【测绘课件】第2章测量学的基础知识

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1、2022年9月17日星期六 合肥工业大学 土建学院测量工程系1测测 量量 学学第第2 2章章 测量学的基础知识测量学的基础知识 2022年9月17日星期六 合肥工业大学土建学院测量工程系2第2章 测量学的基础知识 2.1 地球的形状和大小 2022年9月17日星期六 合肥工业大学土建学院测量工程系3第2章 测量学的基础知识 2.1 地球的形状和大小 2022年9月17日星期六 合肥工业大学土建学院测量工程系4第2章 测量学的基础知识 2.1 地球的形状和大小 2022年9月17日星期六 合肥工业大学土建学院测量工程系5第2章 测量学的基础知识 2.1 地球的形状和大小 2022年9月17日星期

2、六 合肥工业大学土建学院测量工程系6第2章 测量学的基础知识 2.1 地球的形状和大小一、地球形状和大小一、地球形状和大小 1.1.地球是一个表面起伏较大的椭球地球是一个表面起伏较大的椭球 地球表面最高峰：地球表面最高峰：8844.438844.43m m 海洋底部最深处海洋底部最深处:11022.00:11022.00m m 地球表面最大高差近地球表面最大高差近2020kmkm 2.2.地球又是一个近似光滑的水球地球又是一个近似光滑的水球 大陆面积大陆面积:占占29%29%海洋面积海洋面积:占占71%71%3.3.地球平均半径地球平均半径:6371:6371kmkm 2022年9月17日星期

3、六 合肥工业大学土建学院测量工程系7测量工作是在地球表面进行测量工作是在地球表面进行的。地球表面虽然很不规则，有的。地球表面虽然很不规则，有高山、平原、丘陵、海洋等。但高山、平原、丘陵、海洋等。但这些起伏相对于地球本身十分微这些起伏相对于地球本身十分微小。小。2022年9月17日星期六 合肥工业大学土建学院测量工程系8一、地球的形状一、地球的形状 2022年9月17日星期六 合肥工业大学土建学院测量工程系9一、地球的形状一、地球的形状 2022年9月17日星期六 合肥工业大学土建学院测量工程系10一、地球的形状一、地球的形状 2022年9月17日星期六 合肥工业大学土建学院测量工程系11 2.

4、1 地球的形状和大小二、基本概念二、基本概念1.重力方向线重力方向线 即铅垂线即铅垂线,是测量工作的是测量工作的基准线基准线2.水准面水准面 自由静止的水面自由静止的水面;是等位面是等位面,有无数个有无数个地心地心O O离心力离心力地心引力地心引力重力重力G G重力的方向线称为铅垂线重力的方向线称为铅垂线 2022年9月17日星期六 合肥工业大学土建学院测量工程系12 2022年9月17日星期六 合肥工业大学土建学院测量工程系13 2022年9月17日星期六 合肥工业大学土建学院测量工程系14 2022年9月17日星期六 合肥工业大学土建学院测量工程系15 2.1 地球的形状和大小二、基本概念

5、二、基本概念3.3.大地水准面大地水准面 静止平衡状态下的平均海水面静止平衡状态下的平均海水面,向大陆岛屿延向大陆岛屿延伸而形成的闭合水准面伸而形成的闭合水准面 特性特性:唯一性、等位面、唯一性、等位面、不规则曲面不规则曲面 作用：作用：测量野外工作的测量野外工作的基准面基准面4.4.大地体大地体 由大地水准面包围的地球形体，是不规则球体。由大地水准面包围的地球形体，是不规则球体。2022年9月17日星期六 合肥工业大学土建学院测量工程系16二、基本概念二、基本概念5.旋转椭球旋转椭球 与大地体非常接近的与大地体非常接近的 数学椭球数学椭球 长半径为长半径为a，短半径为，短半径为b 扁率扁率

6、数学模型数学模型 地球平均半径地球平均半径 R=6371km 2.1 地球的形状和大小1222222bzayax)(31baaRabaZYX 2022年9月17日星期六 合肥工业大学土建学院测量工程系17 2.2 地球椭球参考椭球体 旋转椭球理论上是唯一旋转椭球理论上是唯一的数学球体的数学球体 旋转椭球参数，难以全旋转椭球参数，难以全球统一确定；各国自己球统一确定；各国自己测定并采用的旋转椭球测定并采用的旋转椭球称为称为参考椭球参考椭球 同时顾及地球几何参数同时顾及地球几何参数和物理参数的旋转椭球和物理参数的旋转椭球称为地球椭球体，又称称为地球椭球体，又称为为参考椭球体参考椭球体 参考椭球面参

7、考椭球面是测量计算是测量计算和制图的基准面和制图的基准面 2022年9月17日星期六 合肥工业大学土建学院测量工程系18 2.3 地面点位的确定 地球表面所有地球表面所有地理空间信息地理空间信息总称为总称为地形。地形。地形地形包括包括 地物地物和和地貌地貌两大两大部分部分 2022年9月17日星期六 合肥工业大学土建学院测量工程系19 2.3 地面点位的确定 地物地物：地面上人造和：地面上人造和天然的固定物体天然的固定物体 将地物将地物特征点特征点按比例按比例缩小在图纸上，并用缩小在图纸上，并用一定的地物符号绘制一定的地物符号绘制在地形图上。在地形图上。2022年9月17日星期六 合肥工业大学

8、土建学院测量工程系20 2.3 地面点位的确定 地貌地貌：地面高：地面高低起伏的形态低起伏的形态 在地形图上通在地形图上通常用常用等高线等高线来来表示地貌表示地貌 2022年9月17日星期六 合肥工业大学土建学院测量工程系21 2.3 地面点位的确定 2022年9月17日星期六 合肥工业大学土建学院测量工程系22 2022年9月17日星期六 合肥工业大学土建学院测量工程系23 2.4 测量中常用的坐标系统 地面点位的坐标与选用的地球椭球和坐标系统有关，测量中常用的坐标系统有：天文坐标系、大地坐标系、高斯平面直角坐标系、独立平面直角坐标系一、天文坐标系一、天文坐标系 球面坐标，称为地理坐标球面坐

9、标，称为地理坐标 基准面基准面：大地水准面：大地水准面 基准线基准线：铅垂线：铅垂线 地面点位用天文经度和天地面点位用天文经度和天文纬度来表示文纬度来表示 2022年9月17日星期六 合肥工业大学土建学院测量工程系24二、大地坐标系二、大地坐标系 基准面基准面：参考椭球面：参考椭球面 基准线基准线：法线：法线 地面点位用大地地面点位用大地经度经度和和大地大地纬度纬度来表示来表示1.19541.1954年北京坐标系年北京坐标系2.19802.1980国家大地坐标系国家大地坐标系3.WGS-843.WGS-84世界大地坐标系世界大地坐标系 2.4 测量中常用的坐标系统三、三、空间直角坐标系空间直角

10、坐标系 三维坐标三维坐标(X,Y,Z)2022年9月17日星期六 合肥工业大学土建学院测量工程系2519801980国家大地坐标系国家大地坐标系大地原点大地原点位于陕西省泾阳县永乐镇位于陕西省泾阳县永乐镇 2022年9月17日星期六 合肥工业大学土建学院测量工程系26 2.4 测量中常用的坐标系统四、大地坐标和空间直角坐标的转换四、大地坐标和空间直角坐标的转换五、高斯投影和高斯平面直角坐标系五、高斯投影和高斯平面直角坐标系1.高斯投影高斯投影横切椭圆柱正形投影。又称为高横切椭圆柱正形投影。又称为高斯斯克吕格投影。同时满足等角和高斯投影条件。克吕格投影。同时满足等角和高斯投影条件。目的：目的：将

11、球面坐标转换为平面坐标。将球面坐标转换为平面坐标。2022年9月17日星期六 合肥工业大学土建学院测量工程系27OSN赤道面中央子午线M高斯投影的概念高斯投影的概念 2022年9月17日星期六 合肥工业大学土建学院测量工程系281.高斯投影 中央子午线和赤道中央子午线和赤道投影后成相互垂直投影后成相互垂直的直线。的直线。中央子午线长度不中央子午线长度不变，离中央子午线变，离中央子午线越远变形越大。越远变形越大。为保证投影精度，为保证投影精度，必须采用必须采用分带投影分带投影。6度投影带度投影带：中央子午线经度为中央子午线经度为360NL 2022年9月17日星期六 合肥工业大学土建学院测量工程

12、系292.高斯投影分带高斯投影分带（1）6度投影带度投影带：中央子午线经度为中央子午线经度为360NLnL 30（2）3度投影带度投影带：中央子午线经度为中央子午线经度为 2022年9月17日星期六 合肥工业大学土建学院测量工程系30五、高斯投影和高斯平面直角坐标系五、高斯投影和高斯平面直角坐标系3.高斯平面直角坐标系高斯平面直角坐标系 x坐标坐标：中央子午线向西：中央子午线向西平移平移500km，向北为正。，向北为正。y坐标坐标：赤道，向东为正。：赤道，向东为正。为区分点位所在的高斯投为区分点位所在的高斯投影带，在影带，在Y坐标前必须加坐标前必须加两位数的两位数的带号带号。如：如：mymxA

13、A230.58763420695.3516432 我国六度带带号我国六度带带号 N=1323，三度带带号，三度带带号 n=2545 2022年9月17日星期六 合肥工业大学土建学院测量工程系31 x y 高斯平面直角坐标系 y x 笛卡尔平面直角坐标系 3.测量测量高斯平面直角坐标系高斯平面直角坐标系与与 数学数学笛卡尔笛卡尔平面直角坐标系的区别平面直角坐标系的区别 2022年9月17日星期六 合肥工业大学土建学院测量工程系32六、墨卡托投影六、墨卡托投影等角正圆柱投影等角正圆柱投影七、独立平面直角坐标系七、独立平面直角坐标系 在在半径半径R10km的范围内，可用水平面代替大地水准面作的范围内

14、，可用水平面代替大地水准面作为基准面。为基准面。以磁子午线的方向作为以磁子午线的方向作为X轴，向北为正；其垂直方向为轴，向北为正；其垂直方向为Y轴，向东为正。轴，向东为正。坐标原点选在测区西南角。坐标原点选在测区西南角。x 测区 o y 2022年9月17日星期六 合肥工业大学土建学院测量工程系33 2.5 地面点的高程一、高程 地面点沿铅垂线方向到高程基准面的距离 绝对高程绝对高程H（海拔）：（海拔）：地面地面点沿铅垂线方向到点沿铅垂线方向到大地水大地水准面准面的距离的距离 相对高程相对高程H：地面点沿铅地面点沿铅垂线方向到垂线方向到任意水准面任意水准面的的距离距离 高差高差h：地面两点高程

15、之差地面两点高程之差ABABABHHHHh 2022年9月17日星期六 合肥工业大学土建学院测量工程系34二、我国的高程系统 国家水准原点国家水准原点（高程零点（高程零点H。）位于青岛观象山，位于青岛观象山，黄海平均海水面为高程基准面黄海平均海水面为高程基准面1956黄海高程系黄海高程系：H。=72.289m1985国家高程基准国家高程基准：H。=72.260m，相差，相差29mm合肥市目前仍采用上海合肥市目前仍采用上海吴淞高程系吴淞高程系 如合肥市某点如合肥市某点:吴淞高程吴淞高程1.856m=85黄海高程黄海高程 2022年9月17日星期六 合肥工业大学土建学院测量工程系35 2.6 用水平面代替水准面的限度一、对距离的影响一、对距离的影响大地水准面上：大地水准面上：在水平面上：在水平面上：误差值：误差值：相对误差：相对误差：RDtgRD)(tgRDDD223RDDD结论：结论：当测区半径当测区半径 r 评价：2个字作孽.2022年9月17日星期六 合肥工业大学土建学院测量工程系9810：最风光却内心最煎熬的人当然是老板 有一帮子难对付的员工，有变化莫测的外部市场，还有剪不断理还乱的内部协调和管理，或许还有个别养在外面的金丝雀。