大地水准面
工程测量习题
1.什么叫大地水准面?有何特性？它在测量工作中起何作用？大地水准面是指与平均海水面重合并延伸到大陆内部的水准面.在测量工作中，均以大地水准面为依据。
因地球表面起伏不平和地球内部质量分布不匀,故大地水准面是一个略有起伏的不规则曲面.该面包围的形体近似于一个旋转椭球，称为“大地体”，常用来表示地球的物理形状。
特点:1、水准面上任意一点铅垂线都垂直于该点的曲面；2、是一个重力曲面.作用:是测量工作的基准面.2.什么叫大地体、总地球椭球、参考椭球？大地体是地理学中的一个科学术语.是指由大地水准面所包围的地球形体。
测量学里用大地体表示地球形体。
与大地水准面最接近的地球椭球称为总地球椭球。
总地球椭球只有一个.参考椭球是与某个区域如一个国家大地水准面最为密合的椭球，可以有许多个。
3.测量常用的坐标系有几种？各有何特点？（1)天文坐标系;天文地理坐标又称天文坐标，表示地面点在大地水准面上的位置，它的基准是铅垂线和大地水准面，它用天文经度λ和天文纬度φ两个参数来表示地面点在球面上的位置.过地面上任一点P的铅垂线与地球旋转轴NS所组成的平面称为该点的天文子午面，天文子午面与大地水准面的交线称为天文子午线，也称经线。
称过英国格林尼治天文台G的天文子午面为首子午面.过P点的天文子午面与首子午面的二面角称为P点的天文经度.在首子午面以东为东经,以西为西经，取值范围为。
同一子午线上各点的经度相同。
过P点垂直于地球旋转轴的平面与地球表面的交线称为P点的纬线,过球心O的纬线称为赤道.过P点的铅垂线与赤道平面的夹角称为P点的天文纬度。
在赤道以北为北纬,在赤道以南为南纬(2）大地坐标系:以大地经度L,大地纬度B和大地高H表示地面点的空间位置，以法线为基准线,椭球体面为基准面,因此同一点的垂线和法线不一致，因而产生垂线偏差，目前我国常用的坐标系有：① 1954年北京坐标系；② 1980年国家大地坐标系;③ WGS～84坐标系。
3、空间直角坐标系、坐标原点O是在地球椭球体中心，z轴指向地球北极,x轴指向格林尼系子午面与地球赤道面交经理,y轴垂直于xoz平面构成右手坐标系。
大地水准面重力关系
大地水准面重力关系是指地球表面上的重力与大地水准面之间的关系。
与大地水准面对应，重力加速度是常数9.80665m/s2。
由于地球表面形状不是平坦的，所以大地水准面是一个抽象概念。
实际上，大地水准面是
地球表面上的一个平面，其中重力加速度与常数9.80665m/s2相等。
因此，我们可以将大地水准面看作是地球表面上的一个重力场，其中重力加速度与常数
9.80665m/s2相等。
在这个重力场中，物体会沿着重力的方向运动，并且速度会不断增加。
这就是为什么物体
会从高处坠落的原因。
大地测量学考前复习资料
１、大地水准面：假定海水面完全处于静止和平衡状态（没有风浪、潮汐及大气压变化的影响），把这个海水面伸延到大陆下面，形成一个封闭曲面，在这个面上都保持与重力方向正交的特性，则这个封闭曲面称为大地水准面。
2、球面角超：球面多边形的内角和与相应平面上的内角和与（n-2）×180°的差值3、底点纬度：在y =0时，把x 直接作为中央子午线弧长对应的大地纬度B ，叫底点纬度。
4、高程异常：似大地水准面与椭球面的高程差。
5、水准标尺零点差：一对水准标尺的零点误差之差。
2、总椭球体：总椭球体的中心与地球的质心重合，其短轴与地球的地轴重合，起始子午面与起始天文子午面重合，而且与地球体最佳密合的椭球体。
3、大地主题反算：已知椭球面上两点的大地经纬度求解两点间的大地线长度与正反方位角。
4、子午线收敛角：高斯投影面上任意点子午线的投影线的切线方向与该点坐标的正北方向的夹角。
5、水准标尺基辅差：精密水准标尺同一视线高度处的基本分划与辅助分划差。
大地测量学：是在一定的时间-空间参考系统中，测量和描绘地球及其他行星体的一门学科。
大地测量学的基本体系：几何大地测量学（确定地球的形状和大小及地球地面点的几何位置）、物理大地测量学（重力测量，确定地球形状及其外部重力场）、空间大地测量。
建立大地基准的任务：就是求定旋转椭球的参数及定向和定位。
建立大地基准的目的：建立一个与某个国家或地区拟合最佳的旋转椭球。
正高：以大地水准面为参考的高程系统。
正常高：以似大地水准面为参考面的高程系统。
地高：把纬度45°重力值作为高程系统的重力水准面。
三者关系：H=H 正常+ξ H=H 正+N ξ—高程异常 N —大地水准面差距1954北京坐标系：1）椭球参数有较大误差。
2）参考椭球面与我国大地水准面存在着自西向东的系统倾斜。
3）几何大地测量和物理大地测量的应用参考面不统一。
4）定向不明确。
1980国家大地坐标系：1）采用1975国际大地测量与地球物理联合会上推荐的4个椭球参数。
大地测量学基础
2020年10月28日星期三12时57分11秒
（一）天球坐标系
1.天球的基本概念： 天球、天极、天球赤道、天球子午圈、 时圈、黄道、黄赤交角、春分点、黄极、 岁差与章动 2.天球坐标系的建立 1）天球空间直角坐标系 2）天球球面坐标系
第二章 大地测量基础知识
§2-1 大地测量的基准面和基准线 一、水准面与大地水准面
1、水准面 我们把重力位相等的面称为重力等位面，也就 是我们通常所说的水准面。水准面有无数个。 1）水准面具有复杂的形状。 2）水准面相互既不能相交也不能相切。
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3）每个水准面都对应着唯一的位能W=C=常 数，在这个面上移动单位质量不做功，亦即所做 的功等于0，即dW=-gsds，可见水准面是均衡面。
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天球基本概念（1）
天球：我们 把以地球M 为中心，以 无穷远的距 离为半径所 形成的球称 作天球。
天极：地球自
转的中心轴线 简称地轴，将 其延伸就是天 轴，天轴与天 球的交点称为 天极，Pn在北 称作北天极， PS，在南称作
南天极。
天球赤道：
通过地球质心 M与地轴垂直 的平面称为天 球赤道面，天 球赤道面与天 球相交的大圆 就称为天球赤 道。
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4、但对于天文大地测量及大地点坐标的推算， 对于国家测图及区域绘图来说，往往采用其大小 及定位定向最接近于本国或本地区的地球椭球。 这种最接近，表现在两个面最接近即同点的法线 和垂线最接近。所有地面测量都依法线投影在这 个椭球面上，我们把这样的椭球叫参考椭球。
何谓大地水准面
何谓大地水准面？它在测量工作中起何作用？答：静止平衡状态下的平均海水面, 向大陆岛屿延伸而形成的闭合水准面。
特性: 唯一性、等位面、 不规则曲面；作用：测量野外工作的基准面。
测量中常用的坐标系有几种？各有何特点？不同坐标系间如何转换坐标？答：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。
什么叫绝对高程？什么叫相对高程？两点间的高差如何计算？答：绝对高程H （海拔）：地面点沿铅垂线方向到大地水准面的距离；相对高程H'：地面点沿铅垂线方向到任意水准面的距离。
高差h ：地面两点高程之差；''A B A B AB H H H H h -=-=。
什么是测量中的基准线与基准面？在实际测量中如何与基准线与基准面建立联系？答：重力方向线即铅垂线, 是测量工作的基准线；测量上统一以大地水准面为野外测量工作基准面。
地面点空间位置一般采用三个量表示。
其中两个量是地面点沿投影线（铅垂线）在投影面（大地水准面）上的坐标；第三个量是点沿着投影线到投影面的距离（高度）。
测量工作的基本原则是什么？哪些是测量的基本工作？答：测量工作应遵循两个原则：从整体到局部，先控制后碎部（为了减少误差结累；加快测量速度,这项原则是对总体工作）；前项工作未作检核，不进行下一步工作（从而保证成果质量，是对测绘具体工作）。
何为视准轴?何为视差?产生视差的原因是什么?怎样消除视差?答：通过物镜光心与十字丝交点的连线CC 称为望远镜视准轴，视准轴的延长线即为视线，它是瞄准目标的依据。
标尺像没成在十字丝分划板上引起的读数误差称为视差。
其原因由于物镜调焦不完善，使目标实像不完全成像在十字丝平面上。
消除：望远镜对准天空或明亮背景，旋转目镜调焦螺旋使十字丝分划板清晰；再用望远镜对准标尺，旋转物镜调焦螺旋，使标尺像清晰。
水准仪有哪些主要轴线？它们之间应满足什么条件？什么是主条件？为什么？答：水准仪的轴线主要有：视准轴CC ，水准管轴LL ，圆水准轴'L 'L ，仪器竖轴VV 。
高程基准面和大地水准面的关系
高程基准面和大地水准面的关系高程基准面和大地水准面是地球上两个重要的测量基准面。
高程基准面是指在地球表面上选定的一个水平面，用于测量地面高度的参考面。
而大地水准面则是指在地球上所有点处的重力势能相等的水平面，是测量海拔高度的参考面。
两者之间的关系是密不可分的。
首先，高程基准面和大地水准面都是用来测量地面高度的参考面。
但是，它们的测量方法和精度却有所不同。
高程基准面是通过测量地面上的高程点，然后将这些点连接起来形成的一个水平面。
而大地水准面则是通过测量海拔高度，然后根据重力势能相等的原理计算得出的一个水平面。
由于大地水准面是全球范围内的参考面，因此其精度要比高程基准面高得多。
其次，高程基准面和大地水准面之间的关系是通过高程基准面的基准点与大地水准面的基准点之间的高差来确定的。
在中国，高程基准面的基准点是北京的永定门地基点，而大地水准面的基准点是上海的黄浦江水准点。
这两个基准点之间的高差就是高程基准面和大地水准面之间的高差。
在中国，这个高差约为30米左右。
最后，高程基准面和大地水准面的应用范围也有所不同。
高程基准面主要用于测量地面高度，如建筑物高度、山峰高度等。
而大地水准面则主要用于测量海拔高度，如山顶高度、湖泊水位等。
在实际应用中，两者的测量精度和应用范围都需要根据具体情况进行选择。
综上所述，高程基准面和大地水准面是地球上两个重要的测量基准面。
它们之间的关系是通过基准点之间的高差来确定的。
在实际应用中，需要根据具体情况选择合适的测量基准面，以保证测量结果的精度和准确性。
高程基准面和大地水准面的关系
高程基准面和大地水准面的关系在地理、测量和工程领域中，高程基准面和大地水准面是两个重要的概念，它们之间存在着密切的关系。
高程基准面是用来测量和表示地球表面上各点的高度的参考平面，而大地水准面则是用来描述地球上不同地区的平均海平面高度的参考面。
本文将详细介绍高程基准面和大地水准面的概念以及它们之间的关系。
我们来了解一下高程基准面的概念。
高程基准面是用来测量地面上各点高度的参考平面，也可以说是一个水平的参考面。
通常情况下，高程基准面是选取一个地点作为基准点，以该点的高程为零点，然后根据一定的测量方法和技术，对其他地点的高度进行测量和比较。
在测量和工程领域中，常用的高程基准面有平均海平面、椭球面和大地水准面等。
这些基准面是通过测量多个点的高程数据，然后进行平均或拟合得到的。
接下来，我们来了解一下大地水准面的概念。
大地水准面是用来描述地球上不同地区的平均海平面高度的参考面。
地球表面存在着不同的高低起伏，海洋、陆地和山脉等地貌特征使得地球表面并不是完全平坦的。
为了能够进行高程测量和比较，需要建立一个统一的参考面，这就是大地水准面。
大地水准面是基于海平面的平均高度而确定的，通常选取一个海岸点作为基准点，以该点的高程为零点，然后根据一定的测量方法和技术，对其他地点的高度进行测量和比较。
高程基准面和大地水准面之间存在着密切的关系。
一方面，高程基准面可以作为大地水准面的一种实现方式。
例如，在全球范围内，使用平均海平面作为大地水准面的基准面是比较常见的做法，而平均海平面也可以看作是一种特定的高程基准面。
另一方面，高程基准面和大地水准面的选择都受到一定的限制和条件。
在实际测量中，选择高程基准面和大地水准面时需要考虑测量的目的、精度要求、地理位置等因素。
不同的测量项目和地区可能选择不同的高程基准面和大地水准面。
总结起来，高程基准面和大地水准面是用来测量和描述地球表面高度的参考平面。
高程基准面是用来测量地面上各点高度的参考平面，而大地水准面是用来描述地球上不同地区的平均海平面高度的参考面。
高程基准面和大地水准面的关系
高程基准面和大地水准面的关系
高程基准面指的是一种用来描述地球表面高度的基准面，它是一条经过地球表面的参考平面。
而大地水准面则是一种描述海平面高度的基准面，它是一个经过海平面的参考平面。
这两个基准面之间存在着一定的关系。
通过测量不同地点的高度差，可以确定高程基准面与大地水准面之间的差异。
这种差异被称为高程系统高差。
在实际应用中，为了保证测量结果的精度和一致性，通常会使用国家或地区统一的高程基准面和大地水准面。
例如，在中国大陆地区，采用的是1985国家高程基准和国家大地水准面。
在工程测量、地理信息系统等领域中，高程基准面和大地水准面的精确测量和建立是十分重要的基础工作。
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大地水准面、参考椭球体、基准面、地图投影之关系
1 地图投影：大地水准面：指平均海平面通过大陆延伸勾画出的一个连续的封闭曲面。
大地水准面包围的球体称为大地球体。
从大地水准面起算的陆地高度，称为绝对高度或海拔。
地球椭球体（拟地球椭球体、似地球椭球体）：近似的代表地球大小和形状的数学曲面，一般采用旋转椭球。
其大小和形状常用长半径a 和扁率α表示。
1980年中国国家大地坐标系采用国际大地测量学与地球物理学联合会第十六届大会推荐的1975年椭球参考值：a=6378140，α=1∶298257。
参考椭球体：形状、大小一定，且经过定位，定向的地球椭球体称为参考椭球。
是与某个区域如一个国家大地水准面最为密和的椭球面。
参考椭球面是测量计算的基准面，法线是测量计算的基准线。
我国的大地原点，即椭球定位做最佳拟合的参考点位于陕西省泾阳县永乐镇。
大地基准面：用于尽可能与大地水准面密合的一个椭球曲面，是人为确定的。
椭球面和地球肯定不是完全贴合的，因而，即使用同一个椭球面，不同的地区由于关心的位置不同，需要最大限度的贴合自己的那一部分，因而大地基准面就会不同。
椭球体与大地基准面之间的关系是一对多的关系，也就是基准面是在椭球体基础上建立的，但椭球体不能代表基准面，同样的椭球体能定义不同的基准面，如前苏联的Pulkovo 1942、非洲索马里的Afgooye基准面都采用了Krassovsky椭球体，但它们的大地基准面显然是不同的。
每个国家或地区均有各自的基准面，我们通常称谓的北京54坐标系、西安80坐标系实际上指的是我国的两个大地基准面。
我国参照前苏联从1953年起采用克拉索夫斯基(Krassovsky)椭球体建立了我国的北京54坐标系，1978年采用国际大地测量协会推荐的1975地球椭球体（IAG75）建立了我国新的大地坐标系--西安80坐标系，目前大地测量基本上仍以北京54坐标系作为参照，北京54与西安80坐标之间的转换可查阅国家测绘局公布的对照表。
WGS1984基准面采用WGS84椭球体，它是一地心坐标系，即以地心作为椭球体中心，目前GPS测量数据多以WGS1984为基准。
大地水准面
一种综合利用天文大地测量和重力测量数据计算相对大地水准面差距的方法。它是在两已知天文大地点A、B 相距较远(例如几十公里到百余公里)的情况下，利用此两点周围一定区域内的大地水准面上的重力异常数据，去 改正天文水准中相对垂线偏差不成线性变化的影响。用公式表示为：
，
式中ΔNg是用重力异常计算的重力改正项。这样在计算相对大地水准面差距之差时，只要很稀疏的天文点就 可以进行,因此可以只利用国家大地中已有的天文点,减少了天文测量的工作量，而代之以一定范围内的重力测量 工作。
1937年，M.C.莫洛坚斯基曾提出用椭圆双曲坐标系模板按点的重力异常计算天文重力水准中的重力改正项 ΔNg。1958年，中国大地测量学者方俊提出用直角坐标系按平均重力异常计算这一重力改正项的模板。此项工作 采用电子计算机进行计算。
从1958年开始，中国沿一等三角锁布设了天文水准和天文重力水准线路，组成了几个闭合环。为了避免误差 积累，将它分为一等（高精度）和二等（低精度）两个等级。这样，从中国大地原点开始，沿天文水准和天文重 力水准线路递推到最远点的高程异常误差将不超过±3米，以此满足天文大地归算起始边长的要求。
一个假想的、与静止海水面相重合的重力等位面，以及这个面向大陆底部的延伸面。它是高程测量中正高系 统的起算面。
大地水准面同平均地球椭球面或参考椭球面之间的距离（沿着椭球面的法线）都称为大地水准面差距。前者 是绝对的，也是唯一的；后者则是相对的，随所采用的参考椭球面不同而异。
方法
天文水准
天文重力水 准
随着大地测量学科的发展,确定大地水准面的研究已经有一个多世纪,特别是近半个世纪来,随着卫星大地测 量和相关地学学科的发展,这一领域的研究日趋活跃,确定一个高分辨率高精度的全球大地水准面已成为本世纪大 地测量学科发展带有全局性的战略目标 。
测量学重点归纳
测量学重点参考第一章大地水准面（p8）1、物理表面：水准面⑴重力的方向称为铅垂线，铅垂线是测量工作的基准线。
⑵设想将静止的海水面向陆地延伸，形成一个封闭的曲面，称为水准面。
①通过平均海水面的水准面，称为大地水准面，大地水准面是测量工作的基准面。
大地水准面所包围的地球形体称为大地体，它代表了地球的自然形状和大小。
②真实存在：大地水准面；实际使用的：似大地水准面。
水准面特性处处与铅垂线垂直。
地理坐标（区别天文坐标和大地坐标p10）⑴天文坐标----能直接测量⑵大地坐标①不能实测，只能用计算②地球仪上的经纬网是大地坐标高斯—克吕格平面直角坐标（p11）1、高斯-克吕格平面直角坐标⑴不同的参考椭球确定不同的参心坐标系。
相同的参考椭球元素，但定位和定向不同，也是不同的参心坐标系。
⑵高斯投影变形：中央经线投影后为直线，没有变形；离中央经线越远，变形越大。
①投影分带：将投影区域限制在靠近中央子午线两侧的有限范围内，这种确定投影带宽度的工作，叫做投影分带。
②高斯投影只在生产地形图使用，高斯平面直角坐标适用于大区域。
⑶三度带与六度带①6°带划分：从东经0°开始，自西向东将整个地球分成60个带；3°带划分：从东经°开始自西向东将整个地球分成120个带。
②在我国范围内，三度带的编号自西向东为25～45，共21个；六度带的编号为13～23，共11个。
⑷高斯-克吕格平面直角坐标系的建立①坐标系的构建方法：一投影带建立一个直角坐标系，赤道为横轴y，向东为正，中央经线为纵轴x，向北为正。
交点为原点。
坐标的表示方法：横坐标为坐标值+500km，前面加上带号。
②国家高斯平面点P，.157)所表示的意义：a.表示点P在高斯平面上至赤道的距离：x=;b.其投影带的带号为38，P点离38带的纵轴x轴的实际坐标y==。
③测图一定要在第一象限。
⑸高程系①点通过法线投影到参考椭球面的高程为大地高。
（应用于GPS）②1956年黄海高程系、1985年国家高程基准和2000国家大地坐标系CGGS③绝对高程H----到大地水准面的铅垂距离；相对高程H’---到假定水准面的起床距离；高差----地面两点之间的高程之差，高差也有正负。
地球椭球面相对大地水准面的高度
地球椭球面相对大地水准面的高度1. 引言地球是一个近似于椭球形状的天体，其表面并不完全平坦。
在测量地球表面高度时，我们通常使用两个参考面：地球椭球面和大地水准面。
本文将详细介绍地球椭球面相对大地水准面的高度。
2. 地球的形状地球并非一个完美的圆体，而是一个略带扁平的椭球体。
这是由于地球自转引起的离心力造成了赤道区域稍微膨胀，使得赤道半径略大于极半径。
因此，我们需要使用一个椭圆来描述地球的形状。
3. 地球椭圆参数为了精确描述地球的形状，我们使用一组参数来定义一个参考椭圆。
这些参数包括：- 赤道半径：表示赤道上最长的半径。
- 极半径：表示通过两极之间最短距离所得到的半径。
- 扁率：用来衡量赤道半径与极半径之间的差异程度。
根据国际标准，目前通常使用WGS84椭球参数来描述地球的形状。
4. 大地水准面大地水准面是一个理论上的参考面，可以近似看作海平面。
在实际测量中，我们使用水准仪和测量工具来确定某个位置相对于大地水准面的高度。
这种测量方法称为水准测量。
5. 地球椭球面地球椭球面是一个理论上的参考曲面，用于描述地球表面的形状。
它并不完全符合真实的地形，但在大多数测量和计算中被广泛使用。
椭球面可以通过椭圆参数来定义，并且与大地水准面存在一定的偏差。
6. 地球椭球面与大地水准面之间的高度差由于地球表面并不完全规则，所以地球椭圆与大地水准面之间存在一定的高度差。
这种高度差通常被称为“正常高差”或“异常高差”。
正常高差是指在没有其他因素影响时，由于地球形状引起的高度差；而异常高差则是指由于其他因素（如重力变化、大气压力等）引起的额外高度变化。
7. 正常高差的计算正常高差可以通过测量地球椭球面和大地水准面之间的距离来计算。
这种测量通常使用全球定位系统（GPS）等技术进行。
在计算时，需要考虑到地球椭球面的形状参数以及地球表面的曲率。
8. 异常高差的影响因素除了正常高差外，异常高差也是测量地球表面高度时需要考虑的因素之一。
大地水准面文件格式-定义说明解析
大地水准面文件格式-概述说明以及解释1.引言1.1 概述大地水准面文件格式是指用于记录和存储大地水准面数据的特定文件格式。
在测量和研究大地水准面过程中，准确而完整的数据记录至关重要。
为了保证数据的可靠性和一致性，科学家们提出了一种统一的文件格式，即大地水准面文件格式。
概述部分旨在介绍大地水准面文件格式的背景和基本概念。
首先，大地水准面是指地球表面上一点与重力垂直方向的曲面。
这个概念起源于测量地球表面形状的需求，因为地球并非完美的球体，而是一个微微扁平的椭球体。
大地水准面的测量具有重要的科学和实际价值，对于地质研究、测绘制图以及工程建设等领域都具有重要意义。
为了准确测量大地水准面并记录相关数据，科学家们开发了大地水准面文件格式。
这种文件格式使用标准的数据结构和编码规则，可以清晰地描述和存储大地水准面的各种参数和测量结果，包括高程信息、坐标系、数据质量等。
通过统一的文件格式，不同测量和研究单位可以方便地共享和交流数据，提高数据的可比性和可重复性。
大地水准面文件格式的出现和应用，对于促进大地水准面研究的发展起到了重要的推动作用。
它不仅提高了数据的可靠性和一致性，还方便了科学家们进行数据处理和分析。
此外，大地水准面文件格式的标准化还带来了数据共享和合作研究的便利，加快了地球科学领域的发展步伐。
综上所述，大地水准面文件格式是一种为了记录和存储大地水准面数据而设计的特定文件格式。
它的出现不仅提高了数据的可靠性和一致性，还推动了大地水准面研究的发展。
随着技术的不断进步和需求的不断增长，我们对大地水准面文件格式的研究和改进也将持续进行。
接下来的部分将详细介绍大地水准面文件格式的定义、重要性以及测量方法，以期进一步加深我们对大地水准面的认识和应用。
1.2 文章结构本文分为引言、正文和结论三个部分，各部分的内容安排如下：引言部分旨在对大地水准面文件格式进行概述，并介绍文章的结构和目的。
首先会对大地水准面进行简要的定义和重要性的阐述，说明为什么大地水准面文件格式是值得关注和研究的。
大地水准面、似大地水准面、参考椭球面区别与关系
参考椭球面：实则就是我们所做的参考椭球表面是一个理想化的球面，可以完全利用数学公式表示球面上的点，大地水准面：设想一个与静止的平均海水面重合并延伸到大陆内部的包围整个地球的封闭的重力位水准面。
大地水准面是大地测量基准之一，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地结合起来，使人们在确定空间几何位置的同时南极地区布格大地水准面，还能获得海拔高度和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物质结构、密度和分布等信息，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重要作用。
似大地水准面：似大地水准面——从地面点沿正常重力线量取正常高所得端点构成的封闭曲面。
似大地水准面严格说不是水准面，但接近于水准面，只是用于计算的辅助面。
它与大地水准面不完全吻合，差值为正常高与正高之差。
正高与正常高的差值大小，与点位的高程和地球内部的质量分布有关系，在我国青藏高原等西部高海拔地区，两者差异最大可达3米，在中东部平原地区这种差异约几厘米。
在海洋面上时，似大地水准面与大地水准面重合。
关系以及用途是这样的：正高是指从一地面点沿过此点的重力线到大地水准面的距离。
是天文地理坐标(Ψ，λ，Hg)的高程分量。
因此，大地水准面则是正高的定义基础。
正常高是指从一地面点沿过此点的正常重力线到似大地水准面的距离。
因此，似大地水准面则是正常高的定义前提。
我国规定采用的高程系统是正常高系统。
如果不是进行科学研究，只是一般使用，正常高系统结果在国内也可以称为海拔高度。
大地高是指从一地面点沿过此点的地球椭球面的法线到地球椭球面的距离。
是大地地理坐标（B，L，H）的高程分量H。
大地高与正常高的差异叫做高程异常，GPS测定的是大地高，要求正常高必须先知高程异常。
在局部GPS网中巳知一些点的高程异常（它由GPS水准算得），考虑地球重力场模型，利用多面函数拟合法求定其它点的高程异常和正常高。
参考椭球面与大地水准面之间的距离
参考椭球面与大地水准面之间的距离
椭球面与大地水准面之间的距离是地球测量学中一个重要的概念。
它涉及到地球的形状和测量的精度，对于建筑工程、导航系统和地图绘制等领域都具有重要意义。
大地水准面是指在某一地区上任意一点上的重力位势面，它是由地球引力和地球自转力共同作用形成的。
而椭球面则是用来近似地球形状的数学模型，它是一个既不完全是球形又不完全是扁球形的形状。
椭球面与大地水准面之间的距离通常被称为大地水准面偏差。
这个偏差是由于地球的真实形状与椭球面之间的差异导致的。
在地球的不同地区，这个偏差的数值是不同的。
通过测量这个偏差，我们可以更准确地了解地球的形状，从而提高测量的精度。
为了测量大地水准面偏差，地球测量学家通常会采用重力测量和水准测量两种方法。
重力测量是通过测量地球上不同点的重力场强度来推断大地水准面的形状。
水准测量则是通过测量地球上不同点的高度差来确定大地水准面的形状。
在实际应用中，测量大地水准面偏差可以帮助我们更准确地测量地球上的各种物理量。
例如，在建筑工程中，我们需要知道地球的真实形状才能设计出稳定的建筑结构。
在导航系统中，我们需要知道地球的形状才能准确地计算出位置和航向。
在地图绘制中，我们需
要知道地球的形状才能制作出精确的地图。
椭球面与大地水准面之间的距离是地球测量学中一个重要的概念。
通过测量这个距离，我们可以更准确地了解地球的形状，提高测量的精度，并在各个应用领域中获得更好的结果。
地球的形状和测量的精度对于人类的生活和工作都具有重要意义，我们应该持续不断地努力研究和改进测量技术，以更好地认识和利用地球。
大地水准面、参考椭球体、 基准面、地图投影之关系
1 地图投影：大地水准面：指平均海平面通过大陆延伸勾画出的一个连续的封闭曲面。
大地水准面包围的球体称为大地球体。
从大地水准面起算的陆地高度，称为绝对高度或海拔。
地球椭球体（拟地球椭球体、似地球椭球体）：近似的代表地球大小和形状的数学曲面，一般采用旋转椭球。
其大小和形状常用长半径a和扁率α表示。
1980年中国国家大地坐标系采用国际大地测量学与地球物理学联合会第十六届大会推荐的1975年椭球参考值：a=6378140，α=1∶298257。
参考椭球体：形状、大小一定，且经过定位，定向的地球椭球体称为参考椭球。
是与某个区域如一个国家大地水准面最为密和的椭球面。
参考椭球面是测量计算的基准面，法线是测量计算的基准线。
我国的大地原点，即椭球定位做最佳拟合的参考点位于陕西省泾阳县永乐镇。
大地基准面：用于尽可能与大地水准面密合的一个椭球曲面，是人为确定的。
椭球面和地球肯定不是完全贴合的，因而，即使用同一个椭球面，不同的地区由于关心的位置不同，需要最大限度的贴合自己的那一部分，因而大地基准面就会不同。
椭球体与大地基准面之间的关系是一对多的关系，也就是基准面是在椭球体基础上建立的，但椭球体不能代表基准面，同样的椭球体能定义不同的基准面，如前苏联的Pulkovo 1942、非洲索马里的Afgooye基准面都采用了Krassovsky 椭球体，但它们的大地基准面显然是不同的。
每个国家或地区均有各自的基准面，我们通常称谓的北京54坐标系、西安80坐标系实际上指的是我国的两个大地基准面。
我国参照前苏联从1953年起采用克拉索夫斯基(Krassovsky)椭球体建立了我国的北京54坐标系，1978年采用国际大地测量协会推荐的1975地球椭球体（IAG75）建立了我国新的大地坐标系--西安80坐标系，目前大地测量基本上仍以北京54坐标系作为参照，北京54与西安80坐标之间的转换可查阅国家测绘局公布的对照表。
WGS1984基准面采用WGS84椭球体，它是一地心坐标系，即以地心作为椭球体中心，目前GPS测量数据多以WGS1984为基准。
土木工程测量知识点
第一章1、什么是水准面、大地水准面？大地水准面有何特性？答：所谓水准面是假想处于静止状态的海水面延伸穿过陆地和岛屿，将地球包围起来的封闭曲面。
所谓大地水准面是通过平均海水面的水准面。
大地水准面具有唯一性，水准面和大地水准面具有共同的特性，即处处与铅垂线方向相垂直。
2、大地测量作业的基准面、基准线是什么？答：大地水准面和铅垂线是大地测量作业的基准面和基准线。
3、什么是绝对高程？什么是相对高程？什么是高差？答：高程是指地面点沿铅垂线到一定基准面的距离。
测量中定义以大地水准面作基准面的高程为绝对高程，简称高程，以H表示；以其它任意水准面作基准面的高程为相对高程或假定高程，以H'表示。
地面任意两点之间的高程之差称为高差，用h表示：切=禺-比=处-比无论采用绝对高程还是相对高程，两点间的高差总是不变的。
4、测量二维坐标系统有哪些？测量上的直角坐标系与数学上直角坐标系有何区别？答：测量二维坐标系统有球面或平面坐标：1）大地坐标系；2）高斯平面直角坐标系；3）独立平面直角坐标系。
无论是高斯平面直角坐标系还是独立平面直角坐标系，均以纵轴为一1轴, 横轴为「轴，这与数学上笛卡尔平面坐标系的二轴和*轴正好相反；测量与数学上关于坐标象限的规定也有所不同，二者均以北东为第一象限，但数学上的四个象限为逆时针递增，而测量上则为顺时针递增。
5、用水平面代替水准面，在距离测量及高程测量中的限度是多少？答：当地形图测绘或施工测量的面积较小时，可将测区范围内的椭球面或水准面用水平面来代替，这将使测量的计算和绘图大为简便，但必须有一定的限度。
距离测量时，以半径为10km 的区域作为用水平面代替水准面的限度；高程测量中，以距离100m为用水平面代替水准面的限度。
6、什么是直线定向？标准方向有哪些？答：直线定向就是确定一条直线与标准方向的夹角，一般用方位角表示。
标准方向有：1）真子午线指北端方向； 2 ）磁子午线指北端方向；3）平面坐标纵轴平行线指北端方向。
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1.1测量学的任务与内容
一、测量学概述：
测量学是研究 如何测定地面点的点位,将地球表面的各种地物、地貌及 其他信息测绘成图 确定地球形状和大小的一门学科。
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二、测量学的任务（三大内容）
1、工程规划设计阶段（测定） 地面 —— 图纸
由勘察设计部门对建设区域进行勘察测量，建立坐标系，布设控制网， 绘制地形图，为设计者提供地形条件。（测绘大比例图纸,在图纸上 进行规划、设计） 2、建筑施工阶段（测设） 图纸 —— 地面
大地水准面是唯一的
（大地水准面作为 测量的高程基准面）
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参考椭球体
1) 大地水准面——微小起伏、不规则、很难用数学方程表示。 2) 将地表地形投影到大地水准面上计算非常困难 3) 通常选择一个与大地水准面 非常接近、能用数学方程表示
的椭球面作为投影基准面，它
由椭圆NESW绕其短轴NS旋转 而成的旋转椭球，称参考椭球体，
（2）对高程影响
即便距离很短，也不能忽视地球曲率对高 程的影响； （3）对水平角的影响
当测区范围在100km2时，水平面代替水准 对角度影响仅为 0.51″，在普通测量工作中 可忽略不计。
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1.4 测量工作概述
一、测量工作的基本内容
地面点的空间位置是以投影平面上的坐标（x，y）和高程H决定的， 而点的坐标一般是通过水平角测量和水平距离测量来确定的，点的高 程是通过测定高差来确定的。
2）相对高程 地面点到假定水准面的铅垂线长为该点的相对高程。
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1.3 地球曲率对测量工作的影响
当测区范围较小时，可以将大地水准面近似当作水平面看待。本节讨论 将大地水准面近似当作水平面看待时，对水平距离和高程、角度的影 响。 (1)、对水平距离的影响 在半径为10km的区域中，地球曲率对距离的 影响可忽略不计；
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。 （ y*值大于500表示 该点在中央子午线东侧，
若y*值小于500结果表示
该点在中央子午线西侧）。
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3 独立平面直角坐标
在小地区的工程测量中，可将这个小区域（一般半径不大于10km的范 围内）的水准面近似看作水平面，并在该面上建立独立平面直角坐标 系，用平面直角坐标来表示地面点的平面位置。（注意与数学平面直 角坐标区别）规定x轴向北为正，y轴向东为正，坐标象限按顺时针编 号。
206265 "
长度单位
公制单位: 公里、米、分米、厘米、毫米
角度单位换算
1度（d）=60分（m）=3600秒（s） o=180o/=57.3o ´=3438´
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=206265
所以，测角、量距和测高差是测量的三项基本工作。 二、测量工作的基本原则
1、 布局上：由整体到局部; 精度上：由高级到低级;
次序上：先控制后细部.(目的:防止误差积累,分幅作业加快工作进度) 2、前一步工作未做检核不进行下一步工作
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1.5 计量单位
1800
180 60'
180 60 60"
建筑工程测量
山东英才学院测量课题组
主讲人 陈继光
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第一章
学习内容
绪论
测量工作贯穿于工程建设的整个过程，测量工作的质量直接关系到 工程建设的速度和质量。所以，每一位从事工程建设的人员，都必须 掌握必要的测量知识和技能。 本节主要介绍测量在建筑工程中的任务和概述,使学生了解： 了解建筑工程测量的任务与内容(学习什么) 理解地面点位的确定方法 (“做什么” ) 掌握建筑工程测量测量程序与原则(“如何去做”)
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测量平面直角坐标与数学平面直角坐标区别
相同点
1 计算公式相同； 2 正、负符号相同。
不同点
1 坐标轴不同；
2 起算角不同；
3 象限不同。
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4 地面点的高程
1)
绝对高程
地面点沿铅垂线到大地水准面的距离称该点的绝对高程或海拔， 简称绝对高程；通常用加点名作下标表示,如HA、HB；
即把图纸上设计好的建筑物，按设计要求测设到地面上，并为建筑 物施工的各阶段提供依据。（施工测量与竣工测量） 3、建筑物营运阶段（变形观测） 建筑物营运阶段测量监测。
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1.2测量坐标系
一、测量基准面、基准线：来自1.重力与铅垂线重力——地球上质点所受万有引力与离心力的合力。 铅垂线方向——重力方向（测量基准线）。
2. 水平面
小区域静止的水面称水平面,水平面与水准面相切。
3. 水准面
假想静止不动的水面延伸穿过陆地，包围整个地球，形成的封闭曲面称 水准面（水准面是处处与铅垂线垂直的连续封闭曲面）。
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大地水准面：
与平均海水面相吻合的水准面称大地水准面。（由常年 平均静止海水面并向大陆延伸所形成的不规则的封闭 曲面）。
（参考椭球 面 是测量
平面坐标计算工作 的基准面）
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二、确定点球面位置的坐标系 1、地理坐标系
地理坐标系常用经度λ 和纬度φ两个参数来表示 地面点在球面上的位置；
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2、高斯平面坐标系
球——园柱——平面—— 移轴 完成地球球面向平面转化
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某点坐标为x= 3263245m,