知识点一、大地测量的任务和特点[熟悉]:
大地测量的任务和特点
(一)任务
大地测量是为建立和维持测绘基准与测绘系统而进行的确定位置、地球形状、重力场及其随时间和空间变化的测绘活动。其任务是建立与维持大地基准、高程基准、深度基准和重力基准;确定与精化似大地水准面和地球重力场模型。
(二)特点
①高精度;②长距离、大范围;③实时、快速;④“四维”:能提供在合理复测周期内有时间序列的、高于10-7相对精度的大地测量数据;⑤地心;⑥学科融合
知识点二、大地测量系统与参考框架[熟悉]:
大地测量系统与参考框架
大地测量系统(规定了大地测量的起算基准、尺度标准及其实现方式,包括理论、模型和方法)是总体概念,大地测量参考框架是大地测量系统的具体应用形式。
大地测量系统包括坐标系统、高程系统、深度基准和重力参考系统。与大地测量系统相对应大地参考框架有坐标(参考)框架、高程(参考)框架和重力测量(参考)框架三种。
(一)大地测量坐标系统和大地测量坐标框架
1. 参心坐标框架
以参考椭球的几何中心为基准的大地坐标系,通常分为:参心空间直角坐标系(以x,y,z为其坐标元素)和参心大地坐标系(以b,l,h为其坐标元素)。80西安坐标系和54北京坐标系,都是参心坐标系
2. 地心坐标框架
以地球质心为原点的大地坐标系,通常分为地心直角坐标系(以x,y,z为其坐标元素)和地心大地坐标系(以b,l,h为其坐标元素)。 2000国家大地坐标系、wgs-84坐标系、glonass是采用pz-90坐标,都是属于地心坐标系
(二)高程系统和高程框架
1. 高程基准
高程基准定义了陆地上高程测量的起算点。1985国家高程基准是我国现采用的高程基准,青岛水准原点高程为72.2604m。
2. 高程系统
高程系统是相对于不同性质的起算面(如大地水准面、似大地水准面、椭球面等)所定义的高程体系。
1)正高系统。以大地水准面为高程基准面,地面上任一点的正高是指该点沿重力线方向至大地水准面的距离。
2)正常高系统。正常高的起算面是似大地水准面。地面一点沿该点的正常重力线到似大地水准面的距离就是该点的正常高。我国高程系统采用正常高系统。
3)大地高程。以椭球面为基准面,是由地面点沿其法线到椭球面的距离。
3. 高程框架
我国水准高程框架由国家二期一等水准网,以及国家二期一等水准复测的高精度水准控制网实现,以青岛水准原点为起算基准,以正常高系统为水准高差传递方式。
高程框架分为四个等级,分别称为国家一、二、三、四等水准控制网。
(三)深度基准
深度基准是计算水体深度的起算面,深度基准与国家高程基准之间通过验潮站的水准联测建立联系。我国从1957年起采用理论深度基准面为深度基准。
(四)重力系统和重力测量框架
重力测量测定的是空间一点的重力加速度。重力系统是指采用的椭球常数及其相应的正常重力场。重力测量框架是由分布在各地的若干绝对重力点和相对重力点构成的重力控制网,以及用作相对重力尺度标准的若干条长短基线。
2000国家重力基本网是由21个重力基准点和126个基本重力点组成的重力基准网。
(五)时间系统与时间系统框架
1.常用的时间系统
(1)世界时(ut):以地球自转周期为基准,在1960年以前一直作为国际时间基准;
(2)原子时(at):以位于海平面(大地水准面,等位面)的铯原子内部两个超精细结构能级跃迁辐射的电磁波周期为基准,从1958年1月1日世界的零时开始启用;
(3)力学时(dt):在天文学中,天体的星历是根据天体动力学理论的运动方程而编算的,其中所采用的独立变量是时间参数t,这个数学变量t,便被定义为力学时;
(4)世界协调时(utc):它并不是一种独立的时间,而是时间服务工作钟把原子时的秒长和ut的时刻结合起来的一种时间;
(5)gps时(gpst):由gps星载原子钟和地面监控站原子钟组成的一种原子时基准,与国际原子时保持有19s的常数差,并在gps标准历元1980年1月6日零时与utc保持一致。
2. 时间系统框架
时间系统框架是对时间系统的实现,描述一个时间系统框架通常需要涉及四个方面的内容:①采用的时间频率基准;②守时系统;③授时系统;④覆盖范围。
知识点三、 常用坐标系及其转换[熟悉]:
常用坐标系及其转换
(一)常用坐标系
1. 大地坐标系
用大地经度l、大地纬度b和大地高h表示地面点位置。参心坐标系和地心坐标系中都有大地坐标系。
2. 空间直角坐标系
以地心或参考椭球中心为直角坐标系的原点,椭球旋转轴为z轴,x轴位于起始子午面与赤道的交线上,赤道面上与x轴正交的方向为y轴,指向符合右手规则,便构成了空间直角坐标系。
3. 高斯直角坐标系
采用横切椭圆柱投影(高斯一克吕格投影)方法建立的平面直角坐标系统,称为高斯一克吕格直角坐标系,简称为高斯直角坐标系。高斯直角坐标系以中央子午线为纵轴,以赤道投影为横轴构成。
4. 站心坐标系
以测站为原点的坐标系称为站心坐标系。根据坐标表示方法,可以将站心坐标系分为站心直角坐标系和站心极坐标系。
知识点四、高程系统[掌握]:
1985国家高程基准是我国现采用的高程基准,青岛水准原点高程为72. 260 4 m。
水准原点网由主点-----原点、参考点、附点共6个点组成
我国高程系统采用正常高系统,正常高的起算面是似大地水准面。由地面点沿垂线向下至似大地水准面之间的距离,就是该点的正常高,即该点的高程。
正高:沿重力(垂)到大地水准面的距离
大地高:沿法线到椭球面的距离
N为大地水准面差距, 为高程异常
测量外业作业大基准面、基准线(大地水准面,铅垂线);内业作业的基准面、基准线(参考椭球面,法线)
知识点五、深度基准[掌握]:
有的采用理论深度基准面,有的采用平均低潮面、最低低潮面、大潮平均低潮面等。
我国1956年以前主要采用了最低低潮面、大潮平均低潮面和实测最低潮面等为深度基准。从1957年起采用理论深度基准面为深度基准。该面是按苏联弗拉基米尔计算的当地理论最低低潮面。
知识点六、地心坐标系[熟悉]:
国际地面参考框架(ITRF)是国际地面参考系统(ITRS)的具体实现。它以甚长基线干涉测量(VLBI)、卫星激光测距(SLR)、激光测月(LLR)、G(P)S和卫星多普勒定轨定位(DORIS)等空间大地测量技术构成全球观测网点,经数据处理,得到ITRF点(地面观测点)站坐标和速度场等。2000国家大地控制网是定义在ITF'S 2000地心坐标系统中的区域性地心坐标框架。区域性地心坐标框架一般由三级构成。第一级为连续运行站构成的动态地心坐标框架,它是区域性地心坐标框架的主控制;第二级是与连续运行站定期联测的大地控制点构成的准动态地心坐标框架;第三级是加密大地控制点.(ITRF)已成为国际公认的应用最广泛、精度最高的地心坐标框架。
知识点七、地心坐标系应满足四个条件[掌握]:
1、原点位于整个地球(包括海洋和大气)的质心;
2、尺度是广义相对论意义下某一局部地球框架内的尺度;
3、定向为国际时间局测定的某一历元的协议地极和零子午线,称为地球定向参数(EO(P));
4、定向随时间的演变满足地壳无整体运动的约束条件。
知识点八、高斯直角坐标系高斯投影3条件、投影坐标系的分带规则、坐标系的加常数[掌握]:
高斯投影平面上的中央子午线投影为直线且长度不变,其余的子午线均为凹向中央子午线的曲线,其长度大于投影前的长度,离中央子午线愈远长度变形愈长,为了将长度变化限制在测图精度允许的范围内,通常采用6°分带法,即从首子午线起每隔经度差6°为一带,将旋转椭球体面由西向东等分为60带。
高斯投影平面上的中央子午线投影为直线且长度不变,其余的子午线均为凹向中央子午线的曲线,其长度大于投影前的长度。
中央子午线投影后为直线;
中央子午线投影后长度不变;
投影具有正形投影性质,即正形投影条件;
投影坐标Y=带号+(500Km+自然坐标)
带号=[经度/6]+1;
知识点九、坐标系转换[熟悉]:
不同坐标系的三维转换模型很多,常用的有布尔沙模型(B模型)和莫洛坚斯基模型(M模型)。(七参数法)
理论上,布尔沙模型与莫洛坚斯基模型的转换结果是等价的。但在应用中有差别,布尔沙模型在全球或较大范围的基准转换时较为常用,在局部网的转换中采用莫洛坚斯基模型比较有利。