案例二：青藏铁路的施工测量 - 幻灯片1

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1、大地测量青藏铁路什么是大地测量?人类航海探险，因而发现新大陆大地测量的研究对象—地球第一个以科学方法测定地球半径者是Eratosthenes，他发现每年夏至太阳光会直射在位于尼罗河上游一个叫做Syene城市中的一口深井。于是他在夏至当天正午,利用史卡斐日晷于亚力山卓测量太阳偏离天顶的角度(约为7.2°)，并从古埃及地籍图估计出Syene到亚力山卓的距离，以简单的圆弧和半径的几何关系，计算出地球的半径为6267公里。这个数值和以现代测量的方法得出的地球半径仅差2%而已呢…大地测量的古典任务就是测量地球的表面和地球重力场。现今大地测量被赋予更广泛的任务，它不

2、仅研究地球几何形状和重力场，以及它们的时间性变化和地球动力学(极运动、潮汐、板块运动、平均海水面升降等等)，并且也研究月球和太阳系其它行星表面和重力场、研究人造卫星的轨道运动，以及研究测量的误差行为，因此大地测量提供测量上其它领域的理论基础和实务的空间信息，并且也提供地球科学研究地球内部结构的重要信息。大地测量学大约可以分为数学大地测量学、物理大地测量学、卫星大地测量学、大地动力学、大地天文学、惯性测量和导航学，以及平差与误差理论。数学大地测量研究地球上点、线、面和空间之数学表示，以几何及微分几何为基础研究大地测量。物理大地测量学研究位(potenti

3、al)理论、地球重力场、大地水准面的决定、大地边界值问题，以及地球内部结构的推定。卫星大地测量学主要利用人造卫星研究地球形状及重力场、人造卫星轨道决定、以及全球性海水面之监测。大地动力学研究地壳变动、板块运动、地球旋转和潮汐变化等。大地天文学主要为研究天文经纬度和方位角的测定，以及时间系统。惯性测量和导航学主要利用惯性导航系统,研究地球重力场的测定、导航和载体姿态角的决定。平差与误差理论主要研究数据处理的理论和方法，以及测量数据的误差行为。大地测量相关领域大地测量和数学、物理、统计学、地球物理、太空科学、计算器科学和天文学关系相当紧密，其中尤以数学、物理

4、、统计学最为重要。数学中的代数、几何学、微积分和微分几何都是大地测量必备的知识，所以有人说，大地测量其实是数学的一个分支呢。物理学对大地测量的重要性和数学相当，牛顿力学、电磁波传播理论和光学、甚至爱因斯坦相对论也是必须具备的知识。以大地测量方法所收集到的数据，因为人类感官的限制、仪器制造精密度的限制，以及环境中不可控制因素的影响，所有的测量数据都含有不确定性。处理这些含有不确定性的测量资料必须使用统计的方法，使最后数据有最佳的品质，因此统计学和误差理论在大地测量上占有相当重要的地位。有志修习大地测量者，在高中阶段应将数学和物理的基础好，则必能事半功倍。大

5、地测量的应用应用人造卫星测定地球形状以前地图是以人工绘制在图纸上，现在则以自动化的方法产制数值电子地图。在导航时除了须要有电子地图外，还须要知道飞机、汽车与长程飞弹等的位置和姿态，此时就必须藉助定位系统的帮忙，如人造卫星全球定位系统(GPS)，有时可能还必须配合惯性导航系统。GPS本为美国为军事用途所发展的一套定位系统现在，有些PDA和大哥大上也装上了GPS接收器，可以用来定位。GPS已渐渐的走入我们的日常生活中。GPS定位测量理论与技术的研究是现代大地测量学的重要课题之一。注:GPS全名为GlobalPositioningSystem，为美国国防部所研

6、发的，它包含24颗卫星，地球上任何一个角落，都可以全天候接收GPS讯号而知道自己的位置。应用人造卫星定位测量及导航大地测量测定地球重力场与其时间性的变化，这对于地球科学上明白地球内部结构提供了重要的数据。台湾地处欧亚板块与菲律宾板块交接处，板块运动作用相当显著，且地震频传，地震的预估就非常重要。虽然目前尚无法事先预测地震，但对于板块运动和断层活动的监测仍然相当重要。另外，台湾西南部沿海地区地层下陷严重，长期的测量以明白下陷的速度也是一件非常重要的事。其它诸如平均海水面升降的监测、和应用GPS反求大气变化的因子，这些环境的变迁和我们的生活息息相关，应用大地

7、测量方法研究环境的变迁，也是研究范畴之一。大地测量方法也应用在水文、海洋、考古、建筑、土木工程等等各方面，应用相当广泛。921大地震台湾中部地区位移图921大地震后台湾地区GPS追踪站位移速场大地测量学在地学中的地位和作用大地测量学是地学领域中的基础性学科，即为人类的活动提供地球空间信息的学科。社会经济的迅速发展，人口的增长，人类可利用的地球空间受到严峻的约束。获取地球空间信息，合理利用空间资源，已成为当前社会经济发展战略的重要环节。大地测量学与地球科学多个分支互相交叉渗透，还将为探索地球深层结构、动力学过程和力学机制服务。大地测量在地学中的作用可概括为

8、下列五个方面：   （1）为人类活动提供地球信息。继续为国民经济建设和国防建设