1、1控制测量学控制测量学控制测量学教材：教材：控制测量学控制测量学上、下册上、下册 武汉大学出版社武汉大学出版社考核：考试、期末实习考核：考试、期末实习考试：平时考试：平时(10%)+实验实验(20%)+考试考试(70%)实习：组成绩实习：组成绩+个人表现个人表现/40/402控制测量学第一章第一章 绪绪 论论3控制测量学本本 章章 提提 要要1.1 控制测量学的基本任务和主要内容1.2 地球重力场的基本知识1.3 控制测量的基准面和基准线1.4 控制测量的现状和发展概况4控制测量学难点难点：控制测量的基准面与基控制测量的基准面与基准线的定义与应用准线的定义与应用 知识点及学习要求知识点及学习要
2、求 1控制测量学的基本任务和作用；2铅垂线与大地水准面的概念与定义；3参考椭球与总椭球的概念与定义；4控制测量技术的种类。本本 章章 提提 要要5控制测量学n控制测量学控制测量学n研究精确测定和描绘地面控制点空间位置(平面和高程)及其变化的学科n与数字测图中的控制的区别与数字测图中的控制的区别n范围、等级、作用n计算方法(平差、曲率)n观测精度n观测仪器、方法控制测量学的基本任务和内容控制测量学的基本任务和内容6控制测量学n测绘科学中的意义测绘科学中的意义n理论向应用过渡的中间环节n大地测量为理论基础n面向工程建设应用控制测量学的基本任务和内容控制测量学的基本任务和内容7控制测量学控制测量的分
3、类按工作内容分平面控制测量高程控制测量测定控制点平面位置测定控制点高程按用途分大地控制测量工程控制测量全国范围内,按国家统一颁布的法式、规范进行的控制测量为工程建设或地形图测绘，在小区域内，在大地测量控制网的基础上独立建立控制网的控制测量控制测量的分类控制测量的分类控制测量学的基本任务和内容控制测量学的基本任务和内容三维控制测量8控制测量学控制测量的基本任务控制测量的基本任务 控制测量学的基本任务和内容控制测量学的基本任务和内容工程建设设计阶段施工阶段运营阶段地形图（数字化测图）施工放样（工程测量）变形观测（变形监测与数据处理）测图控制网施工控制网变形监测控制网9控制测量学n国民经济各项建设和
4、社会发展n防灾、减灾、救灾及环境监测、评价与保护n空间技术和国防建设控制测量的作用控制测量的作用 控制测量学的基本任务和内容控制测量学的基本任务和内容10控制测量学控制测量的作用控制测量的作用 控制测量学的基本任务和内容控制测量学的基本任务和内容11控制测量学控制测量的作用控制测量的作用 控制测量学的基本任务和内容控制测量学的基本任务和内容12控制测量学控制测量的作用控制测量的作用 控制测量学的基本任务和内容控制测量学的基本任务和内容甚长基线干涉甚长基线干涉(VLBI)(VLBI)13控制测量学n研究建立和维持高科技水平的工程和国家水平控制网和精密水准网的原理和方法n研究获得高精度测量成果的精
5、密仪器和科学使用方法n研究地球表面测量成果向椭球及平面数学投影变换及有关问题的测量计算n研究高精度和多类别的地面网、空间网及其联合网的数学处理理论和方法控制测量学的研究内容控制测量学的研究内容 控制测量学的基本任务和内容控制测量学的基本任务和内容14控制测量学地球重力场的基本知识地球重力场的基本知识n重力重力n地球表面静止物体所受的引力和地球自转离心力的合力n原因原因n地球与物体的万有引力n地球自转引起的离心力PFg15控制测量学地球重力场的基本知识地球重力场的基本知识n重力场研究的重要性重力场研究的重要性n是测量中观测量的参考系n根据重力分布，确定地球形状n确定高程基准大地水准面n辅助研究地
6、球物理学n空间探测技术的理论基础地轴地心16控制测量学地球重力场的基本知识地球重力场的基本知识n引力引力n由地球形状和内部质量分布决定23/398600skmfM 2rmMfF17控制测量学地球重力场的基本知识地球重力场的基本知识n离心力离心力n由地球自转引起2mP 2rMfF2P单位质点FPkmrPF42100)(重力边界：g=F+Pu r u r u r18控制测量学地球重力场的基本知识地球重力场的基本知识n引力位引力位n位能n引力对物体所做的功n引力位或位函数引力位或位函数rmMfVrMfV单位质点19控制测量学地球重力场的基本知识地球重力场的基本知识n引力位引力位n引力在数值上等于加速
7、度值drdV地球位函数地球位函数MMrdmfdVV20控制测量学地球重力场的基本知识地球重力场的基本知识n引力位引力位n引力位等于将单位质点从无穷远处移动到某点时引力所作的功2rrfMfMVFdrdrrr 21控制测量学地球重力场的基本知识地球重力场的基本知识n离心力位离心力位2222222yxQP22控制测量学地球重力场的基本知识地球重力场的基本知识n重力位n引力位和离心力位之和n重力分量)(2222yxrdmfQVWMzWgyWgxWgzyxzyxggg222ggzgggygggxgzyx),cos(),cos(),cos(23控制测量学地球重力场的基本知识地球重力场的基本知识n重力位重力
8、位n铅垂线n与重力方向重合的线n重力任意方向分量n重力等位面(水准面),cos(lggglWl0,dWAW水准面：不平行不相交不相切24控制测量学地球重力场的基本知识地球重力场的基本知识n重力位重力位n重力的量纲(加速度单位)n伽n毫伽n微伽n重力值n980Gal2/scm25-/10sm28-/10sm25控制测量学地球重力场的基本知识地球重力场的基本知识n地球的正常重力位和正常重力地球的正常重力位和正常重力n地球重力位计算条件n已知地球形状和内部物质密度分布)(2222yxrdmfQVWM26控制测量学地球重力场的基本知识地球重力场的基本知识n地球的正常重力位和正常重力地球的正常重力位和正
9、常重力n正常重力位n不考虑地球形状和密度可直接计算n正常重力位：计算获取n扰动重力位：观测获取n地球重力位被表示为：正常重力位+扰动重力位27控制测量学地球重力场的基本知识地球重力场的基本知识n地球的正常重力位和正常重力地球的正常重力位和正常重力n正常重力位表示n球谐函数n地球大地基准常数),(2fMJafU const)(2)(cos)(12221222),(yxPaJfMUnnnn28控制测量学地球重力场的基本知识地球重力场的基本知识n地球的正常重力位和正常重力地球的正常重力位和正常重力n旋转椭球体n几何形状精确计算n测量的参考面n旋转椭球体的正常重力场n质量与地球相同n角速度与地球相同n
10、重力场的铅垂线方向与椭球面垂直VTWVU确定全球重力场模型及精化局部重力场模型正常椭球、水准椭球正常椭球、水准椭球29控制测量学控制测量的基准面和基准线控制测量的基准面和基准线n重力等位面重力等位面(水准面水准面)n有复杂形状n与铅垂线垂直n与水准测量、边长观测有关n大地水准面大地水准面n不能精确确定n用一个平均海水面代替0,dWAW30控制测量学控制测量的基准面和基准线控制测量的基准面和基准线n似大地水准面似大地水准面n无地壳结构的假设n海洋上与大地水准面重合n陆地上与大地水准面存在几个厘米的差距n正常椭球正常椭球n定向：短轴与自转轴重合，起始子午面与天文起始子午面重合n定位：椭球体中心与地
11、球质心重合31控制测量学控制测量的基准面和基准线控制测量的基准面和基准线大地水准面：外业测量的基准面铅 垂 线：外业测量的基准线似大地水准面：高程计算的基准面椭 球 体 面：平面计算的基准面椭 球 体法线：平面计算的基准线32控制测量学控制测量的基准面和基准线控制测量的基准面和基准线n总的正常椭球总的正常椭球n与大地体密合最好n参考椭球参考椭球n局部密合最好n椭球面法线和铅垂线方向最接近min2dNP1自转轴赤道PNP1自转轴赤道P铅垂线铅垂线法线法线33控制测量学控制测量的基准面和基准线控制测量的基准面和基准线n大地高、正高、正常高大地高、正高、正常高n大地高：椭球面 法线n正 高：大地水准
12、面 铅垂线n正常高：似大地水准面 正常垂线正常正HHNHH正H似大地水准面大地水准面地球椭球面正常HH34控制测量学控制测量的基准面和基准线控制测量的基准面和基准线n垂线偏差垂线偏差n重力方向与对应的椭球面上的法线方向间夹角n绝对垂线偏差n相对垂线偏差n在子午线和卯酉线上的投影分量通常分别以 和 表示。大地水准面与椭球面在某一点上的高差称为大地水准面差距，用N 表示35控制测量学控制测量的基准面和基准线控制测量的基准面和基准线n大地经纬度和天文经纬度的关系大地经纬度和天文经纬度的关系n天文方位角归算位大地方位角天文方位角归算位大地方位角cosLB天ZAALAcot)cossin(sin36控制
13、测量学控制测量的现状和发展概况控制测量的现状和发展概况n卫星定位技术卫星定位技术nGPS、GLONASS、Galileo、北斗第三民用载波L537控制测量学控制测量的现状和发展概况控制测量的现状和发展概况n激光测卫激光测卫n绝对定位精度最高n地基和空基两种模式38控制测量学控制测量的现状和发展概况控制测量的现状和发展概况n甚长基线干涉测量甚长基线干涉测量VLBIn根据干涉原理n确定基线长度和方向n精度n长度：n角度：981010rad001.039控制测量学控制测量的现状和发展概况控制测量的现状和发展概况n惯性测量系统惯性测量系统INSn根据惯性力学原理n测量加速度，积分获取坐标增量n精度n三
14、维坐标：n垂线偏差：510)21(5.040控制测量学控制测量的现状和发展概况控制测量的现状和发展概况n测绘仪器的信息化测绘仪器的信息化n数字化、实时化、集成化n测绘仪器的格局测绘仪器的格局nGPS成为控制测量的重要手段n大范围控制测量的主要手段n全站仪是地面测量的主要仪器n高精度、自动化n工程测量领域41控制测量学控制测量的现状和发展概况控制测量的现状和发展概况n测绘仪器的信息化测绘仪器的信息化n电子水准仪和自动安平水准仪n高程测量的主要设备n精密三角高程测量n精化大地水准面+GPS42控制测量学控制测量的现状和发展概况控制测量的现状和发展概况n测绘仪器的格局测绘仪器的格局n激光仪器的应用4
15、3控制测量学控制测量的现状和发展概况控制测量的现状和发展概况n测绘仪器的格局测绘仪器的格局n测量软件与测量仪器融合n测量软件内置n电子平板n仪器的集成化超超站站仪仪+44控制测量学控制测量的现状和发展概况控制测量的现状和发展概况n控制网优化控制网优化n测量数据处理与分析测量数据处理与分析45控制测量学控制测量的发展过程和趋势控制测量的发展过程和趋势三角测量边角测量GNSS测量无控制光学经纬仪光电设备卫星导航定位超站仪、PPP、CORS水准测量三角高程测量GNSS高程测量水准仪全站仪精化大地水准面平面控制测量高程控制测量46控制测量学本章掌握的知识点本章掌握的知识点n控制测量的定义n工程建设的三个阶段以及控制网类型n控制测量学的研究内容n水准面、大地水准面的定义n大地基准常数n正常椭球(水准椭球)的条件47控制测量学本章掌握的知识点本章掌握的知识点n总的地球椭球和参考椭球定位和定向标准是什么n哪两个外业观测量与水准面有关n外业观测的基准面和基准线分别是什么n垂线偏差的定义n大地高、正高、正常高的定义及区别n控制测量技术的新发展48控制测量学
