我国的大地原点和水准原点分别在何处
珠穆朗玛峰高程的测定
电磁波测距技术为大地测量带来了变革
现代大地测量学在探测宇宙中的作用
卫星大地测量为传统大地测量作出的贡献
目前世界上的几种全球定位系统
大地板块在移动
卫星发射场要测定许多重力点
如何证明地极在移动
地球重力场模型及其作用
三维大地测量
大地测量学在地学中的地位和作用
我国国家天文大地网的布设情况
我国水准网的建立情况
我国重力基本网的建立情况
我国使用的椭球

我国的大地原点和水准原点分别在何处

    我国的大地原点位于陕西省泾阳县永乐镇北洪流村，是全国天文大地网整体平差时确定的。它是“1980西安坐标系”大地坐标的起算点。
    我国的水准原点位于青岛观象山。它由1个原点5个附点构成水准原点网。在“1985国家高程基准”中水准原点的高程为72.2604米。这是根据青岛验潮站1985年以前的潮汐资料推求的平均海面为零点的起算高程，是国家高程控制的起算点。

珠穆朗玛峰高程的测定

    1975年我国对世界最高峰——珠穆朗玛峰（简称珠峰）的高程进行了精确测定。这年的5月27日，我国首次将测量觇标立于珠峰之颠。从珠峰附近选择了9个测站点，它们分布在以珠峰为中心的69o的扇形区域内，至珠峰的距离为8.5～21．2公里，高程为5600～6240米。这9个点的坐标和高程分别利用三角测量、导线测量、水准测量和三角高程测量方法求得。在9个测站上对珠峰觇标观测水平角和垂直角，根据水平角确定珠峰的水平位置和各测站至珠峰的水平距离。根据三角高程测量原理，由这些垂直角和水平距离确定各测站同珠峰之间的高差，进而推得从我国黄海平均海面起算的珠峰高程为 8 848．13米。这是迄今最精确的结果。
    这次珠峰高程测定有4个突出特点：（1）第一次在峰顶树立了高3．52米的红色金属测量觇标，使照准误差很小。（2）高程测定结果中扣除了0．92米的覆雪厚度，得到了珠峰的地面高程。（3）用探空气球测定了测区上空的温度垂直梯度值，有效地削弱了大气折射对高程测定值的影响。（4）沿线进行了天文、重力测量，推算高程时用了较精确的改正数。

电磁波测距技术为大地测量带来了变革

    在第二次世界大战期间及其以后，由于雷达探测和各种无线电导航系统的发展，促进了人们对电子测时技术、测相技术和高稳定度频率源等领域的深入研究，为电磁波测距仪的出现创造了条件。电磁波测距是利用电磁波作为载波，从测线一端发射出去，由另一端反射回来。测定发射波来回经过的时间t，当知道发射波的传播速度C，则测线距离S=C×T/2。
    电磁波测距技术的出现，使大地测量产生了五个方面的变革：一是三角测量中的起算边长,几乎全用电磁波测距,用基线尺直接丈量的方法已成为历史；二是导线测量、边角同测或三边测量的布网方式应用将越来越广泛，有逐步取代传统三角测量的趋势；三是用测角、测距合一的电子速测仪，按边角交会方式加密大地控制网将成为重要方法；四是测距高程导线替代三、四等水准测量传算高程，在山区、丘陵等困难地区已取得明显效益；五是测量地面站至人造卫星间距离的激光测卫，使测定地面点位置的精度大幅度提高，点与点之间的距离大大增大。

现代大地测量学在探测宇宙中的作用

    科学家们用空间探测器和人造卫星探测空间时，包括用现代大地测量学的理论和方法来测量月球及太阳系中各行星，这分别称为月球测量和行星测量。在月球上安置激光反射镜，地面点对月球进行激光测距，可求得反射镜所在点的月心坐标。在月球上布设控制网，可以研究月球的形状大小；利用人造卫星或空间飞行器所摄制的像片，用来判别月球的环形山和其他特征点，进而探讨月球的地形；综合分析各种测量数据，用以研究月球重力场和引力常数。随着人类探索宇宙空间的发展，大地测量同样可以测量太阳系中的其他各行星。 
    20世纪6O年代出现的甚长基线干涉测量是接收银河系外的射电源发出的无线电波，利用射电干涉测量原理测算地面点之间的基线长度和方位。它在测定地球极移、日长、全球板块运动和区域构造运动中发挥着重要作用，是建立地球参考框架的主要手段之一。它在射电天文学和天体物理学等领域也有重要用途，也是现代大地测量学与其相关学科结合向宇宙发展的空间技术之一。

卫星大地测量为传统大地测量作出的贡献

    卫星大地测量是利用人造地球卫星测定地球上任何点（包括地面上和海洋上）的位置并计算其间的距离，以及测定地球重力场和地球形状、大小等。其特点是：精度高，比传统大地测量高2～3个数量级；速度快，点间不必通视，不用建造觇标，可以全天候测量；测程远，可以测量几十、几百至数千公里的边长，可用于海岛和洲际联测；仪器放在卫星上，能对地球上任何地方测量。
    卫星大地测量的出现，为大地测量的发展作出了巨大贡献：一是建立了世界大地坐标系。传统大地测量边长仅几十公里，各个国家和地区只能建立局部大地基准。通过卫星大地测量联测，可将局部大地坐标系归算为全球大地坐标系。二是精化了地球形状。根据卫星大地测量资料，可精确推得地球扁率，进而发现地球南、北半球并不对称。大地水准面在南半球极点处下陷约20多米，北半球极点处上升约10米。三是填补了海洋上的测量空白。利用卫星测高技术测量海洋大地水准面和重力场，填补了这一区域难以全面测量的空白。四是拓宽了大地测量学的应用领域。卫星大地测量测程远、精度高，就能监测年变化率为毫米、厘米级的地壳形变、海水面升降、地球板块运动和固体潮等地球动力学现象。为环境保护、防灾救援等提供信息。五是提供导航和实时定位资料。卫星测量速度快，不受天候限制，能为飞机、船舶、运载体提供导航和实时定位数据。六是提供检测手段。为传统大地测量提供尺度偏差和方位偏差的检测手段。

目前世界上的几种全球定位系统

    目前世界上已布设完成且应用的卫星导航定位系统有两种。一是美国布设的第二代卫星无线电导航系统GPS。空间部分包括24颗分布在6个轨道面上的卫星，卫星高度约20200公里，运行速度为3800米／秒，运行周期 11小时58分，卫星轨道的倾角为55°。每颗卫星可覆盖全球38％面积。卫星的分布，可保证在地球上任何地点、任何时刻、在高度15°以上的天空同时能观测到4颗以上卫星。卫星上有原子钟，且不断向地面发射两种频率的无线电波。该系统从1978年2月2日发射第一颗试验卫星起，到1994年3月28日完成第24颗工作卫星的发射。
    另一种是前苏联发射的全球导航卫星系统GLONASS。也由24颗分布在3个轨道面上的卫星组成,卫星高约19100公里，运行周期为11小时15分，轨道面与赤道面交角为64.8°。该系统于1982年10月开始发射，至1995年发射完毕。

大地板块在移动

    根据全球震源分布情况，地壳岩石圈被分割成一些板块，板块边界并非大陆边缘，全球板块分布与大陆和海洋分布关系不大。较一致的认为地球分成6大板块，即欧亚板块、非洲板块、太平洋板块、印澳板块、美洲板块和南极洲板块。也可以将板块分得更细一些。研究板块运动有两方面意义：一是为寻找矿产资源。板块运动的边界是生成矿源的地点。二是为探求减灾防灾。因为地震一般发生在板块的边界。
    证明板块运动的主要方法，是在各板块上设立固定观测站，利用空间测量技术，长期观测各站的位置及各站间长度、高差的变化。对各时期观测资料的分析，就可发现板块之间移动的速度和移动方向。到1985年止，全球已建立了包括44 个站的板块运动监测网，其中北美板块上17个，欧亚板块上16个（包括我国的上海站），太平洋板块上4个，南美板块上3个，印澳板块上2个，阿拉伯板块上1个．纳斯卡板块上l个。通过观测发现大西洋在扩大，太平洋在缩小。

卫星发射场要测定许多重力点

    卫星是通过火箭发射上天、进入轨道且围绕地球运动的。火箭在发射场上有一段近地低速飞行，此时火箭制导系统对地球重力场的高频信息非常敏感，由重力场引起的加速度误差，很快累积成速度误差，影响卫星正确入轨。因此，卫星发射场需要地球重力场的细微结构，为达到这个目的，必须在发射场测定足够精度和密度的重力点，建立场区局部重力场模型。其次是计算发射点的垂线偏差和高程异常，也需要精细的重力资料。其三是火箭发射的惯性仪表在发射场测试，测试结果与仪表位置的重力加速度密切相关。为此，都需要在卫星发射场区测定许多重力点。

如何证明地极在移动

    如果地极在移动，那么经度相同的两地，其纬度变化的大小和符号应相同；而经度相差180°的两地，其纬度变化的大小应相同而符号则相反。为了用实测数据来说明地极移动的存在，国际弧度测量委员会于1891～1892年组织了观测队在欧洲的柏林、布拉格和太平洋中的檀香山等地进行纬度变化的观测。结果表明，在相距不远的柏林和布拉格两地的纬度变化，符号相同，大小也几乎一致。距柏林经度相差180o的檀香山的纬度变化则与前两地的大小相同而符号相反。由此证明，纬度变化确是由地极移动引起的。地极在地球表面移动的轨迹近似圆形，约14个月移动一周；地极在地面上移动的范围大约为24平方米左右。

地球重力场模型及其作用

    地球重力场在地球物理学、海洋学和空间技术中占有特别重要的地位。它直接反映地球内部的密度分布。从地幔产生的长波信号，到大陆岩石圈和海底地壳的局部特征等，都反映在地球重力场中。用一组重力位系数来表示相应的地球重力场，称为地球重力场模型。它的作用可简单归纳为以下几点：
    （1）卫星大地测量定位的精度取决于卫星定轨的精度，而全球重力场模型是精密定轨的基础。（2）通过地球重力场模型及对地球外部重力场的分析，可为地球物理学和地质学提供地球内部结构和状态的信息。（3）地球重力场模型可精确确定地球的扁率。（4）各国的区域性坐标系与全球坐标系的精确转换，需要区域性大地水准面资料，而大地水准面属地球重力场的一个等位面。（5）大地测量观测是在地球重力场内进行的，数据的处理和归算要知道地球重力场。（6）人造卫星、洲际导弹轨道的摄动与地球外部重力场密切相关。（7）重力勘探是重力学原理在勘探地下资源方面的应用，根据局部重力场变化规律可以反推矿藏位置和范围。

三维大地测量

    确定地面点在空间的位置要有三个坐标。传统方法测定水平位置用经纬仪和测距仪，测定高程用水准仪。水平位置和高程的基准面也不一样，前者用椭球面，后者用大地水准面。因而从布网方案到数据处理都分成水平控制和高程控制两个系统。 
    高精度全站仪的应用，同时测量水平角、垂直角和斜距，且测垂直角的精度与测水平角的精度相差不大。这样可同时测量和计算地面点的水平位置和高程位置的方法就称为三维大地测量。
    利用人造卫星定位的方法，特别是全球卫星定位系统（GPS）出现之后，也实现了三维大地测量。但由于卫星定位所得的大地高是相对于地心参考椭球面的高，因此，尚不能满足大多数用户对于高程的要求，还需要进行必要的改化。

大地测量学在地学中的地位和作用

    大地测量学是地学领域中的基础性学科，即为人类的活动提供地球空间信息的学科。社会经济的迅速发展，人口的增长，人类可利用的地球空间受到严峻的约束。获取地球空间信息，合理利用空间资源，已成为当前社会经济发展战略的重要环节。大地测量学与地球科学多个分支互相交叉渗透，还将为探索地球深层结构、动力学过程和力学机制服务。大地测量在地学中的作用可概括为下列五个方面：
    （1）为人类活动提供地球信息。继续为国民经济建设和国防建设服务，扩大在各个领域中的作用，用于交通工具的自动导航，大型精密工程的规划和建设，海洋资源的开发等。
    （2）在防灾减灾和救援活动中发挥日益增强的作用。为地震的预测提供监测信息，监测预报滑坡和泥石流，为预报厄尔尼诺现象提供信息。利用GPS定位技术结合卫星通讯建立灾难事件救援系统。
    （3）在环境监测和保护等领域中发挥重要作用。监测极地冰盖和海平面的变化，给出森林面积缩小、草原蜕化、沙漠扩大、耕地面积减小等环境破坏的分布评估。
    （4）探索地球物理现象的力学机制，获取表征地球运动和形变的参数，如板块运动的速率、固体潮的洛夫数、地壳形变的速度和加速度等。
    （5）为空间技术和国防现代化建设提供重要保障，如地球重力场模型和精密地心参考框架等。

我国国家天文大地网的布设情况

    国家天文大地网（简称国家大地网）是在全国领土范围内，由互相联系的大地测量点（简称大地点）构成，大地点上设有固定标志，以便长期保存。
    国家大地网采用逐级控制、分级布设的原则，分一、二、三、四等。主要由三角测量法布设，在西部困难地区采用导线测量法。 一等三角锁沿经线和纬线布设成纵横交叉的三角锁系，锁长200～250公里，构成许多锁环。一等三角锁内由近于等边的三角形组成，边长为20～30公里。二等三角测量有两种布网形式，一种是由纵横交叉的两条二等基本锁将一等锁环划分成4个大致相等的部分，这4个空白部分用二等补充网填充，称纵横锁系布网方案。另一种是在一等锁环内布设全面二等三角网，称全面布网方案。二等基本锁的边长为20～25公里，二等网的平均边长为13公里。一等锁的两端和二等网的中间，都要测定起算边长、天文经纬度和方位角。所以国家一、二等网合称为天文大地网。我国天文大地网于1951年开始布设，1961年基本完成，1975年修补测工作全部结束，全网约有5万个大地点。 
    中国国家天文大地网规模之大、网形之佳和质量之优，在全世界居于前列；布设速度之快也是空前的，这是我国测绘界几代人艰苦奋斗的结果。

我国水准网的建立情况

    在全国领土范围内，由一系列按国家统一规范测定高程的水准点构成的网称为国家水准网。水准点上设有固定标志,以便长期保存,为国家各项建设和科学研究提供高程资料。
    国家水准网按逐级控制、分级布设的原则分为一、二、三、四等。一等水准是国家高程控制的骨干，沿地质构造稳定和坡度平缓的交通线布满全国，构成网状。一等水准路线全长为 93 000多公里，包括 100个闭合环，环的周长为800～1500公里。二等水准是国家高程控制网的全面基础,一般沿铁路、公路和河流布设。二等水准环线布设在一等水准环内，每个环的周长为300～700公里，全长为 137 000多公里，包括822个闭合环。沿一、二等水准路线还要进行重力测量，提供重力改正数据。一、二等水准环线要定期复测，检查水准点的高程变化供研究地壳垂直运动用。一、二等水淮测量称为精密水准测量，三、四等水准直接为测制地形图和各项工程建设用。三等环不超过300公里；四等水准一般布设为附合在高等级水准点上的附合路线，其长度不超过
80公里。全国各地地面点的高程，不论是高山、平原及江河湖面的高程都是根据国家水准网统一传算的。    

我国重力基本网的建立情况

    为了在一个国家或地区内进行重力测量，以获取详细的地球重力场数据，必须建立国家重力控制网。重力控制网一般也采取逐级控制的原则，由基本重力点、一等重力点和二等重力点组成。网的基准是通过与国际重力系统联测，或与一个进行过精密绝对重力测量的点联测来确定。
    1957年我国在全国范围内建立了第一个国家重力控制网，由21个基本点和82个一等点组成，称为1957年重力基本网。该网与前苏联的三个重力基本点连测，属波茨坦重力系统，后来发现该系统有+14毫伽的常差。1983年后进行新的建网工作，基本网包括6个基准点、46个基本点和5个引点，共计57个基本重力点。网中北京、上海等点与东京、京都、巴黎、香港等重力点联测，属1971年国际重力基准网即IGSN-71系统。1987年起我国正式以该网的57个重力点作为重力起算点，称为1985国家重力基本网。

我国使用的椭球

    我国先后使用过两个参考椭球。1954年北京坐标系采用的是原苏联克拉索夫斯基椭球，其长半径a =6 378 245米，短半径b=6 356 863米，扁率f=(a-b)/a=1:298.3。1980年西安坐标系采用的是1975年国际大地测量学与地球物理学联合会第十六届大会上的推荐值，a=6 378 140 米 ，b=6 356 755米，f=1:298.257。