控制测量学-课件.ppt
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- 控制 测量学 课件
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1、东华理工学院控制测量学东华理工学院控制测量学一、大地测量学的定义和作用一、大地测量学的定义和作用二、控制测量学的基本任务和内容二、控制测量学的基本任务和内容三、控制测量的基准面和基准线三、控制测量的基准面和基准线四、控制网的布设形式四、控制网的布设形式五、控制测量新技术的发展应用五、控制测量新技术的发展应用六、大地测量学的发展简史与展望六、大地测量学的发展简史与展望东华理工学院控制测量学u大地测量学:大地测量学:是“测定和描绘地球表面的科学测定和描绘地球表面的科学”。主要任务:主要任务: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。u包括:精确测定地球表面点的地理位置,研究地球
2、形状、大小和地球表面外部重力场,以及它们随时间的变化。东华理工学院控制测量学大地测量学的地位和作用大地测量学的地位和作用 u在国民经济各项建设和社会发展中,发挥在国民经济各项建设和社会发展中,发挥着基础先行的重要保证作用着基础先行的重要保证作用,是一切测绘是一切测绘科学技术的基础科学技术的基础。u在防灾、减灾、救灾及环境监测、评价与在防灾、减灾、救灾及环境监测、评价与保护中发挥着独具风貌的特殊作用保护中发挥着独具风貌的特殊作用。u是发展空间技术和国防建设的重要保障。是发展空间技术和国防建设的重要保障。u在当代地球科学研究中的地位更加重要。在当代地球科学研究中的地位更加重要。东华理工学院控制测量
3、学 测量学测量学大地测量学大地测量学测测量量学学的的两两个个分分支支研究范围是不大研究范围是不大的地球表面,把的地球表面,把地球表面认为是地球表面认为是平面且不损害测平面且不损害测量精度,计算时量精度,计算时也认为在该范围也认为在该范围内的铅垂线彼此内的铅垂线彼此是平行的。是平行的。研究全球或相当大范围内的地球,研究全球或相当大范围内的地球,铅垂线被认为彼此不平行,同时顾铅垂线被认为彼此不平行,同时顾及地球的形状及重力场。及地球的形状及重力场。东华理工学院控制测量学常规大地测量学的基本体系:常规大地测量学的基本体系:u应用大地测量学应用大地测量学以研究建立国家大地测量控制网为中心内容;u椭球大
4、地测量学椭球大地测量学 以研究坐标系建立及地球椭球性质以及投影数学变换为主要内容;u天文大地测量学天文大地测量学 以研究测量天文经度、纬度及天文方位角为中心内容;u重力大地测量学重力大地测量学 以研究重力场及重力测量方法为中心内容;u测量平差测量平差以研究大地测量控制网平差计算为主要内容;u电磁波测距大地测量学电磁波测距大地测量学 大地测量学同无线电电子学相结合;东华理工学院控制测量学与其它相关学科的发展相联系:与其它相关学科的发展相联系:u电磁波测距大地测量学电磁波测距大地测量学 同无线电电子学相结合;u宇宙大地测量学宇宙大地测量学 与天体力学及天文学结合;u海洋大地测量学海洋大地测量学 与
5、海洋地质学及海洋导航学结合 u地球动力学地球动力学 与地球物理、海洋地质学及地质学相结合;u卫星大地测量学卫星大地测量学 与人造地球卫星学及天体力学相结合;u惯性大地测量学惯性大地测量学 以惯性原理为基础,利用加速度计测量运动物体某方向加速度,通过计算机积分计算得到运动物体空间位置;u现代大地测量数据处理学现代大地测量数据处理学 与线性代数、矩阵、概率统计及优化设计、数值计算方法等相结合;东华理工学院控制测量学现现代代大大地地测测量量学学的的基基本本体体系系几何大地测量学几何大地测量学 确定地球的形状、大小及地面点的确定地球的形状、大小及地面点的几何位置。几何位置。主要内容是关于国家大地测量主
6、要内容是关于国家大地测量控制网控制网(平面和高程平面和高程)建立的基本原理建立的基本原理和方法,精密角度测量,距离测量和方法,精密角度测量,距离测量,水准测量;地球椭球数学性质,水准测量;地球椭球数学性质,椭球面上测量计算,椭球数学投影椭球面上测量计算,椭球数学投影变换以及地球椭球几何参数的数学变换以及地球椭球几何参数的数学模型等。模型等。东华理工学院控制测量学现现代代大大地地测测量量学学的的基基本本体体系系 用物理方法用物理方法(重力测量重力测量)确定地球形状确定地球形状及其外部重力场。及其外部重力场。主要内容包括位理论,地球重主要内容包括位理论,地球重力场,重力测量及其归算,推求地力场,重
7、力测量及其归算,推求地球形状及外部重力场的理论与方法球形状及外部重力场的理论与方法等。等。东华理工学院控制测量学现现代代大大地地测测量量学学的的基基本本体体系系 以人造地球卫星及其他空间探测器以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、技为代表的空间大地测量的理论、技术与方法。术与方法。新特征新特征:测量范围大;研究对象和范围不断测量范围大;研究对象和范围不断深入、全面和精细;观测精度高;深入、全面和精细;观测精度高;测量周期短。测量周期短。东华理工学院控制测量学现代大地测量学基本科学技术内容现代大地测量学基本科学技术内容 u(1)确定地球形状及外部重力场及其随时间的变化,建立统
8、一的大地测量坐标系,研究地壳形变,测定极移以及海洋水面地形及其变化等。u(2)研究月球及太阳系行星的形状及重力场。u(3)建立和维持具有高科技水平的国家和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,以满足国民经济和以及海洋大地控制网,以满足国民经济和国防建设的需要。国防建设的需要。东华理工学院控制测量学现代大地测量学基本科学技术内容现代大地测量学基本科学技术内容u(4)研究为获得高精度测量成果的仪器和研究为获得高精度测量成果的仪器和方法等。方法等。u(5)研究地球表面向椭球面或平面的投影研究地球表面向椭球面或平面的
9、投影数学变换及有关的大地测量计算。数学变换及有关的大地测量计算。u(6)研究大规模、高精度和多类别的地面研究大规模、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。论和方法,测量数据库建立及应用等。东华理工学院控制测量学u控制测量是研究精确测定地面点空间位置的学科 如(X、Y、Z)、(L、B、H)。u控制测量的特点:控制测量的特点:服务对象主要是各种工程建设、城镇建设和土地规划与管理工作。测量范围比大地测量小,测量手段、数据处理多样化。u工程建设大体可分为设计、施工、运营工程建设大体可分为设计、施工、运营3个阶段个阶段
10、设计阶段-测图控制网 施工阶段-施工控制网 运营阶段-变形观测专用控制网 东华理工学院控制测量学主要内容:u国家大地控制网(平面与高程)的建立基本原理与方法;u精密测角(方向)、测边,精密水准测量;u地球椭球数学性质,椭球面上测量计算,椭球数学投影以及地球椭球几何参数的数学模型等 东华理工学院控制测量学1.地球自然表面地球自然表面、地球体、地球体 地球的固地球的固体和液体体和液体部分相对部分相对于大气的于大气的分界面分界面地球自然表面包围的形体地球自然表面包围的形体 东华理工学院控制测量学2、大地水准面、大地体u重力重力 (离心力、地心引力的合力)u重力方向重力方向铅垂线方向u水准面水准面静止
11、状态的水面(无数个),重力位能相等。测量中,要求仪器的垂直轴与铅垂线一致,故铅垂线是外业测量工作的基准线。东华理工学院控制测量学大地水准面大地水准面u用占地球表面71%的海水面代替地球的形体,并作为测量外业工作统一的基准面大地水大地水准面准面。u假定海洋的水体,只受重力作用,无潮汐、风浪影响,处于完全静止和平衡状态,将海洋的表面延伸到大陆的下面并处处保持着与垂线方向正交这一特点,也是一个水准面,称这一特定的水准面为。u所包围的形体称。东华理工学院控制测量学u地球内部质量分布不均匀,地壳有高低起伏,所以重力方向有局部变化,致使处处与重力方向垂直的大地水准面也就不规则,它不能作为大地测量计算的基准
12、面。u必须寻找一个与大地体相近的,能用简单的数学必须寻找一个与大地体相近的,能用简单的数学模型表示的规则体形代替模型表示的规则体形代替椭球面椭球面。东华理工学院控制测量学3、总地球椭球、参考椭球用来代替大地体的椭球体称为地球椭球体地球椭球体。一个与大地体外形符合最好的地球椭球叫总地球椭总地球椭球球或平均地球椭球。东华理工学院控制测量学总地球精球应满足的三个条件:总地球精球应满足的三个条件:u1总质量等于地球的总质量,中心与地球的质心重合,赤道平面与地球赤道面一致。u2旋转角速度与地球的旋转角速度相等。u3体积与大地体的体积相等。它的表面与大地水难面之间的差距的平方和为最小。u总地球精球面是总地
13、球精球面是个理想的测量计算的基准面个理想的测量计算的基准面。4、参考椭球面、参考椭球体 各国或地区为各自的大地测量工作需要,采用了参考椭球体,用参考椭球面作为测量计算的基准面参考椭球面作为测量计算的基准面。只与某一个国家或某一地区的大地水准面符合较好的地球椭球体。东华理工学院控制测量学5、垂线偏差和大地水准面差距u大地水准面的铅垂线与椭球面的法线之间的夹角称为垂垂线偏差线偏差。u在某一点上,大地水准面超出椭球面的高差称为大地水大地水准面差距准面差距。它们是标志大地水准面和椭球面之间的差异的量。测量计算时要进行归化。东华理工学院控制测量学地球模型地球表面水准面大地水准面铅垂线地球椭球体东华理工学
14、院控制测量学1)三角网)三角网网形定义网形定义观测量:方向值观测量:方向值测量基本原理和方法测量基本原理和方法优点:优点:图形简单、图形简单、精度高、精度高、多余观测量多、多余观测量多、便于计算。便于计算。缺点:缺点:布网困难大布网困难大东华理工学院控制测量学三角网起算数据和推算元素三角网起算数据和推算元素u观测量(观测数据):角度或方向值u起算数据:X、Y、Su推算元素:由起算元素和观测元素的平差值推算出的三角形边长、方位角、点的坐标等。独立网与独立网与只有必要的一套起算数据只有必要的一套起算数据(如一条边、一个方位角(如一条边、一个方位角和一个起算点坐标)和一个起算点坐标)多于一多于一套起
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