網1985國家重力基本網的建立從1981年開始，1987年起，我國正式以該網作為我國重力測量基準。LCR相對重力測量儀20世紀90年代03三．20世紀90年代1.國家GPSA級和B級網

中國國家A級和B級GPS大地控制網分別于1996年和1997年建成并先后交付使用，這標志著我國空間大地網的建設已進入一個新階段。2.國家第二期一等水準網的復測

1991年開始，采用更高的精度，對國家一等水準網進行復測，完成273條線路，總長9.4萬km，構成99個閉合環。3.我國的地球重力場模型

在國家“六·五”和“七·五”計劃期間，利用我國實測重力數據和全