海洋地球物理测量 -海洋地球物理探测手段

第一章

: p& e8 y, ^7 ?! l0 l O* e0 \0 v) ^/ {

大地测量学定义

1 F- \7 l0 n0 r0 @4 Z T+ h

广义：大地测量学是在一定的时间-空间参考系统中，测量和描绘地球及其他行星体的一门学科。

狭义：大地测量学是测量和描绘地球表面的科学。包含测定地球形状与大小，测定地面点几何位置，确定地球重力场，以及在地球上进行必须顾及地球曲率的那些测量工作。

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大地测量学最基本的任务是测量和描绘地球并监测其变化，为人类活动提供关于地球等行星体的空间信息。

P1 P4 P6(了解几个阶段、了解展望)

大地测量学的地位和作用：

1、大地测量学在国民经济各项建设和社会发展中发挥着基础先行性的重要保证作用

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

: R* U9 N' H5 L/ k9 _9 J

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

5、大地测量学是测绘学科的各分支学科（其中包括大地测量、工程测量、海洋测量、矿山测量、航空摄影测量与遥感、地图学与地理信息系统等）的基础科学

6 z8 U2 A* J O/ @, a2 G

现代大地测量学三个基本分支：几何大地测量学、物理大地测量学、空间大地测量学

8 M9 Q% S3 Z( T7 ], _- i+ G% u7 m2 A

第二章

6 U7 I. }8 N6 ^! @) s

开普勒三大行星运动定律：

+ ?% A3 y, U) S$ p, T

1、行星轨道是一个椭圆，太阳位于椭圆的一个焦点上

$ S4 v v Q$ T. {' R2 f ~

2、行星运动中，与太阳连线哎单位时间内扫过的面积相等

3、行星绕轨道运动周期的平方与轨道长半轴的立方之比为常数

地轴方向相对于空间的变化（岁差和章动）（可出简答题）

地轴相对于地球本体内部结构的相对位置变化（极移）

历元：对于卫星系统或天文学，某一事件相应的时刻。

* Z$ I1 h& p4 S; s

对于时间的描述，可采用一维的时间坐标轴，有时间原点、度量单位（尺度）两大要素，原点可根据需要进行指定，度量单位采用时刻和时间间隔两种形式。

8 Z' p1 Y6 u) m7 a! H4 _3 @

任何一个周期运动，如果满足如下三项要求，就可以作为计量时间的方法：

1、运动是连续的 # n3 u$ D& Z S V' x% ~8 _

2、运动的周期具有足够的稳定性

2 P. v2 t: w0 X7 ~: H5 f* i/ h

3、运动是可观测的

! g5 i, L! N, X5 J1 k

多种时间系统

9 B# H- z% }. ?- q0 B8 z, n7 c$ @

以地球自转运动为基础：恒星时和世界时

以地球公转运动为基础：历书时→太阳系质心力学时、地球质心力学时

: z* t+ p( `6 ~: N T5 j) A

以物质内部原子运动特征为基础：原子时

* F& X- [9 U0 q

协调世界时（P23）

大地基准：建立大地基准就是求定旋转椭球的参数及其定向（椭球旋转轴平行于地球的旋转轴，椭球的起始子午面平行于地球的起始子午面）和定位（旋转椭球中心与地球中心的相对关系）。

( m5 R- O) N2 u: h

天球：以地球质心为中心，以无穷大为半径的假想球体。

天轴、天极、天球赤道面、天球赤道、时圈、黄道、黄极、春分点

大地测量参考系统

, p# e6 p/ C9 }1 y7 S

1、坐标参考系统：天球坐标系和地球坐标系（大地坐标系(P26会画)、空间直角坐标系）。

2、高程参考系统：正高、正常高

3、重力参考系统

大地基准→大地测量参考系统→大地测量参考框架（坐标、高程、重力）（三者关系P27）

% D) Y9 v% o, P$ [* F7 c

椭球定位和定向

8 K; Q+ o" H$ \/ i* S$ v

旋转椭球体是椭圆绕其短轴旋转而成的形体，通过选择椭圆的长半轴和扁率，可以得到与地球形体非常接近的旋转椭球，旋转椭球面是一个形状规则的数学表面，在其上可以做严密的计算，而且所推算的元素（如长度和角度）同大地水准面上的相应元素非常接近，这种用来代表地球形状的椭球称为地球椭球，它是地球坐标系的参考基准。

椭球定位：确定椭球中心的位置（局部定位和地心定位）。

, |+ K( y# _0 @5 h, i# ]

椭球定向：确定椭球旋转轴的方向。

/ P4 P) `' }4 C5 y+ o

满足条件（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

参考椭球：具有确定参数（长半轴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。

, p9 ~- y. T0 i. [

参心坐标系(与地心坐标区别P31)：原点与参考椭球中心重合。（以参考椭球为基准）

地心坐标系：原点与地球质心重合。（以总地球椭球为基准）

地心大地坐标系：地球椭球的中心与地球质心重合，椭球面与大地水准面在全球范围内最佳符合，椭球的短轴与地球自转轴重合（过地球质心并指向北极），大地纬度为过地面点的椭球法线与椭球赤道面的夹角，大地经度为过地面店的椭球子午面与格林尼治的大地子午面之间的夹角，大地高为地面点沿椭球法线至椭球面的距离。

地心地固坐标系的建立方法(P37)：直接法（直接求得坐标）和间接法（求转换参数）

7 I* d7 [5 p ~% S, s

世界大地坐标系（WGS-84，CGCS2000（P40））

国际地球参考系统（ITRS）国际地球参考框架（ITRE）（P39）

" A* A7 O% i7 R8 V$ q# E% h5 X0 T

欧勒角：两个直角坐标系进行相互变换的旋转角。（旋转矩阵怎么来的？P44）

# v, w3 W: R. W, E( {3 N! X0 M

对于既有旋转、缩放，又有平移的两个空间直角坐标系的坐标换算，存在3个平移参数，3个旋转参数以及1个尺度变化参数，共计有7个参数。

对于不同大地坐标系的换算（知道过程P47），还包括2个地球椭球元素变化参数，共9个转换参数。

2 `% T& D. N, j& Q; M# h4 G+ G4 T

第三章

5 _; b q1 W) ^: [# s$ W: V4 @+ X6 [

P50 P55 了解

. |8 w+ E2 F$ b

地球基本参数（3.1.3 P57）

大地测量中，地球外部重力场的重要意义：

# Q/ R0 `. c3 s) s

1、地球外部重力场是大地测量中绝大多数观测量的参考系，因此，为了将观测量归算到由几何定义的参考系中，就必须要知道这个重力场

+ \8 a9 U2 N. R4 ]# b0 M4 M4 V$ p% D

2、假如地面重力值得分布情况已知，就可以结合大地测量中的其他观测量一起，来确定地球表面的形状

3、对于高程测量而言，最重要的参考面——大地水准面，亦即最理想化的海洋面是重力场中的一个水准面

' e( V7 d8 o) X* ^

4、通过对地球外部重力场的深入分析，，人们可以获得关于地球内部结构及性质的信息，因此通过相应重力场参数的被应用，大地测量学已成为地球物理学的辅助科学

6 |/ v3 R( Z+ U) I" Z+ z0 T

5、地球外部重力场是现代空间探测技术的理论基础，特别是对空间探测器的发射与控制，对月球大地测量以及太阳系其他行星的深空大地测量都具有重要意义和作用

重力：阴历和离心力的合力（基本由引力决定）

/ V3 Y" B3 Z7 B% l* f, o4 }. }

离心力在赤道达到MAX，其数值比地球引力的1/200还要低。

" D- t7 [) u' l

重力两级MAX，赤道MIN，仅在两级指向地心。

引力位和离心力位（怎么来的？P59）

" J( p5 m6 J8 Q" T0 M9 }

重力位（怎么表达?P62）

3 L: Y8 U& r5 o3 |! D

同重力方向重合的线称为铅垂线。

$ R: p4 r2 ]- L4 x

正常重力位：一个函数简单、不涉及地球形状和密度便可直接计算得到的地球重力位的近似值的辅助重力位（为什么引进？P64）

P70 地球正常重力位

正常重力公式（表达式 符号含义 P71）

对正常重力位常数做进一步理解 P74

正常椭球和水准椭球，总的地球椭球和参考椭球之间关系 P75

$ s. B1 ]# G8 |8 A: m: g

能绘图说明 正高系统 P76 正常高系统 P77

力高（概念、区别 P80）

5 | v) d$ L7 P" L

3.3.5国家高程基准

0 m& N. o# X) C

大地水准面：假想海洋处于完全静止和平衡状态时的海水面，并延伸到大陆地面以下所形成的的闭合曲面。（平均海水面）

P82水准原点

P82 1956黄海高程系统

3 ? x0 o5 a& B) c- b

P83 1985国家高程基准

0 c, ~. e$ v1 Q! E0 K* T

垂线偏差：地面一点上的重力向量g和相应椭球面上的法线向量n之间的夹角。

确定方法：天文大地测量方法、重力测量方法、天文重力测量方法、GPS方法。

" x8 k t/ g; T% T' e( Y

测定大地水准面差距（P86）的几种方法：地球重力场模型法、斯托克司方法、卫星无线电测高方法、GPS高程拟合法、最小二乘配置法。

确定地球形状的基本方法：天文大地测量方法、重力测量方法、空间大地测量方法（了解）

+ w0 `2 Y, u8 U: B

第四章（画图）

8 ` y! g2 E i, T9 z4 |! o' U

地球椭球的基本几何参数（P99 图4-1）：2个长度元素、3个扁平元素

1 c) p x2 P( ^8 D

大地坐标系P（L,B,h）P101

! N% ?1 i/ }$ G! q6 Z

空间直角坐标系P（X,Y,Z）P102

子午面直角坐标系P（L,x,y）P102

大地极坐标系P（S,A）P103

5 ]" w1 N% x! b6 F* E$ S

各坐标系间的关系（P103-104）(理解性、重点)

9 Z2 [$ I4 k/ t# h/ z& M b$ U

法截面：过椭球面上任意一点可做一条垂直于椭球面的法线，包含这条法线的平面。

+ w( t4 n4 P, R; u7 ~ {2 H" G

法截线（法截弧）：法截面同椭球面交线。

主曲率半径：

子午圈曲率半径（P108 P109表4-2）

卯酉圈曲率半径（P109 P110表4-3）

2 @& W1 j$ K) n1 f0 ~

大地线（定义、性质、相对法截线 P121-123）

参考椭球面是测量计算的基准面。但在野外的各种测量都是在地面上进行，观测的基准线不是各点对应的椭球面的法线，而是各点的垂线，各点的垂线与法线存在着垂线偏差。

+ `* z8 w0 t, M' i0 E( s: `- A

不能直接在地面上处理观测成果，而应将地面观测元素（包括方向和距离等）归算至椭球面。在归算中有两条基本要求（1、以椭球面的法线为基准（2、将地面观测元素化为椭球面上大地线的相应元素。

将水平方向归算至椭球面上，包括垂线偏差改正、标高差改正、截面差改正（为什么？P125）

! p6 L, F' T2 E

大地元素：椭球面上点的大地经度L、大地纬度B，两点间的大地线长度S及其正、反大地方位角A12，A21

5 S" J% L" G6 h6 S

大地主题正解：已知P1点的大地坐标L1 B1，P1至P2的大地线长度S及其大地方位角A12，计算P2点的大地坐标L2 B2和大地线S在P2点的反方位角A21。

/ O( p7 O3 ^9 G0 X

大地主题反解：已知P1点的大地坐标L1 B1，P2点的大地坐标L2 B2，计算P1至P2的大地线长S及其正、反方位角A12、A21。

大地主题正解和反解的实质：从解析意义来讲，研究大地极坐标与大地坐标间的相互变换。

U8 p4 z, X. U+ W3 w

地图数学投影：将椭球面上元素（包括坐标、方位和距离）按一定数学法则投影到平面上。

; n4 n+ C1 d/ o$ I2 g3 q

地图投影学：研究将椭球面上元素（包括坐标、方位和距离）按一定数学法则投影到平面上的专门学科。

衡量地图投影的变形：1）长度比2）主方向和变形椭圆

投影变形种类1）长度变形2）方向变形3）角度变形4）面积变形

地图投影分类

* j+ s! e/ W& E; s0 _ ?- u

1、按变形性质分类：等角投影、等积投影、任意投影

6 ]8 r7 I# `3 \

2、按经纬网投影形状分类：方位投影、圆锥投影、圆柱（或椭圆柱）投影

3、按投影面和原面的相对位置关系分类：正轴投影、横轴投影、斜轴投影、割圆柱、割圆锥投影

7 D3 A, _3 G4 _5 C$ ^

高斯平面直角坐标系（怎么来的？P158）

P160图4-40

第五章

1 B8 E# W1 [8 @7 B

建立国家平面大地控制网的基本原则：

/ E, }0 @9 l% Q7 {7 c$ s# Z

1、大地控制网应分级布设、逐级控制

6 A$ k, d/ E+ O

2、大地控制网应有足够的精度

3、大地控制网应有一定的密度

4、大地控制网应有统一的技术规格和要求

) P* v* E5 q$ D" T

国家高程控制网的布设原则：

1、从高到低、逐级控制 $ E6 O4 w9 d3 D# c# @2 e3 {

2、水准点分布应满足一定的密度

3、水准测量达到足够的精度

2 X) ?. [7 }0 ]. N! W

4、一等水准网应定期复测

以上是我之前大概整理的知识点，你可以参考，但我整的不全，很多理解性的我标了页码没有写（因为比较复杂），现在我来跟你说说他上课强调的重点的内容。以下很重要！！！

1 o" _' ]( p% v# |

1、现代大地测量学三个基本分支：几何大地测量学、物理大地测量学、空间大地测量学（填空）

2、岁差和章动（出简答题，所以概念要清楚）

3、P26大地坐标系的图要会画（简答题会考）

7 W( d- n* _$ y2 n# u

4、还有你抄没抄我P49那个图，他说会出大题，如果你没有我发给你（这个很重要，他说过很多次要出一道大题，所以一定要记住）

( E0 G) r" B/ i a( z

5、P81大地水准面的概念（我觉得名词解释一定考这个，可以按自己的理解来说）

6 O1 E9 q) f7 ~! r; f# Y9 y

6、第四章主要是画图，除了大地坐标系，还有P99 图4-1

2 r1 l/ s3 |8 B# |* d( M' F

7、P104 空间直角坐标系同大地坐标系之间关系（4-25）（4-26）两组公式，都记住

6 J6 V- x: X, O. G6 V

8、P124 4.6下面那段话（我觉得可能出填空，当然最好背下来吧）

9、P159-160 高斯投影带计算那几段，因为我不知道他会不会出计算，最好看一下吧

. E; f1 T1 w% P3 x4 f2 j

10、P210建立国家平面大地控制网的四个基本原则和P227高程网的四个布设原则（第五章就这两个点，我感觉肯定会考）

嗯这些是我觉得他会考的内容应该八九不离十，别的没说不考哦，但是这些一定要记住。

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