大地测量学

第一篇：大地测量学

(1)大地测量学的定义：在一定的时间——空间参考系中，测量和描绘地球及其他行星的一门科学。是地球科学中的一个 分支。它的最基本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等行星的空间信息。（2）普通大地测量学与经典大地测量学的区别：普通测量学：研究地球表面局部区域内测绘工作的基本理论、仪器和方法的学科，是测绘学的一个基础部分。经典大地测量学是把地球假设为刚体不变，均匀旋转的球体或椭球体，并在一定范围内测绘地球和研究其形状、大小及外部重力场。

（3）现代大地测量是以空间大地测量为主要标志。

（4）大地测量的基本体系：几何大地测量学物理大地测量学空间大地测量学

（5）大地测量学发展的简史： 第一阶段：地球圆球阶段第二阶段;地球椭球阶段

第三阶段：大地水准面阶段第四阶段：现代大地测量阶段

（6）岁差：地球绕地轴旋转，可以看着巨大的陀螺旋转，由于日、月等天体影响，类似于陀螺旋转在重力场中的进动，地球的旋转轴在空间围绕黄极发生缓慢旋转，形成一个倒圆锥体，其锥角等于黄赤交角23.5度，其旋转周期为26000年。

（7）章动：

（8）极移：地球体自身内部结构的相对位置变化，从而导致极点在地球表面上的位置随时间变化。

（9）时间系统的条件： 运动是连续的运动周期具有足够的稳定性运动是可观测的（10）恒星时：以春分点作为基本参考点，由春分点周日视运动确定的时间。

（11）世界时：以真太阳作为基本参考点，由其周日视运动确定的世间。

（12）大地测量的参考框架：坐标参考框架高程参考框架重力参考框架

（13）椭球定位是指确定椭球中心的位置，分为局部定位和地心定位两类

（14）椭球定向应满足两个平行条件：椭球短轴平行于地球自转轴大地起始子午面平行于天文起始子午面

（15）参心坐标系建立需进行的工作：1.选择或求定椭球的几何参数（长半径或扁率）2.确定椭球中心的位置（椭球定位）3.确定椭球短轴的指向（椭球定向）4.建立大地原点

（16）用参考椭球参数和大地原点上的起算数据确立作为一个参心大地坐标系建成的标志

（17）由水准面不平行而引起的水准环线闭合差，称为理论闭合差。

（18）垂线偏差：根据所采用的椭球不同可分为绝对垂线偏差及相对垂线偏差。垂线同总地球椭球（或参考椭球）法线构成的角度称为绝对（或相对）垂线偏差，它们总称为天文大地垂线偏差。测量方法有天文大地测量方法、重力测量方法、天文重力测量方法及gps方法。

（19）大地线：是指地球椭球面上连接两点的最短程曲线。

第二篇：大地测量学基础

大地测量学基础

：

业：

级：

名：

号：

师：

期： 实习报告院（系）专班姓学教日

第三篇：大地测量学知识点

1.大地坐标系：地面点在参考椭圆的位置用大地经度和纬度表示，若地面的点不在椭球面上，它沿法线到椭球面的距离称为大地高

2.空间大地直角坐标系：是大地坐标系相应的三维大地直角坐标系

3.地心坐标系：定义大地坐标系时，如果选择的旋转椭球为总地球椭球，椭球中心就是地质

中心，再定义坐标轴的指向，此时建立的大地坐标系叫做地心坐标系

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

正高系统：地面上一点沿铅垂线到大地水准面的距离

正常高系统：一点沿铅垂线到似水准面的距离

国家水准网布设的原则：从高级到低级，从整体到局部，分为四个等级布设，逐级控制，逐级加密

4.理论闭合差：在闭合的环形水准路线中，由于水准面不平行所产生的闭合差

5.大地高系统：地面一点沿法线到椭球面的距离

6.平面控制网的测量方法

三角测量：在地面上按一定的要求选定一系列的点，他们与周围的邻近点通视，并构成相互联接的三角网状图形，称为三角网，网中各点称为三角点，在各点上可以进行水平角测量，精确观测各三角内角，另外至少精确测量一条三角形边长度D和方位角，作为网的起始边长和起始方位角，推算边长，方位角进而推算各点坐标

三边测量：根据三角形的余弦公式，便可求出三角形内角，进而推算出各边的方位角和各点坐标

7.国家高程基准的参考面有平均海水面，大地水准面，似大地水准面，参考椭球面1956年黄海高程系统1985年国家高程基准

8.角度观测误差分析

视准轴误差：视准轴不垂直于水平轴产生水平轴误差：水平轴不垂直于垂直轴产生

这2个的消除误差方法为取盘左盘右读数取平均值

垂直轴倾斜误差：垂直轴本身偏离铅垂线的位置，即不竖直

解决的方法：观测时，气泡不得偏离一格，测回之间重新整理仪器，观测目标的垂直角大于3度，按气泡偏离的格数计算垂直轴倾斜改正

9.方向观测法是在一测回内将测站上所有要观测的方向先置盘左位置，逐一照准进行观测，再盘右的位置依次观测，取盘左盘右的平均值作为各方向的观测值。

观测规则：1选择距离适中，通视良好，成像清晰的方向作为0方向

2.观测前应认真调好焦距，消除视差 3.上下半测回照准部目标次序相反，并使每一目标观测操作时间大致相等 4.半测回开始前，照准部按规定的方向旋转1到2周 5.在观测时水准管的气泡中心偏离不得超过一格

10,。测回：照准目标一次，读数2到4次

11.水准仪中s代表水，其下标表示该仪器所能达到的每千米往返测高差中数的偶然中误差

12，水准标尺零点差：水准标尺的注记从其地面起算，如果从底面至第一注记分划线中线的距离与注记不符，其差数叫

一对水准标尺零点差：一对水准标尺的零点差之差

13.水准测量的误差

仪器误差：视准轴与水准管轴不平行的误差水准标尺每米长度的误差两水准标尺零点差的影响（消除方法：前后视距相等，累积差小于限值，观测中间不变焦距，对观测成果改正计算，测站数为偶数）

外界误差：温度变化对I角的影响大气垂直折光的影响仪器脚架和标尺垂直位移的影响（消除方法：打伞，前后视距相等，视线距离地面一定的高度，后前前后观测程序读数间隔时间相等）

观测误差：水准器气泡置中误差，照准水准标尺上分划的误差和读数误差(消除方法：高灵敏度补偿器，同时采用照准部上的分划线)

14.二等水准测量技术要点：视线高度≥0.3，视距长度≤50M，前后视距差≤1m，前后视距累积差≤3m，基辅读数≤0.4m，基辅高差≤0.6m

第四篇：大地测量学复习

岁差 地球绕地轴旋转，由于日、月等天体的影响，地球的旋转轴在空间围绕黄极发生缓慢 旋转，形成一个倒圆锥体，其锥角等于黄赤交角ε=23.5°，旋转周期为26000年，这种运

动称为岁差

章动由于白道对于黄道有约5°的倾斜，这使得月球引力产生的转矩的大小和方向不断发

生变化，从而导致地球旋转轴在岁差的基础上叠加18.6的短周期圆周运动，振幅为9.21″

这种现象称为章动

参考椭球 具有确定参数，经过局部定位和定向，同某一地区大地水准面最佳拟合的地球椭

球，叫做参考椭球

总地球椭球：具有确定参数（a,α),经过地心定位和定向，与全球大地水准面最为密合的地球椭球。

协议天球坐标系 由于地轴的旋转轴是不断变化的，通常约定某一时刻t。作为参考历元，把该时刻对应的瞬时自转轴经岁差和章动改正后的指向作为z轴，以对应的春分点为x轴的指向点，以xoz的垂直方向为y轴建立天球坐标系，称为协议天球坐标系

地固坐标系 地固坐标系也称为地球坐标系，是固定在地球上与地球一起旋转的坐标系

建立参心坐标系的工作a.确定椭球的几何参数b.椭球定位：确定椭球中心的位置c.椭球定

向：确定椭球短轴的指向平行条件d.建立大地原点

地心坐标系 ：椭球中心与地球质心重合，椭球面与大地水准面最为密合，短轴与地球自转

轴重合.点的坐标为大地经度L，大地纬度B，大地高H.站心坐标系 以测站为原点，测站上的法线或垂线为Z轴方向，北方向为X轴，东方向为Y

轴，建立的坐标系就称为法线站心坐标系

似大地水准面：与大地水准面很接近的一个曲面，是由地面点沿铅垂线向下量取正常高所

得的点形成的连续曲面。

大地水准面 是假想海洋处于完全静止和平衡状态时的海水面，并延伸到大陆地面以下所形

成的闭合曲面

垂线偏差 地面一点上的重力向量g和相应椭球面上的法线向量n之间的夹角定义为该点的垂线偏差

测定垂线偏差的四种方法：天文大地测量方法 重力测量方法 天文重力方法GPS测量方法

空间直角坐标系以地心（参心）为原点，以平均自转轴为Z轴，指向平均北极，X轴指向

平均起始子午面与平均赤道面的交点，Y轴与XOZ平面垂直而建立的坐标系

法截面：过椭球面上任意一点可做一条垂直于椭球面的法线包含这条法线的平面叫做法截

面

卯酉圈 过椭球面上一点的法线，可做无限个法截面，其中一个与该点子午面相垂直的法截

面同同椭球面相截形成的闭合的圈称为卯酉圈

大地线 椭球面上两点间的最短程曲线叫作大地线。地线的性质① 大地线上每点的密切面

都包含该点的法线。② 大地线上任何点的密切面就是该点的法截面③ 曲面上连接任何两

点的最短曲线必为大地线

垂线偏差改正δu把以垂线为依据的地面观测的水平方向值归算到以法线为依据的方向

值而应加的改正定义为垂线偏差改正标高差改正δh 标高差改正又称由照准点高度而引起的改正，当进行水平方向观测时，如果照准点高出椭球面某一高度，则照准面就不能通过

照准点的法线同椭球面的交点，由此引起的方向偏差的改正叫做标高差改正δh.截面偏差

改正δg将法截弧方向化为大地线方向应加的改正叫截面差改正

地面长度的归算分两种：1 基线尺量距的归算2 电磁波测距的归算

将地面观测值归算至椭球面的原因：参考椭球面是测量计算的基准面，但在野外的各种测

量都是在地面上进行，观测的基准线不是各点相应的椭球面的法线，而是各点的垂线，因

此不能直接在地面上处理测量成果。在归算中有两条基本要求：1 以椭球面的法线为基准2

将地面观测元素化为椭球面上大地线的相应元素

椭球面三角元素归算到高斯平面上包括：1）将起始点P的大地坐标（L,B）归算为高斯平

面直角坐标x,y;为了检核还应需要反算，亦即根据xy反算BL。2）将椭球面上起算边大地

方位角归算到高斯平面上相应边的坐标方位角，通过计算改点的子午线收敛角及方向改化

实现。3）将椭球面上各三角形内角归算到高斯平面上的由相应直线组成的三角形内角，通

过计算方向的曲率改化及方向改化来实现。4）将椭球面上起算边的长度归算到高斯平面上的直线的长度，因此将椭球面三角系归算到平面上，包括坐标、曲率改化、距离改化和子

午线收敛角等计算工作。

白塞尔法解算大地主题的基本思想是：将椭球面上的大地元素按照白塞尔投影条件投影到

辅助球面上，继而在球面上进行大地主题解算，最后再将球面上的计算结果换算到椭球面

上

长度比 长度比m就是投影面上一段无限小的微分线段ds，与椭球面上相应的微分线段dS

二者之比

地图投影的分类 ：1按变形性质分类：等角投影 等积投影 任意投影2 按经纬网投影形状

分类 ：方位投影 圆锥投影 圆柱投影

控制测量对地图投影的要求：1.应当采取等角投影，如果采用正形投影的话，在三角测量

中大量的角度观测元素在投影前后保持不变，这样就免除了大量投影计算工作2.在所采用的正形投影中还要求长度和面积变形不大，并能应用见到公式计算由于这些变形而带来的改正数3.要求投影能很方便按带进行并按高精度简单的同样的计算公式和用表把各带连成整体

高斯投影坐标正算公式条件：1 中央子午线投影后为直线2 中央子午线投影后长度不变3

投影具有正形性质，即正形投影条件

高斯反算条件：1 x坐标轴投影成中央子午线，是投影的对称轴2 x轴上的投影保持长度不

变3 正形投影条件

平面子午线收敛角的定义：高斯投影面上任意点子午线的投影线的切线方向与该点坐标的正北方向的夹角

方向改化方向改正数：大地线投影曲线和其弦线之夹角。即由“曲改直”带来的改正数。

高斯投影换带解决的问题1.控制网跨越两个投影带，为了在某一带内进行平差，需把另一

带的坐标换算为该带的坐标2.在分界子午线附近工作，有时需利用另一带的控制点，重叠

区的控制点需有相邻两带的坐标。3.六度带和3度带1.5度带相互换算

邻带坐标换算概念：已知P点在西带的坐标P(x,y)Ⅰ，求其在东带坐标P(x,y)Ⅱ；

或已知其东带坐标P(x,y)Ⅱ，求其在西带的坐标P(x,y)Ⅰ。

邻带坐标换算方法与步骤：利用高斯投影的正反算公式，可以进行不同投影带坐标的换带

计算。其计算步骤如下（以将西带坐标换算到东带坐标为例）：1)根据（西带）高斯投影

坐标 xⅠ, yⅠ，反算得P点的纬度B和其在（西带）的经度差lⅠ；2)由（西带）中央子

午线的经度L0, 求得P点经度 L = L0+lⅠ ；3)根据换带后的（东带）中央子午线经度

L0′，计算P点相应东带）的经差lⅡ= L-L0′;4)由高斯投影正算，求得P点在（东带）的高斯投影坐标xⅡ，yⅡ。

建立国家平面大地控制网的方法1 常规大地测量法：三角测量法导线测量法三边测

量及边角同测法 2 天文测量法3现代定位新技术GPS测量，甚长基线干涉测量，惯性测量

基本原则：大地控制网应分级布设、逐级控制2 大地控制网应有足够的精度3大地控制网

应有一定的密度4 大地控制网应有统一的技术规格和要求

布设国家平面大地控制网包括：技术设计 实地选点 建造站标 标石埋设 距离测量 角度测

量和平差计算。技术设计：收集资料 实地踏勘 图上设计 编写技术设计书

图上设计 内容根据对上述资料进行分析的结果，按照有关规范的技术规定，在中等比例尺

图上确定控制点的位置和网的基本形式。图上设计对点位的基本要求是：1）从技术指标方

面考虑。图形结构良好，边长适中，对于三角网传距角不小于30°；便于扩展和加密低级

网，点位要选在视野辽阔，展望良好的地方；为减弱旁折光的影响，要求视线超越（或旁

离）障碍物一定的距离；点位要长期保存，宜选在土质坚硬，易于排水的高地上。2）从经

济指标方面考虑。充分利用制高点和高建筑物等有利地形、地物，以便在不影响观测精度的前提下，尽量降低觇标高度；充分利用旧点，以便节省造标埋石费用，同时可避免在同

一地方不同单位建造数座觇标，出现既浪费国家资财，又容易造成混乱的现象3）从安全生

产方面考虑。点位离公路、铁路和其他建筑物以及高压电线等应有一定的距离。

国家高程控制网布设的目的和任务：1 在国家领土上建立统一的高程控制网，为地形测图

和各项建设提供必要的高程控制基础2 为地壳垂直运动、平均海面倾斜及其变化和大地水

准面形状等地球科学提供精确的高程数据国家高程控制网布设原则：1 从高到低 逐级控制水准点分布应满足一定的密度3 水准测量达到足够的精度4 一等水准网应定期复测

工程测量控制网的分类：1 测图控制网在工程设计阶段建立的用于测绘大比例尺地形图的测量控制网，也是地籍测量的基本控制 2 施工控制网在工程施工阶段建立的用于工程

施工放样的测量控制网 3 变形观测专用控制网在工程竣工后的运营阶段，建立的以监测

建筑物变形为目的的变形观测专用控制网工程平面控制网的布设原则: 1 分级布网 逐级控

制2 要有足够的精度 3 要有足够的密度 4 要有统一的规格

平面控制网平差计算包括①概算②平差③成果表编制等三项内容平面控制网的概算概算的目的：① 系统检查和评价外业观测成果的质量；② 将地面观测成果化算到高斯平面上，为平差做好数据准备工作；③ 计算各控制点的实用坐标，为其它急需提供未经平差的控制

测量基础数据。

概算的主要工作1）外业观测成果的整理、检查2）绘制网的略图，编制观测数据表和已知

数据表3）观测成果归化到标石中心4）观测成果归算到椭球面上5）观测成果进一步归化

到高斯投影面上6）依平面控制网的几何条件检验观测成果的质量

精密水准测量的概算 ：1.水准标尺每米长度误差的改正数计算2.正常水准面不平行的改正

数计算3.水准路线闭合差计算4.高差改正数计算

第五篇：大地测量学实习报告

大地测量学实习报告

一、实习目的根据《工程测量专业》教学计划，控制测量教学是喜事本专业的重要教学环节。为保证实习中各项工作的合理安排和正常作业，各项成果达到预期的精度，特制定此计划，作为实习中共同的依据。

本次实习在内容安排上充分考虑了教学实习的要求，同学们有机会对控制测量这个工作程序进行一次全面的、系统的实践。通过实践加深对本课程所学理论知识的理解，进一部掌握控制测量的专业技术。同时结合测区具体条件，应用所学知识去分析问题和解决问题。为此要求全体同学严肃认真的投入实习，全面完成本计划规定的各项任务，并严格按照《规范》规定的各项技术要求和精度指标进行作业，以达到本次实习的一起目的。

二、实习地点和时间

1、实习地点：石宝矿区

2、实习时间：5月30日——6月12日

三、仪器工具

J2电子经纬仪，S1电子水准仪，花杆，卷尺，一对尺子，一对尺垫，量角器，铅笔，橡皮，锤子。

四、测区概况

石宝镇位于达茂旗的东南部，距百灵庙镇60公里，著名的石宝铁矿就在其境内。全镇总面积508平方公里，下辖7个行政村和75个自然村。石宝镇位于达茂旗的东南部，距百灵庙镇60公里，著名的石宝铁矿就在其境内。全镇总面积508平方公里，下辖7个行政村和75个自然村。

五、实习内容

1、实地选点

2、埋石造标

3、水平角外业观测

4、水准外业观测

5、三角网概算及外业成果整理

六、选点

1、目的：根据布网原则在测区布设合理的四等平面控制网和高程控制网，在实地选定三角点的最佳位置，同时确定偏心点的选择效果。

2、选点布网要求

（1）图形结构良好，边长适中，求距角不小于30度

（2）三角点应选在通视良好的制高点及开阔的地区

（3）视线应高出地面或障碍物1-2米以上

（4）点位离开铁路、公路和其他建筑物一般不少于50米，离高压线不少于

100米

（5）新选点为应尽量与原有三角点重合。

3、网形的布设和和实地选点

网形的布设：(1)布设中心五边形

（2）平均变长600米

（3）中心角平均值70度

（4）传距角平均值60度

实地选点：中心点O选在一个地势较高的土包上，对其余五点通视良好。A点选在O点的东南方向411米，B点选在O的北边496.7米，C点选在O的西北方向558.653米，D点选在O的西南方向758.639米，E点选在O的东南方向716.099米。相邻测角点通视良好，便于观测。

4、偏心点的选取与测定：五边形的六个点都设置偏心点，平均距离2米，七、水平角的观测

1、目的：

（1）熟悉精密经纬仪的结构及性能，掌握其使用方法

（2）熟悉角度测量的误差来源

（3）掌握方向观测法的观测程序、记录和计算

2、要求

（1）严格按照规范进行操作，四等用J2经纬仪每测站观测9测回;半测回归零差不大于8秒；一测回内2C互差不大于13秒；归零后同一方向值各测回互差不大于9秒，三角形最大闭合差不大于9秒。

3、方向观测法

上半测回用盘左位置观测：

（1）先用仪器照准零方向，按照规定度盘位置对好度盘

（2）顺时针旋转照准部1-2圈后，精确照准零方向，进行读书

（3）顺时针方向旋转照准部，依次精确照准其他各个方向并读数，最后归至零方向并读数，看半测回归零差是否超限

下半测回用盘右位置观测

（4）纵转望远镜，逆时针旋转照准部1-2周后，精确照准零方向，进行水平读盘读数。

（5）逆时针旋转照准部，按与丄半测回相反的次序依次进行照准并读数，最后归至零方向检核归零差。

注：本次实习规定以左方向为零方向，O点一OA为零方向。

4、观测手簿的记录和计算

记录者必须填好表头，注明使用的仪器、测站点名、天气及成像情况，注意把握观测时间，写明观察者和记录者，根据石宝天气情况我们的观测时间一般定在6点到10点之间。

记录好表格后计算出各测回的2C=[左-右]，看其是否在13秒之内，如果不在，则应重新观测；再算出平均值：平均值=（左+右）/2：最后算出方向值。

当观测了多个测回后，应立即检核不同测回之间同一方向值的互差。注：当照准方向的垂直角超过3度时，该方向的2C互差可按同一观测时间段内的相邻测回进行比较。

八、四等水准测量

1、目的（1）熟悉精密水准仪的使用及精密水准尺的读数方法

（2）掌握水准测量误差来源及减弱的方法

（3）掌握四等水准测量的外业观测程序、外业资料的检查和处理。

2、四等水准测量的技术要求

（1）视线长度不宜大于100米；一测站前后视距较差不宜大于5米；前后视距累积差不超过10米

（2）视线离地面最低高度为0.2米

（3）黑红面读数较差不大于3毫米；黑红面所测高差之差不大于5毫米

3、四等精密水准观测程序

奇数站照准分划的顺序是：后前前后

偶数站照准分划的顺序是：前后后前

1、一测站观测程序

（1）置平仪器。自动安平水准仪，要求圆水准气泡位于指标圆环中央

（2）望眼镜照准后视尺，用上下丝分别照准标尺基本分划进行视距读数，再读出中丝读数。

（3）旋转望远镜照准前视标尺，读出基本分划，然后用上下丝分别照准标尺基本分划进行视距读数。

（4）照准前视尺的辅助分划，读出中丝读数

（5）旋转望远镜照准后视尺的辅助分划，读出中丝读数

4、实际观测

我们组从D——E——A——B三段的水准测量。前两段是用S3自动安平水准仪加黑红尺完成的；后一段使用电子水准仪，变仪高法完成。此项观测完全符合四等水准测量的要求。

九、内业成果整理

大地测量学实习报告

姓名：蒋瑞

学号：

班级：

学院：

指导教师：张会战