测量学基础知识

• 坐标原点选在测区西南角。
x
测区
o
y
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§ 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
§ 2.1 地球的形状和大小
二、基本概念
重
1. 重力方向线
离心力
力 的
即铅垂线,
地心引力
方
重力G
向
是测量工作的基准线
地心O
线
2. 水准面
称
为
自由静止的水面;
铅
是等位面, 有无数个
垂
线
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大地水准面
设想当海洋处于静止均衡状态时，将它 延伸到陆地内部所形成的封闭曲面。
Fra Baidu bibliotek
静止海水 面
陆地
大地水准面
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地球表面
大地水准面和铅垂线示意图
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起始天文 子午面
G•
E
O
地球自转轴
地球自然表面
地心O
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大地水准面
格林尼治天文台G
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§ 2.1 地球的形状和大小
二、基本概念
3. 大地水准面
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
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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 • x坐标：中央子午线向西
平移500km，向北为正。
• y坐标：赤道，向东为正。
• 为区分点位所在的高斯投 影带，在Y坐标前必须加 两位数的带号。
• 如：
• 我国六度带带号 N=13~23，三度带带号 n=25~45
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4. 大地体
由大地水准面包围的地球形体，是不规则球体。
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§ 2.1 地球的形状和大小
二、基本概念
5. 旋转椭球 与大地体非常接近的 数学椭球 长半径为a，短半径为b
Z Y
扁率 a b
a
数学模型
x2 y2 z2 1 a2 a2 b2
X
地球平均半径 R=6371km
R 1 (a a b) 3
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测量工作是在地球表面进行 的。地球表面虽然很不规则，有 高山、平原、丘陵、海洋等。但 这些起伏相对于地球本身十分微 小。
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一、地球的形状
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一、地球的形状
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一、地球的形状
为什么需要 抽象出
两个‘椭球’
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赤道面
S
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1.高斯投影
• 中央子午线和赤道 投影后成相互垂直 的直线。
• 中央子午线长度不 变，离中央子午线 越远变形越大。
• 为保证投影精度， 必须采用分带投影。
6度投影带：中央子午线经度为
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2.高斯投影分带
（1）6度投影带：中央子午线经度为 （2）3度投影带：中央子午线经度为
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§ 2.2 地球椭球——参考椭球体
• 旋转椭球理论上是唯一 的数学球体
• 旋转椭球参数，难以全 球统一确定；各国自己 测定并采用的旋转椭球 称为参考椭球
• 同时顾及地球几何参数 和物理参数的旋转椭球
称为地球椭球体，又称 为参考椭球体
• 参考椭球面是测量计算 和制图的基准面
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§ 2.1 地球的形状和大小
一、地球形状和大小 1. 地球是一个表面起伏较大的椭球 地球表面最高峰： 8844.43m 海洋底部最深处: 11022.00m 地球表面最大高差近20km 2. 地球又是一个近似光滑的水球 大陆面积: 占29% 海洋面积: 占71 % 3. 地球平均半径: 6371km
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§ 2.4 测量中常用的坐标系统
二、大地坐标系 基准面：参考椭球面 基准线：法线 地面点位用大地经度和 大地纬度来表示
1.1954年北京坐标系 2.1980国家大地坐标系 3.WGS-84世界大地坐标系
三、空间直角坐标系
三维坐标(X,Y,Z)
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1980国家大地坐标系 大地原点 ——位于陕西省泾阳县永乐镇
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§ 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
球面坐标，称为地理坐标 基准面：大地水准面 基准线：铅垂线 地面点位用天文经度和天 文纬度来表示
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第2章 测量学的基础知识
§ 2.1 地球的形状和大小
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第2章 测量学的基础知识
§ 2.1 地球的形状和大小
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第2章 测量学的基础知识
§ 2.1 地球的形状和大小
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第2章 测量学的基础知识
§ 2.1 地球的形状和大小
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第2章 测量学的基础知识
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§ 2.3 地面点位的确定
• 地球表面所有地 理空间信息总称 为地形。
• 地形包括 地物和地貌两大部 分
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§ 2.3 地面点位的确定
• 地物：地面上人造和天 然的固定物体
• 将地物特征点按比例缩 小在图纸上，并用一定 的地物符号绘制在地形 图上。
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§ 2.3 地面点位的确定
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3. 测量高斯平面直角坐标系与 数学笛卡尔平面直角坐标系的区别
x
y
Ⅳ
αⅠ
y
Ⅱ
Ⅰα
x
Ⅲ
Ⅱ
高斯
平面直角坐标系
Ⅲ
Ⅳ
笛卡尔
平面直角坐标系
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六、墨卡托投影——等角正圆柱投影 七、独立平面直角坐标系
• 在半径R<10km的范围内，可用水平面代替大地水准面作 为基准面。
• 以磁子午线的方向作为X轴，向北为正；其垂直方向为Y 轴，向东为正。
• 地貌：地面高低 起伏的形态
• 在地形图上通常 用等高线来表示 地貌
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§ 2.3 地面点位的确定
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起始大 地子午 面
E
N
• P（L B H）
H
• P
O
B
K
L
赤道
面
1、确定椭球的形状和大小 S 大地经度L 大地纬度B
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2、椭球的定位和定向 大地高H
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§ 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 五、高斯投影和高斯平面直角坐标系
1.高斯投影——横切椭圆柱正形投影。又称为高 斯—克吕格投影。同时满足等角和高斯投影条件。 目的：将球面坐标转换为平面坐标。
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高斯投影的概念
N
M
中
央
子
O
午 线