大地测量学基础思考题答案

习题与思考题

一 绪论

1．试述你对大地测量学的理解？

2．大地测量的定义、作用与基本内容是什么？

3．简述大地测量学的发展概况？大地测量学各发展阶段的主要特点有哪些？

4．简述全球定位系统（GPS）、激光测卫（SLR）、 甚长基线干涉测量（VIBL）、 惯性测量系统（INS）的基本概念？

二 坐标系统与时间系统

1．简述是开普勒三大行星定律？

2．什么是岁差与章动？什么是极移？

3．什么是国际协议原点 CIO?

4．时间的计量包含哪两大元素？作为计量时间的方法应该具备什么条件?

5．恒星时、 世界时、 历书时与协调时是如何定义的？其关系如何？

6．什么是大地测量基准？

7．什么是天球？天轴、天极、天球赤道、天球赤道面与天球子午面是如何定义的 ？

8．什么是时圈 、黄道与春分点？什么是天球坐标系的基准点与基准面？

9．如何理解大地测量坐标参考框架？

10．什么是椭球的定位与定向?椭球的定向一般应该满足那些条件？

11．什么是参考椭球？什么是总地球椭球？

12．什么是惯性坐标系？什么协议天球坐标系 、瞬时平天球坐标系、 瞬时真天球坐标系？

13．试写出协议天球坐标系与瞬时平天球坐标系之间，瞬时平天球坐标系与瞬时真天球坐标系的转换数学关系式。

14．什么是地固坐标系、地心地固坐标系

1、经典定义 精确测定地面点的位置（测定和描绘地球表面的科学），研究地球形状、大小和地球外部重力场的一门科学。 2、现代定义 精确测定地面点的空间位置，研究如何确定地球形状、大小和地球外部重力场的精细结构及重力场随时间的变化，探索地球动力学的一门科学。 一、大地测量学的作用： 1、大地测量学是一切测绘科学技术的基础，在国民经济建设和社会发展中发挥着决定性的基础保证作用 2、大地测量学在防灾，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 3、大地测量是发展空间技术和国防建设的重要保障 4、大地测量在当代地球科学研究中的地位显得越来越重要 二、大地测量学的发展阶段 1、地球圆球阶段 2、地球椭球阶段 3、大地水准面阶段 4、现代大地测量新时期 三、椭球参数： １）几何表示的椭球参数 椭球的长半轴 ａ 椭球的短半轴 ｂ 椭球的扁率 ??a?b aa2?b2椭球的第一偏心率 e? aa2?b2椭球的第二偏心率 e? b'a2极曲率半

《大地测量学基础》试卷（A）

一、解释下列术语（每个2分，共10分）

大地水准面 球面角超 底点纬度 高程异常

水准标尺零点差

二、填空（1-15小题每空1分；16题4分，共36分）

1、在地球自转中，地轴方向相对于空间的变化有______和_____。 2、时间的度量单位有______和______两种形式。

3、重力位是______和_____之和，重力位的公式表达式为_______。 4、椭球的形状和大小一般用_______来表示。

5、在大地控制网优化设计中把_____、______和_____作为三个主要质量控制标准。 6、测距精度表达式

m???a?b?D?中，的单位是______，表示的意义是_____；的单位是

______，表示的意义是_____。

7、利用测段往返不符值计算的用来衡量水准测量外业观测的精度指标用_____来表示,其意义是______。

8、利用闭合环闭合差计算的用来衡量水准测量外业观测的精度指标用_____来表示,其意义是______。

9、 某点在高斯投影3°带的坐标表示为XA=3347256m, YA=37476543m,则该点在6°带第19带的

实际坐标为xA=___________________

岁差 地球绕地轴旋转，由于日、月等天体的影响，地球的旋转轴在空间围绕黄极发生缓慢

旋转，形成一个倒圆锥体，其锥角等于黄赤交角ε=23.5°，旋转周期为26000年，这种运动称为岁差

章动 由于白道对于黄道有约5°的倾斜，这使得月球引力产生的转矩的大小和方向不断发生变化，从而导致地球旋转轴在岁差的基础上叠加18.6的短周期圆周运动，振幅为9.21″这种现象称为章动

参考椭球 具有确定参数，经过局部定位和定向，同某一地区大地水准面最佳拟合的地球椭球，叫做参考椭球

总地球椭球：具有确定参数（a,α),经过地心定位和定向，与全球大地水准面最为密合的地球椭球。

协议天球坐标系 由于地轴的旋转轴是不断变化的，通常约定某一时刻t。作为参考历元，把该时刻对应的瞬时自转轴经岁差和章动改正后的指向作为z轴，以对应的春分点为x轴的指向点，以xoz的垂直方向为y轴建立天球坐标系，称为协议天球坐标系

地固坐标系 地固坐标系也称为地球坐标系，是固定在地球上与地球一起旋转的坐标系 建立参心坐标系的工作a.确定椭球的几何参数b.椭球定位：确定椭球中心的位置c.椭球定向：确定椭球短轴的指向平行条件d.建立大地原点

地心坐标系 ：椭球中心与地球质心重合，椭球面与大地水准面最为

武汉大学教案

课程名称：物理大地测量学 专 业：测绘工程 考试方式：考试 授课教师：罗志才

研究所：地球物理大地测量 单 位：测绘学院

2006年3月

教材与参考书

1、教材

郭俊义编著. 物理大地测量学基础. 武汉测绘科技大学出版社，2000 2、参考书

（1）管泽霖，宁津生编. 地球形状及外部重力场（上册）. 测绘出版

社，1981

（2）W.A. Heiskanen and H. Moritz物理大地测量学. 卢福康，胡国理

译. 北京：测绘出版社，1979

（3）操华胜 编著. 地球重力学（讲义）

（4）管泽霖，宁津生编. 地球重力场在工程测量中的应用. 武汉测绘

科技大学出版社，1992

（5）李建成，陈俊勇，宁津生，晁定波. 地球重力场逼近理论与中

国2000似大地水准面的确定. 武汉大学出版社，2003

教学安排

1、教学目的

物理大地测量学是大地测量学的一门重要的专业课程，其主要任务是研究地球形状及外部重力场。通过对本课程的学习，要求学生掌握地球重力场的基本知识、确定大地水准面的理论和方法（包括大地测量学边值问题的基础理论、Stokes理论和Molodensky理论等）、地球重力场的相关应用等，并为学生进一步研究地球重力场及相

武汉大学教案

课程名称：物理大地测量学 专 业：测绘工程 考试方式：考试 授课教师：罗志才

研究所：地球物理大地测量 单 位：测绘学院

2006年3月

教材与参考书

1、教材

郭俊义编著. 物理大地测量学基础. 武汉测绘科技大学出版社，2000 2、参考书

（1）管泽霖，宁津生编. 地球形状及外部重力场（上册）. 测绘出版

社，1981

（2）W.A. Heiskanen and H. Moritz物理大地测量学. 卢福康，胡国理

译. 北京：测绘出版社，1979

（3）操华胜 编著. 地球重力学（讲义）

（4）管泽霖，宁津生编. 地球重力场在工程测量中的应用. 武汉测绘

科技大学出版社，1992

（5）李建成，陈俊勇，宁津生，晁定波. 地球重力场逼近理论与中

国2000似大地水准面的确定. 武汉大学出版社，2003

教学安排

1、教学目的

物理大地测量学是大地测量学的一门重要的专业课程，其主要任务是研究地球形状及外部重力场。通过对本课程的学习，要求学生掌握地球重力场的基本知识、确定大地水准面的理论和方法（包括大地测量学边值问题的基础理论、Stokes理论和Molodensky理论等）、地球重力场的相关应用等，并为学生进一步研究地球重力场及相

大地测量技术的任务:高精度数据采集、量测

测量学与大地的不同：测量学的范围小，观测基准是铅垂线和平面，并且认为铅垂线是平行的，计算基准是垂线和平面。

大地范围是整个地球，观测基准是铅垂线，但铅垂线是是不平行的。计算基准是参考椭球的法线和大地水准面。

大地测量学：研究地球形状及行星几何和物理形态特征及其变化规律的基础科学（物理 几何、卫星、空间）

1.几何：确定地球的形状和大小及确定地面点的几何位置。

2.物理：用物理的方法（重力测量）确定地球形状及其外部重力场。

3.空间：以人造卫星及其它空间探测器为代表的空间大地测量学的理论、技术和方法。 发展的四个阶段：地球圆球、地球椭球、大地水准面、现代大地测量 地球公转：开普勒三大定律 黄道：绕太阳的椭圆轨道

地球自转：地轴：瞬时旋转轴 地轴方向相对于空间的变化（岁差和章动） 岁差：地轴在空间绕黄极发生缓慢的旋转的现象。 周期为26000年。

章动：由于月球引力的影响，导致地轴在岁差的基础上叠加了周期为18.6年的短周期运动， 极移：地轴相对于地球本体内部结构的相对位置变化（国际协议原点CIO） 时间系统：描述卫星或天文现象相应的时间（时空合一）。 组成：一维时间坐标轴＋时间原点为＋时

1. 什么是大地测量学，现代大地测量学由哪几部分组成？谈谈其基本任务和作用？

2. 什么是重力、引力、离心力、引力位、离心力位、重力位、地球重力场、正常重力、正

常重力位、扰动位等概念，简述其相应关系。

3. 什么是大地水准面、大地体、总椭球、参考椭球、大地天文学、拉普拉斯点、黄道面、

春分点、大地水准面差距。

4. 解释水准面的含义及性质,为什么说水准面有多个?

5. 解释似大地水准面含义和性质，简述水准面、大地水准面、似大地水准面的异同点？ 6. 解释总椭球、参考椭球及正常椭球的含义、性质和作用，分析它们异同点。 7. 简述地球椭球基本参数、相互关系。

8. 简述大地纬度、地心纬度、归化纬度的概念，其相互关系如何？ 9. 水准测量中，研究高程系统的作用如何？高程系统分为几种，我国规定采用哪种作为高

程的统一系统。

10. 绘图说明大地高,正高与正常高的关系.

11. 什么叫子午圈、平行圈、法截面、法截线、卯酉圈？ 12. 简要叙述M、N、R三种曲率半径之间的关系。 13. 子午线弧长和平行圈弧长是怎么变化的？

14. 怎样理解克莱洛定理中大地线常数C的含义？ 15. 地面观测的方向值归算至椭球面应加哪些改正？ 16. 白塞尔投影条件是什么？

武汉大学教案

课程名称：物理大地测量学 专 业：测绘工程 考试方式：考试 授课教师：罗志才

研究所：地球物理大地测量 单 位：测绘学院

2006年3月

教材与参考书

1、教材

郭俊义编著. 物理大地测量学基础. 武汉测绘科技大学出版社，2000

2、参考书

（1）管泽霖，宁津生编. 地球形状及外部重力场（上册）. 测绘出版

社，1981

（2）W.A. Heiskanen and H. Moritz物理大地测量学. 卢福康，胡国理

译. 北京：测绘出版社，1979

（3）操华胜 编著. 地球重力学（讲义）

（4）管泽霖，宁津生编. 地球重力场在工程测量中的应用. 武汉测绘

科技大学出版社，1992

（5）李建成，陈俊勇，宁津生，晁定波. 地球重力场逼近理论与中

国2000似大地水准面的确定. 武汉大学出版社，2003

教学安排

1、教学目的

物理大地测量学是大地测量学的一门重要的专业课程，其主要任务是研究地球形状及外部重力场。通过对本课程的学习，要求学生掌握地球重力场的基本知识、确定大地水准面的理论和方法（包括大地测量学边值问题的基础理论、Stokes理论和Molodensky理论等）、地球重力场的相关应用等，并为学生进一步研究地球重力场及相

武汉大学教案

课程名称：物理大地测量学 专 业：测绘工程 考试方式：考试 授课教师：罗志才

研究所：地球物理大地测量 单 位：测绘学院

2006年3月

教材与参考书

1、教材

郭俊义编著. 物理大地测量学基础. 武汉测绘科技大学出版社，2000

2、参考书

（1）管泽霖，宁津生编. 地球形状及外部重力场（上册）. 测绘出版

社，1981

（2）W.A. Heiskanen and H. Moritz物理大地测量学. 卢福康，胡国理

译. 北京：测绘出版社，1979

（3）操华胜 编著. 地球重力学（讲义）

（4）管泽霖，宁津生编. 地球重力场在工程测量中的应用. 武汉测绘

科技大学出版社，1992

（5）李建成，陈俊勇，宁津生，晁定波. 地球重力场逼近理论与中

国2000似大地水准面的确定. 武汉大学出版社，2003

教学安排

1、教学目的

物理大地测量学是大地测量学的一门重要的专业课程，其主要任务是研究地球形状及外部重力场。通过对本课程的学习，要求学生掌握地球重力场的基本知识、确定大地水准面的理论和方法（包括大地测量学边值问题的基础理论、Stokes理论和Molodensky理论等）、地球重力场的相关应用等，并为学生进一步研究地球重力场及相