测绘基础知识培训

一般用符号H表示。大地高是一个纯几何量，不具有物理意义，同一个点，在不同
的椭球基准面下，具有不同的大地高。
2018-07-02
二、坐标高程系统
3.高程系统
相互关系
正高Hg与大地高H的关系： 大地高H = 正高Hg + 大地水准面差距N
正常高Hr
正高Hg
正常高Hr与大地高H的关系： 大地高H = 正常高Hr + 高程异常ξ
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一、测绘学概论
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一、测绘学概论
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一、测绘学概论
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一、测绘学概论
2.研究内容
1) 在已知地球形状、大小及重力场的基础上建立统一的地球坐标系统。 用于表示地球表面及外部空间任意一点在此坐标系中的准确几何位置。
2) 以大量地面点的坐标、高程为基础进行地表形态的测绘工作，包括 地表的自然形态，如：水系、地貌、土壤和植被的分布；人类活动产 生的人工形态，如：居民地、交通、各种建筑物等，利用测量仪器和 测量方法获得的自然形态与人类社会活动产生的人工形态现象，形成 各种比例尺地形原图或地理数据库。
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二、坐标高程源自文库统
2.坐标系统
地心坐标系统
地心坐标系统的原点位于整个地球（包括：陆地、海洋和大气）的质心；
椭球的旋转轴与协议地极重合，起始大地子午面和零子午面相重合。
参心坐标系统
参心坐标系统的原点位于参考椭球的中心；
zN
P (B、L、H) (x、y、z)
参考椭球的旋转轴（Z轴）与地球自转轴平行；
某点的正高是该点到通过该点的铅垂线与大地水
准面的交点之间的距离，用符号Hg表示。
大地高H
正常高系统：是以似大地水准面为基准的高程系
统。某点的正常高是该点到通过该点的铅垂线与
似大地水准面的交点之间的距离，正常高用Hr表
示。
大地高系统：是以参考椭球面为基准面的高程系统。某点的大地高是该点到通过该
点的参考椭球的法线与参考椭球面的交点间的距离。大地高也称为椭球高，大地高
P P"
在地球表面上适当地点P,设想
将椭球体与大地体相切，切点P"位
参考椭球面
于地P球点是的一铅个垂不线规方则向的上椭，球这体时，椭为球描面述上地P 球"的几法何线空与间该某点一大物地体水的准准面确的位铅置垂，线需相要 重引合入，一并个使可椭供球量体测短和轴计与算地的球框自架转，轴以平规行则，的这参便考建椭立球了面大向地某水一准地面区与的参大考地椭水球准 面面的逼相近对，关最系终，代这替一大过地程水也准称面之。为参考椭球体的定位。P点称为大地原点。
二、坐标高程系统
高山
1.基本概念
大地体
水准面
大海
平均海水面延展
引力F
质点 O
离心力P
静止不流动水面上每一 分子都受到重力作用，当重 力相同时形成重力等位面，
重力G
大地体
悬
挂
点
O
这个面称为水准面。
大地水准面
由平均海水面代替静止不流动水面时， 形成的重力位水准面，称为大地水准面。
铅
垂
线
大地水准面
方
向
由于地球引力的大小与地球内部的质量有关，而地球内部的质量分布又不
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三、地形图
1.基本比例尺
高斯-克吕格投影(Gauss-Kruger)与UTM（通用横轴墨卡托投影）投影异同 高斯-克吕格投影与UTM投影都是横轴墨卡托投影的变种。从投影几何方式看，高斯-克吕 格投影是“等角横切圆柱投影”，投影后中央经线保持长度不变，即比例系数为1；UTM 投影是“等角横轴割圆柱投影”，圆柱割地球于南纬80度、北纬84度两条等高圈，投影 后两条割线上没有变形，中央经线上长度比0.9996。两者主要差别在比例因子上，高斯克 吕 格投 影 中央 经 线上 的 比例 系 数为1 ， UTM 投 影 为 0.9996， 两 种 投影 可 近似采用 X[UTM]=0.9996 * X[高斯]，Y[UTM]=0.9996 * Y[高斯]，进行坐标转换（注意：如坐标 纵轴西移了500000米，转换时须将Y值减去500000乘上比例因子后再加500000）。分带方 式上两者的分带起点不同，高斯-克吕格投影自0度子午线起每隔经差6度自西向东分带， 第1带的中央经度为3°；UTM投影自西经180°起每隔经差6度自西向东分带，第1带的中 央经度为-177°，因此高斯-克吕格投影的第1带是UTM的第31带。此外，两投影的X轴偏 移都是500公里。
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一、测绘学概论
4）工程测量学
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一、测绘学概论
3.学科分类
5) 海洋测绘学 海洋测绘学是研究以海洋水体和海底为对象所进行的测量和海图编制理论和 方法的学科。
海洋测绘学主要包括：海道、海洋大地、海底地形、海洋专题测量以及航海图、海 底地形、海洋图集的编制等。
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我国高程系统采用的是正常高系统
大地高H
N 大地水准面差距
高程异常
ξ
我国高程基准
我国高程基准采用黄海平均海水面，验潮站是青岛大港验潮站，其附近的观 象山设有“中华人民共和国水准原点”。
1987年以前采用“1956黄海高程系”，基准点高程为： 72.289m； 1988年1月1日启用“1985国家高程基准”，基准点高程为：72.2604m,1985年 比1965年平均海水面高出了0.029m。
7) 研究测绘学在社会经济发展的各相关领域中的应用。
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一、测绘学概论
3.学科分类
1) 大地测量学 大地测量是研究地球的形状、大小和重力场，测定地面点和地球整体与 局部运动的理论与技术的科学。
大地测量学中： 测定地球大小是指测定地球椭球的大小； 研究地球形状是指大地水准面的形状（或地球椭球的扁率）； 测定地面点的几何位置是指测定以地球椭球面为参考面的地面点位置，其
西安1980坐标系统：它也属参心坐标系统，采用1975年国际大地测量与地球物理联 合会（IUGG）椭球为参考椭球，经过大规模的天文大地网计算，建立了我国比较完善的 独立的参心坐标系统，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；
2000国家大地坐标系：是我国最新国家大地坐标系（China Geodetic Coordinate System 2000），英文缩写为CGCS2000，自2008年7月1日起启用。它属地心坐标系统，其 原点为包括海洋和大气的整个地球的质心。采用的地球椭球参数如下：
H
参考椭球的赤道面（X轴）平行于天文起始子午面。
起始子午面
测量坐标系统的表示形式
空间直角坐标系统； 大地坐标系统； 球面坐标系统。
G
O
B
y
W
E
L
x
S
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二、坐标高程系统
2.坐标系统
我国采用的坐标系统
北京1954坐标系统：它属参心坐标系统，采用了克拉索夫斯基参考椭球，与前苏联 1942年坐标系统进行联测，通过计算而建立的我国大地坐标系统；
均匀，这便引起了地面上各点铅垂线方向产生不规则变化，因此大地水准面实
际上是一个有着微小起伏的不规则曲面。
重力G
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二、坐标高程系统
大地水准面
大地水准面是描述地球形状的一个重要物理参考面，也是海拔高程系统的 起算面。确定大地水准面是国家基础测绘中的一项重要工程。它将几何大地测 量与物理大地测量科学相结合，让人们在确定空间几何位置的同时，获得海拔 高度与地球引力场关系等重要信息。大地水准面的形状反映了地球内部的物质 结构、密度分布等信息，对海洋学、地震学、地球物理学、地质勘探、石油勘 探等相关地球科学领域研究和应用具有非常重要的作用。
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一、测绘学概论
3）地图制图学
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一、测绘学概论
3.学科分类
4) 工程测量学 工程测量学是研究在工程建设和自然资源开发各个阶段进行测量工作的理论 和技术的学科。
工程测量学主要包括：规划设计、施工兴建、运营管理等阶段的测量工作。 规划设计阶段：主要是提供地形资料和配合地质勘探、水文测验所进行的测量工 作； 施工兴建阶段：按设计的精度要求建立施工控制网，在实地准确的标定出工程结 构各部分的平面位置和高程，为工程施工和安装提供测量依据； 运营管理阶段：工程竣工后为监视工程状况和保障工程安全所进行的周期性重复 测量，即变形观测； 此外还有精密工程测量，测量精度在毫米级以上；基于工程测量专题的地理信息 系统与建设、三维工业测量、房产测绘、灾害监测与预报等测绘工作。
测绘基础知识讲座
一、测绘学概论
1.基本概念
测绘学是以地球为研究对象，对地球进行测定和描述的科学。用仪器 测量地球表面自然形态的地理要素和人工设施的形状、大小、空间位 置及属性，并依据这些观测数据，通过地图制图方法绘制成各类地图。 测绘学是研究实体（包括地球整体、表面以及外层空间的各种自然和 人造物体）和地理空间分布有关的几何、物理、人文及随时间变化信 息的采集、处理、管理、更新和利用的科学与技术。对地球而言是研 究测定和推算地面及其外层空间点的几何位置，确定地球形状和重力 场，获取地球表面自然形态和人工设施几何分布以及相关属性信息， 编制各种地图，建立地理信息系统，为国家建设发展提供服务的学科。
地图制图学主要包括： 地图投影：是研究把曲面上经纬线网描绘成平面图形所产生的各种变形特性、大 小以及投影方法等； 地图编制：研究制作地图的理论与技术，包括制图资料的分析处理、原图编绘、 图例及表示方法、图形色彩、制印方案等编图过程的设计； 地图设计：通过研究、实验制定新编地图内容、表现形式、生产工艺等工作； 地图印制：研究复制和印刷地图过程中各种工艺的理论和技术方法； 地图应用：研究地图分析、地图评价、地图阅读、地图量算和图上作业等相关内 容。
表示方式有两种：一是采用大地经纬度和大地高程，二是以地球质心为原点的 空间直角坐标系中的三维坐标；
研究地球重力场是指利用地球的重力作用研究地球形状。
研究采用的方法：几何法和物理法
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一、测绘学概论
1) 大地测量学
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一、测绘学概论
3.学科分类
2) 摄影测量学 摄影测量是研究利用摄影或遥感手段获取目标物的影像数据，从中提取几何 或物理的信息，并通过图形、图像和数字形式表达测绘成果的科学。
3) 制作地图并以图形方式，将自然界和人类社会现象的空间分布、相 互位置关系以及动态变化信息反映和展示出来。
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一、测绘学概论
2.研究内容
4) 在国家经济建设和国防工程建设的规划、设计、施工和运营管理中， 都需要进行相应的测绘工作，利用测绘资料引导工程建设的实施，监 测工程建筑物的形态变化。
摄影测量学包括：航空摄影、航天摄影和地面摄影。 航空摄影是指通过飞机或其它航空飞行器利用摄影相机摄取地面景物影像的技术； 航天摄影是在航天飞行器（卫星、航天飞机、飞船）中利用摄影相机或其他遥感
探测器获取地球图像和相关数据的技术； 地面摄影是利用安置在地面上基线两端点处的专用摄影相机拍摄立体像对，对所
长半轴 a＝6378137m
地心引力常数 GM＝3.986004418×1014m3s-2
扁率 f＝1/298.257222101
自转角速度 ω＝7.292l15×10-5rad s-1
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二、坐标高程系统
3.高程系统
高程系统
正高系统：是以大地水准面为基准面的高程系统。
正常高Hr
正高Hg
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三、地形图
1.基本比例尺
各国地形图采用的基本比例尺系统大致相同，目前中国采用的基本比例尺系统为： 1∶5百、1∶1千、1∶2千、1∶5千、1∶1万、1∶2.5万、1∶5万、1∶10万、1∶25万、 1∶50万、1∶100万有十一种。水电工程测绘接触较多的是1:500～1:1万地形图。 地图投影：1:100万比例尺地形图采用双标准纬线等角圆锥投影，其余比例尺的地形图 采用的是高斯--克吕格投影，即横轴等角切圆柱投影，投影所用椭球体为大地基准面 椭球。投影分带带宽为6°（1:1万及以上比例尺的地图采用3°带）。每带的坐标原点 为赤道与中央经线向西平移500km后所得纵向直线的交点。
5) 由于海洋环境的复杂性与特殊性，其测绘工作与陆地测量存在很大 区别，故此对海洋水域的测量方法和仪器设备需要开展针对性的研究。
6) 受测量仪器缺陷、测绘者技术水平和感官局限性以及自然环境各种 因素影响，致使测绘工作中的测量结果会存在误差，因此需研究和处 理带有误差的观测值，消除或削弱误差影响，以便提高观测质量。这 就是测量学中数据处理与平差问题。
摄目标物进行测绘的技术。
摄影测量研究的主要内容：获取目标影像，对影像进行处理，将获得的成果 以图形、图像或数字方式予以表达。
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一、测绘学概论
2）摄影测量学
2018-07-02
一、测绘学概论
3.学科分类
3) 地图制图学 地图制图学是研究模拟地图和数字地图的基础理论、地图设计、地图编制和 复制的技术方法及其应用的学科。
似大地水准面
它是从地面点沿正常重力线方向量取正常高获得端点所构成的封闭曲面。 似大地水准面是为便于计算而引入的辅助面。它与大地水准面不完全吻合， 但十分接近，在海洋面上似大地水准面与大地水准面重合，而在大陆上存在微 小差异。
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二、坐标高程系统
参考椭球面
取大小与大地体相接 近的旋转椭球作为地球的 参考形状和大小，其椭球 体的表面称之为参考椭球 面。