01-控制測(cè)量學(xué)

1、東華理工學(xué)院控制測(cè)量學(xué)東華理工學(xué)院控制測(cè)量學(xué)一、一、大地測(cè)量學(xué)的定義和作用大地測(cè)量學(xué)的定義和作用二、二、控制測(cè)量學(xué)的基本任務(wù)和內(nèi)容控制測(cè)量學(xué)的基本任務(wù)和內(nèi)容三、三、控制測(cè)量的基準(zhǔn)面和基準(zhǔn)線控制測(cè)量的基準(zhǔn)面和基準(zhǔn)線四、四、控制網(wǎng)的布設(shè)形式控制網(wǎng)的布設(shè)形式五、五、控制測(cè)量新技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用控制測(cè)量新技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用六、六、大地測(cè)量學(xué)的發(fā)展簡史與展望大地測(cè)量學(xué)的發(fā)展簡史與展望東華理工學(xué)院控制測(cè)量學(xué)u大地測(cè)量學(xué)：大地測(cè)量學(xué)： 是“測(cè)定和描繪地球表面的科學(xué)測(cè)定和描繪地球表面的科學(xué)”。主要任務(wù)：主要任務(wù)： 測(cè)量和描繪地球并監(jiān)測(cè)其變化，為人類活動(dòng)提供關(guān)于地球的空間信息。u包括： 精確測(cè)定地球表面點(diǎn)的地理位置，研

2、究地球形狀、大小和地球表面外部重力場，以及它們隨時(shí)間的變化。東華理工學(xué)院控制測(cè)量學(xué)大地測(cè)量學(xué)的地位和作用大地測(cè)量學(xué)的地位和作用 u在國民經(jīng)濟(jì)各項(xiàng)建設(shè)和社會(huì)發(fā)展中，發(fā)揮在國民經(jīng)濟(jì)各項(xiàng)建設(shè)和社會(huì)發(fā)展中，發(fā)揮著基礎(chǔ)先行的重要保證作用著基礎(chǔ)先行的重要保證作用 ，是一切測(cè)繪是一切測(cè)繪科學(xué)技術(shù)的基礎(chǔ)科學(xué)技術(shù)的基礎(chǔ)。u在防災(zāi)、減災(zāi)、救災(zāi)及環(huán)境監(jiān)測(cè)、評(píng)價(jià)與在防災(zāi)、減災(zāi)、救災(zāi)及環(huán)境監(jiān)測(cè)、評(píng)價(jià)與保護(hù)中發(fā)揮著獨(dú)具風(fēng)貌的特殊作用保護(hù)中發(fā)揮著獨(dú)具風(fēng)貌的特殊作用 。u是發(fā)展空間技術(shù)和國防建設(shè)的重要保障。是發(fā)展空間技術(shù)和國防建設(shè)的重要保障。u在當(dāng)代地球科學(xué)研究中的地位更加重要。在當(dāng)代地球科學(xué)研究中的地位更加重要。東華理工學(xué)

3、院控制測(cè)量學(xué) 測(cè)量學(xué)測(cè)量學(xué)大地測(cè)量學(xué)大地測(cè)量學(xué)測(cè)測(cè)量量學(xué)學(xué)的的兩兩個(gè)個(gè)分分支支研究范圍是不大研究范圍是不大的地球表面，把的地球表面，把地球表面認(rèn)為是地球表面認(rèn)為是平面且不損害測(cè)平面且不損害測(cè)量精度，計(jì)算時(shí)量精度，計(jì)算時(shí)也認(rèn)為在該范圍也認(rèn)為在該范圍內(nèi)的鉛垂線彼此內(nèi)的鉛垂線彼此是平行的。是平行的。 研究全球或相當(dāng)大范圍內(nèi)的地球，研究全球或相當(dāng)大范圍內(nèi)的地球，鉛垂線被認(rèn)為彼此不平行，同時(shí)顧鉛垂線被認(rèn)為彼此不平行，同時(shí)顧及地球的形狀及重力場。及地球的形狀及重力場。 東華理工學(xué)院控制測(cè)量學(xué)常規(guī)大地測(cè)量學(xué)的基本體系：常規(guī)大地測(cè)量學(xué)的基本體系：u應(yīng)用大地測(cè)量學(xué)應(yīng)用大地測(cè)量學(xué)以研究建立國家大地測(cè)量控制網(wǎng)為中心

4、內(nèi)容 ；u橢球大地測(cè)量學(xué)橢球大地測(cè)量學(xué) 以研究坐標(biāo)系建立及地球橢球性質(zhì)以及投影數(shù)學(xué)變換為主要內(nèi)容 ；u天文大地測(cè)量學(xué)天文大地測(cè)量學(xué) 以研究測(cè)量天文經(jīng)度、緯度及天文方位角為中心內(nèi)容 ；u重力大地測(cè)量學(xué)重力大地測(cè)量學(xué) 以研究重力場及重力測(cè)量方法為中心內(nèi)容 ；u測(cè)量平差測(cè)量平差以研究大地測(cè)量控制網(wǎng)平差計(jì)算為主要內(nèi)容 ；u電磁波測(cè)距大地測(cè)量學(xué)電磁波測(cè)距大地測(cè)量學(xué) 大地測(cè)量學(xué)同無線電電子學(xué)相結(jié)合 ；東華理工學(xué)院控制測(cè)量學(xué)與其它相關(guān)學(xué)科的發(fā)展相聯(lián)系：與其它相關(guān)學(xué)科的發(fā)展相聯(lián)系：u電磁波測(cè)距大地測(cè)量學(xué)電磁波測(cè)距大地測(cè)量學(xué) 同無線電電子學(xué)相結(jié)合 ；u宇宙大地測(cè)量學(xué)宇宙大地測(cè)量學(xué) 與天體力學(xué)及天文學(xué)結(jié)合 ；u海

5、洋大地測(cè)量學(xué)海洋大地測(cè)量學(xué) 與海洋地質(zhì)學(xué)及海洋導(dǎo)航學(xué)結(jié)合 u地球動(dòng)力學(xué)地球動(dòng)力學(xué) 與地球物理、海洋地質(zhì)學(xué)及地質(zhì)學(xué)相結(jié)合 ；u衛(wèi)星大地測(cè)量學(xué)衛(wèi)星大地測(cè)量學(xué) 與人造地球衛(wèi)星學(xué)及天體力學(xué)相結(jié)合 ；u慣性大地測(cè)量學(xué)慣性大地測(cè)量學(xué) 以慣性原理為基礎(chǔ)，利用加速度計(jì)測(cè)量運(yùn)動(dòng)物體某方向加速度，通過計(jì)算機(jī)積分計(jì)算得到運(yùn)動(dòng)物體空間位置 ；u現(xiàn)代大地測(cè)量數(shù)據(jù)處理學(xué)現(xiàn)代大地測(cè)量數(shù)據(jù)處理學(xué) 與線性代數(shù)、矩陣、概率統(tǒng)計(jì)及優(yōu)化設(shè)計(jì)、數(shù)值計(jì)算方法等相結(jié)合 ；東華理工學(xué)院控制測(cè)量學(xué)現(xiàn)現(xiàn)代代大大地地測(cè)測(cè)量量學(xué)學(xué)的的基基本本體體系系幾何大地測(cè)量學(xué)幾何大地測(cè)量學(xué) 確定地球的形狀、大小及地面點(diǎn)的確定地球的形狀、大小及地面點(diǎn)的幾何位置。

6、幾何位置。 主要內(nèi)容是關(guān)于國家大地測(cè)量主要內(nèi)容是關(guān)于國家大地測(cè)量控制網(wǎng)控制網(wǎng)(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，精密角度測(cè)量，距離測(cè)量和方法，精密角度測(cè)量，距離測(cè)量，水準(zhǔn)測(cè)量；地球橢球數(shù)學(xué)性質(zhì)，水準(zhǔn)測(cè)量；地球橢球數(shù)學(xué)性質(zhì)，橢球面上測(cè)量計(jì)算，橢球數(shù)學(xué)投影橢球面上測(cè)量計(jì)算，橢球數(shù)學(xué)投影變換以及地球橢球幾何參數(shù)的數(shù)學(xué)變換以及地球橢球幾何參數(shù)的數(shù)學(xué)模型等。模型等。 東華理工學(xué)院控制測(cè)量學(xué)現(xiàn)現(xiàn)代代大大地地測(cè)測(cè)量量學(xué)學(xué)的的基基本本體體系系 用物理方法用物理方法(重力測(cè)量重力測(cè)量)確定地球形狀確定地球形狀及其外部重力場。及其外部重力場。 主要內(nèi)容包括位理論，地球重主要內(nèi)容包括位理論，

7、地球重力場，重力測(cè)量及其歸算，推求地力場，重力測(cè)量及其歸算，推求地球形狀及外部重力場的理論與方法球形狀及外部重力場的理論與方法等。等。 東華理工學(xué)院控制測(cè)量學(xué)現(xiàn)現(xiàn)代代大大地地測(cè)測(cè)量量學(xué)學(xué)的的基基本本體體系系 以人造地球衛(wèi)星及其他空間探測(cè)器以人造地球衛(wèi)星及其他空間探測(cè)器為代表的空間大地測(cè)量的理論、技為代表的空間大地測(cè)量的理論、技術(shù)與方法。術(shù)與方法。新特征新特征:測(cè)量范圍大；研究對(duì)象和范圍不斷測(cè)量范圍大；研究對(duì)象和范圍不斷深入、全面和精細(xì)；觀測(cè)精度高；深入、全面和精細(xì)；觀測(cè)精度高；測(cè)量周期短。測(cè)量周期短。東華理工學(xué)院控制測(cè)量學(xué)現(xiàn)代大地測(cè)量學(xué)基本科學(xué)技術(shù)內(nèi)容現(xiàn)代大地測(cè)量學(xué)基本科學(xué)技術(shù)內(nèi)容 u(1)

8、確定地球形狀及外部重力場及其隨時(shí)間的變化，建立統(tǒng)一的大地測(cè)量坐標(biāo)系，研究地殼形變，測(cè)定極移以及海洋水面地形及其變化等。u (2) 研究月球及太陽系行星的形狀及重力場。u (3) 建立和維持具有高科技水平的國家和建立和維持具有高科技水平的國家和全球的天文大地水平控制網(wǎng)和精密水準(zhǔn)網(wǎng)全球的天文大地水平控制網(wǎng)和精密水準(zhǔn)網(wǎng)以及海洋大地控制網(wǎng)，以滿足國民經(jīng)濟(jì)和以及海洋大地控制網(wǎng)，以滿足國民經(jīng)濟(jì)和國防建設(shè)的需要。國防建設(shè)的需要。東華理工學(xué)院控制測(cè)量學(xué)現(xiàn)代大地測(cè)量學(xué)基本科學(xué)技術(shù)內(nèi)容現(xiàn)代大地測(cè)量學(xué)基本科學(xué)技術(shù)內(nèi)容u(4) 研究為獲得高精度測(cè)量成果的儀器和研究為獲得高精度測(cè)量成果的儀器和方法等。方法等。u (5)

9、 研究地球表面向橢球面或平面的投影研究地球表面向橢球面或平面的投影數(shù)學(xué)變換及有關(guān)的大地測(cè)量計(jì)算。數(shù)學(xué)變換及有關(guān)的大地測(cè)量計(jì)算。u (6) 研究大規(guī)模、高精度和多類別的地面研究大規(guī)模、高精度和多類別的地面網(wǎng)、空間網(wǎng)及其聯(lián)合網(wǎng)的數(shù)學(xué)處理的理網(wǎng)、空間網(wǎng)及其聯(lián)合網(wǎng)的數(shù)學(xué)處理的理論和方法，測(cè)量數(shù)據(jù)庫建立及應(yīng)用等。論和方法，測(cè)量數(shù)據(jù)庫建立及應(yīng)用等。東華理工學(xué)院控制測(cè)量學(xué)u控制測(cè)量是研究精確測(cè)定地面點(diǎn)空間位置的學(xué)科 如（X、Y、Z）、（L、B、H）。u控制測(cè)量的特點(diǎn)：控制測(cè)量的特點(diǎn)： 服務(wù)對(duì)象主要是各種工程建設(shè)、城鎮(zhèn)建設(shè)和土地規(guī)劃與管理工作。 測(cè)量范圍比大地測(cè)量小，測(cè)量手段、數(shù)據(jù)處理多樣化。 u工程建設(shè)大體

10、可分為設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營工程建設(shè)大體可分為設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營3個(gè)階段個(gè)階段 設(shè)計(jì)階段-測(cè)圖控制網(wǎng) 施工階段-施工控制網(wǎng) 運(yùn)營階段-變形觀測(cè)專用控制網(wǎng) 東華理工學(xué)院控制測(cè)量學(xué)主要內(nèi)容：u國家大地控制網(wǎng)（平面與高程）的建立基本原理與方法；u精密測(cè)角（方向）、測(cè)邊，精密水準(zhǔn)測(cè)量；u地球橢球數(shù)學(xué)性質(zhì)，橢球面上測(cè)量計(jì)算，橢球數(shù)學(xué)投影以及地球橢球幾何參數(shù)的數(shù)學(xué)模型等 東華理工學(xué)院控制測(cè)量學(xué)1.地球自然表面地球自然表面、地球體、地球體 地球的固地球的固體和液體體和液體部分相對(duì)部分相對(duì)于大氣的于大氣的分界面分界面地球自然表面包圍的形體地球自然表面包圍的形體 東華理工學(xué)院控制測(cè)量學(xué)2、大地水準(zhǔn)面、大地體u重力重力

11、（離心力、地心引力的合力）u重力方向重力方向鉛垂線方向u水準(zhǔn)面水準(zhǔn)面靜止?fàn)顟B(tài)的水面（無數(shù)個(gè)），重力位能相等。測(cè)量中，要求儀器的垂直軸與鉛垂線一致，故鉛垂線是外業(yè)測(cè)量工作的基準(zhǔn)線。東華理工學(xué)院控制測(cè)量學(xué)大地水準(zhǔn)面大地水準(zhǔn)面u用占地球表面71%的海水面代替地球的形體，并作為測(cè)量外業(yè)工作統(tǒng)一的基準(zhǔn)面大地水大地水準(zhǔn)面準(zhǔn)面。u假定海洋的水體，只受重力作用，無潮汐、風(fēng)浪影響，處于完全靜止和平衡狀態(tài)，將海洋的表面延伸到大陸的下面并處處保持著與垂線方向正交這一特點(diǎn)，也是一個(gè)水準(zhǔn)面，稱這一特定的水準(zhǔn)面為。u所包圍的形體稱。東華理工學(xué)院控制測(cè)量學(xué)u地球內(nèi)部質(zhì)量分布不均勻，地殼有高低起伏，所以重力方向有局部變化，致

12、使處處與重力方向垂直的大地水準(zhǔn)面也就不規(guī)則，它不能作為大地測(cè)量計(jì)算的基準(zhǔn)面。u必須尋找一個(gè)與大地體相近的，能用簡單的數(shù)學(xué)必須尋找一個(gè)與大地體相近的，能用簡單的數(shù)學(xué)模型表示的規(guī)則體形代替模型表示的規(guī)則體形代替橢球面橢球面。東華理工學(xué)院控制測(cè)量學(xué)3、總地球橢球、參考橢球用來代替大地體的橢球體稱為地球橢球體地球橢球體。一個(gè)與大地體外形符合最好的地球橢球叫總地球橢總地球橢球球或平均地球橢球。 東華理工學(xué)院控制測(cè)量學(xué)總地球精球應(yīng)滿足的三個(gè)條件：總地球精球應(yīng)滿足的三個(gè)條件：u1總質(zhì)量等于地球的總質(zhì)量，中心與地球的質(zhì)心重合，赤道平面與地球赤道面一致。u2旋轉(zhuǎn)角速度與地球的旋轉(zhuǎn)角速度相等。u3體積與大地體的體

13、積相等。它的表面與大地水難面之間的差距的平方和為最小。u總地球精球面是總地球精球面是個(gè)理想的測(cè)量計(jì)算的基準(zhǔn)面?zhèn)€理想的測(cè)量計(jì)算的基準(zhǔn)面。 4、參考橢球面、參考橢球體 各國或地區(qū)為各自的大地測(cè)量工作需要，采用了參考橢球體，用參考橢球面作為測(cè)量計(jì)算的基準(zhǔn)面參考橢球面作為測(cè)量計(jì)算的基準(zhǔn)面。只與某一個(gè)國家或某一地區(qū)的大地水準(zhǔn)面符合較好的地球橢球體。東華理工學(xué)院控制測(cè)量學(xué)5、垂線偏差和大地水準(zhǔn)面差距u大地水準(zhǔn)面的鉛垂線與橢球面的法線之間的夾角稱為垂垂線偏差線偏差。u在某一點(diǎn)上，大地水準(zhǔn)面超出橢球面的高差稱為大地水大地水準(zhǔn)面差距準(zhǔn)面差距。它們是標(biāo)志大地水準(zhǔn)面和橢球面之間的差異的量。測(cè)量計(jì)算時(shí)要進(jìn)行歸化。東華

14、理工學(xué)院控制測(cè)量學(xué)地球模型地球表面水準(zhǔn)面大地水準(zhǔn)面鉛垂線地球橢球體東華理工學(xué)院控制測(cè)量學(xué)1）三角網(wǎng)）三角網(wǎng)網(wǎng)形定義網(wǎng)形定義觀測(cè)量：方向值觀測(cè)量：方向值測(cè)量基本原理和方法測(cè)量基本原理和方法優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：圖形簡單、圖形簡單、 精度高、精度高、 多余觀測(cè)量多、多余觀測(cè)量多、 便于計(jì)算。便于計(jì)算。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：布網(wǎng)困難大布網(wǎng)困難大東華理工學(xué)院控制測(cè)量學(xué)三角網(wǎng)起算數(shù)據(jù)和推算元素三角網(wǎng)起算數(shù)據(jù)和推算元素u觀測(cè)量（觀測(cè)數(shù)據(jù)）：角度或方向值u起算數(shù)據(jù)：X、Y、Su推算元素：由起算元素和觀測(cè)元素的平差值推算出的三角形邊長、方位角、點(diǎn)的坐標(biāo)等。 獨(dú)立網(wǎng)與獨(dú)立網(wǎng)與只有必要的一套起算數(shù)據(jù)只有必要的一套起算數(shù)據(jù)（如一條邊、

15、一個(gè)方位角（如一條邊、一個(gè)方位角和一個(gè)起算點(diǎn)坐標(biāo)）和一個(gè)起算點(diǎn)坐標(biāo)）多于一多于一套起算套起算數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)東華理工學(xué)院控制測(cè)量學(xué)東華理工學(xué)院控制測(cè)量學(xué)2）導(dǎo)線網(wǎng)）導(dǎo)線網(wǎng)u觀測(cè)值觀測(cè)值：角度（或方向）和邊長；u起算數(shù)據(jù)起算數(shù)據(jù)：一個(gè)起算點(diǎn)（X、Y）、一個(gè)方向的方位角；u優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)： 各點(diǎn)上方向少、通視限制小、易于選點(diǎn)、無須造標(biāo)；圖形靈活；邊長精度均勻。u缺點(diǎn)：可靠性低。缺點(diǎn)：可靠性低。3）邊角網(wǎng)和測(cè)邊網(wǎng)）邊角網(wǎng)和測(cè)邊網(wǎng)（以三角形為基本圖形）（以三角形為基本圖形）4）GPS網(wǎng)網(wǎng)（第五章節(jié)介紹）（第五章節(jié)介紹）東華理工學(xué)院控制測(cè)量學(xué)u1、精密測(cè)角儀器的發(fā)展、精密測(cè)角儀器的發(fā)展 50年代垂直度盤自動(dòng)歸零補(bǔ)償器

16、、光學(xué)對(duì)中器的改進(jìn)。 60年代讀婁的數(shù)字化與自動(dòng)化（電經(jīng)）；u2、測(cè)距儀的發(fā)展、測(cè)距儀的發(fā)展 普通光源激光測(cè)距儀 紅外測(cè)距儀全站型電子速測(cè)儀全站型電子速測(cè)儀東華理工學(xué)院控制測(cè)量學(xué)3、精密水準(zhǔn)儀的發(fā)展、精密水準(zhǔn)儀的發(fā)展u平板玻璃測(cè)微器平板玻璃測(cè)微器u自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀u“摩托化摩托化”水準(zhǔn)測(cè)量水準(zhǔn)測(cè)量u數(shù)字水準(zhǔn)儀數(shù)字水準(zhǔn)儀東華理工學(xué)院控制測(cè)量學(xué)4、計(jì)算機(jī)在測(cè)量上的應(yīng)用、計(jì)算機(jī)在測(cè)量上的應(yīng)用u用于控制測(cè)量的數(shù)據(jù)處理u用于現(xiàn)代化數(shù)據(jù)采集u測(cè)繪資料檔案管理信息系統(tǒng)的 建立東華理工學(xué)院控制測(cè)量學(xué)5、三維激光掃描系統(tǒng)、三維激光掃描系統(tǒng) u工作原理三維激光掃描儀向目標(biāo)發(fā)射激光脈沖，依次掃描被測(cè)區(qū)域

17、，快速獲得地面景觀的三維坐標(biāo)和反射光強(qiáng)，利用軟件進(jìn)行三維建模，生成地面景觀的三維圖象和可量測(cè)點(diǎn)陣數(shù)據(jù)，并可方便地轉(zhuǎn)化為多種輸出格式的圖形產(chǎn)品。1、體積小、重量輕，操作簡單、裝拆便利，具備良好的野外操作性能。2、掃描范圍大、速度快、精度高。3、快速建立三維景觀模型、圖形圖象數(shù)據(jù)一次獲取。 東華理工學(xué)院控制測(cè)量學(xué)6、GPS（Global Positioning System)系統(tǒng)系統(tǒng)N=?10個(gè)點(diǎn)控制整個(gè)北京1.68萬平方公里東華理工學(xué)院控制測(cè)量學(xué)東華理工學(xué)院控制測(cè)量學(xué)7、慣性導(dǎo)航系統(tǒng)（、慣性導(dǎo)航系統(tǒng)（INS系統(tǒng)）系統(tǒng)） 導(dǎo)航是引導(dǎo)載體到達(dá)預(yù)定目的地的過程。 導(dǎo)航分為無線電導(dǎo)航、天文導(dǎo)航、衛(wèi)星導(dǎo)航

18、及慣性導(dǎo)航。 慣性導(dǎo)航則是利用慣性測(cè)量元件測(cè)量載體相對(duì)于慣性空間的運(yùn)動(dòng)參數(shù)，然后在給定的初始條件下推算出導(dǎo)航參數(shù)，引導(dǎo)載體到達(dá)目的地的技術(shù)。 慣性導(dǎo)航技術(shù)的理論基礎(chǔ)是牛頓力學(xué)基本定律。 慣性導(dǎo)航僅依靠慣性裝置本身就能在載體內(nèi)部獨(dú)立地完成導(dǎo)航任務(wù)，不需要與外界發(fā)生任何信號(hào)聯(lián)系，具有高度的自主性。 武器系統(tǒng)的發(fā)展和需求，促進(jìn)了慣性技術(shù)的發(fā)展。 慣性導(dǎo)航裝置最先用于飛機(jī)，以后成功地用于艦船。 80年代中期以后，以激光陀螺和光纖陀螺為基礎(chǔ)的地面導(dǎo)航系統(tǒng)逐步發(fā)展起來。 東華理工學(xué)院控制測(cè)量學(xué)1、大地測(cè)量學(xué)發(fā)展簡史、大地測(cè)量學(xué)發(fā)展簡史u1) 第一階段第一階段地球圓球階段地球圓球階段 u2) 第二階段第二階

19、段地球橢球階段地球橢球階段 u3) 第三階段第三階段大地水準(zhǔn)面階段大地水準(zhǔn)面階段 u4) 第四階段第四階段現(xiàn)代大地測(cè)量新時(shí)期現(xiàn)代大地測(cè)量新時(shí)期 東華理工學(xué)院控制測(cè)量學(xué) 從遠(yuǎn)古至17世紀(jì)末，人們把地球認(rèn)為是圓球。 公元前3世紀(jì)，亞歷山大學(xué)者埃拉托色尼首次用子午圈弧長測(cè)量法來估算地球半徑，分為兩種測(cè)量：一是屬于天文部分天文部分：子午圈弧長兩端點(diǎn)的緯度差；一是屬于大地部分大地部分：兩端點(diǎn)間的子午圈弧長。u到1516世紀(jì)文藝復(fù)興浪潮席卷歐洲時(shí)，以哥白尼、伽里略及牛頓等為代表的一批科學(xué)家擺脫宗教枷鎖后，才在自然科學(xué)方面獲得一系列的驚人發(fā)明和創(chuàng)造，促進(jìn)了大地測(cè)量學(xué)的萌芽和形成。 東華理工學(xué)院控制測(cè)量學(xué)u1

20、7世紀(jì)末至19世紀(jì)下半葉，人們把地球的認(rèn)識(shí)推進(jìn)到向兩極略扁的橢球。u17世紀(jì)初，荷蘭人斯涅耳(WSnell)首創(chuàng)三角測(cè)量法。u此后，望遠(yuǎn)鏡，游標(biāo)尺，十字絲，測(cè)微器等相繼出現(xiàn)。u天文學(xué)和物理學(xué)在地球形狀、重力場及其空間位置等方面也都提出了嶄新的觀念。u荷蘭的哥白尼1543年創(chuàng)立了日心說，確定了地球在太陽系中的空間位置；東華理工學(xué)院控制測(cè)量學(xué)u德國的開普勒1619年發(fā)表了行星運(yùn)動(dòng)遵循的三大定律；u意大利的伽里略1590年根據(jù)自由落體原理進(jìn)行了第一次重力測(cè)量；u荷蘭的惠更斯1673年提出用擺進(jìn)行重力測(cè)量的原理，并推導(dǎo)了數(shù)學(xué)擺公式。u牛頓于1687年根據(jù)他建立的萬有引力定律，經(jīng)論證認(rèn)為： 在引力定律下

21、，并繞一軸旋轉(zhuǎn)的均質(zhì)流體物質(zhì)的均衡形狀，是兩極扁平的旋轉(zhuǎn)橢球； 重力加速度由赤道向兩極與(地理緯度)成比例地增加。 東華理工學(xué)院控制測(cè)量學(xué)u惠更斯也推導(dǎo)了地球的扁率。把地球質(zhì)量集中在球心，扁率等于赤道處離心力與引力之比的一半。u人類進(jìn)入了認(rèn)識(shí)地球?yàn)樾D(zhuǎn)橢球的新階段，幾人類進(jìn)入了認(rèn)識(shí)地球?yàn)樾D(zhuǎn)橢球的新階段，幾何大地測(cè)量學(xué)得到形成和發(fā)展，物理大地測(cè)量何大地測(cè)量學(xué)得到形成和發(fā)展，物理大地測(cè)量學(xué)開始奠定基礎(chǔ)。學(xué)開始奠定基礎(chǔ)。 東華理工學(xué)院控制測(cè)量學(xué)取得的成績:u1）長度單位的建立;u2）最小二乘法的提出;u3) 橢球大地測(cè)量學(xué)的形成，解決了橢球數(shù)學(xué)性質(zhì)，橢球面上測(cè)量計(jì)算，以及將橢球面投影到平面的正形投

22、影方法。u4)弧度測(cè)量大規(guī)模展開;u5) 推算了不同的地球橢球參數(shù)。 東華理工學(xué)院控制測(cè)量學(xué)基礎(chǔ)理論:u(1) 克萊羅定理的提出。是假設(shè)地球是由許多密度不同的均勻物質(zhì)層圈組成的橢球體。u(2) 重力位函數(shù)的提出。位函數(shù)是有這種性質(zhì)的函數(shù)：在一個(gè)參考坐標(biāo)系中，引力位對(duì)被吸引點(diǎn)三個(gè)坐標(biāo)方向的一階導(dǎo)數(shù)等于引力在該方向上的分力。u(3) 地殼均衡學(xué)說的提出。導(dǎo)出均衡重力異常用于重力歸算。 (4) 重力測(cè)量有了進(jìn)展。 東華理工學(xué)院控制測(cè)量學(xué)存在的問題:u外業(yè)測(cè)量的基準(zhǔn)線是鉛垂線鉛垂線，方向是物理的重力方向；u而橢球面計(jì)算基準(zhǔn)線則是法線法線，方向則是幾何的垂直方向。u重力方向相對(duì)法線方向有偏差，即所謂垂線

23、偏垂線偏差差。u地球表面每點(diǎn)的重力及其方向都不相同。u地球表面是極其復(fù)雜的自然地面，不能用簡單數(shù)學(xué)關(guān)系式來表達(dá)，只能用控制點(diǎn)坐標(biāo)來逐點(diǎn)描繪。 東華理工學(xué)院控制測(cè)量學(xué)由于海水面占全球表面大部分，且比較規(guī)則，在某種假設(shè)下，可認(rèn)為海水面是重力等位重力等位面面，并把它延伸到大陸下，得到一個(gè)遍及全球的等位面。德國的李斯廷(J.B.Listing)1872年，把它命名為。東華理工學(xué)院控制測(cè)量學(xué)19世紀(jì)下半葉至20世紀(jì)40年代，對(duì)橢球的認(rèn)識(shí)發(fā)展到是大地水準(zhǔn)面包圍的是大地水準(zhǔn)面包圍的大地體大地體。 幾何大地測(cè)量學(xué)的進(jìn)展：幾何大地測(cè)量學(xué)的進(jìn)展： （1）天文大地網(wǎng)的布設(shè)有了重大發(fā)展；（2）因瓦基線尺出現(xiàn) 帶平行玻

24、璃板測(cè)微器的水準(zhǔn)儀及因瓦水準(zhǔn)尺使用； 將天文大地測(cè)量同重力測(cè)量相結(jié)合代替天文水準(zhǔn)等方面有較大進(jìn)步。 東華理工學(xué)院控制測(cè)量學(xué)物理大地測(cè)量理論研究和實(shí)踐取得重大進(jìn)展物理大地測(cè)量理論研究和實(shí)踐取得重大進(jìn)展 (1) 大地測(cè)量邊值問題理論的提出大地測(cè)量邊值問題理論的提出 u克萊羅是以橢球面為邊界解決邊值問題的。 u英國的斯托克司提出了以大地水準(zhǔn)面為邊界面的擾動(dòng)位計(jì)算公式和大地水準(zhǔn)面起伏公式。 u荷蘭學(xué)者維寧曼尼茲推出了以大地水準(zhǔn)面為參考面的垂線偏差公式。 u俄國學(xué)者莫洛金斯基直接利用地面上的重力觀測(cè)值求定地球形狀和外部重力場。 東華理工學(xué)院控制測(cè)量學(xué)(2)提出了新的橢球參數(shù)提出了新的橢球參數(shù) 主要特點(diǎn)是

25、用重力測(cè)量資料推求橢球扁率。主要特點(diǎn)是用重力測(cè)量資料推求橢球扁率。u赫爾默特橢球參數(shù)：u海福特橢球參數(shù) ：u克拉索夫斯基橢球參數(shù)： ,6378140ma07,6378388ma38,6378245ma東華理工學(xué)院控制測(cè)量學(xué)u平差計(jì)算前對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)的歸算；u馬爾可夫(Markov)在高斯平差理論的基礎(chǔ)上，提出了高斯馬爾可夫的平差模型；u荷蘭學(xué)者田斯特拉(Tienstra)完成了相關(guān)平差的理論；u提出了分階段、分區(qū)以及分組平差的理論與實(shí)踐；u矩陣及線性代數(shù)和數(shù)理統(tǒng)計(jì)等相關(guān)學(xué)科理論引入測(cè)量平差中。 (3)測(cè)量數(shù)據(jù)處理和測(cè)量平差理論與實(shí)踐的測(cè)量數(shù)據(jù)處理和測(cè)量平差理論與實(shí)踐的 發(fā)展發(fā)展 東華理工學(xué)院控制測(cè)

26、量學(xué)距離測(cè)量的發(fā)展：u1948年瑞典人貝爾斯特蘭德研制成功世界上第一臺(tái)光電測(cè)距儀；u60年代出現(xiàn)了激光測(cè)距儀；u1956年南非人沃德利研制成功世界第一臺(tái)微波測(cè)距儀；u70年代德國首先研制成功測(cè)距、測(cè)角相結(jié)合的電子速測(cè)儀。導(dǎo)線測(cè)量及測(cè)邊網(wǎng)、邊角網(wǎng)測(cè)量成為可能。導(dǎo)線測(cè)量及測(cè)邊網(wǎng)、邊角網(wǎng)測(cè)量成為可能。 東華理工學(xué)院控制測(cè)量學(xué)空間技術(shù)的發(fā)展：u20世紀(jì)70年代衛(wèi)星多普勒技術(shù)；u海洋衛(wèi)星雷達(dá)測(cè)高；u激光衛(wèi)星測(cè)距(SLR)等得到應(yīng)用。u80年代，美國全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(GPS)得到全面發(fā)展，并投入使用；u俄羅斯也有相應(yīng)的定位系統(tǒng)GLONASSu利用空間探測(cè)器、衛(wèi)星或空間飛行器，形成了月球和行星大地測(cè)量學(xué)。 東華理工學(xué)院控制測(cè)量學(xué)控制網(wǎng)優(yōu)化和測(cè)量平差理論的發(fā)展u2