大地测量学基础.pptx

大地测量学基础范志勇长沙理工大学测绘教研室 第一章 绪 论一、大地测量学的定义定义：大地测量学是为人类活动提供空间信息的科学，着重研 究地球的几何特征（形状和大小）和基本物理特性（重力场）及其变化。性质：地球科学的一个分支，是一门地球信息科学，既是基础 科学，又是应用科学任务：测量和描绘地球并监测其变化，为人类活动提供关于地 球的空间信息；研究宇宙空间其它星球的状态。经典大地测量学：视地球为不变刚体，均匀旋转球体或椭球 体，在一定范围内测绘地球和研究其形状、大小及外 部重力场。 现代大地测量学：以空间大地测量学为主要标志，研究地球及外部宇宙空间。 与经典大地测量学相比，在研究方法、手段方面有显著不同。主要表现在人造卫星、空间探测器、计算机、通讯技术等先进技术的应用。二、大地测量学的地位和作用1、是国民经济建设和社会发展基础先行性的重要保证。 确定地球的形状、大小重力场参数；统一全国坐标框架，建立国家和精密城市控制网，精确测定控制点的坐标，为经济建设服务 国民经济建设需要地形图及相关资料，测绘地形图需要建立控制网，建立控制网需要建立坐标框架，建立坐标框架须知道地球的形状、大小及重力参数。而这些方面正是大地测量学所研究的内容。 2、在防灾、减灾、救灾及环境保护、监测、评价中的作用 1). 建立大地形变监测系统，为地震预报提供有关资料； 2). 监测泥石流、山体滑坡、雪崩、森林火灾、洪水等灾害， 并为灾后评估提供资料； 3). 监测海水面的变化； 4). 为灾难事件救援提供快速定位；如空难、海难、交通事故； 5). 环境监测，如沙漠，森林，土地利用情况等； 这些监测一般是利用GPS、遥感卫星、VLBI、激光测卫（SLR）等技术， 必须要知道地球的形状大小、重力场模型、地心坐标等。3、是发展空间技术和国防建设的重要保障1). 为卫星、导弹、航天飞机及其它宇宙探测器提供精确的地球参考框架和全球重力场模型；2). 为战争提供军事测绘保障，超前储备保障，动态实时保障。如提供战区电子地图、数字影像图，打击目标的精确三维坐标。4、 在当代地球科学研究中有重要地位1). 建立与维持高精度的坐标框架和区域性与全球的三维大地网，长期监测网点随时间的变化；2). 监测和分析各种地球动力学现象；提供有关地球动力（地壳板块运动）过 程中时空度量上的定量定性信息；3). 测定地球形状和外部重力场的精细结构及其随时间的变化，进一步精化地球重力场模型；4). 是测绘科学的各分支学科的基础科学，极大地影响着测绘科学的发展。三、大地测量学的基本体系1、 测量学的两个分支 普通测量学：研究小范围的地球表面，认为该范围的地 球表面是平面，且铅垂线彼此平行。 大地测量学：研究全球或大范围的地球，认为铅垂线彼 此不平行，研究地球的形状、大小及重力场。 现代大地测量(三个基本分支)2、大地测量学的基本体系1)、几何大地测量学：即天文大地测量学 基本任务 确定地球形状、大小，地面点的几何位置 主要内容 国家大地测量控制网建立的理论、方法，精 密测角、测距、测水准；地球椭球数学性质，椭球面上 的测量计算，椭球数学投影，地球椭球几何参数的数学 模型等2)、物理大地测量学（理论大地测量学） 基本任务：用物理方法（重力测量）确定地球形状及其 外部重力场。 主要内容：位理论，地球重和场，重力测量及其归算， 推球地球形状及外部重力场的理论与方法。3)、空间大地测量学 以人造地球卫星及其它空间探测器为代表的空间大地测量的理论、技术与方法。 大地测量学还可进一步 应用大地测量学：以建立国家大地测量控制网为中心内容 椭球大地测量学：坐标系建立、地球椭球性质、投影数学变换 大地天文测量学：测量天文经度、纬度及天文方位角 大地重力测量学：重力场、重力测量方法 海洋大地测量学: 地球动力学: 卫星大地测量学: 大地测量数据处理学:3、现代在地测量的特征 1)、测量范围大，范围从地区、全球乃至宇宙空间； 2)、研究对象和范围不断深入、全面和精细，从静态测量发展到动态测量，从地球表面测绘发展到地球内部构造及动力过程的研究； 3)、观测精度高； 4)、观测周期短。4、大地测量的基本内容1)、确定地球形状、外部重力场及其变化；建立大地测量坐标系；研究地壳形变，极移和海洋水面地形用其变化2)、研究月球及太阳系行星的形状及重力场3)、建立和维护国家和全球天文大地水平控制网、精密水准网及海洋大地控制网4)、研究为获得高精度测量成果的仪器和方法5)、研究地球表面向椭球面或平面的投影数学变换及有关的大地测量计算6)、研究大规模、高精度和多类别的地面网、空间网及其联合网的数学处理理论方法，测量数据库的建立及应用。亚历山大城φSφR赛尼城四、大地测量学的发展简史1、第一阶段：地球圆球阶