测量学的基本知识2012.pptx

一、地球的形状和大小1、了解地球形状和大小的必要性（1）认识地球是人类探索的目标之一，也是测量学的任务之一。（2）绝大多数测量工作是在地球上进行，或作为参考系。2、地球的形状（1）地球的自然表面不规则曲面平均半径6371km珠峰8844.43m，马里亚那海沟11022m，海洋71%（2）大地水准面液体受重力而形成的静止表面称为水准面。同一水准面上的重力位处处相等；同一水准面上任一点的铅垂线都与水准面相正交。与平静的平均海水面相重合、并延伸通过陆地而形成的封闭曲面称为大地水准面大地水准面包围的形体称为大地体(Geoid)3、地球的大小（1）参考椭球体一个与大地水准面非常接近的旋转椭球体来代替地球的形状和大小，称为参考椭球体。参考椭球体面处处与法线垂直，参考椭球体的形状和大小取决于a、b、。（1）参考椭球体一个与大地水准面非常接近的旋转椭球体来代替地球的形状和大小，称为参考椭球体。参考椭球体面处处与法线垂直，参考椭球体的形状和大小取决于a、b、。配合最佳的参考椭球面 大地水准面大地水准大地水准面差距面差距N椭球名称年代长半轴a/m扁率f附注德兰布尔18006 375 6531:334.0法国白塞尔18416 377 397.1551:299.152 812 8德国克拉克18806 378 249 1:293.459英国海福特19096 378 3881:297.0美国克拉索夫斯基19406 378 2451:298.3前苏联1980年大地测量参考系统19796 378 1401:298.257IUGG第17届大会推荐值WGS-84系统19846 378 1371:298.257 223 563美国国防部制图局（DMA）（2）地球椭球体的元素值我国所采用的参考椭球有：新中国成立前的海福特椭球；新中国成立初期的克拉索夫斯基椭球。1978年我国根据自己实测的天文大地资料推算出适合本地区的地球椭球参数，从而建立了1980西安大地坐标系，并将大地原点设于陕西省泾阳县永乐镇。（3）椭球定位确定地球椭球与大地与大地体的相关位置的过程。其目的是使地球椭球面的局部与某一地区的大地水准大地水准面面实现最佳拟合。（4）我国坐标系的使用情况1954年北京坐标系年北京坐标系选用克拉索夫斯基椭球元素a=6378245m,=1:298.3与苏联1942年坐标系联测1980年国家坐标系年国家坐标系选用IUGG推荐的椭球元素a=6378140m,=1:298.257原点在陕西泾阳县永乐镇 2000国家大地测量坐标系（CGCS2000-ChineseGeodeticCoordinateSystem2000,2008年7月1日启用）选用IUGG推荐的椭球元素a=63781137m,=1:298.257二、地面点位置的确定1、地面点的平面位置（1）地理位置子午面-地球上任一点的铅垂线与地轴所组成的平面。经度-所在的子午面与首子午面（过英国格林尼治天文台）的夹角l l纬度-所在点的铅垂线与赤道平面之间的夹角。B（2）地理坐标a、天文坐标：又称为天文地理坐标，表示地面点在大地水准面上的位置，用天文经度和天文纬度表示。大地水准面和铅垂线是天文地理坐标系的主要面和线b、大地坐标：又称为大地地理坐标，是表示地面点在旋转椭球面上的位置，用大地经度和大地纬度表示。大地地理坐标系是建立在地球椭球面上的坐标系。地球椭球面和法线是大地地理坐标系的主要面和线地面点的大地坐标是它沿法线在地球椭球面上投影点的经度L和纬度B（3）高斯平面直角坐标为了简化计算，要将（椭）球面上的元素归算（投影）到平面上。所谓投影就是建立起（椭）球面上的点与平面上的点一一对应的数学关系。地图投影学就是研究这个问题的学科，是数学也是地理学的一个分支学科。基本类型有：圆锥投影，圆柱投影，平面投影，任意投影等。A、高斯投影是等角横切椭圆柱投影。等角投影就是正形投影。所谓，正形投影，就是在极小的区域内椭球面上的图形投影后保持形状相似。即投影后角度不变形。NSO中央子午线KKLL母线母线B、投影带的划分投影带的划分高斯投影除中央经线无变形外，离中央经线愈远变形就愈大，为了控制变形的大小而采用分带投影法，根据地图比例尺精度的要求，常采用6和3投影带。6带的划分是以起始子午线开始，自西向东每经差6为一带，全球共分为60带。每带中央经线的经度中和投影带号有如下关系:3带是在6带基础上划分的，它是从东经1.5开始，每隔经差3为一带，全球共分为120带。其中央经线中与投影带号之间有如下关系:C、高斯直角坐标系的建立理论上中央子午线的投影是X轴，赤道的投影是Y轴，其交点是坐标原点。点的X坐标是点至赤道的距离；点的Y坐标是点至中央子午线的距离，设为y；y有正有负。为了避免Y坐标出现负值，把原点向西平移500公里。为了区分不同投影带中的点，在点的Y坐标值上加带号N所以点的横坐标通用值为y=N*1000000+500000+yy(E)赤道OABxAyAxByBx(N)中央子午线投影500kmyAyB某点坐标为x=3263245m,y=21534357m表示该点位于第21个6带上，距赤道3263245m，距中央子午线34357m。解:根据概念:y=y*+500km,将坐标代入可得:534357=y*+500000y*=34357m（结果为正表示该点在中央子午线东侧，若结果为负表示该点在中央子午线西侧）。（4）平面直角坐标平面坐标系以当地的水平面为主要面(不需要投影)通常以当地的北方向为坐标轴的正方向地平坐标系只用于小的局部地区2、地面点的高程（1）几个基本概念高程（绝对高程、海拔、正高）-地面点到大地水准面的铅垂距离。假定（相对）高程-地面点到假定水准面的铅垂距离。高差-两点间的各处之差。假定水准面假定水准面大地水准大地水准面面高高差差（2）大地水准面的确定1956年黄海高程系:根据青岛验潮站1950-1956年间的验潮结果，作为黄海平均海水面水准原点高程：72.289m1985年国家高程基准根据青岛验潮站1952-1979年间的验潮结果，作为黄海平均海水面水准原点高程：72.260m中国永久性水准原点位于青岛观象山山顶处，由中国人民解放军总参测绘局于1954年建成，作为中国的海拔起点，全国各地的海拔高度皆由此点起算。三、比例尺1、概念：图上的直线长度与地面上相应线段水平投影之比。2、分类：数字比例尺、图示比例尺3、比例尺的精度：把地形图上0.1mm所能代表的实地水平距离称为比例尺精度。第四节第四节 测量基本原则测量基本原则 测量目的测量目的 怎样按规定要求测定地物、地貌的相对怎样按规定要求测定地物、地貌的相对位置或绝对位置，并按一定的投影方位置或绝对位置，并按一定的投影方式和规定的文字符号将其转绘于图纸式和规定的文字符号将其转绘于图纸上，形成地形图上，形成地形图。地形：地貌和地物地形：地貌和地物测量原则测量原则 测量工作在布局上：由整体到局部 测量次序：先控制后碎部 测量精度：从高级到低级 步步有检核控制测量与细部测量测量工作基本内容测量工作基本内容1.控制测量 （1）平面控制网(2)(2)高程控制测量 利用人造地球卫星的全球定位系统GPS，可以同时测定控制点 的坐标和高程，是控制测量发展方向。碎部测量碎部测量基本观测量基本观测量基本观测量用几何元素表示为：基本观测量用几何元素表示为：1）距离）距离 2）角度）角度 3）高差）高差 两点间沿铅垂线方向距离两点间沿铅垂线方向距离。