测绘学基础二知识课件
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➢全球范围与大地水准面最接近的地球椭球称为总地球椭球
➢与某个区域如一个国家大地水准面最为密合的椭球称为 参考椭球，其椭球面称为参考椭球面
➢参考椭球有许多个，而总地球椭球只有一个。
2.2 测量常用坐标系和参考椭球定位
一、测量常用坐标系 1、大地坐标系
➢大地坐标系是以参考椭球面作为基准面，以起始子午 面和赤道面作为在椭球面上确定某一点投影位置的两个 参考面。
(3)平面直角坐标系之间转换：课后自己推导。
二、地球椭球定位
确定地球椭球面与大地水准面的相关位置，使地球椭球面 与大地水准面最佳拟合，称为地球椭球定位
1、椭球定位种类：
⑴按照拟合区域：总 参椭 考球 椭定 球位 定： 位全 围 ：球 ， 局范 国 部围 家 范或
⑵按照定位方法：多单点点定定位位 ➢选定一地面点P作为大地原点, 测定该点精密天文坐 标和高程。令P点的大地经、纬度分别等于该点上的 天文经、纬度；由P点至某一点的大地方位角等于该 边的天文方位角； P至椭球面的高度恰好等于其至大 地水准面的高度。这样的定位方法称为单点定位法。
⑴高斯平面直角坐标系：由大地经、纬度经高斯投影 转换得到。
⑵独立平面直角坐标系： 当测区范围较小时（如小于100km2），把球面看作平面， 建立独立平面直角坐标系，这样地面点在投影面上的位置 就可以用平面直角坐标来确定。建立独立坐标系时，坐标 原点有时是假设的，假设的原点位置应使测区内各点的x、 y值为正。
3、地球椭球体
➢描述地球形状和大小的旋转椭球，称为“地球椭球”。 它也是测量内业计算的基准面。 ➢在几何大地测量中，椭球的形状和大小通常用长半 轴a 、短半轴b和扁率 f 来表示。
N
扁率 f a b
W
a
b
oa
a
E
S ➢椭球定位：确定大地水准面与椭球面之间的相对关系以使椭 球体与大地体间达到最好密合。
主要任务：
❖ 精确地测定地面点的位置及地球的形状和大小
❖ 将地球表面的形态及其他相关信息测绘成图 ❖ 进行经济建设和国防建设所需要的测绘工作
主要分支学科 ➢ 大地测量学: 几何大地测量学、物理大地测量学、空间大
地测量学
➢摄影测量学: 可按距离远近、用途、技术处理方法分类 ➢地图学:模拟地图、数字地图 ➢工程测量学: 建筑、水利、公路、铁路、矿山、线路、工程
➢1949年以后，我国采用了三种不同的大地坐标系，即1954 北京坐标系、1980国家大地坐标系和2000国家大地坐标系。
➢1954年我国完成了北京天文原点的测定，采用了克拉索夫斯 基椭球体参数，并与前苏联1942年坐标系进行联测，建立了 1954北京坐标系。 ➢我国在1972-1982年期间进行天文大地网平差时，建立了 新的大地基准，相应的大地坐标系称为1980国家大地坐标系。 大地原点地处我国中部，位于陕西省西安市以北60km处的 泾阳县永乐镇，简称西安原点。
➢点的大地坐标：大地经度L、大地纬度B、大地高H
➢大地经度：过地面某点的子午面与起始子午面之间的夹 角，称为该点的大地经度，用 L表示。
➢大地纬度：过地面某点的椭球面法线 与赤道面的夹角，称为该点的大地纬度， 用B表示。
大地高：P点沿椭球面法线到椭球面的距离H，称为大地高， 从椭球面起算，向外为正，向内为负。
➢在掌握了一定数量的天文大地和重力测量数据后，利用许 多点的观测成果和已有的椭球参数进行椭球定位，这种方 法称为多点定位法。多点定位使得大地原点处椭球的法线 方向不再与铅垂线方向重合，椭球面与大地水准面不再相 切，但在定位中所利用的点的范围内，椭球面与大地水准 面有最佳的密合。
2、我国的大地坐标系
测量等
➢海洋测量学:海洋大地测量、海道测量、海底地形测量、海
图绘制
➢普通测量学(地形测量学）:角度、距离、水准、控制测
量、地形图测绘
第二章 测量的基本知识
2.1地球的形状与大小
1 、地球自然表面
是最自然的面，包括海洋底部、高山高原在内的固体地球表 面。
陆地：29.2% 海洋：70.8% 最高：8844.43m，最低：-11022m 地球半径：平均6371km 难以用一个简洁的数学表达式描述出来，所以不适合于数学建模。
测绘学基础
第一章 绪论第二章Fra bibliotek测量基本知识第一章 绪论
1.1 测绘学的任务及作用
一、测绘学的内容及任务
测绘学：研究测定和推算地面的几何位置、地球形 状及地球重力场，据此测量地球表面自然形态和人 工设施的几何分布，并结合某些社会信息和自然信 息的地球分布，编制全球和局部地区各种比例尺的 地图和专题地图的理论和技术的学科，是地球科学 的重要组成部分。
2、空间直角坐标系
以椭球体中心O为原点；起始子午 面与赤道面交线为X轴；赤道面上 与X轴正交的方向为Y轴；椭球体的 旋转轴为Z轴；构成右手直角坐标系 O-XYZ。在该坐标系中，P点的位 置用x，y，z表示。
地面上同一点的大地坐标系和空间坐标之间可以进行 坐标转换（公式略）。
3、WGS-84坐标系
➢采用IUGG第17届大会推荐的椭球 参数。
➢属地心空间直角坐标系。
➢原点位于地球质心； ➢Z轴指向BIHl984.0定义的协 议地球极(CIP)方向；
➢X轴指向BIHl984.0的零子午面和CIP赤道的交点； ➢Y轴垂直于X、Z轴，X、Y、Z轴构成右手直角坐标系。
4、平面直角坐标系
➢种类：高斯平面直角坐标系、独立平面直角坐标系。
➢测绘工作中的平面直角坐标系与数学中所用的平面直角坐 标系不同：X、Y轴互换、象限排列顺序相反。
2、大地水准面与大地体
铅垂线：重力的作用线， 是测量外业工作的基准线。
水准面：处于静止状态的水面。 重力位相同时，重力作用下水分子呈静止状态而形成重力等位面。 特征： ①水准面处处与重力方向垂直；②水准面不规则；③水准面有无 穷个。
大地水准面：过平均海水面的水准面。是测绘外业工作基准面。
大地体：大地水准面向陆地延伸形成的封闭曲面所包围的地球实 体。 代表了地球的形状和大小。
➢ 国家大地坐标系的定义包括坐标系的原点、三个坐标轴
的指向、尺度以及地球椭球的基本参数的定义。2000国家
大地坐标系的原点为包括海洋和大气的整个地球的质量中
心；2000国家大地坐标系的Z轴由原点指向历元2000.0的
➢与某个区域如一个国家大地水准面最为密合的椭球称为 参考椭球，其椭球面称为参考椭球面
➢参考椭球有许多个，而总地球椭球只有一个。
2.2 测量常用坐标系和参考椭球定位
一、测量常用坐标系 1、大地坐标系
➢大地坐标系是以参考椭球面作为基准面，以起始子午 面和赤道面作为在椭球面上确定某一点投影位置的两个 参考面。
(3)平面直角坐标系之间转换：课后自己推导。
二、地球椭球定位
确定地球椭球面与大地水准面的相关位置，使地球椭球面 与大地水准面最佳拟合，称为地球椭球定位
1、椭球定位种类：
⑴按照拟合区域：总 参椭 考球 椭定 球位 定： 位全 围 ：球 ， 局范 国 部围 家 范或
⑵按照定位方法：多单点点定定位位 ➢选定一地面点P作为大地原点, 测定该点精密天文坐 标和高程。令P点的大地经、纬度分别等于该点上的 天文经、纬度；由P点至某一点的大地方位角等于该 边的天文方位角； P至椭球面的高度恰好等于其至大 地水准面的高度。这样的定位方法称为单点定位法。
⑴高斯平面直角坐标系：由大地经、纬度经高斯投影 转换得到。
⑵独立平面直角坐标系： 当测区范围较小时（如小于100km2），把球面看作平面， 建立独立平面直角坐标系，这样地面点在投影面上的位置 就可以用平面直角坐标来确定。建立独立坐标系时，坐标 原点有时是假设的，假设的原点位置应使测区内各点的x、 y值为正。
3、地球椭球体
➢描述地球形状和大小的旋转椭球，称为“地球椭球”。 它也是测量内业计算的基准面。 ➢在几何大地测量中，椭球的形状和大小通常用长半 轴a 、短半轴b和扁率 f 来表示。
N
扁率 f a b
W
a
b
oa
a
E
S ➢椭球定位：确定大地水准面与椭球面之间的相对关系以使椭 球体与大地体间达到最好密合。
主要任务：
❖ 精确地测定地面点的位置及地球的形状和大小
❖ 将地球表面的形态及其他相关信息测绘成图 ❖ 进行经济建设和国防建设所需要的测绘工作
主要分支学科 ➢ 大地测量学: 几何大地测量学、物理大地测量学、空间大
地测量学
➢摄影测量学: 可按距离远近、用途、技术处理方法分类 ➢地图学:模拟地图、数字地图 ➢工程测量学: 建筑、水利、公路、铁路、矿山、线路、工程
➢1949年以后，我国采用了三种不同的大地坐标系，即1954 北京坐标系、1980国家大地坐标系和2000国家大地坐标系。
➢1954年我国完成了北京天文原点的测定，采用了克拉索夫斯 基椭球体参数，并与前苏联1942年坐标系进行联测，建立了 1954北京坐标系。 ➢我国在1972-1982年期间进行天文大地网平差时，建立了 新的大地基准，相应的大地坐标系称为1980国家大地坐标系。 大地原点地处我国中部，位于陕西省西安市以北60km处的 泾阳县永乐镇，简称西安原点。
➢点的大地坐标：大地经度L、大地纬度B、大地高H
➢大地经度：过地面某点的子午面与起始子午面之间的夹 角，称为该点的大地经度，用 L表示。
➢大地纬度：过地面某点的椭球面法线 与赤道面的夹角，称为该点的大地纬度， 用B表示。
大地高：P点沿椭球面法线到椭球面的距离H，称为大地高， 从椭球面起算，向外为正，向内为负。
➢在掌握了一定数量的天文大地和重力测量数据后，利用许 多点的观测成果和已有的椭球参数进行椭球定位，这种方 法称为多点定位法。多点定位使得大地原点处椭球的法线 方向不再与铅垂线方向重合，椭球面与大地水准面不再相 切，但在定位中所利用的点的范围内，椭球面与大地水准 面有最佳的密合。
2、我国的大地坐标系
测量等
➢海洋测量学:海洋大地测量、海道测量、海底地形测量、海
图绘制
➢普通测量学(地形测量学）:角度、距离、水准、控制测
量、地形图测绘
第二章 测量的基本知识
2.1地球的形状与大小
1 、地球自然表面
是最自然的面，包括海洋底部、高山高原在内的固体地球表 面。
陆地：29.2% 海洋：70.8% 最高：8844.43m，最低：-11022m 地球半径：平均6371km 难以用一个简洁的数学表达式描述出来，所以不适合于数学建模。
测绘学基础
第一章 绪论第二章Fra bibliotek测量基本知识第一章 绪论
1.1 测绘学的任务及作用
一、测绘学的内容及任务
测绘学：研究测定和推算地面的几何位置、地球形 状及地球重力场，据此测量地球表面自然形态和人 工设施的几何分布，并结合某些社会信息和自然信 息的地球分布，编制全球和局部地区各种比例尺的 地图和专题地图的理论和技术的学科，是地球科学 的重要组成部分。
2、空间直角坐标系
以椭球体中心O为原点；起始子午 面与赤道面交线为X轴；赤道面上 与X轴正交的方向为Y轴；椭球体的 旋转轴为Z轴；构成右手直角坐标系 O-XYZ。在该坐标系中，P点的位 置用x，y，z表示。
地面上同一点的大地坐标系和空间坐标之间可以进行 坐标转换（公式略）。
3、WGS-84坐标系
➢采用IUGG第17届大会推荐的椭球 参数。
➢属地心空间直角坐标系。
➢原点位于地球质心； ➢Z轴指向BIHl984.0定义的协 议地球极(CIP)方向；
➢X轴指向BIHl984.0的零子午面和CIP赤道的交点； ➢Y轴垂直于X、Z轴，X、Y、Z轴构成右手直角坐标系。
4、平面直角坐标系
➢种类：高斯平面直角坐标系、独立平面直角坐标系。
➢测绘工作中的平面直角坐标系与数学中所用的平面直角坐 标系不同：X、Y轴互换、象限排列顺序相反。
2、大地水准面与大地体
铅垂线：重力的作用线， 是测量外业工作的基准线。
水准面：处于静止状态的水面。 重力位相同时，重力作用下水分子呈静止状态而形成重力等位面。 特征： ①水准面处处与重力方向垂直；②水准面不规则；③水准面有无 穷个。
大地水准面：过平均海水面的水准面。是测绘外业工作基准面。
大地体：大地水准面向陆地延伸形成的封闭曲面所包围的地球实 体。 代表了地球的形状和大小。
➢ 国家大地坐标系的定义包括坐标系的原点、三个坐标轴
的指向、尺度以及地球椭球的基本参数的定义。2000国家
大地坐标系的原点为包括海洋和大气的整个地球的质量中
心；2000国家大地坐标系的Z轴由原点指向历元2000.0的