第一章1.大地测量学是通过在广大的地面上建立大地控制网，精确测定大地控制网点的坐标，研究测定地球形状、大小和地球重力场的理论、技术与方法的学科。

2.大地测量的基本任务(1)技术任务:精确测定大地控制点的位置及其随时间的变化也就是它的运动速度场，建立精密的大地控制网，作为测图的控制，为国家经济建设和国防建设服务。

(2)科学任务:测定地球形状、大小和重力场，提供地球的数学模型，为地球及其相关科学服务。

3.大地测量的作用(1)为地形测图与大型工程测量提供基本控制；(2)为城建和矿山工程测量提供起始数据；(3)为地球科学的研究提供信息；(4)在防灾、减灾和救灾中的作用；(5)发展空间技术和国防建设的重要保障。

4.大地测量学的主要研究内容大地测量、椭球测量学、天文测量大地重力学、卫星大地测量学、惯性大地测量学第二章1.大地水准面:设想海洋处于静止平衡状态时，将它延伸到大陆下面且保持处处与铅垂线正交的包围整个地球的封闭的水准面. 特点：重力方向不规则变化:原因是地表起伏不平、地壳内部物质密度分布不均匀大地水准面处处与铅垂线正交，所以大地水准面是一个无法用数学公式表示的不规则曲面。

2.参考椭球:把形状和大小与大地体相近，且两者之间相对位置确定的旋转椭球称为参考椭球。

参考椭球面是测量计算的基准面，椭球面法线则是测量计算的基准线。

另外，水准面是外业观测时的基准面，铅垂线是外业观测时的基准线3.总地球椭球：从全球着眼，必须寻求一个和整个大地体最为接近、密合最好的椭球，这个椭球又称为总地球椭球或平均椭球。

总地球椭球满足以下条件：（1）椭球质量等于地球质量，两者的旋转角速度相等。

（2）椭球体积与大地体体积相等，它的表面与大地水准面之间的差距平方和为最小。

（3）椭球中心与地心重合，椭球短轴与地球平自转轴重合，大地起始子午面与天文起始子午面平行。

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。

4.垂线偏差：同一测站点上铅垂线与椭球面法线不会重合。

两者之间的夹角u称为垂线偏差5.常用的坐标系统：天球坐标系地球坐标系天文坐标系大地坐标系空间大地直角坐标系地心坐标系站心坐标系高斯平面直角坐标系6.高斯投影的特点：（1）高斯投影是正形投影的一种，投影前后角度相等。

（2）中央子午线投影后为一直线，且长度不变。

距中央子午线越远的子午线，投影后弯曲越大，长度变形越大。

（3）椭球面除中央子午线外其他子午线投影后均向中央子午线弯曲，并向两极收敛，对称于中央子午线呵赤道。

（4）在椭球面上对称于赤道的纬圈，投影后仍为对称的曲线，并与子午线的投影曲线相互垂直且凹向两极。

7.时间系统（1）恒星时(Sidereal Time)恒星时是以春分点为参照点的时间系统（ST ）。

春分点（或除太阳以外的任一恒星）连续两次经过测站子午圈的时间间隔为一恒星日。

（2）平太阳时(Mean Solar Time)平太阳时是以平太阳（以平均速度运行的太阳）为参照点的时间系统（MT ）。

平太阳连续两次经过测站子午圈的时间间隔为一平太阳日。

平太阳时从半夜零点起算称为民用时。

（3）世界时(Universal Time)格林尼治的平太阳时（从半夜零点算起）定义为世界时（UT ）。

由于地球自转的不稳定性，在UT 中加入极移改正即得到UT1。

UT1加上地球自转速度季节性变化后为UT2。

以经度15°的倍数的子午线Ln 所处地点定义的民用时叫区时Tn 。

Tn=UT+n ，n 为时区号。

（4）历书时（ET ）与力学时（DT ）自1960年起开始以地球公转运动为基准的历书时代替世界时。

历书时的秒长规定为1900年1月1日12时整回归年长度的1/31556925.9747，起始历元定在1900年1月1日12时。

太阳系质心力学时（TDB ）地球质心力学时（TDT ）。

（5）原子时（IAT ）以物质内部原子运动周期（如铯原子133能级辐射震荡频率9192631170周为一秒）定义原子时（IAT ）。

力学时TDT 的计量已用原子钟实现，因两者的起点不同，（6）协调世界时(Coodinated Universal Time)以原子时秒长定义的世界时为协调世界时（UTC ）。

(7) GPS 时间系统秒长为IAT ，时间起算点为1980年1月6日UTC 0时，启动后不跳秒，连续运行的时间系统。

重要识记公式：GPS 时=原子时IAT-19s TDT=IAT+32.184s8.恒星日：一年等于366.2422日平太阳日：一年等于365.2422日平太阳时=366.2422/365.2422恒星时=（1+0.002737909）恒星时9.守时：将正确的时间保存下来授时：用精确的无线电信号播发时间信号时间比对：守时仪器接收无线电时号然后与其时间进行比对（俗称对表）10.重力位水准面和大地水准面重力位对任意方向 的偏导数等于重力在该方向上的分力两个特殊方向：①当g 与 垂直时，dw=0，w=常数。

此时与重力g 垂直的 方向为一重力等位面 为重力等位面，又叫重力位水准面 ②当g 与 夹角为π时，gd =-Dw 。

负号说明重力g 是沿铅垂线向下，而 则沿铅垂线向上以上说明重力位水准面之间既不平行也不相交和相切。

由重力水准面定义大地水准面为：与平均的海水面最接近的重力等位面。

11.正常重力位是对应于正常椭球所产生的重力位12.地球正常重力场参数把相应于实际地球的4个基本参数地心引力常数 ，带球谐系数 ，地球赤道半径及 地球自转角速度 作为地球正常椭球（水准椭球）的基本参数，又称它们是地球大地基准常数。

(1)水准测量的实质:水准测量实际上是沿着水准面进行的，两点间的高差是通过两点的两个),cos( g g g W ==∂∂fM 2J e a ω水准面之间的差距。

(2)水准面相互间不平行 这种特性叫做水准面的不平行性水准面又叫重力等位面。

两水准面位能差△w=gh 在两点纬度不同的A 、B 两点上：-△w=gAhA=gBhB 由于不同纬度处g 不同，即gA ≠gB ，所以hA ≠hB 。

13高程系统（1）正高系统——以大地水准面为高程基准面的高程系统。

地面一点的正高——该点沿铅垂线至大地水准面的距离(2)正常高系统——以似大地水准面为基准面的高程系统。

所谓似大地水准面按地面各点的正常高沿铅垂线向下截取的相应的点，将许多这样的点联成一个连续的曲面。

(3)大地高系统：以椭球面为基准面的高程系统。

大地高H ：地面点沿法线至椭球面的距离14.垂线偏差的测定方法绝对垂线偏差：垂线与总地球椭球法线构成的角度。

相对垂线偏差：垂线与参考椭球法线构成的角度。

(1)天文大地测量方法确定垂线偏差(2)重力测量方法 重力测量方法的实质是利用大地水准面和地球椭球面上的重力异常按斯托克斯方法计算大地水准面上的垂线偏差 （3）综合天文大地重力测量方法(4) GPS 测量方法15.测定大地水准面差距的基本方法有：地球重力场模型法；斯托克斯法；卫星测高法；GPS 高程拟合法及最小二乘配置法等。

16.地球形状和大小的测定方法：天文大地测量方法、重力测量方法、空间大地测量方法。

第三章1.国家大地控制网及其作用(1)为地形测图提供精密控制①限制测图误差积累，保证成图精度; ②统一坐标系统，保证相邻图幅拼接; ③提供点位的平面坐标，保证平面测图。

(2)为研究地球形状、大小和其他科学问题提供资料(3)为国防建设和空间技术提供资料2.国家平面控制网（1）平面控制网的测量方法:①三角测量法②精密导线测量③三边测量④边角同测法（2）国家平面控制网的布设原则:①分级布网，逐级控制②保持必要的精度③应有一定的密度④应有统一的规格（3）为什么许多国家都把三角测量作为主要的建立国家平面控制网的方法？答：由于三角点布设成网状，控制面积大，有利于图根加密；外业工作主要是测定水平角和测定少数边长，作业比较方便，同时由于使用精密的测角、测距仪器，所以观测角度、边长可以达到很高的精度；内业平差计算时，几何条件多，点位精度高。

3.国家高程控制网的任务和布设原则（1）任务：①地形测图和工程测量的高程控制 ②为地壳垂直形变、平均海水面变化等科研提供资料。

（2）布网原则：采用几何水准测量方法，由高级到低级、整体到局部，分级布网、逐级控制、依次加密。

各级高程系统统一、精度一致、密度均匀。

国家水准测量分为一、二、三、四等。

4.水准原点的建立0γ-=∆g g（1）1956黄海平均海水面青岛水准原点的高程为72.298m（2）1985国家高程基准面1952-1979年共27年平均海水面。

青岛水准原点高程为72.2604m。

可见比1956平均海水面高了0.0286m5.国家GPS网简介布设全国性GPS网的主要目的有所侧重，其中包括：监测研究地壳形变与块体运动；检核和加强各地区天文大地网，建立统一的高精度大地基准；建立地心参考系，精确确定参心坐标系与地心坐标系之间的转换参数；精化大地水准面等等，但这些全国网的建立与复测都可以成为建立我国新一代高精度地心参考系、监测和研究地壳运动的基础。

五、工程平面控制网6.工程控制网的分类：测图控制网、施工控制网、变形监测网7.布网原则：①分级布网，逐级控制②要有足够的精度③要有足够的密度④要有统一的规格8.布网方案城市和工程控制网的布设方案有三角网、三边网、导线网、GPS网等形式。

实际应用中，首级控制网以GPS网的布设为主要形式，次级加密网有GPS网、导线网等多种形式。

工程控制网首级网的等级与密度，一般根据测区面积和工程任务的需要来确定。

9.工程平面控制网的特点？①同相应等级的国家三角网比较，其平均边长显著地缩短。

②工程测量控制网的等级分类较多。

③各等级控制网均可作为测区的首级控制网。

④三、四等三角网的起算边，首级网和加密网分别对待。

10.工程控制网技术设计的一般步骤①收集资料②实地踏勘③图上设计④写出控制网技术设计书⑤上交资料11.水准高程控制网布设的主要步骤一般是：水准网图上设计、实地选点、标石埋设、外业观测、平差计算和成果表的编制等内容。

第四章一、角度观测误差分析（1）外界条件引起的误差①大气层密度变化和大气透明度影响目标成像的稳定性和清晰度②大气密度不均匀对方向观测产生系统性的水平折光。

③阳光照射引起照准目标相位差。

④气温变化引起的仪器稳定性发生扭转，随时间有周期性。

（2）仪器误差①视准轴误差。

视准轴不垂直于水平轴而产生。

盘左、盘右对观测方向影响大小相等，符号相反。

消除方法：取盘左、盘右读数的中数可消除视准轴误差的影响②水平轴倾斜误差，水平轴不垂直于垂直轴而产生。

盘左、盘右对观测方向影响大小相等，符号相反。

与观测目标的垂直角α有关。

消除方法：取盘左、盘右读数的中数可消除水平轴倾斜误差的影响③垂直轴倾斜误差。