第一章绪论一、大地测量学:是指在一定的时间与空间参考系中，测量和描绘地球形状及其重力场并监测其变化，为人类活动提供关于地球的空间信息的一门学科。

经典大地测量：地球刚体不变、均匀旋转的球体或椭球体；范围小。

奠定几何、物理大地测量基础。

现代大地测量：空间测绘技术(人造地球卫星、空间探测器)，空间大地测量为特征，范围大。

二、大地测量学的作用：的基础保证作用。

如交通运输、工程建設、土地管理、城市建設等学在防灾，减灾，救灾及环境监测、评价与保护中发挥着特殊作用。

如地震、山体滑坡、交通事故等的监测与救援。

大地测量是发展空间技术和国防建设的重要保障。

如:卫星、导弹、航天飞机、宇宙探测器等发射、制导、跟踪、返回工作都需要大地测量作保证。

在地球科学研究中越来越重要测绘各学科的基础科学三、大地测量学的任务：经济建设中的任务：统一全国坐标框架，建立国家和精密城市控制网，精确测定控制点的坐标，为经济建设服务。

地学研究中的任务：1. 建立与维持高精度的坐标框架和区域性与全球的三维大地网，长期监测网点随时间的变化；2. 监测和分析各种地球动力学现象；3. 测定地球形状和外部重力场的精细结构及其随时间的变化。

四、大地测量学的基本体系测量学：研究范围是不大的地球表面，把地球表面认为是平面且不损害测量精度，计算时也认为在该范围内的铅垂线彼此是平行的。

大地测量学：研究全球或相当大范围内的地球，铅垂线被认为彼此不平行，同时顾及地球的形状及重力场。

五、大地测量学的基本体系常规大地测量学、应用大地测量学、椭球大地测量学、天文大地测量学、重力大地测量学、测量平差现代大地测量学的基本体系(1)几何大地测量学（2）物理大地测量学（3）空间大地测量学六、大地测量学的发展简史第一阶段：地球圆球阶段第二阶段：地球椭球阶段第三阶段：大地水准面阶段第四阶段：现代大地测量新时期第二章坐标与时间系统一、天球是指以地球质心O为中心，半径r为任意长度的一个假想的球体。

在天文学中，通常均把天体投影到天球的球面上，并利用球面坐标来表达或研究天体的位置及天体之间的关系。

二、天轴与天极地球自转轴的延伸直线为天轴，天轴与天球的交点PN和PS称为天极，其中PN称为北天极，PS 为南天极。

三、天球赤道面与天球赤道通过地球质心O 与天轴垂直的平面称为天球赤道面。

天球赤道面与地球赤道面相重合。

该赤道面与天球相交的大圆称为天球赤道。

四、天球子午面与子午圈含天轴并通过任一点的平面，称为天球子午面。

天球子午面与天球相交的大园称为天球子午圈。

五、时圈通过天轴的平面与天球相交的大圆均称为时圈。

六、黄道地球公转的轨道面(黄道面)与天球相交的大园称为黄道。

黄道面与赤道面的夹角称为黄赤交角，约为23.5度。

七、黄极通过天球中心，且垂直于黄道面的直线与天球的交点，称为黄极。

其中靠近北天极的交点称为北黄极，靠近南天极的交点称为南黄极。

八、春分点与秋分点黄道与赤道的两个交点称为春分点和秋分点。

视太阳在黄道上从南半球向北半球运动时，黄道与天球赤道的交点称为春分点，用γ表示。

在天文学中和研究卫星运动时，春分点和天球赤道面，是建立参考系的重要基准点和基准面九、赤经与赤纬地球的中心至天体的连线与天球赤道面的夹角称为赤纬,春分点的天球子午面与过天体的天球子午面的夹角为赤经。

十、开普勒三大运动定律：运动的轨迹是椭圆，太阳位于其椭圆的一个焦点上；在单位时间内扫过的面积相等；运动的周期的平方与轨道的长半轴的立方的比为常数。

十一、岁差由于日、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，类似于旋转陀螺，形成一个倒圆锥体（见下图），其锥角等于黄赤交角，旋转周期为26000年，这种运动称为岁差，是地轴方向相对于空间的长周期运动。

十二、章动月球绕地球旋转的轨道称为白道，月球运行的轨道与月球的之间距离是不断变化的，使得月球引力产生的大小和方向不断变化，从而导致北天极在天球上绕黄极旋转的轨道不是平滑的小圆，而是类似圆的波浪曲线运动，即地球旋转轴在岁差的基础上叠加周期为18.6年，且振幅为9.21″的短周期运动。

考虑岁差和章动的共同影响：真旋转轴、瞬时真天极、真天球赤道、瞬时真春分点。

考虑岁差的影响：平天极、平天球赤道、平春分点。

十三、极移地球自转轴存在相对于地球体自身内部结构的相对位置变化，从而导致极点在地球表面上的位置随时间而变化，这种现象称为极移。

十四、时间的描述包括时间原点、单位（尺度）两大要素。

十五、周期运动满足如下三项要求，可以作为计量时间的方法。

1、2、运动的周期具有足够的稳定3、运动是可观测的。

十六、恒星时(ST)以春分点作为基本参考点，由春分点周日视运动确定的时间，称为恒星时。

春分点连续两次经过同一子午圈上中天的时间间隔为一个恒星日，分为24个恒星时，某一地点的地方恒星时，在数值上等于春分点相对于这一地方子午圈的时角。

十七、平太阳时MT和世界时UT以真太阳作为基本参考点，由其周日视运动确定的时间，称为真太阳时。

一个真太阳日就是真太阳连续两次经过某地的上中天（上子午圈）所经历的时间。

假设以平太阳作为参考点，其速度等于真太阳周年运动的平均速度。

平太阳连续两次经过同一子午圈的时间间隔，称为一个平太阳日十八、世界时UT：以格林尼治平子夜为零时起算的平太阳时称为世界时。

十九、历书时ET与力学时DT由于地球自转速度不均匀，导致用其测得的时间不均匀。

1958年第10届IAU决定，自1960年起开始以地球公转运动为基准的历书时来量度时间，用历书时系统代替世界时。

在天文学中，天体的星历是根据天体动力学理论建立的运动方程而编写的，其中采用的独立变量是时间参数T,其变量被定义为力学时，力学时是均匀的。

二十、原子时(AT)原子时是一种以原子谐振信号周期为标准。

原子时的基本单位是原子时秒，定义为：在零磁场下，位于海平面的铯原子基态两个超精细能级间跃迁辐射192631770周所持续的时间为原子时秒，规定为国际单位制中的时间单位。

二十一、协调世界时(UTC)原子时与地球自转没有直接联系，由于地球自转速度长期变慢的趋势，原子时与世界时的差异将逐渐变大，秒长不等，大约每年相差1秒，便于日常使用，协调好两者的关系，建立以原子时秒长为计量单位、在时刻上与平太阳时之差小于0.9秒的时间系统，称之为世界协调时(UTC)。

二十二、大地基准所谓基准是指为描述空间位置而定义的点、线、面，在大地测量中，基准是指用以描述地球形状的参考椭球的参数（如参考椭球的长短半轴），以及参考椭球在空间中的定位及定向，还有在描述这些位置时所采用的单位长度的定义。

测量常用的基准包括平面基准、高程基准、重力基准等。

二十三、大地测量坐标系天球坐标系：用于研究天体和人造卫星的定位与运动。

地球坐标系：用于研究地球上物体的定位与运动，是以旋转椭球为参照体建立的坐标系统，分为大地坐标系和空间直角坐标系两种形式。

二十四、大地测量参考框架大地测量参考系统的具体实现，是通过大地测量手段确定的固定在地面上的控制网(点)所构建坐标参考框架、高程参考框架、重力参考框架。

二十五、高程参考系统以大地水准面为参照面的高程系统称为正高，以似大地水准面为参照面的高程系统称为正常高二十六、椭球定位和定向概念1、椭球的类型:参考椭球: 具有确定参数(长半径a和扁率α)，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.总地球椭球: 除了满足地心定位和双平行条件外，在确定椭球参数时能使它在全球范围内与大地体最密合的地球椭球.2、椭球定位:是指确定椭球中心的位置，可分为两类：局部定位和地心定位。

局部定位：要求在一定范围内椭球面与大地水准面有最佳的符合，而对椭球的中心位置无特殊要求；地心定位：要求在全球范围内椭球面与大地水准面最佳的符合，同时要求椭球中心与地球质心一致。

3、椭球的定向：指确定椭球旋转轴的方向，不论是局部定位还是地心定位，都应满足两个平行条件：①椭球短轴平行于地球自转轴；②大地起始子午面平行于天文起始子午面。

二十七、惯性坐标系：是指在空间固定不动或做匀速直线运动的坐标系。

二十八、地固坐标系（地球坐标系）以参考椭球为基准的坐标系，与地球体固连在一起且与地球同步运动，参考椭球的中心为原点的坐标系，又称为参心地固坐标系。

以总地球椭球为基准的坐标系.与地球体固连在一起且与地球同步运动，地心为原点的坐标系，又称为地心地固坐标系。

二十九、大地原点和大地起算数据大地原点也叫大地基准点或大地起算点，参考椭球参数和大地原点上的起算数据的确立是一个参心大地坐标系建成的标志.三十、1954年北京坐标系1954年北京坐标系可以认为是前苏联1942年坐标系的延伸。

它的原点不在北京，而在前苏联的普尔科沃。

相应的椭球为克拉索夫斯基椭球。

1954年北京坐标系的缺限:①椭球参数有较大误差。

②参考椭球面与我国大地水准面存在着自西向东明显的系统性的倾斜，在东部地区大地水准面差距最大达+68m。

③几何大地测量和物理大地测量应用的参考面不统一。

我国在处理重力数据时采用赫尔默特1900～1909年正常重力公式，与这个公式相应的赫尔默特扁球不是旋转椭球，它与克拉索夫斯基椭球是不一致的，这给实际工作带来了麻烦。

④ 定向不明确，既不是国际协议原点也不是我国地极原点。

三十一、1980年国家大地坐标系特点① 采用1975年国际大地测量与地球物理联合会IUGG 第16届大会上推荐的5个椭球基本参数。

a=6378140m,·地球的扁率为 1/298.257·地心引力常数 GM=3.986 005×1014m3/s2,·重力场二阶带球谐系数J2 =1.082 63×10-8·自转角速度 ω=7.292 115×10-5 rad/s② 在1954年北京坐标系基础上建立起来的。

③椭球面同似大地水准面在我国境内最为密合，是多点定位④定向明确。

椭球短轴平行于地球质心指向地极原点 的方向⑤大地原点地处我国中部，位于西安市以北60 km 处的泾阳县永乐镇，简称西安原点。

⑥ 大地高程基准采用1956年黄海高程系三十二、新1954年北京坐标系(BJ54新)新1954年北京坐标系,是在GDZ80基础上，改变GDZ80相对应的IUGG1975椭球几何参数为克拉索夫斯基椭球参数，并将坐标原点 (椭球中心)平移,使坐标轴保持平行而建立起来的。

BJ54新的特点是：1、2、是综合GDZ80和BJ 建立起来的参心坐标系。

3、4、定向明确，坐标轴与GDZ80相平行，椭球短轴平行 于地球质心，指向1968.0地极原点的方向。

5、地原点与GDZ80相同，但大地起算数据不同。

6、高程基准采用1956年黄海高程系。

7、与BJ54相比，所采用的椭球参数相同，其定位相近，但定向不同。