什么是经典大地测量

什么是经典大地测量

大地测量学 根据德国著名大地测量学家F.R. Helmert的经典定义,它是一门量测和描绘地球表面的科学.它也包括确定地球重力场和海底地形.也就是研究和测定地球形状、大小和地球重力场,以及测定地面点几何位置的学科.测绘学的一个分支. 大地测量学的任务 ·确定地球形状及其外部重力场及其随时间的变化,建立统一的大地测量坐标系,研究地壳形变（包括地壳垂直升降及水平位移）,测定极移以及海洋水面地形及其变化等. ·研究月球及太阳系行星的形状及其重力场. ·建立和维持具有高科技水平的国家和全球的天文大地水平控制网和精密水准网以及海洋大地控制网,以满足国民经济和国防建设的需要. ·研究为获得高精度测量成果的仪器和方法等. ·研究地球表面向椭球面或平面的投影数学变换及有关的大地测量计算. ·研究大规模、高精度和多类别的地面网、空间网及其联合网的数学处理的理论和方法,测量数据库建立及应用等. 大地测量学的分支 ·几何大地测量学亦即天文大地测量学：它的基本任务是确定地球的形状和大小及确定地面点的几何位置. ·物理大地测量学也称理论大地测量学：它的基本任务是用物理方法（重力测量）确定地球形状及其外部重力场. ·空间大地测量学：主要研究人造地球卫星及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. 大地测量学中测定地球大小,指测定地球椭球的大小；研究地球形状,指研究大地水准面形状；测定地面点的几何位置,指测定以地球椭球面为参考的地面点位置.将地面点沿法线方向投影于椭球面上,用投影点在椭球面上的大地经度、大地纬度表示点的水平位置,用地面点至投影点的法线距离表示该点的大地高程.这点的几何位置也可以用一个以地球质心为原点的空间直角坐标系中的三维坐标表示. 大地测量工作为大规模的测制地形图提供水平控制网和高程控制网；为开发矿山、兴修水利、发展交通等经济建设提供控制基础；为发射导弹和航天器提供地面点的精确坐标和地球重力场数据；为地球物理学、地球动力学、地震学的研究任务提供测量数据. 简史 大地测量学历史悠久.公元前3世纪,亚历山大的埃拉托色尼利用在两地观测日影的方法,首次推算出地球子午圈的周长,也是弧度测量的初始形式.724年 ,中国唐代的南宫说等人在张遂（一行）指导下在今河南省境内实测了一条长约300千米的子午弧,并测同一时刻南北两点的日影长度,推算出纬度1°的子午弧长.这是世界上第一次实测弧度测量.其他国家也相继进行过类似的工作.17世纪以前,由于工具简单,技术水平低,所得结果精度不高.1617年荷兰W.斯涅耳首创三角测量法,克服了直接丈量距离的困难.随后又有望远镜、水准器、测微器等的发明,测量仪器制造逐渐完善,精度提高,为大地测量学的发展奠定了技术基础.17世纪末,英国I.牛顿和荷兰C.惠更斯从力学观点研究地球形状,提出地球是两极略扁的椭球体.1735～1741年法国科学院派两支测量队分别在赤道附近的秘鲁和北极圈附近的拉普兰进行弧度测量,证实地球是两极略扁的椭球体.中国清代康熙年间为编制《皇舆全图》,实施了大规模天文大地测量.这次测量中,发现高纬度的东北地区每度子午弧比低纬度的河北地区的要长,这个发现比法国早.1730年英国西森发明经纬仪,促进了三角测量的发展.1743年法国克莱罗发表了《地球形状理论》,指出用重力测量精确求定地球扁率的方法.1806年法国的A.-M.勒让德和1809年德国的C.F.高斯分别发表了最小二乘法理论,产生了测量平差法.1849年英国Sir G.G.斯托克斯创立用重力测量成果研究水准面形状的理论.1880年瑞典耶德林提出悬链线状基线尺测量方法,继而法国制成因瓦基线尺,使丈量距离的精度明显提高.19世纪末和20世纪30年代,先后出现了摆仪和重力仪,使重力点数量大量增加,为研究地球形状和地球重力场提供大量重力数据.1945年苏联的M.C.莫洛坚斯基提出,不需要任何归算,可以直接利用地面重力测量数据严格求定地面点到参考椭球面的大地高程,直接确定地球表面形状,这一理论已被许多国家采用. 20世纪40年代,电磁波测距仪的发明,克服了量距的困难,使导线测量、三边测量得到重视和发展.1957年第一颗人造地球卫星发射成功后,产生了卫星大地测量学,使大地测量学发展到一个新阶段.导航卫星多普勒定位技术,能够以±1米或更高的精度测定任一地面点在全球大地坐标中的地心坐标.卫星雷达测高技术,可测定海洋大地水准面的起伏.新发展起来的卫星射电干涉测量技术,可以测定地面上相距几十千米的两点间的基线向量在全球坐标系三轴方向上的基线分量,即两点间的3个坐标差.卫星大地测量学仍在发展中,具有很大的潜力. 分支 大地测量学包括几何大地测量学、物理大地测量学、卫星大地测量学、海洋大地测量学和动态大地测量学. 几何大地测量采用一个与地球外形最接近的旋转椭球代表地球形状,用几何方法测定它的形状和大小,并以该椭球面为参考研究和测定大地水准面,以及建立大地坐标系,推算地面点的几何位置. 物理大地测量用一个同全球平均海水面位能相等重力等位面即大地水准面代表地球的实际形状,在地球表面进行重力测量,并用地面重力测量数据研究大地水准面相对于地球椭球面的起伏. 卫星大地测量利用卫星在地球引力场中的轨道运动,从尽可能均匀分布在整个地球表面上的十几个至几十个跟踪站,观测至卫星瞬间位置的方向、距离或距离差,积累对不同高度不同倾角的卫星的长期（数年）观测资料,可以综合解算地球的几何参数和物理参数,以及地面跟踪站相对于地球质心的几何位置.