测量学基础 2.测量学的基本知识.ppt

第二章 测量学的基本知识 §2.1 地球形状与地球椭球体 §2.2 地面点位的确定 §2.3 WGS84坐标系 §2.4 用水平面代替水准面的限度 §2.5 测量工作的概述 §2.1 地球形状与地球椭球体 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 2.测量计算基准面——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 扁率 §2.2 地面点位的确定 1、地理坐标（属于球面坐标系统） 适用于：在地球椭球面上确定点位。分为： 天文地理坐标系(天文经度? ，天文纬度? ) 以大地水准面为基准面，以通过地面点位的铅垂线与赤道平面交角确定纬度的球面坐标系。 大地地理坐标系(大地经度B，大地纬度L) 以地球椭球面为基准面，以通过地面点的地球椭球法线与赤道平面交角确定纬度的球面坐标系。 大地坐标和天文坐标，自首子午线起，向东0°— 180°称东经，向西0°— 180°称西经；自赤道起，向北0°— 90°称北纬，向南0°— 90°称南纬。例如燕郊的大地地理坐标为东经 L = 117°,北纬 B = 40° 3、高斯平面直角坐标系 适用于：研究范围较大。 地理坐标是球面坐标，因而不便于直接进行角度和距离等各种计算，由于工程设计与计算大多范围不大，是在平面上进行的，地形图也是平面图纸，因此需要将地面点位和地面的图纸表示在平面上，也就是需将球面上的图形展绘到平面上，需要采用适当的投影方法才行。我国采用的是高斯投影法，并由高斯投影来建立平面直角坐标系。 图形：高斯投影方法图一 1）高斯投影6°分带与高斯坐标系的建立 高斯投影方法是将地球用经线按照一定经差划分成带，称为投影带。投影带的一种划分是从首子午线起，每隔6°划分一个投影带，称为6°带，将整个地球分成60个带。从首子午线开始自西向东编号，东经0°— 6°为第1带。 6°— 12°为第二带，依次类推。 投影后每一投影带，位于每一带中央的子午线称为中央子午线，第1带的中央子午线的经度为3°，在东半球上任意一带的中央子午线的经度λ为： λ =6N-3 λ—— 中央子午线经度, N —— 投影带号。 三、地面点的高程1、绝对高程H——到大地水准面的铅垂距离。2、相对高程H’——到假定水准面的铅垂距离。3、高 差——hAB=HB-HA=H’B-H’A 4、我国的高程系统 主要有： （1）1985国家高程系统 （2）1956黄海高程系统 （3）地方高程系统。如：珠江高程系统。 注：水准原点：青岛市观象山 H0 = 72.260m（85黄海系） = 72.289m（56黄海系） §2.3 WGS－84坐标系 WGS-84坐标系是一种国际上采用的地心坐标系。坐标原点为地球质心，其地心空间直角坐标系的Z轴指向国际时间局（BIH）1984.0定义的协议地极（CTP）方向，X轴指向BIH1984.0的协议子午面和CTP赤道的交点，Y轴与Z轴、X轴垂直构成右手坐标系，称为1984年世界大地坐标系。这是一个国际协议地球参考系统（ITRS），是目前国际上统一采用的大地坐标系。 §2.4 用水平面代替水准面的范围 一、对距离的影响 大地水准面上： 在水平面上： 误差值： 相对误差： 二、对高程的影响 用水平面代替水准面对高程的影响就是地球曲率对高程的影响 三、对水平角的影响 球面三角形 内角和 球面角超 P—球面三角形面积 R—地球半径， §2.5 测量工作概述 一、测量三项基本工作 测量工作包括测定和测设两部分，其实质都是确定地面点的点位 确定点位的三要素：高差、水平角、水平距离 测量三项基本工作： 高程测量（第三章） 角度测量（第四章） 距离测量（第五章） * 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。 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。 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 大地水准面 静止海水面 陆地 大地水准面 地球表面 大地水准