地面点位确定43页PPT
二节地面点位确定PPT课件
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78°
84° 90° 96° 102° 108° 114° 120°
27Βιβλιοθήκη 29313335
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（2）独立平面直角坐标
当测区范围较小时，可以用测区中心点a的水平面来代 替大地水准面。在这个平面上建立的测区平面直角坐标系， 称为独立平面直角坐标系。
A
x
yA A′
hAB
A
HB′
hABhBA
HB HA′
HA
假定高程起算面
黄海平均海水面
铅垂线 铅垂线
大地水准面
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确定地面点的位置 基准面（大地水准面） 将地面点投影在大地水准面上 平面坐标（x、y） 高程（H）
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下一节
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B
hAB
A
HB′
HB HA′
HA
铅垂线 铅垂线
假定高程起算面 大地水准面
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（3）高差
地面两点间的高程之差，称为高差，用h表示。 高差有方向和正负。
A、B两点的高差为： hABHBHA B、A两点的高差为： hBAHAHB
A、B两点的高差与B、A两
点的高差，绝对值相等，
B
符号相反，即：
第二节 地面点位的确定
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二、确定地面点位的方法
A
A′
地面点的空间位置须由三个参数来确定，即
该点在大地水准面上的投影位置（两个参数）和该
测量学的任务—地面点位的确定(工程测量课件)
3.大地水准面
水准面有无数多个， 其中与平均海水面吻合并向大陆、 岛屿内延伸而形成的闭合曲面，称为大地水准面。
大地水准面是测量工作的基准面。
4.大地体
由大地水准面所包围的地球形体称为大地体 。(如图1-2b)
５．旋转椭球面和旋转椭球
一、测量工作的基准线、基准面
1.铅垂线
由于地球的自转运动，地球上任一点都要受到离心力和 地球引力的双重作用，这两个力的合力称为重力，重力的方 向线称为铅垂线。
铅垂线是测量工作的基准线。（如图1-1）
2.水准面
静止的水面称为水准面，水准面是受地球重力影响而形成 的，是一个处处与重力方向垂直的连续曲面，并且是一个重力 场的等势面。（如图1-2a)
h
S2 2R
（1-9）
用水平面代替水准面的高程误差
D（km) 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 1.0 2.0 Δh(cm) 0.08 0.31 0.71 1.26 1.96 7.85 31.39
5.0
10
196.20 784.81
结论:高程测量中应考虑地球曲率的影响
工程测量
§1-2 地球的形状与大小
L。=6N-3 （1-3） N—投影带得号数
(2）高斯投影。如图1-5（a)所示，设想用一个平面卷一个空心椭圆 柱，把它横着套在旋转椭球外面，使椭圆柱的中心轴线位于赤道面内 并通过球心，且是旋转椭球上某六度带的中央子午线与椭圆柱面相切。 在椭球面上的图形与椭球柱面上的图形保持等角的情况下，将整个六 度带投影到椭球柱面上。
起来，便得到图1-6所示的图形。
高斯投影的特点：离中央子午线近的部分变形小，离中
《地面点位的确定》课件
土地利用
土地资源调查
01
通过地面点位确定，可以对土地资源进行精确测量和分类，为
土地利用规划和土地资源管理提供基础数据。
土地评估
02
在土地评估中，地面点位确定可以帮助确定土地的价值和等级
，为土地交易和市场管理提供依据。
土地整治
03
通过地面点位确定，可以对土地进行精确测量和规划，为土地
整治和复垦提供基础数据。
混合法
合成孔径雷达干涉测量法（InSAR）
利用合成孔径雷达（SAR）技术，结合干涉测量原理，对地球表面进行高精度测 量。这种方法适用于地形测绘、地质调查和灾害监测等领域。
遥感与GIS综合法
利用遥感技术获取地面信息，结合地理信息系统（GIS）进行数据处理和分析。 这种方法精度高，覆盖范围广，但数据获取和处理成本较高。
05
地面点位确定的未来发展
高精度测量技术的发展
总结词
随着科技的进步，高精度测量技术将更加精准、高效，为地面点位的确定提供更可靠的数据支持。
详细描述
目前，高精度测量技术已经取得了长足的进步，如卫星定位、激光雷达等技术的应用，大大提高了测 量精度和效率。未来，随着技术的不断创新和完善，高精度测量技术将更加精准、高效，为地面点位 的确定提供更可靠的数据支持。
感谢您的观看
THANKS
环境保护
环境监测
通过地面点位确定，可以精确测量环境监测点的位置和高度，为环 境监测提供基础数据，确保监测数据的准确性和可靠性。
生态保护
在生态保护中，地面点位确定可以帮助确定生态保护区的范围和边 界，为生态保护提供基础数据。
灾害预警
在灾害预警中，地面点位确定可以帮助确定灾害预警点的位置和范围 ，为灾害预警提供基础数据。
地面点位确定
地面点位确定1、地球球形状和大小不野外地质工作、矿权圈定、各种工程施工都是在地球表面进行，需要确定点位的空间位置。
点位确定就必需建立参考基准：坐标系，这与地球的形状和大小不一密切相关。
水平距离：空间两点投影到水平面两点之间的长度水平角落空间两相交直线在水平面投影之间的两面角因此水平面就作为野外工作的基准面，由于我们工作的地表面是高低起起伏形状差异有高山有低谷、平原、海洋等等水平面就不至。
海洋大约７１％占地球表面，把地球想象成处于静止状态海水面延伸穿过快陆地所包围的形体。
这个形体称作大地体，表面就水准面，通过平均海水面的水准面为大地水准面大地水准面特点大地体与铅垂线正交。
由于地球表面起伏不平和内部物质分布不均匀，大地水准面实际上是不规则的曲面，不便于建立坐标系和计算。
从而引进参考椭球代替大地体：大地体的确定○1要求参考椭球的球心和大地体质心;○2两者表面间相距差平方和最小。
椭球由ＮＷＳＥ绕着短轴ＮＳ旋转而成椭圆长半轴a短半轴b扁率α＝(a-b)/a实际只有两个参数就可以确定椭圆形状了由于长半轴和扁率、参考基点不一致产生不同的坐标系我们比较熟悉常见的有：1954北京坐标系1980国家大地坐标系1984世界坐标系1954坐标系采用的是前苏联克拉索夫斯基参数原点设在北京(实际是从前苏联推算过来)a= 6378245b=6356863α＝1:298.31980年国家大地坐标系参数采用1975年16 届国际大地测量与地球物理协会联合推荐的数据通原点设陕西省泾阳县内a= 6378140mb=6356755α＝1:298.2571984世界坐标系是美国国防部研制确定的大地坐标系,原点在地球质心a= 637817±2mα＝1:298.257223583２、地面点表示方法地面点表示方法由地面点投影到地球椭球面的位置和点到大地水准面的铅垂距离（高程）来确定即平面位置和高程位置○1地面点高程有时称谓绝对高程、高程、海拔我国高程起算面是与黄海平均海水吻合的大地水准面，该面上各点高程为零，根据53年——56、56——77两个时期青岛验潮站观测数据国家水准原点高程分别为：72.289 72.260 对应也有了1956黄海高程系和1985国家高程基准○2地面点平面位置a\ 地理坐标地面点投影到地球椭球的位置一般用地理坐标:大地经度λ或L 大地纬度表示,φ或B表示.通过地面任一点M和地轴(NS)所构成的子午的平面为子午面,经过原英国格林尼治天文台的子午面为起始子午面,M点的子午面与起始子午面的夹角为M点的经度,以起始子午面为0度向东东经0~180 向西西经0~180.过M点的法线与赤道面的夹角为纬度向北为北纬0~90 向南为南纬0~90 地面点任何一点对应着地理坐标.地理坐标实际是球面坐标要精确的点位经纬度要很精确才行比如1秒的经差大概就在地表相当于31米,而且是不便于直接计算,为此需要建立球面坐标联系到平面直角坐标或者说转换成.B高斯克吕格平面直角坐标把球面点影我国采用高斯正形投影其建立:设想用一个平面卷成一个空心椭圆柱把它横套在地球表面,某个6度或是度带的中央子午线与圆柱面相切,椭球面上的图形与椭圆柱面上的图形保持等角下,把图形投影到椭圆柱面上,然后切开.这种投影中央经线长度比等于1 中央子午线和赤道相互垂直,其它经线均为凹向中央子午线的曲线,其它纬线均以赤道为对称的向两极弯曲的曲线,角度没有变形经线长度比均大于 1 长度变形为正, 距中央子午线愈远变形愈大,最大变形在边缘经线与赤道的交点上,面积也是如此,为了保证地图的精度采用分带投影的方法,即投影东西范围使其变形不超过一定的限度, 由此有了6度带，3度带 1.5带（我们很少接触）甚至更小。
建筑施工测量课件子单元1-2 地面点位的确定
绝对高程
单元1 绪论
子单元2 地面点位的确定
（3）相对高程
相对高程是采用假定的水准 面作为起算高程的基准面，点 到该水准面的铅垂距离。由于 高程基准面是根据实际情况假 定的，故相对高程有时也称为 假定高程。
如图，地面点 A、B的相对 高程分别为HA′和HB′。若假 定水准面的绝对高程为H0， 则地面点A的相对高程与绝对 高程之间的换算关系为：
单元1 绪论
子单元2 地面点位的确定
单元1 绪论
子单元2 地面点位的确定
（1）地球的形状 地球自然表面很不规则，有高山、丘陵、平原和海洋。其中 最高的珠穆朗玛峰高出海水面达8848米，而最低的马里亚纳海 沟低于海水面达11022米。但是这样的高低起伏，相对于地球 巨大的半径来说还是很小的，因此，人们把海水面所包围的地 球形体看作地球的形状。
三、确定点位的 基本测量工作
单元1 绪论
一、地球的形状与大小
为了确定地面点位， 应有相应的基准面和基准 线作为基据，测量工作是 在地球表面上进行的，测 量的基准面和基准线与地 球的形状与大小有关。
1.关于地球
2.大地水准面
3.参考椭球面
子单元2 地面点位的确定
1.关于地球
(1)地球的形状 (2)水准面 (3)铅垂线
子单元2 地面点位的确定
单元1 绪论
子单元2 地面点位的确定
我国位于北半球，x 坐标均为正值，而 y 坐标则有正有负， 为避免 y 坐标出现负值，规定把 标系，规定 y 坐标值前加上带号。例如某点坐标为：
x = 3267851 m
单元1 绪论
子单元2 地面点位的确定
二、确定地面点位的方法
从数学中知道，一点的空间位置需要用三个独立的量来确定 。在测量工作中，这三个量通常用该点在参考椭球面上的铅垂 投影位置和该点沿投影方向到大地水准面的距离来表示。其中 前者由两个量构成，称为坐标；后者由一个量构成，称为高程 。也就是说，我们用坐标和高程来确定地面点位置。
地面点位置的确定
1.水准面、大地水准面、水平面
水准面 定义：静止的水面称为水准面，水准面是受地球表面重力场影响而形成的， 是一个处处与重力方向垂直的连续曲面，因此是一个重力场的等位面。
水准面的作用：它是测量学中野外观测的基准面，与之正交的铅垂线（即 重力线）是野外观测的基准线。
影响水准面的因素：因为水准面是重力场的等位面，因此其形态必然受重力 场分布的控制。重力场分布既受地球内部物质密度场分布及地球自转的影响， 同时还受地外因素的影响主要是月球和太阳。由于受月球和太阳的影响，水准 面会发生周期性变化。潮汐是其显著的体现现象。
3.绝对高程、相对高程、高差、海拔、建筑标高
1.绝对高程：绝对高程(或称海拔)，是指地面点沿垂线方向至大地水准面的 距离。
2.相对高程：在局部地区，当无法知道绝对高程 时，假定一个水准面作为高程起算面，地面点到 该假定水准面的垂直距离称为相对高程，又称为 假定高程。 3.高差：高差是两点间高程之差。首先选择一 个面作为参考面（一般选择地面），然后测出 两点相对参考面的高度，两高度之差即为高差 （可为正，可为负）。 4.海拔：海拔是指地面某个地点高出海平面的 垂直距离。
5.建筑标高：建筑标高是在相对标高中，凡是包括装饰层厚度的标高，称 为建筑标高，注写在构件的装饰层面上，也叫面层标高。
4.用水平面代替水准面，对高程有很大的影响，是 否需要修正测量所得的高程的数据呢？
水平面：完全静止的水所形成的平面
2.1980、2000国家大地坐标系
1980国家大地坐标系（National Geodetic Coordinate System 1980）是中国 于1978年4月经全国天文大地网会议决定、并经有关部门批准建立的坐标系。 是采用1975年国际大地测量与地球物理联合会（IUGG）推荐的地球椭球，以 中国地极原点JYDl968.0系统为椭球定向基准，大地原点选在西安附近的泾阳 县永乐镇；综合利用天文、大地与重力测量成果；以地球椭球体面在中国境 内与大地水准面能达到最佳吻合为条件，利用多点定位方法而建立的国家大 地坐标系统。
地面点位的确定
北
（测区内X、Y均为正值）；
X
原点坐标值可以假定，也可
以采用高斯平面直角坐标； 规定：X 轴向北为正，
测区
Y轴向东为正。
O
Y
（三）空间直角坐标
Z
如图所示：
原点O — 地球质心
O
Z轴 — 指向地球北极
Y
X轴 — 指向首子午面 X 与赤道的交点
Y轴 — 过O点与XOZ面垂直
如：A（XA，YA，ZA）
当hAC为正时， C点高于A点； 当hAC为负时， C点低于A点；(高差下标的顺序，不能写反！
我国的高程系统： 水准原点 全国高程的起算点。 1985年国家高程基准 （72.260m ） 1956年黄海高程系 （72.289m）
目前我国统一采用
1985年国家高程基准 。
水准原点 H0
验潮站
大地水 准面
高斯平面直角坐标系
1、高斯投影的概念
高斯投影是一种等角投影。它是由德国数 学家高斯(Gauss，1777~1855)提出，后经德 国大地测量学家克吕格(Kruger，1857～1923) 加以补充完善，故又称“高斯—克吕格投影”， 简称“高斯投影”。
测量对地图投影的要求：
①测量中大量的角度观测元素，在投影前后保 持不变，这样免除了大量投影计算工作； ②保证在有限范围内使得地图上图形同椭球上 原形保持相似，给识图用图带来很大方便。 ③投影能方便的按分带进行，并能用简单的、 统一的计算公式把各带连成整体。
p1
xp1 xp1 , xp2 xp2
o
y
y y p1=500000+ p1
=+（带号）636780.360m
y yp2 = 500000+ p2
地面点位的确定
教学环节及内容教师活动学生活动备注2、几个重要概念：
水准面：静止时的广阔水面，曲面，无数个。
水平面：与水准面相切的平面。
大地水准面：假想的平均的静止的海水面。
大地水准面是测量工作的基准面。
那么大地水准面和水准面有什么异同？
铅垂线：重力的方向性，测量工作的基准线，与水准面、大地水准面处处垂直。
3、大地体，地球椭球体
大地体，大地水准面包围的形体，代表地球自然形状的大小。
参考椭球体，理想模型，应用于
数学研究，精度要求不高工程。
常数值
（半径R=6371 R=2a+b/3 教学重点
提问：水准面有
几个？大地水准
面有几个？是
曲面还是平面？
教师归纳
扁率a=a-b/a ）
对地球形状的认
识
自然球体→大地
体→参考椭球体
→圆球体→局部
平面
牢记掌握
学生思考回答
学生认真听讲
补充知识。
《铁路工程测量》课件—地面点位置的确定
测量常用坐标系
1980年国家大地坐标系
要点：
●参心坐标系
●1975年国际大地测量与地球物理联合会（IUGG)第
16界大会上推荐的椭球参数
长半径 a 63781；40扁m率
f 1: 298.257
●大地原点：陕西省泾阳县永乐镇
●大地坐标框架：全国天文大地网
测量常用坐标系
1980年国家大地坐标系 大地原点位于山西省泾阳县永乐镇
和高程。
测量常用坐标系
测量坐标系统
➢ 1、大地坐标系 分参心大地坐标系或地心大地坐标系
➢ 2、空间直角坐标系 分参心大地坐标系或地心大地坐标系
➢ 3、独立平面直角坐标系 ➢ 4、高斯平面直角系
测量常用坐标系
参心坐标系与地心坐标系
参心坐标系 是以参考椭球的几何中心为原点的大地坐标系。通常分为：参 心空间直角坐标系（以x，y，z为其坐标元素）和参心大地坐标 系（以B，L，H为其坐标元素）。
(2) 赤道的投影为直线，其余纬线的投影为凸向赤道的曲 线，并以赤道为对称轴；
(3) 经纬线投影后仍保持相互正交的关系，即投影后无角 度变形；
(4) 中央子午线和赤道的投影相互垂直。
分带子午线
分带投影：以中央子午线为轴，两边对称划出一定
区域作为投影范围。
投影带宽度：相邻子午面间的经度差来划分,常
用经差6°， 3°。
• 同一地面点在不同大地坐标系中具有不同坐标值
测量常用坐标系
2000年国家大地坐标系
要点：
●地心坐标系
●椭球参数
长半径 a 63781；37扁m率
f 1: 298.257222101
●坐标原点：地球质心
●大地坐标框架：全国天文大地网
测量工作概述—地面点位的表示方法(工程测量课件)
图片来自：互联网
图片来自：互联网
②地心坐标系——空间三维直角坐标系，用于卫星大地测量。
坐标原点：地球质心。 X轴：首子午面与赤道平面的交线 Y轴：赤道平面内与X轴垂直的线 Z轴：地球自转轴
球面坐标系应用起来不方 便，工程设计在平面上确 定点的位置，所以需要平 面坐标系。
③高斯平面直角坐标系 5）高斯投影的展开
将整个6°（或3°带）带投影到椭球柱面上， 然后将椭球柱沿着通过南北极的母线切开并 展开成平面，便得到6°带（或3°带）在平面 上的影像。
③高斯平面直角坐标系
6）高斯平面直角坐标的应用
赤道和中央子午线的交点 坐标原点
坐标系
纵轴（X轴）
中央子午线展开后即为纵轴，北正南负
Ⅳ
x
Ⅰ
（象限按照顺时针方向进行排列。
西 Ⅲ 南
y东 Ⅱ
2 地面点的高程
高程的定义：
地面点到大地水准面的铅垂距离，称为高程。
高程的分类： ① 绝对高程（海拔） ②假定高程（相对高程）
地面点到大地水准面的铅垂距离， 用Hi表示。
地面点到假定水准面的铅垂 距离Hi′表示。
高差： 两点之间的高程之差。
确定地面点位的方法
01 02
测量工作概述 03 04
015
模块一 测量工作的任务、分类及作用
地球的形状和大小
确定地面点位的方法
确定地面点位的方法
测量的基本工作及原则
测量误差
C目 录 ONTENTS 1 确定地面点位的坐标系 2 地面点的高程
1 确定地面点的坐标系
①大地坐标系
工程测量技术课程教学课件：03地面点的确定
A
HA 大地水准面
HB
B
地面点确定 大地坐标 高斯直角坐标 独立平面直角坐标 空间直角坐标 地面点高程
6.空间直角坐标
空间直角坐标如图所示： 原点O — 地球质心 Z轴 — 指向地球北极 X轴 — 指向首子午面与赤道的交点 Y轴 — 过O点与XOZ面垂直 如：A（XA，YA，ZA）
CGSC2000
地面点高程
便构成了高斯平面直角坐标系。
高斯投影平面 N
c
赤道
赤道
S
地面点确定
3.高斯直角坐标
3.我国高斯平面直角坐标的表示
大地坐标
高斯直角坐标
独立平面直角坐标 空间直角坐标 地面点高程
由于我国位于北半球，东西横跨 12个6º带，各带又独自构成直角 坐标系。
故：1.X值均为正， 而Y值则有正有负。 2.为消除Y值的负数，规定所有Y值
地面点确定
大地坐标 高斯平面直角坐标 独立平面直角坐标
1.地面点确定
地面点的确定 如地面点： A （X，Y，H） X 、 Y：表示地面点的平面位置，该点在基准面上的投影位置 对其坐 标系的坐标。 H: 沿投影方向到基准面的距离（表示点的高低）。
空间直角坐标
地面点高程
地面点确定
大地坐标
高斯平面直角坐标 独立平面直角坐标
空间直角坐标 地面点高程
2.大地坐标
以参考椭球面为基准面，地面点沿椭球面的法线投影在该基准面上的位
置，称为该点的大地坐标。该坐标用大地经度和大地纬度表示。大地坐标
（L，B）因所依据的椭球体面不具有物理意义而不能直接测得，只可通过
计算得到。一般适用少数高级控制点初始N的计算。
起始子午面 （首子午面）
赤道 平面
地面点位的确定
第二节地面点位的确定一、地球的形状和大小1．水准面和水平面人们设想以一个静止不动的海水面延伸穿越陆地，形成一个闭合的曲面包围了整个地球，这个闭合曲面称为水准面。
水准面的特点是水准面上任意一点的铅垂线都垂直于该点的曲面。
与水准面相切的平面，称为水平面。
2．大地水准面水准面有无数个，其中与平均海水面相吻合的水准面称为大地水准面，它是测量工作的基准面。
由大地水准面所包围的形体，称为大地体。
3．铅垂线重力的方向线称为铅垂线，它是测量工作的基准线。
在测量工作中，取得铅垂线的方法如图1-1所示。
图1-1 铅垂线4．地球椭球体由于地球内部质量分布不均匀，致使大地水准面成为一个有微小起伏的复杂曲面，如图1-2a所示。
选用地球椭球体来代替地球总的形状。
地球椭球体是由椭圆NWSE绕其短轴NS旋转而成的，又称旋转椭球体，如图1-2b所示。
决定地球椭球体形状和大小的参数：椭圆的长半径a ，短半径b 扁率α。
其关系式为：a ba -=α （1-1）我国目前采用的地球椭球体的参数值为： a =6 378 140m ，b =6 356 755m ，α=1：298.257。
由于地球椭球体的扁率α很小，当测量的区域不大时，可将地球看作半径为6371km 的圆球。
在小范围内进行测量工作时，可以用水平面代替NSEWOabaNSWE地球椭球体大地水准面a ）大地水准面b ）地球椭球体图1-2 大地水准面与地球椭球体大地水准面。
二、确定地面点位的方法地面点的空间位置须由三个参数来确定，即该点在大地水准面上的投影位置（两个参数）和该点的高程。
1．地面点在大地水准面上的投影位置地面点在大地水准面上的投影位置，可用地理坐标和平面直角坐标表示。
（1）地理坐标是用经度λ和纬度φ表示地面点在大地水准面上的投影位置，由于地理坐标是球面坐标，不便于直接进行各种计算。
（2）高斯平面直角坐标利用高斯投影法建立的平面直角坐标系，称为高斯平面直角坐标系。
在广大区域内确定点的平面位置，一般采用高斯平面直角坐标。