第二章 测量学的基本知识-2012

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第二章 测量学的基本知识,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,面差距,N,椭球名称,年代,长半轴,a/m,扁率,f,附注,德兰布尔,1800,6 375 653,1:334.0,法国,白塞尔,1841,6 377 397.155,1:299.152 812 8,德国,克拉克,1880,6 378 249,1:293.459,英国,海福特,1909,6 378 388,1:297.0,美国,克拉索夫斯基,1940,6 378 245,1:298.3,前苏联,1980,年大地测量参考系统,1979,6 378 140,1:298.257,IUGG,第,17,届大会推荐值,WGS-84,系统,1984,6 378 137,1:298.257 223 563,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,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,选用克拉索夫斯基椭球元素,a=6378245 m,=1:298.3,与苏联,1942,年坐标系联测,1980,年国家坐标系,选用,IUGG,推荐的椭球元素,a=6378140 m,=1:298.257,原点在陕西泾阳县永乐镇,2000,国家大地测量坐标系（,CGCS 2000-Chinese Geodetic Coordinate System 2000,2008,年,7,月,1,日启用）,选用,IUGG,推荐的椭球元素,a=63781137 m,=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,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。,N,S,O,中央子午线,K,K,L,L,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+y,y(E),赤道,O,A,B,x,A,y,A,x,B,y,B,x(N),中央子午线投影,500km,y,A,y,B,某点坐标为,x=3263245m,y=,21,534357m,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*+500000,y*=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,大地水准面,高差,（,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：,72.289 m,1985,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：,72.260 m,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 测量基本原则,测量目的,怎样按规定要求测定地物、地貌的相对位置或绝对位置，并按一定的投影方式和规定的文字符号将其转绘于图纸上，形成地形图,。,地形：地貌和地物,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,1.,控制测量,（,1,）平面控制网,(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,基本观测量,基本观测量用几何元素表示为：,1,）距离,2,）角度,3,）高差 两点间沿铅垂线方向距离,。,