大地测量学 - 全部知识点
以下为《大地测量学 - 全部知识点》的无排版文字预览，完整内容请下载
绪论
大地测量学的定义：大地测量学是通过在地面上建立大地控制网，精确测定大地控制网点的坐标，研究测定地球形状、大小和地球重力场的理论、技术与方法的学科。
大地测量学的作用：①为地形测图与大型工程测量提供基本控制；②为城建和矿山工程测量提供起始数据 ；③为地球科学的研究提供信息；④在防灾、减灾和救灾中的作用； ⑤发展空间技术和国防建设的重要保障。
大地测量的基本任务：①技术任务 精确测定大地控制点的位置及其随时间的变化也就是它的运动速度场，建立精密的大地控制网，作为测图的控制，为国家经济建设和国防建设服务。
②科学任务 测定地球形状、大小和重力场，提供地球的数学模型，为地球及其相关科学服务。
大地测量学的主要研究内容：①大地测量 ②卫星大地测量学 ③惯性大地测量学 ④大地重力学 ⑤天文测量 ⑥椭球测量学 ⑦测量平差
大地测量学与普通测量学的区别：①大地测量学的精度等级高②大地测量学的测量范围广③相比于重视测绘地形图的施工测量，大地测量学侧重于如何建立大地坐标、建立大地控制网并精确的测定大地控制网点的坐标。
大地测量基础知识
总地球椭球满足的条件：①椭球的质量等于地球质量，角速度相等。②椭球体积与大地体体积相等，它的表面与大地水准面的差距平方和最小。③椭球中心与地心重合，椭球短轴与地球平自转轴重合，大地起始子午面与天文起始子午面平行。
常用大地测量坐标系统：
①天球坐标系统：春分点，天球赤道面，X轴指向春分点，Z轴为地球的自转轴，Y轴与XZ构成右手坐标系。
a.球面坐标 b.直角坐标
②地球坐标系统
a.天文坐标系：大地水准面与铅垂线，正高：沿铅垂线到大地水准面的距离。
b.大地坐标系（L，B，H）：参考椭球与椭球面法线，大地高：沿椭球面法线到参考椭球的距离。大地方位角：P点的子午面与过P点法线及Q点的平面所成的角度。
c.空间大地直角坐标系（X，Y，Z）：O为椭球中心，Z与椭球旋转轴一致，X与椭球赤道面和格林尼治平均子午面的交线重合，Y与XZ正交指向东方构成右手坐标系。
某一点的大地坐标（B，L，H）与空间大地直角坐标（X，Y，Z）之间有如下的关系：
d.地心坐标系：以总地球椭球为旋转椭球构成的坐标系。
③站心坐标系
a.站心地平直角坐标系 b.站心地平极坐标系
④高斯平面直角坐标系：以赤道和中央子午线的交点为坐标原点，赤道的投影为横坐标，中央子午线的投影为纵坐标。
常用的时间系统：
①恒星时（ST）：以春分点为参照点，春分点连续两次经过测站子午圈的时间间隔为一恒星日。
②平太阳时（MT）：以平太阳（平均速度运行的太阳）为参考点的时间系统，平太阳连续两次经过测站子午圈的时间间隔为一平太阳日。平太阳时从半夜零点起算，成为民用时。
③世界时（UT）：格林尼治的平太阳时（从半夜零点算起）定义为世界时。
④历书时（ET）：以地球公转为基准的时间系统。
⑤原子时（IAT）：以物质内部的原子运动周期为基准的时间系统。
⑥协调世界时（UTC）以原子时秒长定义的世界时。
⑦GPS时：1980.01.06的世界协调时。
重力：引力与离心力的合力。
重力位：重力场空间位置的标量函数。
重力位水准面：重力位与垂直于重力的方向L的偏导数即该方向重力的分力。
正常重力位：正常椭球（与地球质量相同且分布均匀的椭球）所产生的重力位。地球的重力位被分为正常重力位和扰动位。
正常重力：正常重力位的梯度。
扰动位：地球重力位与正常重力位的差异称为扰动位。
地球重力场参数：①赤道上的正常重力位②，③球谐系数④地球的自转速度⑤赤道上的正常重力⑥重力偏率⑦椭球长半径。
水准面的不平行性：水准面又叫重力等位面。两水准面位能差△w=gh在两点纬度不同的A、B两点上：-△w=gAhA=gBhB由于不同纬度处g不同，即gA≠gB，所以hA≠hB。
重力异常△g：地面点实测重力加速度g与相应正常重力加速度γ的差值△g=g-γ。
水准测量理论闭合差——水准测量所经的路线不同，测得的高差也不同，造成的水准测量结果的多值性，在闭合环形水准路线中，产生理论闭合差。
解决方法:合理选择高程系统,对水准测量加不平行改正。
测定垂线偏差的方法：①天文大地测量方法。②重力测量方法。③综合大地重力测量方法。④GPS测量方法。
测定大地水准面差距的基本方法：①地球重力场模型法。②斯托克法（利用重力异常计算扰动位，再计算N）。③卫星测高法（利用卫星求出海面点的地心向径，再求出N）。④GPS高程模拟法。⑤最小二乘配置法。
测定地球形状和大小的基本方法：天文大地测量方法；重力测量方法（根据克莱罗某某，测定归算至海平面的重力g、大地纬度B和地球自转角速度ω，计算扁率α）；空间大地测量方法；面积法。
正高某某：以大地水准面和铅垂线定义的高程系统。
正常高某某：以似大地水准面为基准的高程系统。
似大地水准面：将各点的正常高沿铅垂线向下截取相应的点构成的连续的平面称为似大地水准面。似大地水准面不具备水准面的性质，只能用作计算辅助。
正常高：利用正常椭球的正常重力加速度γ替代地球重力加速度g得到的高程。其数值不随着水准路线而异，是唯一确定的。
大地高某某：以参考椭球面和椭球法线定义的高程系统。
高程异常：似大地水准面至椭球面的距离。 大地水准面差距：大地水准面至椭球面的距离。
力高：水准面在纬度45°处的正常高。
地区力高某某：用地区平均纬度处的正常重力 代替 的高程系统。
水准面：静止的液体表面称为水准面
大地水准面：平均海水面延伸到大陆下，并处处与铅垂线正交，包围整个地球的封闭水准面称为大地水准面。
外业测量的基准面与基准线：大地水准面与铅垂线。
内业计算的基准面与基准线：参考椭球面和椭球面法线。
垂线偏差： 同一测站点上铅垂线与椭球面法线不会重合。两者之间的夹角u称为垂线偏差。
参考椭球：把形状和大小与大地体相近，且两者之间相对位置确定的旋转椭球称为参考椭球。
总地球椭球（平均椭球）：和整个大地体最为接近、密合最好的椭球。
椭球定位：确定参考椭球与大地水准面的位置关系的过程称为椭球定位。
大地测量控制网的建立
国家大地控制网的作用：①为地形测图提供精度控制（限制误差累计，提供统一的坐标系，提供点位的平面坐标、保证平面测图）；②为研究地球的形状、大小及其他科学问题提供研
究资料；③为国防建设和空间技术提供资料。
国家平面控制网的测量方法：① 三角测量法②精密导线测量法③三边法④边角法
国家平面控制网的布网原则：①分级布网、逐级控制②保持必要的精度③有一定的密度④有统一的规格
国家高程控制网的测量方法及布网原则：采用几何水准测量方法，由高级到低级、整体到局部，分级布网、逐级控制、依次加密。各级高程系统统一、精度一致、密度均匀。
重力基准：属于一个统一系统的是用绝对重力测量求定的起始点的重力值称为重力基准，起始点称为重力基准点。
工程控制网的分类：①测图控制网；②施工控制网；③变形监测网。
工程平面控制网技术设计的一般步骤：①搜集资料 ②实地勘探 ③技术设计 ④写出工程控制网技术设计书 ⑤上交资料
工程平面控制网的精度估算：按照间接平差法进行精度估算，平面网要估算出设计网点的点位精度，还要进行边长、方位角、相对点位的精度估算，尤其是最弱边某某、方位角和最弱点点位的精度估算。
工程高程控制网的布设：①图上设计②实地选点③标石埋设④外业观测 ⑤平差计算和成果表的编制等内容。
工程高程控制网的精度估算：①利用间接平差的方法，先列误差方程式，然后定权，求取法方程，再求取权倒数，最后求得各水准点的高程中误差。②等权替代法
大地测量观测技术
精密光学水准仪和普通光学水准仪的区别：①构造上，精密光学水准仪采用复合式望远镜，放大倍数更高，并且读数窗口不同，还有测微论②观测效果上，精密光学水准仪的观测距离更远，精度更高。
水平角的误差来源及消除或减弱的方法：
①外界条件引起的误差，大气层的密度变化（选择合适的观测时间）、大气层的透明度（视线离地面一定的高度）、大气层的密度不均匀（缩短边长、视线距障碍物保持一定的距离）、气温变化（上下半测回照准的目标相反，打测伞）、目标的相位性（醒目的观测标志）
②仪器本身的误差，视准轴误差、水平轴倾斜误差、垂直轴倾斜误差、机械转动误差③观测误差，照准误差（读取盘左和盘右的中数、上下两测回的观测顺序相反）
③观测误差（多测回照准目标，重复两次读数）
精密测角的一般原则：
①观测时采用盘左和盘右观测，取盘左和盘右的平均数
②在一测回的观测中，要求下半测回的照准目标的先后次序与上半测回相反
③每半测回开始前，都要将照准部向要旋转的方向旋转1~2周，并且在半测回的观测中照准部不得有相反方向的转动
④测微螺旋和水平微动螺旋的最后操作应为“旋进”
⑤各测回的起始方向应均匀的分布在度盘和测微器的各个位置上
⑥观测前要认真的调焦，消除视差，在一测回的观测中不得调整焦距
⑦重新整平时，水平气泡应当严格的居中，在一测回的观测中，若水平气泡偏差过大，应当重新观测
⑧观测一定要在通视良好，成像稳定和清晰时进行
方向观测法的观测程序：
①按等级确定测回数 m，如四等用J2经纬仪，测6个测回。
②按测回数 m确定每一测回起始方向（零方向）度盘位置。
③仪器对中整平后，选择零方向（如 A方向），调焦，消除视差。
④盘左位置顺时针方向旋转照准部，依次照准A、B、C、D、E、A，读数。（上半测回）
⑤盘右位置逆时针方向旋转照准部，依次照准A、E、D、C、B、A，读数。（下半测回）
⑥方向数超过3个时，每半测回观测闭合到零方向。
方向观测法的观测规则：
①零方向的选择（距离适中、通视良好、成像清晰）；
②调焦、消除视差。照准零方向，安置度盘位置；（每一测回开始前进行）
③上、下半测回照准目标的次序相反；
④半测回开始前，照准部按规定方向旋转1-2周；
⑤微动螺旋、测微螺旋最后保持旋进方向；
⑥一测回观测中，气泡不得偏离一格。
垂直角：照准目标时的视准线与相应的水平视线的夹角
指标差：当指标水准器气泡居中时，指标的实际位置与设计位置的微小夹角叫做指标差
中丝垂直角的观测方法：①盘左，水平中丝照准目标，调平指标水准器气泡，读取垂直度盘读数L。②盘右，水平中丝照准目标，调平水准气泡，读度盘读数R。③计算指标差i和垂直角α。
三丝垂直角的观测方法：①盘左，按上、中、下三丝依次照准目标。调平气泡后，读数L上、L中、L下。②盘右，按上、中、下三丝依次照准目标。调平气泡后，读数L下、L中、L上。③记录按表2-13格式。注意盘左由上往下，盘右由下往上记录。 ④计算指标差i和垂直角α。
距离测量的方法：①用因瓦基线尺丈量距离②光干涉测距③电磁波测距（红外、微波、激光测距）
相位法测距仪的分类：
①按测程分有短程（15km）
②按精度分为Ⅰ级（每km中误差≤5mm）、Ⅱ级（5—10mm）、Ⅲ级（10—20mm）
③按载波频率分为光波（光速、红外、激光）、微波、多载波
相位测距仪的原理：相位差：φ=ωt=2πft，得t=φ/2πf，则因φ=N 2π+△φ，λ=c/f，
电磁波测距的误差：
①测距误差
②比例误差（真空中光速c0的误差、大气折射率n的误差、调制频率的误差）
③固定误差（ 相位差△φ的测定误差、仪器常数误差）
④周期误差（仪器内部信号串扰引起的以距离为周期重复出现的误差。）
测距仪的作业要求：①测距边最好是在测距仪最佳测程范围内，避开高压线及发热体和水体避免背景反光物体，避开外界磁场的干扰②按照相应的技术要求进行作业③大气稳定、成像清晰条件下进行；A.气象仪表置于通风、阴凉、与仪器同高某某；B.预热，电池电压符合要求，回光信号较强；C.使用配套的反射镜（与检定时相同）；D.观测中停止对讲机通话；E.仪器防晒，专人保养、看护。
距离观测值的改正计算：①气象改正②周期误差改正③频率改正④仪器常数的改正
测距成果的换算：①斜距换算至标石中心的归心计算②斜距化为平距③平距化至椭球面上④椭球面上长度S化算为高斯投影平面边长D 。详见P113
精密水准仪及水准尺的特点：①结构上，具有倾斜螺旋装置、光学测微装置、光学补偿装置、数字编码与自动记录装置。②观测效果上，观测的距离更远，观测的数值更加精确。
精密水准仪的检校：①仪器检视（外观检视）②圆水准器安置正确性的检校（使各方向位置气泡都居中）③光学测微器效用正确性和分划值的检定④视准轴与水准管轴相互关系的检校（i角误差及交叉误差详见P120）
水准尺的检校：①水准标尺分划面弯曲差（矢距）的测定。②水准标尺分划线每米分划间隔真长的测定。③一对水准标尺零点差及基辅分划读数差常数的测定（偶数站时可消除一对标尺零点差）。④基辅差——又称尺常数（如 3.01550m），即对同一视线高度水准尺上基本分划与辅助分划读数之差。
精密水准测量的误差来源及消除或者减弱的措施：①视准轴与水准管轴不平行（i角误差）②水准标尺每米长度误差③两水准标尺零点差。（前后视距相等、测站数为偶数、对观测成果进行改正计算）④温度变化对i角的影响⑤大气垂直折光的影响⑥仪器脚架与标尺垂直位移的影响。（打伞，后前前后的观测顺序）⑦水准气泡置中误差⑧标尺分划照准误差⑨测微尺读数误差。（高灵敏的补偿器）
精密水准测量作业的一般规定：①仪器防晒，观测时打伞；②标定倾斜螺旋的置平零点；③后视标尺与测站尽量位于一直线上；④同一测站上观测时不得重复调焦，倾斜螺旋和测微螺旋最后为旋进；⑤每一测段的往测与返测，其测站数均应为偶数，原则应加入标尺零点差改正，往测改为返测时，2根标尺互换位置并重新整置仪器；⑥观测顺序为后前前后；
⑦观测间隔时，结束在固定的水准点上，否则选择2个坚稳可靠的固定点作为间歇点。
水准测量一测站的观测方法：①置平仪器②用望远镜照准后视水准尺，用上丝、下丝分别照准标尺的基本分划进行视距读数，读数取四位，然后使用测微螺旋用楔形平分线精确的照准标尺的基本分化，读取至测微分化的最小分化③照准前视尺读取普通分划和测微分划④利用水平微动螺旋照准前视尺的辅助分划，读取标尺的辅助分划及测微分划读数。⑤照准后视尺的辅助分化读取进行辅助分划与测微分划的读数。
水准测量的概算：①水准尺每米的长度改正的计算②正常位水准面不平行的改正数计算③水准路线闭合差计算④概略高程计算
重力测量：绝对重力测量与相对重力测量
地球椭球与测量计算
椭球的几何参数及基本的关系：见P141或PPT
垂线偏差及其计算公式：地面一点上，铅垂线方向和相应的椭球面法线方向之间的夹角。
垂线偏差μ 的分量——子午圈分量ξ 和卯酉圈分量η
ξ=ψ-B
η=(λ-L)cosψ
A=α-(λ-L)sinψ=α-η·tanψ
椭球定位与椭球定向：一定参数的椭球与大地体的相关位置固定下来，确定测量计算基准面的具体位置和大地测量起算数据。椭球的定位通常包括椭球定位与椭球定向，椭球定位是确定椭球中心的位置，椭球定向是确定该椭球坐标轴的指向
椭球定位的条件：①椭球的短轴与某一制定历元的地球自转轴相平行②起始大地子午面与起始天文子午面相平行③在一定区域范围内，椭球面与大地水准面（或似大地水准面）最为密合。
卯酉圈：与椭球面上一点子午圈相垂直的法截线，为该点的卯酉圈。
子午圈：包含短轴的平面与椭球面的交线。
任意方向的法截线：任意方向法截面与曲面的截线。满足：①相对于主方向对称位置的法截线具有相同的曲率半径。 ②椭球面上任一点相互垂直的两个法截线曲率之和是固定值，且等于两个主方向曲率之和。
平均曲率半径：根据一定的精度要求，将某一范围内的椭球面视为圆球面来处理，为此就要推求这个圆球面的半径，计算公式见P151
相对法截线：设Q1和Q2两点既不在同一平行圈上，也不在同一子午圈上，它们的法线Q1n1和Q2n2不相交。法截线Q1m1Q2和Q2m2Q1称为两点间的相对法截线。 详见PPT
大地线：曲面上两点间的最短曲线。
大地线的几何特征：
①大地线与相对法截线间的夹角为δ=△/3。
②大地线与相对法截线间的长度之差甚微，600km时二者之差仅为0.007mm。
③两点位于同一条子午圈上或赤道上，则大地线与子午圈、赤道重合。
大地微分方程：大地经、纬度及大地方位角与大地弧素间的微分方程
大地问题的正反解某某：①大地问题正解——已知P1点大地坐标（B1，L1）、P1P2大地线长S和大地方位角A1，推求P2点大地坐标（B2，L2）和大地方位角A2。②大地问题反解——已知P1P2两点的大地坐标（B1，L1）、（B2，L2）反算P1P2的大地线长S和大地方位角A1、A2。
椭球面上三角形的解某某方法：①按照球面三角形解某某公式②将球面三角形改化为对应边相等的平面三角形，按平面三角公式解某某三角形求得球面边长。
地面观测值归算至椭球面：①垂线偏差改正②标高改正③截面差改正课本P159与PPT对应学习。
高斯平均引数正解思路：
①经差l、纬差b、方位角差a是S的函数，故可以将其展为S的台劳级数（按平均引数在 S/2处展为S的幂级数）。
②引入大地线两端点的平均纬度和平均方位角，将dL/dS以Bm、Am按台劳级数展开。
③根据大地线微分方程求台劳级数中的系数。
④将系数代入平均引数公式。
⑤由于B2、A2未知，Bm、Am精确值未知，可通过逐次趋近法求出一般三次即可。
高斯投影及其计算
投影变形：椭球面上的元素投影到平面上，就会与原来的距离、角度、图形呈现差异，这个差异就叫做投影变形
地图投影的分类：
①等角投影——投影后角度不变，保持小范围内图形相似。
②等面积投影——用于某些专题地图，投影后面积不变。
③平面投影——投影平面与椭球面在某一点相切，按数学投影建立函数关系。
④圆锥面投影——圆锥面与椭球体在某一纬圈相切或某两纬圈相割，按数学投影。
⑤圆柱面投影——圆柱面或椭圆柱面与椭球面在赤道或某一子午面上相切，按数字投影。
⑥正轴投影——圆柱面中心轴与椭球短轴重合，圆柱面与赤道相切。
⑦横轴投影——圆柱面中心轴与椭球长轴重合，圆柱面与某一子午圈相切。
⑧斜轴投影——圆柱面中心轴与椭球长、短轴都不重合，位于两者之间。
正形投影的特点：①任一点上，投影长度比m为一常数，不随方向而变，仅与点位置有关。②投影后角度不变形。又叫保角映射或叫正形投影。条件是在微小范围内成立。
正形投影的一般条件：正形投影的必要和充分条件，
柯某某(Cauchy)—黎某某(Riemann)条件
正形投影的一般公式： f代表任意解析函数。
高斯投影的条件：
①投影后角度不产生变形，满足正形投影要求；
②中央子午线投影后是一条直线；
③中央子午线投影后长度不变，其投影长度比恒等于1。
高斯投影的计算内容：
①将起算点的大地坐标（B1，L1）换算为高斯平面坐标（x1，y1）
②将起算边的大地方位角A12改换为平面坐标方位角T12；
T12=A12-γ+δ12 式中，γ为子午线收敛角，δ12为方向改正。
③将起算边的大地线长度S12归算为高斯平面上的直线长度D12：
D12=S12+△S 式中△S为距离改正。
④对于椭球面上三角网的各观测方向和观测边长分别进行方向改正和距离改正，归算为高斯平面上的直线方向和直线距离。组成平面三角网，平差计算，推求各控制 内容过长，仅展示头部和尾部部分文字预览，全文请查看图片预览。 间都可以列出一个方位角条件。
方位角附合条件数：
③纵、横坐标附和条件：在导线网中，每两组已知点都可以列出纵、横坐标附和条件方程各一个，但是独立纵横坐标条件数为 为已知点的组数
大地问题的正算和反算
设大地元素为大地经度L,大地纬度B，大地线长度S，正反大地方位角A12，A21
已知P1点大地左边（B1，L1）,P1 P2大地线长S和大地方位角A1，推角P2点大地坐标B2，L2）和大地方位角A2称为大地问题正解；已知P1 P2两点大地坐标（B1，L1）（B2，L2）反算P1 P2的大地线长S和大地方位角A1 A2成为大地问题反解
用测距仪观测的斜距归算到高斯平面上的距离要经过哪些计算？
①距离观测值的计算：直接观测值的改正计算，是将野外观测值加入气象改正，周期误差改正，频率改正，换算为仪器中心至反射镜中心的斜距 ②测距成果的换算：经过距离观测值的改正后的斜距还需要换算到两标石中心投影至椭球面上的水平距离：a.斜距换算至标石中心的改正——归心改正 b.斜距换成平距的计算 S= c.平距化至椭球面的计算
[文章尾部最后500字内容到此结束,中间部分内容请查看底下的图片预览]请点击下方选择您需要的文档下载。
- 大地测量学基础-复习题集-- 地信-
- 二次函数往届中考题
- 空间直角坐标系说课稿
- 第2章捷联惯导系统建模
- 常识地理知识补充
- 《典中点》第六单元 达标测试卷
- 《地球妈妈需要我们共同来爱护》作文500字
- 第七章八下物理填空题
- 我们的小缆车 教案
- 八下物理知识点总结教科版
- 只有一个地球（教学设计）
- 四轴飞行器的基础知识
- 1-7课科学线上学习笔记
- 初中地理PPT教学课件：第1章 地球和地图第1节1 地球的形状和大小 地球的模型—地球仪（人教
- 《只有一个地球》教学设计
- 地球的圈层结构教学设计
- 初中地理PPT教学课件：第1章 地球和地图第1节1 地球的形状和大小 地球的模型—地球仪（人教
以上为《大地测量学 - 全部知识点》的无排版文字预览，完整内容请下载
大地测量学 - 全部知识点由用户“lefty摩羯”分享发布，转载请注明出处