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大地測量概論

1、大地測量的任務(wù)

主要任務(wù)是建立國家或者大范圍的精密控制測量網(wǎng)，內(nèi)容包括三角測量、導(dǎo)線測量、水準(zhǔn)測量、天文測量、重力測量、慣性測量、衛(wèi)星大地測量以及各種 大地測量數(shù)據(jù)處理等。它為大規(guī)模地形圖測制及各種工程測量提供高精度的平面控制和高程控制，為空間科學(xué)技術(shù)和軍事用途提供精確的點(diǎn)位坐標(biāo)、距離、方位及地 球重力資料，為研究地球形狀和大小、地殼形變及地震預(yù)報等科學(xué)問題提供資料。

2、現(xiàn)代大地測量的特點(diǎn)

1)長距離、大范圍;2)高精度;3)實(shí)時、快速;4)四維;5)地心;6)學(xué)科融合。

3、大地測量的作用

大地測量師組織、管理、融合和分析地球海量時空信息的一個數(shù)理基礎(chǔ)，也是描述、構(gòu)建和認(rèn)知地球，進(jìn)而解決地球科學(xué)問題的一個時空平臺。各種測繪 只有在大地測量基準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，才能獲得統(tǒng)一、協(xié)調(diào)、法定的平面坐標(biāo)和高程系統(tǒng)，才能獲得正確的點(diǎn)位和海拔高以及點(diǎn)之間的空間關(guān)系和尺度。

4、大地測量系統(tǒng)與參考框架

大地測量系統(tǒng)規(guī)定了大地測量的起算基準(zhǔn)、尺度標(biāo)準(zhǔn)以及實(shí)現(xiàn)方式(包括理論、模型和方法)。大地測量參考框架時通過大地測量手段，由固定在地面上 的點(diǎn)所構(gòu)成的大地網(wǎng)(點(diǎn))或其他實(shí)體(靜止或者運(yùn)動的物體)按相應(yīng)于大地測量系統(tǒng)的規(guī)定模式構(gòu)建的，是對大地測量系統(tǒng)的具體實(shí)現(xiàn)。大地測量系統(tǒng)是總體概 念，大地測量參考框架是大地測量系統(tǒng)的具體應(yīng)用形式。大地測量系統(tǒng)包括：坐標(biāo)系統(tǒng)、高程系統(tǒng)、深度基準(zhǔn)和重力系統(tǒng)。對應(yīng)的大地參考框架有：坐標(biāo)參考框架、 高程參考框架和重力參考框架。

5、大地測量坐標(biāo)系統(tǒng)合大地測量常數(shù)

大地測量坐標(biāo)系統(tǒng)是非慣性坐標(biāo)系統(tǒng)，根據(jù)原點(diǎn)位置不同，可以分為地心坐標(biāo)系統(tǒng)和參心坐標(biāo)系統(tǒng)，從表現(xiàn)形式可以分為空間直角坐標(biāo)系統(tǒng)和大地坐標(biāo)系統(tǒng);空間直角坐標(biāo)一般用(X,Y,Z)表示，大地坐標(biāo)一般用(經(jīng)度λ，緯度φ，大地高H)表示。

注：大地高是指空間點(diǎn)沿橢球面法線方向至橢球面的距離。

大地常數(shù)是指地球橢球幾何和物理參數(shù)，它分為基本常識和導(dǎo)出常數(shù)。

6、參心坐標(biāo)框架

參心坐標(biāo)框架是一種區(qū)域性、二維靜態(tài)的地球坐標(biāo)框架，是由天文大地網(wǎng)實(shí)現(xiàn)和維持的。20世紀(jì)，世界上絕大部分國家或者地區(qū)都采用天文大地網(wǎng)來實(shí) 現(xiàn)和維持各自的參心坐標(biāo)框架。我國在20世紀(jì)50~80年代完成了全國天文大地網(wǎng)，分別定義了1954北京坐標(biāo)系統(tǒng)和1980西安坐標(biāo)系統(tǒng)。

7、地心坐標(biāo)框架

國家地面參考框架(ITRF)是國際地面參考系統(tǒng)(ITRS)的具體實(shí)現(xiàn)。它以甚長基線干涉測量(VLBI)、衛(wèi)星激光測距(SLR)、激光測 月(LLR)、GPS和衛(wèi)星多普勒定軌定位(DORIS)等空間大地測量技術(shù)構(gòu)成全球觀測網(wǎng)點(diǎn)，經(jīng)數(shù)據(jù)處理，得到ITRF點(diǎn)(地面觀測點(diǎn))站坐標(biāo)和速度場 等。目前，ITRF已成為國際公認(rèn)的應(yīng)用最廣泛、精度最高的地心坐標(biāo)框架。

2000國家大地控制網(wǎng)是定義在ITRS2000地心坐標(biāo)系統(tǒng)中的區(qū)域性地心坐標(biāo)框架。

8、高程基準(zhǔn)

高程基準(zhǔn)定義了陸地上高程測量的起算點(diǎn)，區(qū)域性的高程基準(zhǔn)可以用驗(yàn)潮站的長期平均海面來確定，通常定義該平均海平面的高程為零。1954年，我 國確定用青島驗(yàn)潮站計(jì)算的黃海平均海水面作為高程基準(zhǔn)面，并在青島市觀象山修建了國家水準(zhǔn)原點(diǎn)。1956年計(jì)算出我國水準(zhǔn)原點(diǎn)高程為72.289m，我國 現(xiàn)行的1985年國家高程基準(zhǔn)為72.2604m。

9、高程系統(tǒng)

我國高程系統(tǒng)采用正常高系統(tǒng)，正常高的起算面是似大地水準(zhǔn)面。

10、高程框架

高程框架是高程系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)。高程框架分四個等級：國家一、二、三、四等水準(zhǔn)控制網(wǎng)。另外一種高程框架形式是通過(似)大地水準(zhǔn)面精化來實(shí)現(xiàn)的。

11、重力系統(tǒng)和重力框架

重力測量就是測定空間一點(diǎn)的重力加速度。重力參考系統(tǒng)則是指采樣的橢球常數(shù)及其相應(yīng)的正常重力場。重力測量框架是由分布在各地的若干絕對重力點(diǎn)和相對重力點(diǎn)構(gòu)成的重力控制網(wǎng)，以及用作相對重力尺度標(biāo)準(zhǔn)的若干條長短基線。

12、深度基準(zhǔn)

深度基準(zhǔn)面的選擇與海區(qū)潮汐情況相關(guān)，常采用當(dāng)?shù)氐某毕{(diào)和常數(shù)來計(jì)算，由于各地潮汐性質(zhì)不同，計(jì)算方法不同，一些國家和地區(qū)的深度基準(zhǔn)面也不 同。我國1956年以前采用最低低潮面、大潮平均低潮面和實(shí)測最低潮面等為深度基準(zhǔn)，1957年起采樣理論深度基準(zhǔn)為深度基準(zhǔn)面。

13、時間系統(tǒng)與時間系統(tǒng)框架

空間和時間一起構(gòu)成四維大地測量。

時間系統(tǒng)規(guī)定了時間測量的參考標(biāo)準(zhǔn)，包括時刻參考標(biāo)準(zhǔn)、時間間隔的尺度標(biāo)準(zhǔn)。

時間系統(tǒng)框架是某一區(qū)域或者全球范圍內(nèi)，通過守時、授時和時間頻率測量技術(shù)，實(shí)現(xiàn)和維持統(tǒng)一的時間系統(tǒng)。

14、常用的時間系統(tǒng)

1)世界時(UT)2)原子時(AT)3)力學(xué)時(DT)4)協(xié)調(diào)時(UTC)5)GPS時(GPST)。

15、時間系統(tǒng)框架

時間系統(tǒng)框架是對時間系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)，包括以下幾方面的內(nèi)容：1)采用的時間頻率基準(zhǔn);2)守時系統(tǒng);3)授時系統(tǒng)4)覆蓋范圍。

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