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* 工程测量技能大赛培训 * 第一章 地球的形状及坐标系 第一节 地球的形状和大小 知识点：水准面；大地水准面；总地球椭球与参考椭球。 1、近似一个两极略扁的椭球； 2、可视为水球（海71 %，陆29%）； 3、无法用数学公式描述。 最高处——中国珠穆朗玛峰，8844.43m 最低处——马里亚纳海沟 ，-10911m * 知识点 水准面 ： 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。 处处与铅垂线垂直的连续封闭曲面。 因高度可变，水准面不唯一。 * 大地水准面 与平均海水面吻合的水准面。 静止海水面向大陆延伸，形成的不规则的封闭曲面。 大地水准面——唯一。 大地水准面和铅垂线是野外观测的基准面和基准线。 * 知识点 总地球椭球与参考椭球 1) 大地水准面有微小起伏、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) 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，由椭圆NESW绕其短轴NS旋转而成的旋转椭球， ——参考椭球， 表面——参考椭球面。 用来代替大地体的椭球体称为地球椭球体。 一个与大地体外形符合最好的地球椭球叫总地球椭球或平均地球椭球。 * 第二节 测量坐标系 知识点：天文地理坐标系；大地坐标系；空间大地直角坐标系；平面直角坐标系；CGCS2000国家大地坐标系；WGS84世界大地坐标系。 * (1) 参心坐标系与地心坐标系 物理空间——三维空间。 表示地面点在某空间坐标系的位置需三个参数； 确定地面点位——确定其在某个空间坐标系的三维坐标。 空间坐标系——地心坐标系和参心坐标系 。 “地心”——地球质心，WGS-84为地心坐标系。 “参心”——参考椭球中心，参心与地心一般不重合。 1954北京坐标系与1980西安坐标系属参心坐标系。 工程测量使用参心坐标系， 地心坐标系与参心坐标系可以相互转换。 测量三维坐标系—— 确定点球面位置的二维坐标系 确定点高度的一维高程系。 * (2) 确定点球面位置的二维坐标系 地理坐标系，平面直角坐标系。 1) 地理坐标系 天文地理坐标系，大地地理坐标系。 ① 天文地理坐标系 地面点在大地水准面上的位置。 基准——铅垂线，大地水准面。 球面坐标——天文经度λ，天文纬度φ 。 * （一）天文地理坐标系 外业测量—天文经纬度以铅垂线为准 大地水准面和铅垂线是天文地理坐标系的基准面和线 地面点的坐标是它沿铅垂线在大地水准面上投影点的经度 和纬度 * * ② 大地地理坐标系 表示地面点在参考椭球面上的位置。 基准——参考椭球面和法线。 用大地经度L，大地纬度B表示。 P点大地经度L——P点大地子午面与首子午面的两面角 P点大地纬度B——P点的法线与赤道面的夹角。 大地经、纬度是根据起始大地点的大地坐标， 按大地测量所得数据推算得到。 起始大地点——大地原点， 该点大地经纬度与天文经纬度一致。 我国以陕西省-泾阳县-永乐镇-石际寺村大地原点 建立的大地坐标系——1980西安坐标系。 * 大地地理坐标系 N S M P 格林尼治 天 文 台 大地经度(L) 大地纬度(B) 大地高(H) L B H 过地面点的子午面与起始子午面之间的夹角 过地面点的法线与赤道面之间的夹角 地面点沿法线至参考椭球面的距离 G * (2) 平面直角坐标系 球面坐标对局部测量不方便， 工程测量一般在平面直角坐标系进行。 地球是一个不可展的曲面， 通过投影将地球表面物体化算到平面上， 一定存在变形。 1) 高斯平面坐标系 高斯投影——保持球面上的角度不变， 边长存在变形，保角投影。 * 地球按经线划分为带——投影带； 用空心椭圆柱横套在参考椭球外面； 椭圆柱与某一子午线相切——中央子午线， 沿过南北极的母线切开椭圆柱体，展开成平面， 定义平面直角坐标系。 * 按投影经度范围划分 ① 统一6°带高斯投影 首子午线起，每隔经度6°划分为一带(称统一6°带) 西→东划分地球为——60个带。 带号N从首子午线开始，用阿拉伯数字表示。 带号N与中央子午线经度L0的关系——L0=6N－3 已知任意点经度L，计算所在6°带的带号公式 * ② 统一3°带高斯投影 带号n与中央子午线经度L’0的关系——L’0=3n 已知经度L，计算所在3°带带号公式n= Int(L 统一6°带投影带号范围——13~23 用公式 统一3°带投影带号范围——25~45 两种投影带的带号不重复 为保证y坐标恒为正，我国统一规定将每带的坐标原点向西移500km，既给每个点的y坐标值加500km。 为确定投影带位置，y坐标前冠带号。根据y坐标前的带号可以判断属于何种投影带。 * WGS-84坐标系 WGS——World Geodet