测绘学概论-大地测量学

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1、测绘学概论大地测量学孙敏北京大学遥感与地理信息系统研究所http://www.argis.cn2013-9-24/10-8大地测量学的基本任务与特点基本任务：建立与维护大地测量系统与大地测量参考框架获取空间点动态与静态信息测定地球形状大小、地球外部重力场及其随时间变化研究地球动力学现象椭球面与平面投影计算问题研究新型大地测量仪器与新方法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现代大地测量特点长距离、大范围：地球板块运动、洋流与海平面变化….高精度：目前GPS精度可达0.1ppm实时、快速时间维测量高精度地心定位多学科融合：大气科学、地球

2、动力学、海洋、地质、地震…大地测量学的作用与服务对象任何形式与地理位置有关的测绘都必须以法定的或协议的大地测量基准为基础经济建设资源与环境发展：矿藏、地下水资源、灾害监测…空间技术与航天工程地球自转与地球动力学国防安全与军事信息化大地测量学的现代发展传统大地测量学：研究地球几何形状、定向以及重力场，包括点的定位与重力值；现代大地测量学：将传统研究内容提升到：长距离、大范围、实时和高精度的测量条件；为地球动力学、行星学、大气学、海洋学、板块运动学和冰川学等提供所需信息学科体系：实用大地测量学椭球面大地测量学物理大地测量学卫星大地测量学大地测量系统与大地测量

3、参考框架大地测量系统定义了包括：坐标系统、高程系统/深度基准和重力系统；相对应于大地测量系统的大地测量参考框架有：坐标参考框架、高程参考框架、重力参考框架；框架是系统的具体实现，具体由一系列固定于地面的大地网(控制点)，按系统规定构建而成；大地测量坐标系统与测量常数；大地测量坐标框架；高程系统与高程框架；深度基准；重力系统和重力测量框架；大地测量坐标系统___地心坐标系统将地球表达为一个椭球体地球椭球的中心与地球质心重合，椭球的短轴与地球自转轴重合。空间点位置在该坐标系中表述为（L，B，H）地心直角坐标系原点O与地球质心重合，Z轴指向地球北极，WGS84常用几何参数：X轴指

4、向地球赤道面与格林尼治子午圈的交点，长半轴：6378137±2（m）Y轴在赤道平面里与XOZ构成右手坐标系扁率：1：298.257223563西安80常用几何参数：长轴：6378140±5（m）；大地测量坐标系统___参心坐标系统扁率：1：298.257西安80坐标系统大地原点在我国中部，具体地点是陕西省径阳县永乐镇；椭球短轴Z轴平行于地球质心指向地极原点方向，大地起始子午面平行于格林尼治平均天文台子午面；X轴在大地起始子午面内与Z轴垂直指向经度0方向；Y轴与Z、X轴成右手坐标系；椭球参数采用IUGG(internationalUnionofGeodesyandGeophysi

5、cs)1975年大会推荐的参数；国家大地基准原点大地测量常数基本常数描述地球椭球体的几何与物理属性的基本常数地球赤道半径a；地心引力常数GM；地球动力学形状因子J;2地球自转角速度w;导出常数椭球短半轴：222ba1e,eaba几何扁率：f(ab)a高程系统高程基准：定义陆地上的高程测量起算点；我国采用黄海高程系统，采用验潮站长年所测量的平均海水面为基准。国家水准原点由验潮站联测得到，目前高程72.2604m。国家水准原点，青岛观象山青岛验潮站高程相关概念水准面：重力位相等的面称为重力等位面，也即水准面因地球形状复杂，质量分布不均，因此水准面具有

6、复杂的形状两个水准面永远不相交，但彼此一般不平行大地水准面：设想与平均海水面重合，不受诸多自然条件影响（如风、气压、潮汐），并延伸到大陆下面处处与铅垂线相垂直的水准面似大地水准面：是由地面沿垂线向下量取正常高所得的点形成连续曲面，它不是水准面，是只用于计算的辅助面，在海平面上与大地水准面重合。正高系统：以大地水准面为基准面，地面任一点沿垂线方向至大地水准面的距离正常高系统：以似大地水准面为基准面，是我国高程的统一系统正常重力线：指向地心（质心）垂线：与水准面垂直的铅垂线水准面水准面深度基准通常取当地平均海面以下深度为L的位置，因不同海域平均海面值不同，故其因地而异

7、；各国求L值的方法不同；我国采用弗拉基米尔斯基理论最低潮面为深度基准面；重力系统：包括重力基准与重力参考系统重力基准就是标定一个国家或地区的重力值标准我国目前重力系统采用GRS80椭球常数及其相应的正常重力场；21世纪开始，我国采用新的似大地水准面；重力测量即为测量空间一点的加速度小结坐标系统用于确定地面点位置高程系统用于确定地面点高程重力系统用于辅助高程系统的建立深度基准是用于海洋区域的高程系统的建立基本任务是建立地面