2–1测量学的基本知识(第1次).ppt

第二章 测量学的基本知识 §2.1 地球的形状与大小 §2.2 参考椭球及其定位 §2.3 测量常用坐标系 §2.1 地球的形状与大小 认识地球是人类探索的目标之一，也是测量学的任务之一 绝大多数测量工作是在地球上进行，或作为参考系 一、地球的自然表面——岩石圈的表面 自然表面凹凸不平，形态复杂，极不过则，不能作为研究的依据，不能作为测量和制图的基准面。 二、地球的物理表面 设想一个无波浪、无潮汐的静止海平面，向陆地延伸包围整个球体的封闭曲面，用这个封闭曲面代替地球的自然表面。 几个重要概念 (1) 水准面sea level ： (2)大地水准面（mean sea level）： 把一个假想的与静止的平均海水面重合，并向陆地延伸且包围整个地球的特定重力等位面称为大地水准面。 野外测量工作的基准面。 三、地球的数学表面 测量得出结论：（天文大地测量、卫星大地测量、地球重力测量） 赤道半径：6738.14km 极半径： 6356.76km 北极地区约高出：18.9km 南极地区则凹下：24～30km 椭球的元素（参数）——表示椭球的形状和大小 长半轴：a 短半轴：b 扁率： §2.2 参考椭球及其定位 几个世纪以来，许多学者曾算出参考椭球的参数值，如表： 椭球的定位：确定椭球面与大地水准面的位置关系 1、单点定位 在需要定位的国家范围内(自然表面)选择一个点P，将P点沿铅垂线方向投影到大地水准面上，得P’； (1)在P’上，两面相切，两线重合 使大地水准面与参考椭球面相切，法线与铅垂线重合 2、多点定位 天文大地控制网中的测量数据 重力测量数据 椭球参数 通过多个天文点的天文经纬度推算大地原点P的大地经纬度（L，B）。 多点定位后，在大地原点处，两面不相切，两线不重合 在所利用的天文大地网的范围内，大地水准面与参考椭球面有最佳的符合。 我国采用的大地坐标系： §2.3测量常用坐标系 球面坐标系——一、天文坐标系 二、大地坐标系 (Geodetic coordinate system) 三、空间直角坐标系 四、坐标转换 平面坐标系——五、平面直角坐标系(Plane-Rectangular coordinate system) 六、高程 一、天文坐标系 基准面：大地水准面 基准线：铅垂线 地面点位用天文经度λ+天文纬度φ来表示 二、大地坐标系 参考椭球面+法线 （10）大地坐标的计算 地面上某点的大地坐标是根据大地原地的（L0,B0） 再按大地测量的数据推算得到。 三、空间直角坐标系 原点O： 参考椭球体中心 X轴： Z轴： Y轴： 四、坐标转换 1、内部转换：大地坐标与空间直角坐标间的转换关系 2、外部变换 ②大地坐标同空间直角坐标间的转换 五、平面直角坐标系 ①、 ②、 ③、 其目的是为了便于定向 可以不改变数学公式而直接将其应用于测量计算中。 1、高斯平面直角坐标系 测量中一般采高斯平面直角坐标系(高斯-克吕格平面直角坐标系) 球面坐标 平面坐标 2、独立平面坐标系 当测区的范围较小时，可以球面看成平面，在测区范围内没有已知坐标的点时，可以建立独立平面直角坐标系，假设坐标原点的坐标，使测区内的点位坐标为正值。 六、高程 1、高程： 2、水准原点 3、验潮站 为了解当地海水潮汐变换的规律而设置. 需要在验潮站上长期观测潮位升降，根据验潮记录求出验潮站的黄海平均海水面作为高程基准面。 总 结 §2.1 地球的形状与大小 水准面、大地水准面 §2.2 参考椭球及其定位 参考椭球、总地球椭球 单点定位 多点定位 北京54坐标系 西安80坐标系 §2.3 测量常用坐标系 天文坐标系 大地坐标系 L B 空间直角坐标系 平面直角坐标系 高程 海水 * * 一、地球的自然表面——岩石圈的表面 高山、丘陵、平原、湖泊、海洋 最高点： ——珠峰 1975：8848.13m 2005：8844.43m 最低点： ——马里亚那海沟11022m， 相差19.866km ？？ 能否找一个规则的形状代替自然表面 陆地： 海洋： ——29% ——71% 处