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《大地测量学基础》1.大地测量学是通过在广大的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。现代大地测量学包括空间、物理和几何大地测量学2.现代大地测量的三个分支是几何：确定地球的形状和大小及确定地面点的几何位置。物理：用物理方法（重力测量）确定地球形状及其外部重力场。空间：以人造地球卫星及格其他空间探测器为代表的空间大地测量的理论、技术与方法。3.大地测量是测绘学的一个分支。主要任务是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。是一门地球信息学科。是一切测绘科学技术的基础。4.人类认识地球阶段地球圆球阶段，首次用子午圈弧长测量法来估算地球半径。这是人类应用弧度测量概念对地球大小的第一次估算。地球椭球阶段，在这阶段，几何大地测量在验证了牛顿的万有引力定律和证实地球为椭球学说之后，开始走向成熟发展的道路，取得的成绩主要体现在一下几个方面：1）长度单位的建立2）最小二乘法的提出3）椭球大地测量学的形成4）弧度测量大规模展开5）推算了不同的地球椭球参数。这个阶段为物理大地测量学奠定了基础理论。大地水准面阶段，几何大地测量学的发展：1）天文大地网的布设有了重大发展，2）因瓦基线尺出现物理大地测量学的发展1）大地测量边值问题理论的提出2）提出了新的椭球参数现代大地测量新时期以地磁波测距、人造地球卫星定位系统及其长基线干涉测量等为代表的新的测量技术的出现，使大地测量定位、确定地球参数及重力场，构筑数字地球等基本测绘任务都以崭新的理论和方法来进行。由于高精度绝对重力仪和相对重力仪的研究成功和使用，有些国家建立了自己的高精度重力网，大地控制网优化设计理论和最小二乘法的配置法的提出和应用。5.现代大地测量技术传统方法：几何法和物理法。随着人造地球卫星的出现，又产生了卫星法。6.大地测量基本任务是技术任务: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.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。7.大地测量作用是(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。8.大地测量研究内容是大地测量、椭球测量学、天文测量大地重力学、卫星大地测量学、惯性大地测量学9.精化大地水准面模型意义是首先，大地水准面或似大地水准面是获取地理空间信息的高程基准面。其次，GPS（全球定位系统）技术结合高精度高分辨率大地水准面模型，可以取代传统的水淮测量方法测定正高或正常高，真正实现GPS技术对几何和物理意义上的三维定位功能。再次，在现今GPS定位时代，精化区域性大地水准面和建立新一代传统的国家或区域性高程控制网同等重要，也是一个国家或地区建立现代高程基准的主要任务，以此满足国家经济建设和测绘科学技术的发展以及相关地学研究的需要.大地水准面精化的最终成果提供一个区域范围内的高程异常改正插值软件。10.天球：以地球质心为忠心，以无穷大为半径的假想球体称为天球。黄道：地球绕太阳公转的平均轨道。赤道：通过地球中心划一个与地轴成直角相交的平面，在地球表面相应出现一个和地球的极距离相等的假想圆圈。白道：月球绕地球旋转的轨道。岁差：地球绕地轴旋转，可以看作巨大的陀螺旋转，由于日月等天体的影响，类似于旋转陀螺在重力场中的进动，地球的旋转轴在空间绕黄极发生缓慢旋转，形成一个倒立圆锥体，旋转周期为26000年。章动：由于白道对于黄道有约5度的倾斜，这使得月球引力产生的转矩的大小和方向不断变化，从而导致地球旋转轴在岁差的基础上叠加18.6年的短周期圆周运动，振幅为9.21秒。极移：地球瞬时自转轴相对于地球惯性轴的运动。角速度：地球本体绕通过其质心的旋转轴自西向东旋转的角速度。线速度：地球自转时，地表面上任意一点的速度。春分点：太阳沿黄道从天赤道以南向北通过天赤道的那一点。天极：过天球中心、与地球自转轴平行的直线与天球相交的两个点。黄极：天球上与黄道角距离都是90度的两点。时圈：以地球为圆心,通过天极和天体所作的大圈。子午面：包含椭球旋转轴的平面。子午圈：天球子午面与天球面的截线。黄赤交角：黄道面与赤道面的夹角。用g表示。黄经章动：因日月章动引起的春分点在黄道上的移动量。交角章动因日月章动引起的黄赤交角的改变量。11.开普勒三定律轨道定律：每一个行星都沿各自的椭圆轨道环绕太阳，而太阳则处在椭圆的一个焦点中。面积定律：在相等时间内，太阳和运动中的行星的连线所扫过的面积都是相等的。周期定律：各个行星绕太阳公转周期的平方和它们的椭圆轨道的半长轴的立方成正比。12.瞬时极天球坐标系：原点位于地球质心，z轴指向瞬时地球自转方向，x轴指向瞬时春分点，y轴按构成右手坐标系取向。平天球坐标系：选择某一历元时刻，以此瞬间的地球自转轴和春分点方向分别扣除此瞬间的章动值作为z轴和x轴指向，y轴按构成右手坐标系取向，坐标系原点与真天球坐标系相同。协议天球坐标系：选择某一时刻作为标准历元，并将此刻地球的瞬时自转轴（指向北极）和地信至瞬时春分点的方向，经过瞬时的岁差和章动改正后，分别作为z轴和x轴的指向。瞬时极地球坐标系：原点位于地球质心，z轴指向瞬时地球自转轴方向，x轴指向瞬时赤道面和包含瞬时地球自转轴与平均天文台赤道参考点的子午面之交点，y轴构成右手坐标系取向。协议地球坐标系：WGS-84坐标系的原点在地球质心，Z轴指向BIH1984.0定义的协定地球极（CTP）方向，X轴指向BIH1984.0的零度子午面和CTP赤道的交点，Y轴和Z、X轴构成右手坐标系。13.大地测量参考系是确定地球椭球的一组几何和物理参数。参考框架：用以代表地球形体的旋转椭圆建立大地基准，就是求定旋转椭球的参数及其定向和定位。14.大地直角坐标：原点O与地球质心重合，Z轴指向地球北极，X轴指向地球赤道面与格林尼治子午圈的交点，Y轴在赤道平面里与XOZ构成右手坐标系。大地坐标：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）。15.参心坐标以参考椭球的几何中心为原点的大地坐标系。通常分为：参心空间直角坐标系和参心大地坐标系。地心坐标以地球质心为原点建立的空间直角坐标系，或以球心与地球质心重合的地球椭球面为基准面所建立的大地坐标系。站心坐标系以笛卡儿坐标指向的坐标系。以测站为原点，用一个固定的,确定的,准备好的基座来定点并进行观察和测量，一般用于施工工程。16.ITRF：国际地球参考框架ITRS:国际地球参考系.CTRS：协议地球参考系。WGS84:是为GPS全球定位系统使用而建立的坐标系统。PZ90:GOLNASS的地球参考系统。CGCS2000:2000中国大地坐标系.JGD2000:日本的大地坐标系。17.参考椭球: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。定位：确定椭球中心的位置。参考椭球面是测量计算的基准面，椭球面法线则是测量计算的基准线。另外，水准面是外业观测时的基准面，铅垂线是外业观测时的基准线。定向：确定椭球中心为原点的空间直角坐标系坐标轴的方向，即确定椭球短轴的指向和起始大地子午面。一点定位：将大地原点上所测的天文经纬度和天文方位角视为大地经纬度和大地方位角，大地原点上的正高（正常高）视为大地高。多点定位：在多个天文大地点上列出弧度测量方程，通过平差计算得到ξ、η、Ν，从而完成椭球的定位。18.大地原点亦称大地基准点，是国家地理坐标——经纬度的起算点和基准点。大地原点是人为界定的一个点。我国的大地原点在1975年开始，在陕西省泾阳县永乐镇北洪流村。19.大地坐标系是由大地纬度、大地经度和大地高所构成的坐标系统。以铅垂线为依据，天文坐标是由天文纬度和天文经度所构成的坐标系统叫。20.BJ1954参数：长半轴a=6378245m，扁率：阿尔法=1：298.3.GDZ80参数：6378140m，1：298.257。CGCS2000参数:6378137,1:298.257222101。21.四参数是同一椭球内不同坐标系转换：X平移，Y平移，旋转角和比例。七参数：X平移，Y平移，X平移，X旋转轴，Y旋转轴，Z旋转轴，缩放比例。22.时间系统（1）恒星时是以春分点为参照点的时间系统。春分点（或除太阳以外的任一恒星）连续两次经过测站子午圈的时间间隔为一恒星日。（2）平太阳时是以平太阳（以平均速度运行的太阳）为参照点的时间系统。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称为民用时。（3）世界时是格林尼治的平太阳时（从半夜零点算起）。由于地球自转的不稳定性，在UT中加入极移改正即得到UT1。UT1加上地球自转速度季节性变化后为UT2。以经度15°的倍数的子午线Ln所处地点定义的民用时叫区时Tn。Tn=UT+n，n为时区号。（4）历书时与力学时自1960年起开始以地球公转运动为基准的历书时代替世界时。历书时的秒长规定为1900年1月1日12时整回归年长度的1/31556925.9747，起始历元定在1900年1月1日12时。太阳系质心力学时（TDB）地球质心力学时（TDT）。（5）原子时以物质内部原子运动周期（如铯原子133能级辐射震荡频率9192631170周为一秒）。力学时TDT的计量已用原子钟实现，因两者的起点不同.（6）协调世界以原子时秒长定义的世界时。(7)GPS时间系统秒长为IAT，时间起算点为1980年1月6日UTC0时，启动后不跳秒，连续运行的时间系统。重要识记公式：GPS时=原子时IAT-19sTDT=IAT+32.184s8.恒星日：一年等于366.2422日平太阳日：一年等于365.2422日平太阳时=366.2422/365.2422恒星时=（1+0.002737909）恒星时9.守时：将正确的时间保存下来授时：用精确的无线电信号播发时间信号时间比对：守时仪器接收无线电时号然后与其时间进行比对（俗称对表）23.常用的坐标系统：天球坐标系地球坐标系天文坐标系大地坐标系空间大地直角坐标系地心坐标系站心坐标系高斯平面直角坐标系24.场：物质存在的一种基本形式，具有能量、动量和质量，能传递实物间的相互作用。重力场：地球重力作用的空间。在该空间中，每一点都有惟一的一个重力矢量与之相对应。引力场：是描述一質點在空間中受到引力的場。矢量场：如一个空间中的每一点的属性都可以以一个矢量来代表的话，那么这个场就是一个矢量场。25.重力：单位质点所受的地球引力和地球离心力的合力。单位为厘米/秒方，简称伽（GAL),千分之一为毫伽。引力：物质之间按照牛顿万有引力定律相互吸引的力。由地球形状及其内部质量分布决定。离心力：由于质点绕地球自转轴旋转而产生脱离旋转中心的力。其大小由质点质量，地球自转角速度，质点所在平行圈半径共同决定。正常重力：由正常椭球产生的重力场。重力异常：大地水准面上的重力值与相应点在地球椭球面上的正常重力值之差。25.位函数是对于保守力可以找到一个相应的数量函数，这个函数对各坐标轴的偏导数等于力在相应坐标轴上的分量。引力位就是将单位质点从无穷远处移动到该点引力所做的功。正常重力位是一个函数简单、不涉及地球形状和密度便可直接计算得到的地球重力位的近似值的辅助重力位。扰动位是地球正常重力位与地球重力位的差异。重力位是引力位V和离心力位Q之和。W=f∫dm/r+ω2/2(x2+y2)27.调和函数：引力位是调和函数，它满足拉普拉斯算子。离心力位的二阶导数算子△Q,△Q=2w2，所以离心力位函数不是调和函数。重力位二阶导数之和，对外部点：△W=△V+△Q=2w2对内部点，不加证明给出：△W=△V+△Q=-4∏fδ+2w2(δ-体密度)，由于它们都不等于0，故重力位不是调和函数。28.研究重力位意义可以方便的得到一簇曲面，称为重力等位面。正常重力位是一个函数简单，不涉及地球形状和密度便可以直