大地天文学是天文学的一个分支，也是大地测量的一个重要组成部分。它的重要任务，是用天文方法观测天体的位置来确定地面点在地球上的位置（经纬度）和某一方向的方位角，以供大地测量和其他有关的科学技术部门使用。这是天体测量学与大地天文学的边缘学科，在测站（通常称为天文点）使用天体测量仪器观测天体以测定天文经度和纬度，也可测定测站至相邻固定目标的方位角从而确定测站的子午线。

通过观测天体以测定地面点（又称天文点）的天文经度、纬度和该点至相邻固定目标的方位角的理论和方法。它是实用天文学的分支学科，是天体测量学应用于大地测量学而形成的一门边缘学科。

大地天文学的传统课题包括：

①测定地面点的天文经度，就是在同一瞬间测定地面上一点与本初子午线上的地方时之差。该点上的时刻可使用经纬仪、中星仪、棱镜等高仪以及照相天顶筒等仪器测定；本初子午线上的地方时则可通过收录无线电时号求得。

②测定地面点的天文纬度。这等同于测定地面点的天极高度。该点的纬度可使用带有纬度水准的经纬仪、天顶仪、棱镜等高仪以及照相天顶筒等仪器测定。

③地面目标方位角的测定。这等同于确定某天文点的子午线方向。观测恒星，测定其时角，算出它的方位角，然后测定该瞬间恒星与地面目标之间的水平角，从而得到目标的方位角。

这些任务都包含对各种误差的分析及对削弱和消除误差的研究。近代已能测定地面点在以地心为原点的三维直角坐标系中的地心直角坐标，用诸如甚长基线干涉测量、激光测距、全球定位系统测量等技术，精度可达几厘米量级。

精密的天文点是大地测量中三角网中的控制点。天文测量与重力测量相结合可以研究地球重力场和地球形状。地面点坐标为地图学提供了基本资料。

它是天文学的一个分支。研究确定地面点的天文经纬度和天文方位角的理论和方法之学科。为研究地球形体及地面要素归算所需的数据，应在天文大地网的部分点上做精确的天文经纬度测量，以便获取天文大地垂线偏差；为推算大地方位角以控制大地网观测中横向误差的积累，还必须在相同点上进行精密的天文方位角测定。由天文测量和三角测量（或导线测量）方法所建立的国家一、二等三角锁网（或导线网）称天文大地网；地面一点的天文子午面与经过此点至另一点的垂直面之间的夹角称天文方位角；相隔若干纬度并顾及地区分布设置的天文测量中所测定的人仪差天文点称天文基本点，中国的设在北京、上海、广州、西安、乌鲁木齐、成都、拉萨、武汉及长春等地。

它的主要内容包括下面两部分：

在天球上建立一些坐标系来确定天体在天球上的位置。位置随着时间变化，故也需要建立几种时间计量系统。它还研究影响天体位置变化的各种因素——比如：大气折射/视差/光行差/岁差/章动/恒星自行等——并讨论计算任一瞬间天体在天球上的位置的方法。球面天文是实用天文的理论基础。

研究的只要内容为：天文测量仪器的结构和使用方法、测定地面点的经纬度和地面目标方位角的理论和观测方法以及观测数据的处理，并且讨论地面点的经纬度和方位角发生变化的因素（如：地极移动）及其改正等问题。

大地天文测量的主要任务有二：一是在大地控制网中每隔一定距离的点上测定天文经度和方位角，据以计算拉普拉斯方位角，这些点称为拉普拉斯点；二是在该网中每隔一定距离的点上测定天文经、纬度，以提供垂线偏差，这些点称为垂线偏差点。通常在拉普拉斯点上也测定天文纬度，所以同时也是垂线偏差点。

拉普斯拉点的作用

拉普拉斯点的作用，在于为大地控制网提供方位控制。垂线偏差点的作用，在于将地面上观测的方向（或角度）和距离化算到参考椭球面上，以及测定大地水准面形状。垂线偏差对于大地控制网的尺度控制也有一定的作用，因为利用垂线偏差由天文水准或天文重力水准求得的大地水准面至椭球面的差距若有6.38m的误差，地面上起始边化算到椭球面上的长度将有百万分之一相对误差。由于这一原因，大地水准面至椭球面差距的精度不得低于2~3m。

拉普拉斯点上天文经、纬度和方位角是以一等精度测定的。在几何大地测量中，这些观测工作是很繁重的。

垂线偏差是大地水准面的倾斜变化，由较密集的垂线偏差可以求定大地水准面的精细结构。

为了测定天文经、纬度和方位角所进行的天文观测，不外是测量天体的天顶角或天顶角差，天体经过某一特定位置的时刻，或者是天体在任意位置的方向和时刻。为此，观测仪器应包括测角仪器、守时仪器和记时仪器。为了收录时号，还需要无线电接收机。

就观测方向和天顶角来说，大地测量的测角仪器在原理上可用于天文观测。但为了适应天文观测的特点，需要作必要的改变和配备一些附件。

一般的测角仪器只观测低目标，天文观测有时需要观测近天顶星，所以望远镜需要改成折轴式的。

一般的测角仪器只观测固定目标，天文观测需要跟踪移动的星影，所以需要装有动丝的超人差测微器，以消减人差的影响。

由于上述原因，角度观测中消减仪器误差的通用方法，在天文观测中已不适用，所以需要有高灵敏度的跨水准器或挂水准器以及与水平轴成正交的水准器。用来分别测量水平轴倾斜和望远镜倾斜的变化。满足上述要求的测角仪器称为全能经纬仪，如瑞士WILD厂的T4。

同一瞬时某地的地方恒星时与格林尼治本初子午线上零点的恒星时之差，就是该地的经度。因此，天文经度的测定包括两项工作：一是观测恒星以测定地方恒星时（简称测时）；二是收录时号，求定同一瞬时本初子午线零点的恒星时。无线电时号是以一定频率按一定程序播送的时间信号，因此，经度测定就是测时。某些固定天文台站测时和纬度所采用的仪器和方法与大地天文观测所采用的相同，如中星仪、天顶仪、棱镜等高仪和摄影天顶筒。这些仪器用于大地天文观测，体型都有了改变，使之小而轻，适用于野外观测。因此，有人也把大地天文学称为野外天文学。

固定台站和野外天文观测虽然都是测时和纬度，但它们的任务各不相同。固定台站是为编算星表提供数据，或者是提供地球自转参数。就前一任务来说，现在已发射了载有空间望远镜的天体测量卫星，目的在于编算高精度的星表，它提供的数据比地面固定台站丰富得多。就后一任务来说，利用空间大地测量技术测定地球自转参数的准度比传统光学天体测量方法提高了约20倍。

综上所述，可知无论是大地天文观测，或者是固定台站的传统光学天体测量，它们的任务已为空间大地测量技术所取代。

已往，大地天文学的主要任务是控制大地网的横向误差和求定天文大地垂线偏差。随着空间技术的发展，今后的大地网当不再是角和边的传递来组成了，边长已不再受到视线和地形限止，可以长达数百到数千公里。观测所得的三维坐标与大地计算所依据的数学面只是几何的关系。因此，老的经典的大地天文学概念就不可能继续存在，必须跟上科学的发展，正如同大地测量学本身随着手段的发展已改变其原来的控制网建设的概念。

今后的大地天文测量与大地测量，它们的观测手段和观测对象都是相同的（过去是不同的）。很显然，空间大地测量的观测对象是天体，不论是自然的还是人造的，天体的运行是按照天文学的规律，还有地极的运动，时间的概念等，这些是大地天文工作者所长，而在地球面的运算则是大地测量工作者所长，相互结合，取长补短是我国空间大地测量快速发展的道路。

实际上，国内外许多天文机构和天文工作者，在利用空间技术方面都已为大地测量作出了重大的贡献，诸如精确的地球扁率、全球重力场模型、洲际长基线、地壳板块的位移等。还有国际地球自转的联测，新的地球自转服务机构（IERS）都一再宣称：地球自转参数的精密定位也是为高精度大地测量服务。同样，许多大地测量机构和学者也已在研究与大地测量相关的天文工作，如美国测量局（NGA）就是一例。

科学技术工作正常由于技术手段的发展赋予科学研究新的生命，天文学由于精密时计的出现而发现地球自转的不均匀性，因而产生了地球自转科学的研究。大地测量由于电磁波测距的出现，使大地网中测边取代了测角。今天，大地天文学和大地测量学在新手段已完全相同的情况下，学科内容自然要作调整。从学科的原有条件说，大地天文学理应发展为空间大地测量学，其内容除建立国家控制网外，应着重于研究参考坐标系、卫星轨道以及地壳的运动和形变。

此外，天文学作为一门为生产实践服务的学科，地球科学的进展也将给大地天文学提出新的要求。地球上层和内部的地球物理学的进展，在大地测量学中发展了物理大地测量，是着重研究地球外部力学形态的专门学科。为了解地球土层结构，天文大地垂线偏差将赋予新的含义，垂线的方向很大程度上取决于地表以下的物质分布，那宋天文大地垂线偏差将提供反演地质结构的素材。垂线方向的变化意味着地表下物质的迁移，可反演地应力的演变，有希望发展为预报地震的手段。又动态大地测量已提到非常重要的日程上来，作为对地球科学定性定量观测的大地测量学，是否只遵循“测图”这么一个老框框呢？单纯“测图”的概念将有可能扼杀大地测量学。

所以，大地天文学与大地测量融为一体外，作为地球科学的研究手段以及一些工程测量中的需要，采用经典的光学手段天文经纬度和天文方位角的测定仍须继续保持。前面提到的大地水准面的研究，大地水准面是地球内部结构与运动的物理特性的一种几何表征，不仅是地球物理学的重要任务，在动态大地测量中也是非常重要的任务。以地表力学坐标系为主要参考系的经典天文测量是研究大地水准面的主要手段之一。工程测量方面，如隧道、航道、铁道、公路等勘测中的方位测定；在某些工程项目如陀螺和惯性测量等绝对定位对天文方位角精度有很高的要求，还有待很好研究。此外，在一些空间技术（VLBI，SLR…）观测站除去它本身的地心坐标外，还须有均一系统的天文坐标，坐标精度要求亦会很高。为了探索地震预报，在多震区的天文经纬度的长期观测也可作出贡献。

在新旧技术手段交替的时代，我们的技术决策正确是否，将给大地测量学、大地天文学带来好的或不好的结果。