大地测量 青藏铁路

什么是大地测量? 人类航海探险，因而发现新大陆

大地测量的研究对象—地球 第一个以科学方法测定地球半径者是Eratosthenes，他发现每年夏至太阳光会直射在位于尼罗河上游一个叫做Syene城市中的一口深井。于是他在夏至当天正午,利用史卡斐日晷于亚力山卓测量太阳偏离天顶的角度(约为7.2°)，并从古埃及地籍图估计出Syene到亚力山卓的距离，以简单的圆弧和半径的几何关系，计算出地球的半径为6267公里。这个数值和以现代测量的方法得出的地球半径仅差2%而已呢…

大地测量的古典任务就是测量地球的表面和地球重力场。现今大地测量被赋予更广泛的任务，它不仅研究地球几何形状和重力场，以及它们的时间性变化和地球动力学(极运动、潮汐、板块运动、平均海水面升降等等)，并且也研究月球和太阳系其它行星表面和重力场、研究人造卫星的轨道运动，以及研究测量的误差行为，因此大地测量提供测量上其它领域的理论基础和实务的空间信息，并且也提供地球科学研究地球内部结构的重要信息。 大地测量学大约可以分为数学大地测量学、物理大地测量学、卫星大地测量学、大地动力学、大地天文学、惯性测量和导航学，以及平差与误差理论。

数学大地测量研究地球上点、线、面和空间之数学表示，以几何及微分几何为基础研究大地测量。 物理大地测量学研究位(potential)理论、地球重力场、大地水准面的决定、大地边界值问题，以及地球内部结构的推定。 卫星大地测量学主要利用人造卫星研究地球形状及重力场、人造卫星轨道决定、以及全球性海水面之监测。

大地动力学研究地壳变动、板块运动、地球旋转和潮汐变化等 。 大地天文学主要为研究天文经纬度和方位角的测定，以及时间系统。 惯性测量和导航学主要利用惯性导航系统,研究地球重力场的测定、导航和载体姿态角的决定。 平差与误差理论主要研究数据处理的理论和方法，以及测量数据的误差行为。

大地测量相关领域 大地测量和数学、物理、统计学、地球物理、太空科学、计算器科学和天文学关系相当紧密，其中尤以数学、物理、统计学最为重要。数学中的代数、几何学、微积分和微分几何都是大地测量必备的知识，所以有人说，大地测量其实是数学的一个分支呢。物理学对大地测量的重要性和数学相当，牛顿力学、电磁波传播理论和光学、甚至爱因斯坦相对论也是必须具备的知识。以大地测量方法所收集到的数据，因为人类感官的限制、仪器制造精密度的限制，以及环境中不可控制因素的影响，所有的测量数据都含有不确定性。处理这些含有不确定性的测量资料必须使用统计的方法，使最后数据有最佳的品质，因此统计学和误差理论在大地测量上占有相当重要的地位。有志修习大地测量者，在高中阶段应将数学和物理的基础好，则必能事半功倍。

大地测量的应用 以前地图是以人工绘制在图纸上，现在则以自动化的方法产制数值电子地图。 在导航时除了须要有电子地图外，还须要知道飞机、汽车与长程飞弹等的位置和姿态，此时就必须藉助定位系统的帮忙，如人造卫星全球定位系统(GPS)，有时可能还必须配合惯性导航系统。 应用人造卫星测定地球形状

GPS本为美国为军事用途所发展的一套定位系统现在，有些PDA和大哥大上也装上了GPS接收器，可以用来定位。GPS已渐渐的走入我们的日常生活中。GPS定位测量理论与技术的研究是现代大地测量学的重要课题之一。 注:GPS全名为Global Positioning System，为美国国防部所研发的，它包含24颗卫星，地球上任何一个角落，都可以全天候接收GPS讯号而知道自己的位置。

大地测量测定地球重力场与其时间性的变化，这对于地球科学上明白地球内部结构提供了重要的数据。台湾地处欧亚板块与菲律宾板块交接处，板块运动作用相当显著，且地震频传，地震的预估就非常重要。虽然目前尚无法事先预测地震，但对于板块运动和断层活动的监测仍然相当重要。 应用人造卫星定位测量及导航

另外，台湾西南部沿海地区地层下陷严重，长期的测量以明白下陷的速度也是一件非常重要的事。其它诸如平均海水面升降的监测、和应用GPS反求大气变化的因子，这些环境的变迁和我们的生活息息相关，应用大地测量方法研究环境的变迁，也是研究范畴之一。 大地测量方法也应用在水文、海洋、考古、建筑、土木工程等等各方面，应用相当广泛。

921大地震台湾中部地区位移图 921大地震后台湾地区GPS追踪站位移速场

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。     ……

电磁波测距技术为大地测量带来了变革 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它特征点，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它各行星。 返回

青藏铁路

青藏铁路是世界上海拔最高、线路最长、穿越冻土里程最长的高原铁路。一期工程西宁至格尔木段８１４公里已于１９７９年铺通； 二期工程格尔木至拉萨段于２００１年６月２９日开工，全长１１４２公里。青藏铁路格尔木至拉萨段经过海拔４０００米以上地段９６０公里，翻越唐古拉山口的铁路最高点海拔５０７２米；铁路沿线地质条件复杂，其中仅多年冻土地段就达５５０多公里。青藏铁路一期工程西宁至格尔木段通车后，格尔木火车站每天输送人员和物资.

这是青藏铁路铺轨至拉萨火车站   2002年6月29日，青藏铁路格尔木至望昆段正式铺轨，标志着举世瞩目的青藏铁路建设取得重要阶段性成果。

2004年10月14日，青藏铁路拉萨河特大桥架设成功。 2003年4月7日，一辆机车从昆仑山隧道驶出。当时青藏铁路格尔木至拉萨段已铺轨150公里，并顺利翻越海拔4760多米的昆仑山口。

这是青藏铁路昆仑山特大桥、青藏公路及周边的通讯基站、通讯线路 青藏铁路铺架

GPS卫星定位技术成功测量青藏铁路 　 4月2日，铁道部第一勘测设计院运用GPS卫星定位技术在青藏铁路中线测量中取得了成功， 填补了这一技术在国内重大干线测量应用中的空白，也是我国首次在主海拔地区使用这一高 科技技术。 　　铁路是从3月上旬开始将这一技术应用于青藏铁路野牛沟至大滩段中线测量的，只用了3、 4天时间，就完成了任务。经过多次的复测验证，GPS-RTK技术定线测量的精度完全满足铁道部颁发的精度要求。这一新技术可以大大节省人的体力，非常适合在青藏高原不能做大体 力劳动的特点，综合效率可比当前国内最选进的测量仪器一全站仪提高50%。

应用于青藏铁路建设取得显著成效 青藏铁路是国家西部大开发的标志性工程，具有重要的社会、经济和战略意义，是世界上海拔最高的铁路，处于高寒气候环境和强构造活动背景，面临冻土、活动断裂、地震与地质灾害的长期威胁，减灾防灾任务繁重。

通过调查与观测，发现青藏高原活动断裂是诱发青藏铁路沿线地质灾害的重要因素；活动断裂不仅能够孕育强烈地震，还诱发路基变形、冰丘、移动冰丘、构造裂缝等不同类型的地质灾害，威胁铁路、公路、桥梁、隧道、通讯光缆、输油管道的工程安全。

　中国地质调查局为了确保国家重大工程安全，部署实施青藏铁路活动断裂调查与监测项目。要求地质力学研究所在前期工作基础上，建立青藏铁路沿线活动断裂GPS观测系统、地应力综合监测系统、地质灾害的高分辨率遥感监测系统及断裂诱发地质灾害数据库，大幅度提高青藏高原地质灾害监测能力。逐步建立青藏铁路沿线活动断裂观测系统、地应力监测系统和地质灾害监测网络，为青藏铁路病害诊治和地质灾害防治提供技术支撑，为青藏铁路安全运营和减灾防灾服务。