大地測量學(xué)第一章

1、 2000 McGraw-Hill,Introduction to Object-Oriented Programming with Java-Wu,Chapter 0 - 1,第1章 緒論,一、大地測量學(xué)的定義、 作用及其內(nèi)容體系, 2000 McGraw-Hill,Introduction to Object-Oriented Programming with Java-Wu,Chapter 0 - 2,1.1 大地測量學(xué)的定義和作用,一、大地測量學(xué)的定義 1、定義：測量和描繪地球及其他星體并監(jiān)測其變化規(guī)律，為人類活動提供關(guān)于地球的空間信息的一門地球信息科學(xué)。 2、學(xué)科特點：既是一門基礎(chǔ)學(xué)

2、科，又是一門應(yīng)用學(xué)科，屬于地球科學(xué)的一個分支。 3、分類： （1）經(jīng)典（常規(guī)）大地測量學(xué)：假設(shè)地球為不變的剛體，均勻旋轉(zhuǎn)的橢球體，在一定范圍內(nèi)測繪地球并研究地球形狀、大小及外部重力場。 （2）現(xiàn)代大地測量學(xué)：是以人造地球衛(wèi)星及其他空間探測器為手段的空間測繪技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用，形成了空間大地測量學(xué)。, 2000 McGraw-Hill,Introduction to Object-Oriented Programming with Java-Wu,Chapter 0 - 3,1.1 大地測量學(xué)的定義和作用,二、大地測量學(xué)的地位和 作用 1、具有基礎(chǔ)先行性的保證作用。具體表現(xiàn)在幾個方面： （1）任何

3、經(jīng)濟建設(shè)和社會發(fā)展的行業(yè)都離不開地形圖，地形圖的作用是為規(guī)劃、設(shè)計和發(fā)展提供依據(jù)。 地形圖是任何經(jīng)濟建設(shè)部門規(guī)劃發(fā)展必需的基礎(chǔ)性資料。 測繪地形圖首先要有：控制網(wǎng)，取得坐標，建立坐標系； 測定地球的形狀、大小及外部重力場參數(shù)。, 2000 McGraw-Hill,Introduction to Object-Oriented Programming with Java-Wu,Chapter 0 - 4,1.1 大地測量學(xué)的定義和作用,所以大地測量學(xué)在經(jīng)濟社會發(fā)展中起著決定性的基礎(chǔ)保證作用。 2、在某些特殊領(lǐng)域具有獨具風(fēng)貌的特殊作用。 是指在防災(zāi)、減災(zāi)、救災(zāi)以及環(huán)境監(jiān)測，環(huán)境評估與保護等領(lǐng)域中具

4、有特殊作用。其具體表現(xiàn)在： 在地震中，我們知道，地震具有周期性，地震過程是在地球板快運動中能量積累及釋放的過程，多發(fā)生在板塊消減帶或板塊斷裂帶，板塊消減也好，斷裂也好，都會引起地球的變形，世界各個國家包括我國都在地震帶區(qū)域內(nèi)建立了高精度的大地測量形變監(jiān)測系統(tǒng)，用, 2000 McGraw-Hill,Introduction to Object-Oriented Programming with Java-Wu,Chapter 0 - 5,1.1 大地測量學(xué)的定義和作用,GPS和甚長基線干涉VLBI，激光測衛(wèi)星SLR等現(xiàn)代大地測量手段進行自動連續(xù)監(jiān)測。 在山體滑坡、泥石流及雪崩等災(zāi)害監(jiān)測中發(fā)揮作

5、用。世界上每年都發(fā)生各種災(zāi)難事件，如空難、海難等，國際社會建立了各種救援系統(tǒng)，其關(guān)鍵是用GPS快速定位及衛(wèi)星通訊技術(shù)，將災(zāi)難的地點及情況及時通報并組織救援。 又如溫室效應(yīng)是全球共同關(guān)注的環(huán)境問題，溫室效應(yīng)引起海水面上升，對海水面上升監(jiān)測，也需要現(xiàn)代大地測量技術(shù)，用GPS將全球驗潮站聯(lián)測到VLBI站及SLR站，以對海水面進行監(jiān)測，分析監(jiān)測結(jié)果，分析海水面變化。, 2000 McGraw-Hill,Introduction to Object-Oriented Programming with Java-Wu,Chapter 0 - 6,1.1 大地測量學(xué)的定義和作用,另外，監(jiān)測沙化，監(jiān)測森林，監(jiān)

6、測洪水，離不開RS，動態(tài)GIS，這些都離不開大地測量學(xué)的支持。因為發(fā)射近地衛(wèi)星需要精密的重力場模型，發(fā)射站及跟蹤站需要有地心坐標，發(fā)展動態(tài)GIS也要有大地控制點做保證。 3、是發(fā)展空間技術(shù)和國防建設(shè)的重要保障。 空間科技發(fā)展的水平是一個國家綜合科技的重要指標，是一個國家綜合國力的重要指標，也是一個國家國防能力的重要指標。 衛(wèi)星發(fā)射，導(dǎo)彈制導(dǎo)，航天飛機及其他空間探測器的跟蹤與返回，都離不開大地測量學(xué)的支持和保障。, 2000 McGraw-Hill,Introduction to Object-Oriented Programming with Java-Wu,Chapter 0 - 7,1.1

7、 大地測量學(xué)的定義和作用,在空間技術(shù)上的這種保障作用體現(xiàn)在： 1）要有一個精確的地球參考框架，即慣性坐標系（空間固定坐標系，與地球自轉(zhuǎn)無關(guān)）和地心地固坐標系（用于描述飛行器在此坐標系中的相對運動，與地球同步自轉(zhuǎn)） 地球參考框架是由地面上若干個精確已知坐標的基準點和描述地球的4個參數(shù)（長半軸a，地球重力場二階位系數(shù)J2，地球自轉(zhuǎn)角速度，地球引力常數(shù)與質(zhì)量乘積）構(gòu)成。這個參考框架需要用大地測量對地球進行定位和定向。, 2000 McGraw-Hill,Introduction to Object-Oriented Programming with Java-Wu,Chapter 0 - 8,1.1

8、 大地測量學(xué)的定義和作用,2）要有一個精確的全球重力場模型，用來描述對飛行器的約束。 重力場模型中位展開系數(shù)是衛(wèi)星軌道動力方程中的決定性參數(shù)。 在國防中的這種保障作用體現(xiàn)在： 從古代戰(zhàn)爭到現(xiàn)代戰(zhàn)爭，以及未來戰(zhàn)爭，都需要軍事測繪做保障，1）超前儲備保障； 2）動態(tài)實時保障。 例如，戰(zhàn)爭區(qū)域中的電子地圖，數(shù)字地圖，軍事目標的三維坐標是現(xiàn)代戰(zhàn)爭中不可缺少的測繪文件，而這些軍事測繪資料都離不開大地測量手段取得。 4、在當代地球科學(xué)研究中的地位越來越重要。, 2000 McGraw-Hill,Introduction to Object-Oriented Programming with Java-Wu

9、,Chapter 0 - 9,1.1 大地測量學(xué)的定義和作用,用衛(wèi)星測高技術(shù)SLR和重力測量數(shù)據(jù)測定海底板塊邊界 分布情況，監(jiān)測海水面變化，以高分辨率測定海底地形。 利用VLBI及SLR能以1mm/秒的分辨率精確地測定板塊 相對運動，監(jiān)測地殼運動，為解釋板塊運動、斷裂、地震 活動提供科學(xué)依據(jù)。 總之，大地測量學(xué)是測繪科學(xué)的各個分支學(xué)科（包括工 程測量、海洋測繪、礦山測量、航測、地圖制圖及GPS等） 的基礎(chǔ)學(xué)科。因為大地測量學(xué)的基礎(chǔ)理論、手段和方法 為這些測繪學(xué)科提供了先決條件。, 2000 McGraw-Hill,Introduction to Object-Oriented Programm

10、ing with Java-Wu,Chapter 0 - 10,1.2 大地測量學(xué)的基本體系和內(nèi)容,一、基本體系,測量學(xué),普通測量學(xué),大地測量學(xué),研究范圍不大的地球表面，在不損精度的情況下，認為是一個平面，計算時各個測站鉛垂線也相互平行。,研究全球或相當大范圍內(nèi)的地球，各個測站鉛垂線不相互平行，同時顧及地球重力場及形狀，因為地球重力場對研究地球形狀，對高精度測量及數(shù)據(jù)處理有著不可忽視的作用和影響。, 2000 McGraw-Hill,Introduction to Object-Oriented Programming with Java-Wu,Chapter 0 - 11,1.2 大地測量學(xué)

11、的基本體系和內(nèi)容,大 地 測 量 學(xué),經(jīng) 典 大 地 測 量 學(xué),現(xiàn) 代 大 地 測 量 學(xué),以建立國家大地控制網(wǎng)為主要任務(wù),應(yīng)用大地測量學(xué),橢球大地測量學(xué),天文大地測量學(xué),重力大地測量學(xué),測量平差,幾何大地測量學(xué),物理大地測量學(xué),空間大地測量學(xué),以研究大地坐標系建立，地球橢球性質(zhì)，投影數(shù)學(xué)變換為主要任務(wù),以研究測量天文經(jīng)度、緯度和方位角為主要任務(wù),以研究地球重力場及重力測量方法為主要任務(wù),以研究大地控制網(wǎng)計算為主要任務(wù),研究如何確定地球大小和形狀及確定地面點的幾何位置為主要任務(wù),以用物理方法確定地球形狀及外部重力場為主要任務(wù),研究人造衛(wèi)星為代表的空間大地測量的理論、技術(shù)和方法為主要任務(wù), 2

12、000 McGraw-Hill,Introduction to Object-Oriented Programming with Java-Wu,Chapter 0 - 12,1.3 大地測量學(xué)的發(fā)展簡史和展望,一、簡史 人類探索地球大小與形狀問題是最復(fù)雜的科學(xué)問題。從遠古時代 到現(xiàn)代從來沒有停止過，可以說是孜孜以求，回顧對這一問題的 探索大體經(jīng)歷了如下4個階段： 1、地球圓球階段（從遠古17世紀末） 用弧度測量測出地球的半徑 2、地球橢球階段 在幾何大地測量方面： 1）建立了長度單位； 2）提出了最小二乘法；, 2000 McGraw-Hill,Introduction to Object-

13、Oriented Programming with Java-Wu,Chapter 0 - 13,1.3 大地測量學(xué)的發(fā)展簡史和展望,3）開始形成橢球大地測量學(xué)； 4）大規(guī)模開展弧度測量； 5）推算了不同的橢球參數(shù)。如，貝塞爾、克拉克。 在物理大地測量方面： 1）提出了克萊羅定理； 2）提出了重力位函數(shù)； 3）提出了地殼均衡學(xué)說； 4）重力測量有大進展。, 2000 McGraw-Hill,Introduction to Object-Oriented Programming with Java-Wu,Chapter 0 - 14,1.3 大地測量學(xué)的發(fā)展簡史和展望,3、大地水準面階段 在幾何大地測量方面： 1）出現(xiàn)了三個天文大地網(wǎng)； 2）出現(xiàn)了因瓦尺； 在物理大地測量方面： 1）提出了大地測量邊值理論問題； 2）提出了新的橢球參數(shù)。 4、現(xiàn)代大地測量階段, 2000 McGraw-Hill,Introduction to Object-Oriented Programming with Java-Wu,Chapter 0 - 15,1.3 大地測量學(xué)的發(fā)展簡史和展望,20世紀下半葉，以電磁波測距，人造地球衛(wèi)星定位系 統(tǒng)，VLBI等新測量技術(shù)出現(xiàn)，又給大地測量帶來革命 性的變革，從而進入以空間技術(shù)為代