第一篇：動(dòng)力大地測(cè)量讀書(shū)筆記

動(dòng)態(tài)大地測(cè)量讀書(shū)筆記

張永奇（學(xué)號(hào)：0826010）

本學(xué)期所上的動(dòng)態(tài)大地測(cè)量學(xué)主要分為八章：（1）總論；（2）地球構(gòu)造：（3）甚長(zhǎng)基線干涉測(cè)量；（4）地球自轉(zhuǎn)；（5）固體潮；（6）板塊大地構(gòu)造學(xué)說(shuō)；（7）地殼運(yùn)動(dòng)的監(jiān)測(cè)；（8）地震預(yù)測(cè)。這八章內(nèi)容敘述通俗易懂，內(nèi)容詳實(shí)，把動(dòng)力大地測(cè)量的知識(shí)貫穿始終，是一本非常有價(jià)值的書(shū)籍。通過(guò)對(duì)這本書(shū)進(jìn)行深入細(xì)致的閱讀，使我掌握了大量的相關(guān)知識(shí)，也是我對(duì)動(dòng)力大地測(cè)量學(xué)產(chǎn)生了濃厚的興趣。下面我將閱讀時(shí)得到的一些有重要意義的知識(shí)點(diǎn)羅列如下，結(jié)合自己的一些看法做一些簡(jiǎn)單的分析。

首先從總論開(kāi)始說(shuō)起，總論的作用時(shí)提綱挈領(lǐng)，主要介紹了什么是地球，地球的組成以及運(yùn)動(dòng)，地殼運(yùn)動(dòng)大體分為兩類(lèi)：1.整體性運(yùn)動(dòng)：（1）歲差和章動(dòng)；（2）地球自轉(zhuǎn)不均勻；

（3）海潮和固體潮；2.地殼運(yùn)動(dòng)：（1）全球性板塊運(yùn)動(dòng)；（2）區(qū)域和局部地殼運(yùn)動(dòng)；（3）陸地表層沉降。講了地殼運(yùn)動(dòng)的力源機(jī)制，觀測(cè)手段，最后總結(jié)了地球動(dòng)力學(xué)的任務(wù)：（1）地球自轉(zhuǎn)的研究；（2）固體潮的研究；（3）板塊大地構(gòu)造學(xué)說(shuō)；（4）板塊內(nèi)地殼形變的研究?？傊撜聦⒑竺娴膸渍聝?nèi)容作了預(yù)告，也將后面的幾章中的核心問(wèn)題進(jìn)行歸納總結(jié)。有利于讀者進(jìn)行閱讀。

接著說(shuō)說(shuō)“地球構(gòu)造”這一章。地球的內(nèi)部由地核，地幔，地殼構(gòu)成。地震與地球內(nèi)部的關(guān)系，地震波有初至波（P波）次波（S波）面波（L波）P波是縱波其中介質(zhì)點(diǎn)在波的傳播方向上前后振動(dòng)，與聲波相似；S波是橫波，其中介質(zhì)點(diǎn)在垂直波的傳播方向上振動(dòng)。P波和S波在三維空間的任何方向傳播,因而可以穿過(guò)地球內(nèi)部，稱為體波；其中p波可以穿過(guò)液體；s波在液體中消失。由于這三種波的傳播速度不同，因此從震源到觀測(cè)站的順序不同，順序是P波-S波-L波.在地球自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中，地幔和液外核是通過(guò)施加在核-幔界面上的耦合轉(zhuǎn)矩而互相發(fā)生作用的。其中討論了四種機(jī)制：（1）慣性耦合；（2）摩擦耦合；（3）地形耦合；（4）電磁耦合。地殼均衡學(xué)說(shuō)。這一學(xué)說(shuō)是從靜力平衡原理進(jìn)行描述地殼構(gòu)造。根據(jù)這一原理，如果巖石圈漂浮在軟流圈上處于平衡狀態(tài)，那么大陸的質(zhì)量過(guò)剩和海洋的質(zhì)量虧損為巖石圈陷入軟流圈的深度變化所抵償，或?yàn)槊芏人謨敗，F(xiàn)在存在三種均衡抵償模型：

（1）艾黎模型（1855）；（2）普拉特模型（1855）；（3）維寧-曼乃茲模型（1931）；現(xiàn)在講地球大氣：根據(jù)大氣熱狀態(tài)特性大氣圈分為：對(duì)流層（0-15km），平流層（15-50km）；中間層（50-85km）；熱層（85km以上）；外層。最后講了地球表面的各種構(gòu)造形態(tài)。（1）沉積盆地：沉積盆地是不斷下沉的，在他們的底層史上保存了若干億年的地面垂直運(yùn)動(dòng)的記錄，他的重力信息可以為盆地的區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造提供有益的信息；（2）地盾：；（3）造山帶；最后講了斷層運(yùn)動(dòng)形成的構(gòu)造形態(tài)：（1）正斷層：這種斷層是一巖石塊體向下滑動(dòng)所沿行的一個(gè)傾斜面，是一地區(qū)的地殼中的水平張力所引起的。水平張力勢(shì)必增加該地區(qū)的面積，這種斷層運(yùn)動(dòng)的結(jié)果正是增加巖石塊體所覆蓋的面積。（2）逆斷層：這種斷層是一巖石塊體向上滑動(dòng)所沿行的一個(gè)傾斜面，是一地區(qū)的地殼中的水平壓縮力所引起的。這種力使巖石層發(fā)生形變，如果巖石層沒(méi)有只夠的塑性，就會(huì)斷裂，而不是褶皺。逆斷層正是斷裂的結(jié)果，在這種斷層

上，一個(gè)巖石塊體騎在另一個(gè)之上，以縮小該地區(qū)的面積。（3）平移斷層：這種斷層是一個(gè)巖石相對(duì)與另一個(gè)巖石做水平運(yùn)動(dòng)所沿行的一個(gè)面，是地殼中方向相反但不沿一條線作用的兩個(gè)力引起的，其結(jié)果是使地殼扭曲，而不是改變面積。關(guān)于地震的成因目前有三種假說(shuō)，但最受人們關(guān)注的是斷層假說(shuō)；根據(jù)這一假說(shuō)，巖石圈的局部地區(qū)在長(zhǎng)期構(gòu)造里的作用下，積累了大量的應(yīng)變能，當(dāng)積累了能量超過(guò)了巖石圈能承受的限度時(shí)，該地區(qū)就出現(xiàn)彈性斷裂和錯(cuò)動(dòng)，形成斷層，或者沿已有的斷層發(fā)生突然的滑動(dòng)，釋放出大量的能量，其中一小部分以地震波的形式傳播出去，形成地震。

現(xiàn)在說(shuō)說(shuō)“甚長(zhǎng)基線干涉測(cè)量（VLBI）”這一章。這一章主要介紹了甚長(zhǎng)基線干涉測(cè)量的原理及在實(shí)施觀測(cè)時(shí)要注意的細(xì)節(jié)，講了影響VLBI觀測(cè)的各種因素，其中影響基線方向的因素有歲差，章動(dòng)，地球周日自轉(zhuǎn)，極移和周日極移；影響測(cè)站幾何位置的因素是固體潮，天線結(jié)構(gòu)，相對(duì)性論引力偏差和還有負(fù)荷；直接影響信號(hào)延遲的因素是設(shè)備的時(shí)間延遲和相位延遲，時(shí)鐘的同步誤差以及傳播介質(zhì)。接著講了VLBI的精度估計(jì)，利用VLBI建立慣性坐標(biāo)系。為了測(cè)定和研究各種地球動(dòng)力問(wèn)題，以及滿足其他方面的需要，一國(guó)際協(xié)議原點(diǎn)（CIO）和國(guó)際時(shí)間局（BIH）定義的經(jīng)度原點(diǎn)為參考所建立的地固坐標(biāo)系已不適應(yīng)。需要建立和保持兩個(gè)基本坐標(biāo)系：一是協(xié)議慣性坐標(biāo)系CIS，他是一某種規(guī)定的方式與河外射電源聯(lián)系，另一是協(xié)議地球坐標(biāo)系CTRS，他是已某種規(guī)定的方式與若干個(gè)觀測(cè)臺(tái)站聯(lián)系，并在某種平均一意義上隨著地球運(yùn)動(dòng)和旋轉(zhuǎn)，是一種地固坐標(biāo)系；

地球自轉(zhuǎn)這一章講了很多以前沒(méi)有認(rèn)識(shí)的新知識(shí)。地球在空間運(yùn)動(dòng)是有三種運(yùn)動(dòng)來(lái)描述的：一是地軸方向相對(duì)于空間的變化；二是地軸方向相對(duì)于地球本體的變化；三是地球繞地軸自轉(zhuǎn)速度的變化。第一部分變化的周期部分稱為章動(dòng)，長(zhǎng)期部分稱為歲差；第二項(xiàng)變化稱為極移；第三部分成為地球自轉(zhuǎn)速度變化或日長(zhǎng)變化；極移和地球自轉(zhuǎn)速度變化合成地球自轉(zhuǎn)不均勻。地軸方向相對(duì)與空間運(yùn)動(dòng)主要是由于日月引力引起的，而日月引力也是引起地球自轉(zhuǎn)不均勻的力源之一，此外地球彈性和液態(tài)外核對(duì)章動(dòng)和地球自轉(zhuǎn)不均勻都有影響。然后對(duì)歲差和章動(dòng)做了理論上的分析，總結(jié)了地球自轉(zhuǎn)的理論基礎(chǔ)?，F(xiàn)在主要說(shuō)一下影響地球自轉(zhuǎn)的各種因素。地球自轉(zhuǎn)不均勻性有兩個(gè)意義：一是地軸擺動(dòng)也就是極移；二是自轉(zhuǎn)速度變化。影響地球自轉(zhuǎn)的主要獨(dú)立因素有四：慣性力，大氣層，海潮和日月引力。前三種屬于地球系內(nèi)部的力，是地球自由運(yùn)動(dòng)的起因，日月引力屬于外力，是地球受迫運(yùn)動(dòng)的起因。大氣層對(duì)地球自轉(zhuǎn)的影響；潮汐摩擦對(duì)于地球自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的影響；核-幔耦合對(duì)于地球自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的影響。

固體潮對(duì)于我來(lái)說(shuō)是一個(gè)嶄新的名詞。其含義是固體在日月引潮力作用下所產(chǎn)生的周期性變化。地球是剛性的，也有一定的彈性，地幔物質(zhì)具有某種粘滯性，地核外面是液態(tài)。因此實(shí)際地球是一個(gè)滯彈性體，由于日月引潮力引起地球形變是彈-滯形變。引潮力是作用與地球內(nèi)一單元質(zhì)點(diǎn)上的日月引力與地球繞地-月（地-日）公共質(zhì)心旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的慣性離心力的合力。隨著作用點(diǎn)的不同和日月相對(duì)于地球的位置的變化，引潮力的大小和方向也發(fā)生變化?；诘厍蚴且粋€(gè)彈滯體，提出平衡潮理論和引潮力位。所謂的平衡潮理論就是說(shuō)假設(shè)地

球是一個(gè)絕對(duì)的剛體，其表面全部被靜止的和不可壓縮的海水所包圍，形成一個(gè)重力位水準(zhǔn)面；這個(gè)面在日月引潮力和重力 下產(chǎn)生潮汐運(yùn)動(dòng)，研究這種運(yùn)動(dòng)的理論稱為平衡潮理論。引潮力為是一個(gè)標(biāo)量，將其求導(dǎo)就是引潮力。影響固體潮觀測(cè)的各種干擾因素可分為兩類(lèi)：一是與固體潮同頻率的；二是非周期性的。前者在時(shí)間序列觀測(cè)列中同真正的固體潮信號(hào)混在一起，他的各個(gè)分量的頻率同信號(hào)頻率一樣。與固體潮同頻率的干擾因素主要是海潮和大氣潮影響。非周期的干擾因素是天然的和人為的非周期性地面運(yùn)動(dòng)，海水水位變化和長(zhǎng)期的氣候變化等。最后測(cè)站所在地的局部效應(yīng)可能對(duì)固體潮觀測(cè)結(jié)果帶來(lái)重大的影響，如空洞效應(yīng)，地形不規(guī)則性，地質(zhì)不均勻性和地下水位變化等。研究固 體潮的重要意義在于，對(duì)于固體潮，人們可以從理論上精確計(jì)算其作用力以及剛體地球因此產(chǎn)生的形變，并于實(shí)際的地球的形變比較，有兩者之差來(lái)研究地球內(nèi)部構(gòu)造和動(dòng)力現(xiàn)象。對(duì)于其他的動(dòng)力現(xiàn)象，人們無(wú)法建立這樣的數(shù)學(xué)模型，從理論上推算其影響的大小，有的動(dòng)力現(xiàn)象甚至連其激發(fā)機(jī)制還不清楚，這一情況說(shuō)明了研究 固體潮的首要意義。就大地測(cè)量來(lái)說(shuō)，他的觀測(cè)精度已經(jīng)足以滿足監(jiān)測(cè)各種地球動(dòng)力現(xiàn)象，但觀測(cè)結(jié)果中混雜有各種動(dòng)力效應(yīng)。顯然大地測(cè)量的觀測(cè)結(jié)果只有消除了固體潮影 響之后，才能用于研究其他的動(dòng)力現(xiàn)象。

“板塊大地構(gòu)造學(xué)說(shuō)”這是綜合有關(guān)地球上層運(yùn)動(dòng)的若干假說(shuō)而形成的一種統(tǒng)一的學(xué)說(shuō)，她提供地球上層的運(yùn)動(dòng)模型，用于解釋目前地球上層中發(fā)生的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)和地震活動(dòng)而這些運(yùn)動(dòng)則是由于以地震帶為其邊界的全球若干個(gè)剛性塊體相互作用的結(jié)果。關(guān)于板塊構(gòu)造學(xué)說(shuō)的起源，可以追溯到德國(guó)的韋格納于1912年提出的大陸漂移說(shuō)。他的設(shè)想是這樣的：大約3億年前，北美大陸同歐亞大陸是相連的，南美大陸和非洲是相連的這個(gè)巨大的塊體稱為范古陸，南半球大陸也附在其上。大約在2億年前開(kāi)始漂移。關(guān)于大陸漂移的驅(qū)動(dòng)機(jī)制，霍姆斯最早提出地幔對(duì)流說(shuō)，并用于解釋大西洋的成因。地幔熱對(duì)流在開(kāi)始時(shí)，上升的對(duì)流住朝著范古陸的中心沖擊，并朝著相反的方向分成兩股，有把大陸撕裂的趨勢(shì)。當(dāng)對(duì)流足夠強(qiáng)烈時(shí)，大陸終于被撕裂，分成兩半載于方向相反的兩對(duì)流住上，并被他們帶到向左右兩方漂移。在地幔對(duì)流層中，熱對(duì)流是由地幔物質(zhì)內(nèi)部密度差或溫度差所驅(qū)使的。海洋研究的進(jìn)展從三個(gè)方面支持了地幔對(duì)流說(shuō)：一是海底地殼熱流量測(cè)量；二是深海地震測(cè)深，三是海洋重力測(cè)量。赫斯與1961年提出了海底擴(kuò)張說(shuō)，他認(rèn)為中央海嶺是地幔對(duì)流物質(zhì)的出口，新的海底地殼由這些上涌的物質(zhì)在這里形成，同時(shí)向海嶺兩側(cè)擴(kuò)張。迪茨也是大約在1961年提出海底擴(kuò)張學(xué)說(shuō)，而且更為明確，他認(rèn)為不僅地殼是剛性的，直到地球表層以下約70公里都是為剛性的巖石圈，而且它的下面還有一個(gè)軟流圈，巖石圈能夠在它上面比較自由的運(yùn)動(dòng)。全球板塊分布模型。板塊邊界并非大陸邊緣，全球板塊分布于大陸和海洋 的分布無(wú)關(guān)，在六個(gè)大板塊中，除了太平洋板塊完全是水域外，其余五個(gè)板塊都兼有海洋和陸地。建立全球板塊運(yùn)動(dòng)模型是為了測(cè)定各板塊相對(duì)于某一參考標(biāo)架的運(yùn)動(dòng)，是了解發(fā)生在板塊邊界上的各種構(gòu)造現(xiàn)象和解釋板塊大地構(gòu)造的基礎(chǔ)。以某一板塊為參考的板塊運(yùn)動(dòng)，稱為板塊相對(duì)運(yùn)動(dòng)包括兩個(gè)參數(shù)：速度，方向。測(cè)定板塊相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度的方法有文因-馬修斯法，二是地形法，三是布魯內(nèi)法。測(cè)定板塊相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向的方法有轉(zhuǎn)換斷面法，二是斷層面解法，前者適合板

塊生成邊界，后者適合板塊消失邊界。為了求定絕對(duì)板塊運(yùn)動(dòng)，過(guò)去采用兩種方法：1.古地磁學(xué)法；2.古氣候?qū)W法。前者所用的參考標(biāo)架是與地磁偶極子軸發(fā)生關(guān)系的；后者采用的參考標(biāo)架則與地理軸發(fā)生聯(lián)系。板塊構(gòu)造學(xué)說(shuō)有兩項(xiàng)基本原則：其一是板塊內(nèi)部是剛性的；二是板塊邊界是狹長(zhǎng)的。板塊大地構(gòu)造學(xué)說(shuō)認(rèn)為，板塊是作為一個(gè)剛性整體而運(yùn)動(dòng)的，它的形變主要發(fā)生在邊界上。在大陸的內(nèi)部，巖石圈的斷裂和褶皺是很劇烈的，遠(yuǎn)不能把板塊看成一個(gè)剛體。在大陸板塊內(nèi)部，個(gè)別地區(qū)地震活動(dòng)也很劇烈，震中的分布范圍相當(dāng)寬。因此不論是發(fā)生在板塊邊界還是內(nèi)部的地震，實(shí)質(zhì)上都是板塊運(yùn)動(dòng)的結(jié)果，其主要的力源是地應(yīng)力。最后講了研究板塊大地構(gòu)造活動(dòng)的重要意義：一是尋找礦產(chǎn)資源；二是減災(zāi)。

下面是地殼運(yùn)動(dòng)的監(jiān)測(cè)，這章是整本書(shū)的核心。涉及到很多地殼形變的概念。是研究地學(xué)的基礎(chǔ)。所謂地殼形變就是在地球內(nèi)部構(gòu)造應(yīng)力的作用下所引起的地殼一些元素的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。他們可以是垂直運(yùn)動(dòng)，水平運(yùn)動(dòng)也可以是傾斜運(yùn)動(dòng)。綜合表現(xiàn)為大面積的地殼形變。監(jiān)測(cè)地殼形變運(yùn)動(dòng)的目的有四：1.測(cè)定板塊運(yùn)動(dòng)的參數(shù)。2是測(cè)定大陸板塊和海洋板塊的內(nèi)部形變；3.是測(cè)定板塊邊界與大陸地震有關(guān)的區(qū)域形變和應(yīng)變積累；4.是測(cè)定其他地震活動(dòng)區(qū)的區(qū)域形變和局部形變。為了達(dá)到上述目的需要建立三級(jí)地殼運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè)網(wǎng)：1.全球板塊運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè)網(wǎng)；2.區(qū)域地殼運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè)網(wǎng)；3.局部地殼運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè)網(wǎng)。為了建立全球板塊運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè)網(wǎng)，用于測(cè)定板塊運(yùn)動(dòng)參數(shù)和板塊內(nèi)部形變，一般要求每一塊上的穩(wěn)定部分，至少布設(shè)三個(gè)測(cè)站。空間尺度由幾百公里到1000公里的瞬間構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，一般是區(qū)域地殼運(yùn)動(dòng)，為了建立區(qū)域地殼形變運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè)網(wǎng)，現(xiàn)在都采用空間大地測(cè)量技術(shù)。區(qū)域地殼形變監(jiān)測(cè)網(wǎng)對(duì)于應(yīng)變積累情況有著重要的意義。為了測(cè)定現(xiàn)代地殼垂直運(yùn)動(dòng)，傳統(tǒng)上都采用重復(fù)精密水準(zhǔn)測(cè)量。但這一方法存在缺陷：1.是作業(yè)效率低；2.是由于地面折射引起的系統(tǒng)誤差的積累；3.是重復(fù)水準(zhǔn)測(cè)量所得到的高程變化不完全是地殼垂直運(yùn)動(dòng)，含有因地殼質(zhì)量遷移引起的大地水準(zhǔn)面變化。要想改進(jìn)方法，必須要精確測(cè)定大氣層的傳播延遲的影響。地殼運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè)的現(xiàn)狀。為了監(jiān)測(cè)板塊邊界變形所需要的較高空間分辨率是利用VLBI和激光測(cè)衛(wèi)流動(dòng)站來(lái)實(shí)現(xiàn)。到1985年全球板塊運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè)網(wǎng)已經(jīng)包括擁有VLBI和激光測(cè)衛(wèi)系統(tǒng)的44個(gè)固定臺(tái)站（包括上海天文臺(tái)）參數(shù)獲取，處理和分發(fā)的各家科學(xué)機(jī)構(gòu)共有41家。地殼應(yīng)變分析。應(yīng)力的概念，地殼是具有一點(diǎn)彈性的，當(dāng)作用于它的地應(yīng)力不超過(guò)地殼巖石的彈性強(qiáng)度時(shí)，就產(chǎn)生彈性應(yīng)變，成為地應(yīng)力。應(yīng)力分為法向應(yīng)力和切應(yīng)力，若通過(guò)一個(gè)面的法向應(yīng)力為正，則成為張應(yīng)力，為負(fù)就是壓應(yīng)力。張應(yīng)力將該面的質(zhì)量從負(fù)方的質(zhì)量拉開(kāi)，壓應(yīng)力使正方向的質(zhì)量向負(fù)方向的質(zhì)量壓縮。應(yīng)變有兩種量度：一是一條線的長(zhǎng)度變化，二是兩條線的之間的角度變化分別成為線應(yīng)變和切應(yīng)變。應(yīng)變的第三種形式是面膨脹，第四種形式是剛體旋轉(zhuǎn)角。

最后一章是地震預(yù)測(cè)。地震是由于地球內(nèi)部由應(yīng)力所積累的應(yīng)變能的突然釋放。在這種沖擊下，地殼或地幔的巖石突然破裂，產(chǎn)生地震波，從而在相當(dāng)范圍內(nèi)引起地面震動(dòng)。一次地震所需要的能量是長(zhǎng)期積累起來(lái)的。當(dāng)這種積累的能量超過(guò)巖石的強(qiáng)度時(shí)就已地震的形式在很短的時(shí)間內(nèi)被釋放。按震源的深度，分為淺源地震（<60km）中源地震（61-300km）深源地震（超過(guò)300km）。按照地震成因分為構(gòu)造地震，火山地震，誘發(fā)地震。上面定義的地

震是構(gòu)造地震?；鹕絿姲l(fā)前地下巖漿沖動(dòng)，或者噴發(fā)時(shí)火山口內(nèi)氣體大爆炸所構(gòu)成的地震叫火山地震。由于人類(lèi)活動(dòng)（水庫(kù)蓄水，深井注水，地下核爆炸）破壞了局部的地殼穩(wěn)定性所導(dǎo)致的地震稱為誘發(fā)地震。按照強(qiáng)度（以震級(jí)M表示）可以劃分為小地震（M<3）有感地震（38）.全球化分為三個(gè)地震帶：環(huán)太平洋地震帶，釋放地震能量占全球總量的75-80%；地中海-南亞地震帶，釋放地震能量占全球總量的20%；全球斷裂的地震帶；中國(guó)位于歐亞板塊的東南部，為印度洋板塊，歐元板塊，太平洋板塊和菲律賓板塊所挾持，又處于環(huán)太平洋地震帶與地中海-南亞地震帶之間。但中國(guó)地震并不屬于這兩個(gè)地震帶（臺(tái)灣東部和西藏云南局部地區(qū)除外），而是自成體系，顯示出許多獨(dú)有的特征，如分布廣，強(qiáng)度大，頻度高，震源錢(qián)，復(fù)發(fā)周期長(zhǎng)等。根據(jù)對(duì)地震孕育的物理過(guò)程以及在此過(guò)程中地殼巖石物理性質(zhì)和力學(xué)狀態(tài)變化的認(rèn)識(shí)，預(yù)測(cè)未來(lái)地震發(fā)生的時(shí)間地點(diǎn)和強(qiáng)度，稱為地震預(yù)測(cè)。根據(jù)地震發(fā)生的地質(zhì)構(gòu)造條件宏觀估計(jì)地點(diǎn)和強(qiáng)度，并據(jù)此以在大范圍內(nèi)劃分未來(lái)各種不同強(qiáng)度的地震危險(xiǎn)區(qū)，稱為預(yù)測(cè)地震的地質(zhì)方法。地震預(yù)測(cè)研究迄今沒(méi)有得到突破，但是人們對(duì)于地震的了解比過(guò)去深入，表現(xiàn)為三個(gè)方面：第一，人們已經(jīng)辨認(rèn)出西北太平洋板塊消失帶史前大地震的地址證據(jù)，地殼應(yīng)變的大地測(cè)量結(jié)果與兩次地震間的彈性應(yīng)變積累一致。第二，史前地震的地質(zhì)研究以及人們對(duì)于地震周期的認(rèn)識(shí)的提高，使得某些地區(qū)發(fā)生地震的可能性作區(qū)域性估計(jì)成為可能。第三，對(duì)于一些地區(qū)與分布在板塊間的形變相聯(lián)系的地震風(fēng)險(xiǎn)有了更好的評(píng)估能力。異常地殼構(gòu)造運(yùn)動(dòng)是脫離了剛性板塊運(yùn)動(dòng)模型的地殼構(gòu)造運(yùn)動(dòng)。他們可以歸納為兩類(lèi)：一是大尺度或區(qū)域尺度非剛性狀態(tài)的運(yùn)動(dòng)，例如板塊形變和板塊邊界地區(qū)的形變；二是瞬變運(yùn)動(dòng)或非恒定運(yùn)動(dòng)，主要表現(xiàn)為形變的時(shí)變變化，例如震后形變和無(wú)震形變。地殼形變的時(shí)空變化，以及應(yīng)變積累和在巖石圈內(nèi)的傳播，是與地震預(yù)測(cè)密切相關(guān)的兩個(gè)問(wèn)題。兩個(gè)板塊沿轉(zhuǎn)換斷層的相對(duì)運(yùn)動(dòng)可能不受阻擋，也可能被沿?cái)鄬宇~摩擦力暫時(shí)阻滯，由于巖石圈板塊具有一定的彈性，這種阻滯導(dǎo)致應(yīng)變積累。在板塊擠壓邊界上，也產(chǎn)生這樣的應(yīng)變積累。應(yīng)變積累可以在地面上觀測(cè)出來(lái)，他表現(xiàn)為地面點(diǎn)相對(duì)位移和地殼垂直運(yùn)動(dòng)（地面隆起或沉降），而伴隨這些運(yùn)動(dòng)的質(zhì)量遷移又引起重力變化，這種變化是可以測(cè)量的。根據(jù)邊界應(yīng)變累積的觀測(cè)結(jié)果得到：1.最大長(zhǎng)期應(yīng)變積累率（板塊相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度除以應(yīng)變積累地帶的寬度）的典型值是3×10-7/年；2.應(yīng)變積累過(guò)程很大一部分可以認(rèn)為是地下深處板塊斷層邊界的滑動(dòng)；3.在應(yīng)變積累過(guò)程中，會(huì)引起寬度為100km或更寬的地帶中的某種彈性形變。根據(jù)長(zhǎng)期的地殼形變觀測(cè)結(jié)果，人們認(rèn)識(shí)到與地震活動(dòng)有關(guān)的地殼形變一般可以分為長(zhǎng)期平穩(wěn)，震前異常，發(fā)震和余震四個(gè)階段。第一階段的特征是應(yīng)變積累平穩(wěn)而緩慢，經(jīng)歷時(shí)間長(zhǎng)；第二階段的特征是應(yīng)變積累速度快，方向改變，但經(jīng)歷的時(shí)間 不長(zhǎng)；到了第三階段，積累達(dá)到極限，介質(zhì)破裂應(yīng)變能量突然釋放；第四階段釋放剩余應(yīng)變能量，速度轉(zhuǎn)慢，逐漸恢復(fù)正常。大地測(cè)量為地震預(yù)測(cè)研究提供的信息是多方面的，主要包括：1.以高精度和嚴(yán)密的措施實(shí)施重復(fù)水準(zhǔn)測(cè)量；2.在各種規(guī)模的檢測(cè)區(qū)中布設(shè)基線網(wǎng)或輻射狀的測(cè)距邊，用電磁波測(cè)距儀測(cè)定他們的長(zhǎng)度變化，以提供水平應(yīng)變積累數(shù)據(jù)。3.地殼運(yùn)動(dòng)的檢測(cè)包括板塊邊界的檢測(cè)，區(qū)域監(jiān)測(cè)

和局部監(jiān)測(cè)，以提供全球，區(qū)域和局部范圍內(nèi)應(yīng)變傳播和積累的信息。4.在適宜的地點(diǎn)設(shè)置伸縮儀和傾斜儀內(nèi)固定觀測(cè)站，進(jìn)行連續(xù)觀測(cè)。5.在重點(diǎn)監(jiān)測(cè)區(qū)設(shè)置GPS固定觀測(cè)站網(wǎng)，進(jìn)行連續(xù)觀測(cè)。為此，需要建立衛(wèi)星 定軌系統(tǒng)，以提供精密星歷。6.除了精密水準(zhǔn)測(cè)量需要伴隨有重力測(cè)量之外，凡是地殼運(yùn)動(dòng)顯著的地區(qū)，需要由重復(fù)重力測(cè)量推求重力變化。7.系統(tǒng)地分析有關(guān)天文臺(tái)站用經(jīng)典光學(xué)天體測(cè)量?jī)x器所得到的時(shí)間和緯度觀測(cè)結(jié)果，主要異常現(xiàn)象。從預(yù)測(cè)的時(shí)間來(lái)劃分可以分為長(zhǎng)期預(yù)測(cè)，中期預(yù)測(cè)，短期預(yù)測(cè)。震前異常現(xiàn)象主要要7類(lèi)：地殼形變異常以及伴隨重力變化異常；地震活動(dòng)異常；地磁異常；地電異常；地下水異常；地聲與地光異常；動(dòng)物習(xí)性異常。

上面就是這本書(shū)的全部?jī)?nèi)容的總結(jié)，里面是一些我認(rèn)為比較經(jīng)典和重要的知識(shí)點(diǎn)，雖然有些以前是了解的，但通過(guò)閱讀本書(shū)，對(duì)這些概念和理論有了更進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)。從中學(xué)到了很多的新知識(shí)。但是這些知識(shí)整本書(shū)的很小一部分，里面有太多的詳細(xì)解釋和實(shí)例，可以幫助我們進(jìn)行理解。動(dòng)力大地測(cè)量這門(mén)課與空間大地測(cè)量以及大地構(gòu)造與地殼形變緊密相連，是一個(gè)相輔相成的有機(jī)整體。因此學(xué)習(xí)本書(shū)也就間接學(xué)習(xí)了空間大地測(cè)量以及大地構(gòu)造與地殼形變的內(nèi)容。

這本書(shū)博大精深，每閱讀一次就有不同的收獲，里面有很多知識(shí)點(diǎn)比如說(shuō)，極移，章動(dòng)，正斷層，逆斷層，固體潮，地殼形變，地震預(yù)測(cè)等等。尤其是地殼形變監(jiān)測(cè)這一章，里面介紹了如何對(duì)地殼形變進(jìn)行監(jiān)測(cè)，交代了許多形變的特征，比如說(shuō)應(yīng)變，應(yīng)力，剪應(yīng)力，面膨脹等，對(duì)我的專(zhuān)業(yè)研究方向指明了道路。作為一門(mén)研究生課程，這本書(shū)真正做到了深入淺出，通俗易懂的效果。里面的很多內(nèi)容代表了當(dāng)時(shí)的研究水平和科學(xué)方向，對(duì)當(dāng)時(shí)的科學(xué)研究是一種指導(dǎo)，就是現(xiàn)在，仍然具有其實(shí)用意義和參考價(jià)值。

以上就是我的閱讀心得，有什么不妥之處，希望老師批評(píng)指正，若此，我將不勝感激。

學(xué)生：張永奇

2009.6.2

第二篇：天文大地測(cè)量

天文導(dǎo)航利用對(duì)自然天體的測(cè)量來(lái)確定自身位置和航向的導(dǎo)航技術(shù)。由于天體位置是已知的，測(cè)量天體相對(duì)于導(dǎo)航用戶參考基準(zhǔn)面的高度角和方位角就可計(jì)算出用戶的位置和航向。

天文定位的基本問(wèn)題是通過(guò)天體高度求天體船位線，按照天球和地理的對(duì)應(yīng)關(guān)系，被測(cè)天體在觀測(cè)時(shí)刻所對(duì)應(yīng)的地理位置，即天體向地亡投影的地面點(diǎn)，稱為星下點(diǎn)(s)o天體星下點(diǎn)的經(jīng)度和緯度分別等于該天體在觀測(cè)時(shí)刻的格林時(shí)角和赤緯，二者均可根據(jù)被測(cè)時(shí)間從航海天文歷中查得。觀測(cè)所得天體高度(h)的補(bǔ)角為天體頂距(z)，即：z=90。-h觀測(cè)時(shí)的測(cè)者必定位于以星點(diǎn)為中心，以天體頂距在地面所跨距離為半徑的圓上，這個(gè)圓稱為天文船位圓。觀測(cè)兩個(gè)不同的天體可得兩個(gè)天文船位圓，兩圓相交，靠近推算船位的交點(diǎn)就是天文船位。天體船位圓一般很大，對(duì)定位有用的僅是靠近推算船位的在實(shí)用上可視為直線的小弧段，稱為 天文船位線。通常在晨昏蒙影時(shí)間內(nèi)同時(shí)觀測(cè)兩個(gè)以上星體求得天體船位線相交點(diǎn)定位；或在白天間隔一定時(shí)I可觀測(cè)太陽(yáng)求得天文船位線，按照航向和航程移線相交定位。航海者常獎(jiǎng)上午的太陽(yáng)船位線移線與觀測(cè)太陽(yáng)中天高度求得的緯度線相交得出的中天天文船位.目前，航海學(xué)船舶定位基本上有三種方法：電子導(dǎo)航，地文導(dǎo)航，天文導(dǎo)航其中天文導(dǎo)航系統(tǒng)不需要其他地面設(shè)備的支持，所以是自主式導(dǎo)航系統(tǒng)。它不受人工或自然形成的電磁場(chǎng)的干擾，不向外輻射電磁波，隱蔽性好，定位、定向 的精度比較高，定位誤差與定位時(shí)刻無(wú)關(guān)，它不但能實(shí)現(xiàn)全球定位，而且在其定位精度比較高的基礎(chǔ)上，還具有在大洋航行中其它導(dǎo)航方法所到之處不具備的精確定向之獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)。

四、天文導(dǎo)航的局限性及解決途徑

現(xiàn)行的天文導(dǎo)航技術(shù)雖然可靠可行，但是其方法工作繁，定位慢，精度差，掌握難。天文導(dǎo)航受天氣條件限制，目前手持儀器天文定位法仍依賴水天線，因此晝夜?jié)M天星辰卻無(wú)法定位，白天水天線不清也只能望日而欲罷而不能。目前天文定位正從如下幾方面改進(jìn)：實(shí)現(xiàn)定位計(jì)算全部自動(dòng)化。各國(guó)已研制出多種航海計(jì)算器或天文定位計(jì)算器．有些已達(dá)到實(shí)現(xiàn)計(jì)算全部自動(dòng)化的要求。擴(kuò)大夜時(shí)觀測(cè)的時(shí)機(jī)。如40年代出現(xiàn)的幾種人工地平氣泡，陀螺六分儀．70年代前后出現(xiàn)的光增強(qiáng)夜視六分儀、晝夜數(shù)字六分儀、遙控微光電視照相六分儀，計(jì)算機(jī)六分儀等．但大部分仍處在完善或降低價(jià)格階段。提高海上觀測(cè)的精度。如研究連續(xù)觀測(cè) 高度、自動(dòng)平差的儀器設(shè)備等。開(kāi)發(fā)天文定位的新途徑。如測(cè)定天體其他參數(shù)或其他的輻射波。20世紀(jì)50年代開(kāi)始研制的射電六分儀．就是觀測(cè)天體的無(wú)線電波。天文定位與其他導(dǎo)航儀聯(lián)合使用，取長(zhǎng)補(bǔ)短。如已出現(xiàn)的組合導(dǎo)航系統(tǒng)與無(wú)線電定位相比．天文定位受天氣條件限制．解算復(fù)雜費(fèi)時(shí)，但卻有獨(dú)立性強(qiáng)，儀器簡(jiǎn)單。費(fèi)用節(jié)省．隱蔽性好，沒(méi)有覆蓋區(qū)限制．定位誤差穩(wěn)定．沒(méi)有積累誤差等優(yōu)點(diǎn)?，F(xiàn)階段商業(yè)航海中電子導(dǎo)航技術(shù)發(fā)展迅速，占據(jù)了現(xiàn)代導(dǎo)航的主導(dǎo)地位，目前天文導(dǎo)航其作為導(dǎo)航最重要的備用系統(tǒng)，我們相信通過(guò)人類(lèi)的努力，天文導(dǎo)航一定能突破天氣的限制，發(fā)揮其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)全球，全天候，全方位實(shí)時(shí)定位。

第三篇：大地測(cè)量實(shí)驗(yàn)報(bào)告

大地測(cè)量實(shí)習(xí)報(bào)告

學(xué) 號(hào)：

姓 名：

班 級(jí)：

專(zhuān) 業(yè)：

課程名稱：

指導(dǎo)老師：

2014年04月

目錄

前言..................................................................................................................................................3

一、大地測(cè)量坐標(biāo)與空間直角坐標(biāo)的相互轉(zhuǎn)換...................................................................4

1.1坐標(biāo)正算：.........................................................................................................................4 1.2坐標(biāo)反算：.........................................................................................................................5

二、高斯投影正反算.......................................................................................................................6

2.1高斯投影正算.....................................................................................................................6 2.2高斯投影反算.....................................................................................................................8

三、擴(kuò)展.........................................................................................................................................14 1．高斯投影正算公式：.......................................................................................................14 2．高斯投影反算公式：.......................................................................................................15

四、總結(jié).........................................................................................................................................16 附坐標(biāo)轉(zhuǎn)換C程序........................................................................................................................19

前言

本課程是測(cè)繪工程專(zhuān)業(yè)及相關(guān)專(zhuān)業(yè)學(xué)生及工程科技人員應(yīng)掌握的一門(mén)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課。它涵蓋了大地測(cè)量整個(gè)領(lǐng)域的基本理論和方法，其中包括地球重力場(chǎng)及地球形狀，坐標(biāo)系建立，地球橢球幾何與物理性質(zhì)，地圖投影及坐標(biāo)計(jì)算和核算，控制網(wǎng)布設(shè)等。學(xué)習(xí)本課程的內(nèi)容，能夠?yàn)楹罄m(xù)專(zhuān)業(yè)課的學(xué)習(xí)及繼續(xù)深造打下比較牢固的基礎(chǔ)；同時(shí)為相關(guān)專(zhuān)業(yè)學(xué)生奠定有關(guān)地學(xué)大地測(cè)量方面的基礎(chǔ)知識(shí)，為今后工作奠定基礎(chǔ)。因此，這是測(cè)繪工程專(zhuān)業(yè)及相關(guān)專(zhuān)業(yè)教學(xué)實(shí)施的重要任務(wù)之一。

本課程要求學(xué)生在具有測(cè)量學(xué)，高等數(shù)學(xué)，線性代數(shù)，測(cè)量平差，普通物理以及計(jì)算機(jī)的應(yīng)用技術(shù)知識(shí)的基礎(chǔ)上進(jìn)行學(xué)習(xí)，并要求不但要掌握大地測(cè)量的基本理論，而且也要掌握大地測(cè)量的基本技術(shù)與觀測(cè)方 法。老師應(yīng)具有比較寬厚的大地測(cè)量理論知識(shí)、豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，并要跟蹤本學(xué)科發(fā)展前沿動(dòng)態(tài)，在教學(xué)中結(jié)合網(wǎng)絡(luò)資源采用導(dǎo)向性的教學(xué)方式，結(jié)合多媒體等現(xiàn)代化教學(xué)手段達(dá)到最佳的教學(xué)效果。

上機(jī)實(shí)習(xí)的內(nèi)容主要有：大地測(cè)量坐標(biāo)與空間直角坐標(biāo)的相互轉(zhuǎn)換，高斯投影正反算，以及它們的應(yīng)用與改進(jìn)方法。

一、大地測(cè)量坐標(biāo)與空間直角坐標(biāo)的相互轉(zhuǎn)換

1.1坐標(biāo)正算：

式中，B為緯度，L為經(jīng)度, H為大地高,X、Y、Z為空間坐標(biāo).N=a/W, N為橢球的卯酉圈曲率半徑 a為橢球的長(zhǎng)半軸，a= 6378.137km, b為橢球的短半軸,b= 6356.7523141km.W為輔助函數(shù)，, ,.e為橢球的第一偏心率，e2 =0.00669437999013.1.2坐標(biāo)反算：

式中

B為緯度，L為經(jīng)度, H為大地高,X、Y、Z為空間坐標(biāo).a為橢球的長(zhǎng)半軸，a= 6378.137km, b為橢球的短半軸,b= 6356.7523141km.地球半徑R，N=a/W, N為橢球的卯酉圈曲率半徑 W為輔助函數(shù)，, e為橢球的第一偏心率，e2 =0.00669437999013.,.，二、高斯投影正反算

2.1高斯投影正算

高斯投影必須滿足以下三個(gè)條件：

①中央子午線投影后為直線；②中央子午線投影后長(zhǎng)度不變；③投影具有正形性質(zhì)，即正形投影條件。

由第一條件知中央子午線東西兩側(cè)的投影必然對(duì)稱于中央子午線，即

0(8-10)式中，x為l的偶函數(shù)，y為l的奇函數(shù)；l?330?，即l??/????1/20，如展開(kāi)為l的級(jí)數(shù)，收斂。

x?m0?m2l2?m4l4?m6l6??y?m1l?m3l?m5l??35（8-33）

式中m0,m1,?是待定系數(shù)，它們都是緯度B的函數(shù)。由第三個(gè)條件知：

?x?y?x?y?,?? ?q?l?l?q(8-33)式分別對(duì)l和q求偏導(dǎo)數(shù)并代入上式

dm0dm22dm44m1?3m3l?5m5l????l?l??dqdqdqdm33dm55dm1352m2l?4m4l?6m6l????l?l?l??dqdqdq24

(8-34)上兩式兩邊相等，其必要充分條件是同次冪l前的系數(shù)應(yīng)相等，即 dm0m1?dq1dm1m2???2dq 1dm2(8-35)m3??3dq??????(8-35)是一種遞推公式，只要確定了

由第二條件知:位于中央子午線上的點(diǎn)，投影后的縱坐標(biāo)x應(yīng)等于投影前從赤道量至該點(diǎn)的子午線弧長(zhǎng)X，即(8-33)式第一式中，當(dāng)l時(shí)有：

x?m0就可依次確定其余各系數(shù)。

?0X?m0(8-36)顧及(對(duì)于中央子午線)dX?MdB dBNcosBr2???VcosBdqMM得：

dm0dXdXdBcm1?????r?NcosB?cosB(8-37,3dqdqdBdqV8)1dm11dm1dBNm2???????sinBcosB2dq2dBdq2(8-39)依次求得m3,m4,m5,m6并代入(8-33)式，得到高斯投影正算公式

NN232244????x?X?sinBcosB?l?simBcosB(5?t?9??4?)l2???224???4N5246???sinBcosB(61?58t?t)l720???6

y?NN3223??cosB?l???cosB(1?t??)l???6???3 N5242225?cosB(5?18t?t?14??58?t)l??5120???

2.2高斯投影反算

x,y ?B,l

投影方程：

B??1(x,y)l??2(x,y)(8-43)滿足以下三個(gè)條件：

①x坐標(biāo)軸投影后為中央子午線是投影的對(duì)稱軸；② x坐標(biāo)軸投影后長(zhǎng)度不變；③投影具有正形性質(zhì)，即正形投影條件。高斯投影坐標(biāo)反算公式推導(dǎo)要復(fù)雜些。

①由x求底點(diǎn)緯度(垂足緯度)Bf,對(duì)應(yīng)的有底點(diǎn)處的等量緯度qf，求x,y與q?qf,l的關(guān)系式，仿照(8-10)式有，q?q(x,y)l?l(x,y)

由于y和橢球半徑相比較小(1/16.37)，可將q,l展開(kāi)為y的冪級(jí)數(shù)；又由于是對(duì)稱投影，q必是y的偶函數(shù)，l必是y的奇函數(shù)。

(8-45)q?n0?n2y2?n4y4??l?n1y?n3y??3

n0,n1,n2,?是待定系數(shù)，它們都是x的函數(shù).由第三條件知：

?q?l??x?y，?l?q??，?x?y(8-21)(8-45)式分別對(duì)x和y求偏導(dǎo)數(shù)并代入上式

dn0dn22dn44?y?y???n1?3n3y2?5n5y4??dxdxdxdn33dn55?dn1?352n2y?4n4y?6n6y?????y?y?y???dxdx?dx?

上式相等必要充分條件，是同次冪y前的系數(shù)相等，dn01dn11dn21dn3n1?,n2??,n3?,n4??,? dx2dx3dx4dx 第二條件，當(dāng)y=0時(shí)，點(diǎn)在中央子午線上，即x=X，對(duì)應(yīng)的點(diǎn)稱為底點(diǎn)，其緯度為底點(diǎn)緯度Bf，也就是x=X時(shí)的子午線弧長(zhǎng)所對(duì)應(yīng)的緯度，設(shè)所對(duì)應(yīng)的等量緯度為qf。也就是在底點(diǎn)展開(kāi)為y的冪級(jí)數(shù)。由(8-45)1式

n0?qf

依次求得其它各系數(shù)

dn0dqf?dq??dqdB??M1?11n1?????????????dXdX?dX?f?dBdX?f?NcosBM?fNfcosBfrf(8-51)

tf1?dn1?1?dn1dB?n??????????2 22?dX?f2?dBdX?f2NfcosBf(8-51)1

…………

將n0,n2,n4,n6代入(8-45)1式得 q?qf???tf2NcosBftf6f2fy?2tf24NcosBf2f4f?5?6t2f44??2?4?yff?720NcosBf?61?180t2226?120t4?46??48?tyffff?

(8-55)1 ?q?q?f2?4t2yf4NcosBf4f2?632246t2(5?6t???4?)yffff224N6cosBff

?q?q?f3??ty6f3f8NcosBfy的關(guān)系。

(8-55)將n1,n3,n5代入(8-45)2式得(8-56)2式。(最后表達(dá)式)②求B?Bf與x,MdB知： 由(8-7)式dq?NcosBB?f(q),Bf?f(qf)(8-47)B?f(qf?q?qf)?f(qf?dq)

(8-48)按臺(tái)勞級(jí)數(shù)在qf展開(kāi)

3??dB?1?d2B?1dB?23?????B?f(qf)??dq?dq?dq??2?3??dq???2?dq?f6?dq?f??f

(8-49)

3??dB?1?d2B?1dB?23???????????B?Bf??q?q?q?q?q?q??fff2?3??dq???2?dq?f6?dq?f??f

(8-50)由(8-7)式可求出各階導(dǎo)數(shù)：

?dB?2???VfcosBf?dq???f(8-53)

?d2B?24????sinBcosB(1?4??3?ffff)?dq2???f(8-54)1

?d3B?32222442????cosB(1?t?5??13?t?7??27?ffffffftf)(8?dq3???f-54)2 …………………

將式(8-55)1,(8-55),(8-53),(8-54)代入(8-50)式并按y冪集合得高斯投影坐標(biāo)反算公式(8-56)1, B?Bf??tftf2MfNf5fy?2tf24MfN3f?5?3t2f???9?ty2f22ff?4720MfN46y61?90t2?45tyff??yy322l??1?2t??ff3NfcosBf6NfcosBf???y524222?5?28t?24t?6??8?fffftf5120NfcosBf?

三、擴(kuò)展

在高斯投影坐標(biāo)計(jì)算的實(shí)際工作中，往往采用查表和電算兩種方法，為此基于高斯投影的正反算，相應(yīng)的也有兩種實(shí)用的公式，一下僅以實(shí)用于電算的高斯投影坐標(biāo)計(jì)算為例。1．高斯投影正算公式：

11?1?x?X?Nt?m2?(5?t2?9?2?4?4)m4?(61?58t2?t4)m6?

24720?2?11??y?N?m?(1?t2??2)m3?(5?18t2?t4?14?2?58?2t2)m5?

6120??????180m?60(1?3??t2?2?4)m3?12(2?t2)m5

?式中，x，y分別為高斯平面縱坐標(biāo)與橫坐標(biāo)，??為子午線收斂角，單位為度。

X為子午線弧長(zhǎng)，對(duì)于克氏橢球：

X?111134.8611B??(32005.7799sinB?133.9238sin3B?0.6976sin5B?0.0039sin7B)cosB

對(duì)于國(guó)際橢球：

X?111134.0047B??(32009.8575sinB?133.9602sin3B?0.6976sin5B?0.0039sin7B)cosB

其余符號(hào)為：

t?tgB,?2?e'2cos2B,N?c1??2,m?cosB?180l?,l??L?L0

a2a2?b2，稱作第二偏心率；c?，稱作極曲率半徑。L0為中央e'?2bb子午線經(jīng)度。

對(duì)于克氏橢球：

e'2?0.0067385254147,c?6399698.90178271對(duì)于國(guó)際橢球：

e'2?0.0067395018195,c?6399596.65198801算出的橫坐標(biāo)y應(yīng)加上500公里，再在前冠以帶號(hào)，才是常見(jiàn)的橫坐標(biāo)形式。

2．高斯投影反算公式：

1??2fB?B???f?224246tf90n2?7.5(5?3t2?2f??f?9ftf)n?0.25(61?90tf?45tf)n ??l??123245180n?30(1?2t2f??f)n?1.5(5?28tf?24tf)n ?cosBf?????tf?180n?60(1?t?2f3245??2 f)n?12(2?5tf?3tf)n?

式中，B?f為底點(diǎn)緯度，以度為單位。n?公式，只是以底點(diǎn)緯度代替大地緯度。

y1??2fc，其余符號(hào)同正算

四、總結(jié)

我們?cè)跍y(cè)繪，地質(zhì)工作中，常常會(huì)遇到不同坐標(biāo)系統(tǒng)間，坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的問(wèn)題。目前國(guó)內(nèi)常見(jiàn)的轉(zhuǎn)換有以下 3 種：1，大地坐標(biāo)（BLH）對(duì)平面直角坐標(biāo)（XYZ）的轉(zhuǎn)換；2，北京 54對(duì)西安 80 及 WGS84 坐標(biāo)系的相互轉(zhuǎn)換；3，北京 54 對(duì)地方坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換。常用的方法有參數(shù)法、四參數(shù)法和七參數(shù)法。大地坐標(biāo)（BLH）對(duì)平面直角坐標(biāo)（XYZ）的轉(zhuǎn)換

該類(lèi)型的轉(zhuǎn)換常用于坐標(biāo)換帶計(jì)算！對(duì)于這種轉(zhuǎn)換應(yīng)先確定轉(zhuǎn)換參數(shù)，即橢球參數(shù)、分帶標(biāo)準(zhǔn)（3 度，6 度）和中央子午線的經(jīng)度。橢球參數(shù)就是指平面直角坐標(biāo)系采用什么樣的橢球基準(zhǔn)，對(duì)應(yīng)有不同的長(zhǎng)短軸及扁率。對(duì)于中央子午線的確定有兩種方法，一是根據(jù)帶號(hào)與中央子午線經(jīng)度的公式（3 度帶 L=3n, 6 度帶 L=6n-3）計(jì)算。在 3 度帶中是取平面直角坐標(biāo)系中 Y 坐標(biāo)的前兩位乘以 3，即可得到對(duì)應(yīng)的中央子午線的經(jīng)度。另一種方法是根據(jù)高斯-克呂格投影分帶各中央子午線與帶號(hào)的對(duì)應(yīng)關(guān)系圖表確定。

確定參數(shù)之后，可以用軟件進(jìn)行轉(zhuǎn)換。

以下以坐標(biāo)轉(zhuǎn)換軟件 COORD GM 說(shuō)明如何將一組 6 度帶的 XYZ 坐標(biāo)轉(zhuǎn)化為當(dāng)前坐標(biāo)系統(tǒng)下的（BLH）及 3 度帶的（XYZ）坐標(biāo)。已知點(diǎn) C1003 其 6 度帶的北京 54 坐標(biāo)為 X=3291807.790 米，Y=20673770.085 米，Z=111.145 米可知該點(diǎn) 6 度帶的中央子午線為 117 度，3 度帶為 120 度。

首先打開(kāi) COORD GM,坐標(biāo)轉(zhuǎn)換→換帶計(jì)算。然后設(shè)置好轉(zhuǎn)換前后的中央子午線如圖設(shè)置轉(zhuǎn)換前中央子午線：

再在主界面上輸入相應(yīng)的坐標(biāo)值就可以輸出（BLH）及 3 度帶的（XYZ）坐標(biāo)。如圖：大地直角坐標(biāo)（BLH）

小結(jié)：對(duì)于轉(zhuǎn)換點(diǎn)較多的情況可采取文件轉(zhuǎn)換的方法。由于該轉(zhuǎn)換在同一個(gè)橢球里完成所以是嚴(yán)密的，高精度的。

附坐標(biāo)轉(zhuǎn)換C程序

坐標(biāo)正算程序

#include #include #define PI 3.141592653 #define E 0.006694379 #define a 6378137 int main(){ double dd1,mm1,ss1,dd2,mm2,ss2,B,L,H,N;double X,Y,Z;printf(“enter the dd1,mm1,ss1,dd2,mm2,ss2,H:”);scanf(“%lf%lf%lf%lf%lf%lf%lf”,&dd1,&mm1,&ss1,&dd2,&mm2,&ss2,&H);B=(dd1+mm1/60.0+ss1/3600.0)*PI/180.0;L=(dd2+mm2/60.0+ss2/3600.0)*PI/180.0;N=a/sqrt(1-E*(sin(B)*sin(B)));X=(N+H)*cos(B)*cos(L);Y=(N+H)*cos(B)*sin(L);Z=(N*(1-E)+H)*sin(B);printf(“%lfn%lfn%lfn”,X,Y,Z);return 0;} 高斯正算程序

#include #include #define a 6378137 #define E1 0.00669437999013 #define E2 0.00673949674227 #define p 1 #define PI 3.14***9 main(){ double B,L,m0,m2,m4,m6,m8,X,a0,a2,a4,a6,a8,x,y,N,t,l;printf(“enter the B,L:”);B=PI/6.0;L=PI*2.0/3.0;l=2.0*PI/180.0;m0=a*(1-E1);m2=3/2*E1*m0;m4=5/4*E1*m2;m6=7/6*E1*m4;m8=9/8*E1*m6;a0=m0+1/2*m2+3/8*m4+5/16*m6+35/128*m8;a2=1/2*m2+1/2*m4+15/32*m6+7/16*m8;a4=1/8*m4+3/16*m6+7/32*m8;a6=1/32*m6+1/16*m8;a8=1/128*m8;X=a0*B-1/2*a2*sin(2*B)+1/4*a4*sin(4*B)-1/6*a6*sin(6*B)+1/8*a8*sin(8*B);N=a/(sqrt(1-E1*sin(B)*sin(B)));t=tan(B);x=X+1/2*(N/(p*p))*sin(B)*cos(B)*l*l+1/24*N/(p*p*p*p)*sin(B)*cos(B)*cos(B)*cos(B)*(5-t*t+9*E2*cos(B)*cos(B))*l*l*l*l;y=N/p*cos(B)*l+1/6*N/(p*p*p)*cos(B)*cos(B)*cos(B)*(1-t*t+E2*cos(B)*cos(B))*l*l*l+1/120*N/(p*p*p*p*p)*cos(B)*cos(B)*cos(B)*cos(B)*cos(B)*(5-18*t*t+t*t*t*t)*l*l*l*l*l;printf(“%lfn%lfn”,x,y);return 0;

第四篇：大地測(cè)量復(fù)習(xí)提綱

《大地測(cè)量學(xué)基礎(chǔ)》復(fù)習(xí)提綱

一、范圍、形式及要求

范圍：課堂上沒(méi)有講過(guò)的內(nèi)容一律不考。

形式：閉卷。

要求：概念清楚；考試時(shí)帶計(jì)算器。

要求“了解”的內(nèi)容中可能會(huì)有“每題2分”的小題，但不會(huì)有“每題10分”的大題。

二、試題結(jié)構(gòu)（題型）

填空題（每題2分，共20分）

選擇題（每題2分，共30分）

問(wèn)答題（每題10分，共30分）

計(jì)算題（每題10分，共20分）

三、各章節(jié)復(fù)習(xí)要求

第一章緒論

了解：大地測(cè)量學(xué)的基本體系和內(nèi)容。

第二章坐標(biāo)系統(tǒng)與時(shí)間系統(tǒng)

了解：地球的自轉(zhuǎn)；三種地球自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)規(guī)律；幾種常用的時(shí)間系統(tǒng)。

掌握：坐標(biāo)系統(tǒng)的基本概念；地固坐標(biāo)系；坐標(biāo)系之間的換算。

第三章地球重力場(chǎng)及地球形狀的基本理論

了解：垂線偏差和大地水準(zhǔn)面差距。

掌握：地球重力場(chǎng)的基本原理；高程系統(tǒng)（常用高程系統(tǒng)的定義及其相互關(guān)系；正常水準(zhǔn)面不平行性及其改正數(shù)計(jì)算）。

第四章地球橢球及其數(shù)學(xué)投影變換的基本理論

了解：地球橢球的幾何參數(shù)；橢球面上的常用坐標(biāo)系；橢球面上幾種主要的曲率半徑；地圖投影的概念與高斯投影；正形投影的一般條件；平面子午線收斂角；方向改化；通用橫軸墨卡托投影（UTM投影）。

掌握：大地線；將地面觀測(cè)值歸算至橢球面；高斯投影坐標(biāo)正反算；距離改化；鄰帶坐標(biāo)換算；工程測(cè)量投影面與投影帶的選擇；控制測(cè)量概算的目的及內(nèi)容。

第五章 大地測(cè)量基本技術(shù)與方法

了解：國(guó)家水平控制網(wǎng)和高程控制網(wǎng)的布設(shè)形式、布設(shè)原則；精密光學(xué)經(jīng)緯儀的基本構(gòu)造；電子經(jīng)緯儀測(cè)角原理；經(jīng)緯儀的視準(zhǔn)軸誤差、水平軸傾斜誤差及垂直軸傾斜誤差；偏心觀測(cè)與歸心改正；電磁波測(cè)距基本原理和基本公式；精密水準(zhǔn)儀和水準(zhǔn)尺的構(gòu)造特點(diǎn)；水準(zhǔn)測(cè)量概算。

掌握：工程水平控制網(wǎng)技術(shù)設(shè)計(jì)的內(nèi)容與步驟；精密測(cè)角的誤差影響及基本原則；方向觀測(cè)法；光電測(cè)距的作業(yè)方法、基本要求、成果處理、誤差分析；精密水準(zhǔn)測(cè)量誤差來(lái)源及其削減措施；精密水準(zhǔn)測(cè)量的實(shí)施；三角高程測(cè)量。

第五篇：大地測(cè)量名詞解釋

1.水準(zhǔn)面—靜止的液體表面稱為水準(zhǔn)面，水準(zhǔn)面是野外測(cè)量工作的基準(zhǔn)面

2.大地水準(zhǔn)面—設(shè)想海洋處于靜止平衡的狀態(tài)時(shí)*+-延伸到大陸下面且保持處處與鉛垂線

正交的包圍整個(gè)地球的封閉的水準(zhǔn)面

3.參考橢球—我們吧形狀和大小與大地體相近，且兩者之間相對(duì)位置確定的旋轉(zhuǎn)橢球稱….4.垂線偏差μ—地面一點(diǎn)的垂線方向與所選擇的橢球面上相應(yīng)點(diǎn)的法線方向之間的夾角

5.大地水準(zhǔn)面差距N—大地水準(zhǔn)面與橢球面在某一點(diǎn)上的高差

6.天文坐標(biāo)系—地面點(diǎn)p在大地水準(zhǔn)面上的位置用天文經(jīng)度λ和天文緯度ψ表示

7.正高—若地面點(diǎn)不在大地水準(zhǔn)面上，它沿鉛垂線到大地水準(zhǔn)面的距離稱為…

8.天文緯度—p點(diǎn)的垂線方向與赤道面夾角ψ稱為p點(diǎn)的天文緯度，p點(diǎn)的天文子午面與

起始子午面的夾角λ稱為p點(diǎn)的天文緯度

9.天文坐標(biāo)方位角α—過(guò)p點(diǎn)鉛垂線和另地面點(diǎn)q所作的垂直面與過(guò)p點(diǎn)的天文子午面的夾角

10.大地坐標(biāo)系—以橢球的赤道為基圈，以起始子午線為主圈，對(duì)任意點(diǎn)的坐標(biāo)為（L,B,N）

11.大地經(jīng)度L—過(guò)P點(diǎn)的橢球子午面與格林尼治的起始子午面之間的夾角，東正西負(fù)

12.大地緯度B—過(guò)p點(diǎn)的橢球面發(fā)現(xiàn)與橢球赤道面的夾角

13.大地高度H—由p點(diǎn)沿橢球面法線至橢球面的距離

14.高斯投影—橫軸橢圓柱等角投影

15.重力位水準(zhǔn)面—重力位W取不同常數(shù)時(shí)，得到的一簇曲面即….任意點(diǎn)的重力垂直于其…

16.正常橢球—即旋轉(zhuǎn)橢球，正常重力位是對(duì)應(yīng)于正常橢球所產(chǎn)生的重力位

17.理論閉合差—憂郁水準(zhǔn)面不平行所產(chǎn)生的閉合差

18.似大地水準(zhǔn)面—按地面各點(diǎn)正常高沿線鉛垂線向下截取相應(yīng)的點(diǎn)，將許多這樣的點(diǎn)聯(lián)成的一個(gè)連續(xù)曲面

19.子午圈—包含旋轉(zhuǎn)軸的平面與橢球面相截所得的橢圓

20.平行圈—垂直于旋轉(zhuǎn)軸的平面與橢球面相交的圓

21.法截線—過(guò)橢球面上任意一點(diǎn)可作一條垂直于橢球面的法線，包含這條法線的平面叫做

法截面，法截面與橢球面的截線叫法截線

22.卯酉圈曲率半徑—過(guò)橢球面上一點(diǎn)的法線，可作無(wú)限多個(gè)法截面，其中一個(gè)與該點(diǎn)子午

面相垂直的法截面同橢球面相截形成的閉合圈稱…

23.斜截線—不包含法線的平面與橢球面的截線(平行圈就是一條重要的斜截線)

24.大地線—橢球面上兩點(diǎn)間的最短程曲線（幾何定義大地線上每點(diǎn)的密切平面都包含該點(diǎn)的曲面法線，即大地線上各點(diǎn)主法線與該點(diǎn)的曲面法線重合，故大地線是一條空間曲線）

25.平面子午線收斂角γ—就是通過(guò)該點(diǎn)的子午線投影的切線方向與過(guò)該點(diǎn)的縱坐標(biāo)線之

間的夾角

26.墨卡托投影—等角正圓柱投影，常用等角割圓柱投影（UTM投影屬于橫軸等角割橢圓

柱投影）