大地測量學(xué)與測量工程_大地測量學(xué) 電子版_大地測量學(xué)
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根據(jù)德國著名大地測量學(xué)家F.R. Helmert的經(jīng)典定義,它是一門量測和描繪地球表面的科學(xué)。它也包括確定地球重力場和海底地形。也就是研究和測定地球形狀、大小和地球重力場,以及測定地面點(diǎn)幾何位置的學(xué)科。測繪學(xué)的一個(gè)分支。
大地測量學(xué)的任務(wù)
·確定地球形狀及其外部重力場及其隨時(shí)間的變化,建立統(tǒng)一的大地測量坐標(biāo)系,研究地殼形變(包括地殼垂直升降及水平位移),測定極移以及海洋水面地形及其變化等。
·研究月球及太陽系行星的形狀及其重力場。
·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)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。
·研究為獲得高精度測量成果的儀器和方法等。
·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)的大地測量計(jì)算。
·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)處理的理論和方法,,測量數(shù)據(jù)庫建立及應(yīng)用等。
大地測量學(xué)的分支
·幾何大地測量學(xué)亦即天文大地測量學(xué):它的基本任務(wù)是確定地球的形狀和大小及確定地面點(diǎn)的幾何位置。
·物理大地測量學(xué)也稱理論大地測量學(xué):它的基本任務(wù)是用物理方法(重力測量)確定地球形狀及其外部重力場。
·空間大地測量學(xué):主要研究人造地球衛(wèi)星及其他空間探測器為代表的空間大地測量的理論,技術(shù)與方法。
大地測量學(xué)中測定地球大小,指測定地球橢球的大。谎芯康厍蛐螤,指研究大地水準(zhǔn)面形狀;測定地面點(diǎn)的幾何位置,指測定以地球橢球面為參考的地面點(diǎn)位置。將地面點(diǎn)沿法線方向投影于橢球面上,用投影點(diǎn)在橢球面上的大地經(jīng)度、大地緯度表示點(diǎn)的水平位置,用地面點(diǎn)至投影點(diǎn)的法線距離表示該點(diǎn)的大地高程。這點(diǎn)的幾何位置也可以用一個(gè)以地球質(zhì)心為原點(diǎn)的空間直角坐標(biāo)系中的三維坐標(biāo)表示。
大地測量工作為大規(guī)模的測制地形圖提供水平控制網(wǎng)和高程控制網(wǎng);為開發(fā)礦山、興修水利、發(fā)展交通等經(jīng)濟(jì)建設(shè)提供控制基礎(chǔ);為發(fā)射導(dǎo)彈和航天器提供地面點(diǎn)的精確坐標(biāo)和地球重力場數(shù)據(jù);為地球物理學(xué)、地球動力學(xué)、地震學(xué)的研究任務(wù)提供測量數(shù)據(jù)。
簡史 大地測量學(xué)歷史悠久。公元前3世紀(jì),亞歷山大的埃拉托色尼利用在兩地觀測日影的方法,首次推算出地球子午圈的周長,也是弧度測量的初始形式。724年 ,中國唐代的南宮說等人在張遂(一行)指導(dǎo)下在今河南省境內(nèi)實(shí)測了一條長約300千米的子午弧,并測同一時(shí)刻南北兩點(diǎn)的日影長度,推算出緯度1°的子午弧長。這是世界上第一次實(shí)測弧度測量。其他國家也相繼進(jìn)行過類似的工作。17世紀(jì)以前,由于工具簡單,技術(shù)水平低,所得結(jié)果精度不高。1617年荷蘭W.斯涅耳首創(chuàng)三角測量法,克服了直接丈量距離的困難。隨后又有望遠(yuǎn)鏡、水準(zhǔn)器、測微器等的發(fā)明,測量儀器制造逐漸完善,精度提高,為大地測量學(xué)的發(fā)展奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。17世紀(jì)末,英國I.牛頓和荷蘭C.惠更斯從力學(xué)觀點(diǎn)研究地球形狀,提出地球是兩極略扁的橢球體。1735~1741年法國科學(xué)院派兩支測量隊(duì)分別在赤道附近的秘魯和北極圈附近的拉普蘭進(jìn)行弧度測量,證實(shí)地球是兩極略扁的橢球體。中國清代康熙年間為編制《皇輿全圖》,實(shí)施了大規(guī)模天文大地測量。這次測量中,發(fā)現(xiàn)高緯度的東北地區(qū)每度子午弧比低緯度的河北地區(qū)的要長,這個(gè)發(fā)現(xiàn)比法國早。1730年英國西森發(fā)明經(jīng)緯儀,促進(jìn)了三角測量的發(fā)展。1743年法國克萊羅發(fā)表了《地球形狀理論》,指出用重力測量精確求定地球扁率的方法。1806年法國的A.-M.勒讓德和1809年德國的C.F.高斯分別發(fā)表了最小二乘法理論,產(chǎn)生了測量平差法。1849年英國Sir G.G.斯托克斯創(chuàng)立用重力測量成果研究水準(zhǔn)面形狀的理論。1880年瑞典耶德林提出懸鏈線狀基線尺測量方法,繼而法國制成因瓦基線尺,使丈量距離的精度明顯提高。19世紀(jì)末和20世紀(jì)30年代,先后出現(xiàn)了擺儀和重力儀,使重力點(diǎn)數(shù)量大量增加,為研究地球形狀和地球重力場提供大量重力數(shù)據(jù)。1945年蘇聯(lián)的M.C.莫洛堅(jiān)斯基提出,不需要任何歸算,可以直接利用地面重力測量數(shù)據(jù)嚴(yán)格求定地面點(diǎn)到參考橢球面的大地高程,直接確定地球表面形狀,這一理論已被許多國家采用。
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