测量学02知识分解

1、2021/2/111 第二章 测量学的基本知识 2021/2/112 第一节第一节 测量常用的度量单位测量常用的度量单位 长度单位长度单位 自自1950年起年起,我国规定计算制度统一采我国规定计算制度统一采 用国际单位制。长度的市制单位规定用用国际单位制。长度的市制单位规定用 1900年为止。年为止。 市制单位市制单位 里、丈、尺、寸里、丈、尺、寸 公制单位公制单位 公里、米、分米、厘米、毫米公里、米、分米、厘米、毫米 2021/2/113 1m=10dm=100cm=1000mm 1mm=1000um 1km=1000m 1里=150丈=1500尺=15000寸 1m=3尺 2021/2/1

2、14 l角度单位角度单位 60进制单位 度(d)、分(m)、秒（s) 100进制单位 新度(g)、新分(gm)、新秒（gs) 1g=100gm=10000gs 1g=0.9d 1c=0.54m 1cc=0.324s 弧度单位 一园周=2、 =57.3=3434=206265 密位单位 360=6000密位 将圆周将圆周 分为分为 400400份份 2021/2/115 面积单位面积单位 国际采用的面积主单位是平方米（国际采用的面积主单位是平方米（）我国大面积）我国大面积 单位可用平方公里（单位可用平方公里（K K）、公顷（）、公顷（h h ）。农业）。农业 上习惯用市亩、分、厘作面积单位。上习

3、惯用市亩、分、厘作面积单位。 1 K1 K =100 h =100 h =1000 000 =1000 000 =1500 =1500市亩市亩 1 h 1 h =10 000 =10 000 =15 =15市亩市亩 100 100 =0.15 =0.15市亩市亩 1=101=10分分=100=100厘厘;1;1市亩市亩=60=60平方丈平方丈=666.6 =666.6 2021/2/116 第二节 地球的形状与大小 认识地球是人类探索的目标之一认识地球是人类探索的目标之一,也是也是 测量学的任务之一。测量学的任务之一。 绝大多数测量工作是在地球上进行绝大多数测量工作是在地球上进行,或或 作为参

4、考系。作为参考系。 2021/2/117 一、大地水准面一、大地水准面 水准面水准面（以水代陆）（以水代陆） 假设一个静止的海水面向大陆延伸所形成的一假设一个静止的海水面向大陆延伸所形成的一 个封闭的曲面个封闭的曲面, ,这个静止的海平面称之为水准这个静止的海平面称之为水准 面。面。 大地水准面大地水准面 水准面具有处处都与铅垂线方向正交的特性。水准面具有处处都与铅垂线方向正交的特性。 与平均海水面重合的一个水准面称为大地水准与平均海水面重合的一个水准面称为大地水准 面。面。 l大地体大地体 大地水准面向大陆内部延伸所包围的形大地水准面向大陆内部延伸所包围的形 体叫大地体。体叫大地体。 大地水

5、准面 地球表面 2021/2/118 二、旋转椭球体二、旋转椭球体 用一非常接近大地水准面的数学面用一非常接近大地水准面的数学面- 旋转椭球面代替大地水准面旋转椭球面代替大地水准面, ,用旋转椭球体用旋转椭球体 描述地球。描述地球。 与大地体最接近的地球椭球称之为总地球与大地体最接近的地球椭球称之为总地球 椭球体椭球体,局部与大地体密合最好的地球椭球局部与大地体密合最好的地球椭球 称之为参考椭球。称之为参考椭球。 2021/2/119 椭球名称年代长半轴a/m扁率f附注 德兰布尔18006 375 6531:334.0法国 白塞尔18416 377 397.1551:299.152 812 8

6、德国 克拉克18806 378 249 1:293.459英国 海福特19096 378 3881:297.0美国 克拉索夫斯基19406 378 2451:298.3前苏联 1980年大地测量参考系统19796 378 1401:298.257IUGG第17届大会推荐 值 WGS-84系统19846 378 1371:298.257 223 563 美国国防部制图局 （DMA） 我国所采用的参考椭球有:新中国成立前的海福特椭 球;新中国成立初期的克拉索夫斯基椭球。1978年 我国根据自己实测的天文大地资料推算出适合本地 区的地球椭球参数,从而建立了1980西安大地坐标 系,并将大地原点设于陕

7、西省泾阳县永乐镇。 2021/2/1110 长半径 a=6378137m 短半径b=6356752m 扁率f=(a-b)/a=1/298.257 1980大地测量参考系统大地测量参考系统 a=6378140m f=1:298.257 由于地球的扁率很小由于地球的扁率很小, ,接近于圆接近于圆 球球, , 因此在要求精度不高的情况因此在要求精度不高的情况 下下, ,可以近似地将其当作一个圆球可以近似地将其当作一个圆球 体体, ,半径半径6371km6371km。 WGS84系统 2021/2/1111 第三节第三节 地面点位的确定地面点位的确定 测量的基本任务就是确定地面点测量的基本任务就是确定

8、地面点 的位置的位置,在测量工作中在测量工作中,通常采用通常采用 地面点在基准面（如椭球面）上地面点在基准面（如椭球面）上 的投影位置及该点沿投影方向到的投影位置及该点沿投影方向到 基准面（如椭球面、水准面）的基准面（如椭球面、水准面）的 距离来表示。距离来表示。 2021/2/1112 一、地理坐标系一、地理坐标系 地理坐标系地理坐标系: :以经纬度来表示地面点位置的球以经纬度来表示地面点位置的球 面坐标系称之为地理坐标系。面坐标系称之为地理坐标系。 天文坐标系天文坐标系: :大地水准面与铅垂线为基准。大地水准面与铅垂线为基准。 大地坐标系大地坐标系: :参考椭球面与法线为基准。参考椭球面与

9、法线为基准。 2021/2/1113 二、大地坐标系二、大地坐标系 经度经度 纬度纬度 2021/2/1114 三、空间直角坐标系三、空间直角坐标系 （地心坐标系）（地心坐标系） 目前我国正在向参心坐标转化目前我国正在向参心坐标转化 2021/2/1115 四、平面直角坐标系四、平面直角坐标系 （地平坐标系）（地平坐标系） X Y 2021/2/1116 五、高斯投影及高斯坐标系五、高斯投影及高斯坐标系 高斯投影高斯投影 定义:又称横切椭圆柱正形投影,投影过程如下 S N 赤道 中央子午线 2021/2/1117 性质性质 等角投影; 中央子午线投影后为一条直线,且其长度保持不 变; 在椭球上

10、除中央子午线外,其余子午线投影后均 向中央子午线弯曲,并且对称于中央子午线和赤 道,而收敛于两极; 在椭球面上凡对称于赤道的纬圈,其投影后仍为 对称的曲线,且垂直于子午线的投影曲线,并凹 向两极. 2021/2/1118 高斯平面直角坐标系高斯平面直角坐标系 在高斯投影面上,中央子午线和赤道的 投影都是直线,并将中央子午线与赤道的交 点O作为坐标原点,以中央子午线的投影为 纵坐标轴X,并规定其北向为正;以赤道的投 影作为横坐标轴Y,并规定其东向为正的平 面直角坐标系统。 3度分带中央经线度分带中央经线: L0=3N 6度分带中央经线度分带中央经线: L0=6N-3 X Y S N O 2021

11、/2/1119 为了控制长度变形,将地球椭球面按一定的经度差分成若 干投影带。带宽一般为经差6或3,分别称为6带或 3带。3 带中央经线 L=3N, 6 带中央经线 L=6N-3 分带投影分带投影 2021/2/1120 思考题: 1已知某点已知某点P的高斯平面直角坐标的高斯平面直角坐标 为为 XP=2050442.5m,YP=18523775.2 m,则该点位于则该点位于6度带的第几带内度带的第几带内?位位 于该于该6度带中央子午线的东侧还是西度带中央子午线的东侧还是西 侧侧? 2上题中上题中,P点所在点所在6度带的中央子度带的中央子 午线为多少度午线为多少度?当采用当采用3度分带时度分带时

12、,P 点所在点所在3度带的中央子午线为多少度度带的中央子午线为多少度 ? 2021/2/1121 六、高程系六、高程系 高程高程 地面任一点到其高度起算面的距离称之为高程地面任一点到其高度起算面的距离称之为高程 。 绝对高程绝对高程 某点沿铅垂线方向到达大地水准面的距离称之某点沿铅垂线方向到达大地水准面的距离称之 为该点的绝对高程或海拔高。为该点的绝对高程或海拔高。 相对高程相对高程 地面点到假定水准面的垂直距离地面点到假定水准面的垂直距离,称之为该点的称之为该点的 相对高程。相对高程。 高差高差 地面上两点高程之差地面上两点高程之差,称之为高差或比高。称之为高差或比高。 2021/2/112

13、2 1956黄海高程系黄海高程系 1950-1956 验潮资验潮资 料料 原点高程原点高程:72.289m l1985国家高程基准国家高程基准1952-1979验潮验潮 资料资料 原点高程原点高程:72.260m 2021/2/1123 七、国家大地坐标系与七、国家大地坐标系与WGS84WGS84坐坐 标系标系 1954北京坐标系北京坐标系 采用了前苏联的克拉索夫斯基椭球体采用了前苏联的克拉索夫斯基椭球体,其参数是其参数是:长半长半 轴轴a为为6378245m,扁率扁率f为为1/298.3。 1980西安坐标系西安坐标系 椭球参数采用椭球参数采用1975年国际大地测量与地球物理联合会年国际大地

14、测量与地球物理联合会 推荐值推荐值:椭球长半轴椭球长半轴a=6 378 140 m;f=1/298.257 。 新新1954北京坐标系北京坐标系 WGS84 坐标系坐标系(世界大地坐标系统世界大地坐标系统) 2021/2/1124 新新5454北京坐标北京坐标 由于由于1980年西安坐标系与年西安坐标系与1954年北京坐标年北京坐标 系的椭球参数和定位均不同系的椭球参数和定位均不同,因而大地控制因而大地控制 点在两坐标系中的坐标存在较大差异点在两坐标系中的坐标存在较大差异,最大最大 的达的达100 m以上以上,这将引起成果换算的不便这将引起成果换算的不便 和地形图图廓和方格线位置的变化和地形图

15、图廓和方格线位置的变化,且已有且已有 的测绘成果大部分是的测绘成果大部分是1954年北京坐标系下年北京坐标系下 的。所以的。所以,作为过渡作为过渡,产生了所谓的新产生了所谓的新1954年年 北京坐标系。北京坐标系。 2021/2/1125 新新1954年北京坐标系是通过将年北京坐标系是通过将1980 年西安坐标系的三个定位参数平移年西安坐标系的三个定位参数平移 至克拉索夫斯基椭球中心至克拉索夫斯基椭球中心,长半径与长半径与 扁率仍取克拉索夫斯基椭球几何参扁率仍取克拉索夫斯基椭球几何参 数。而定位与数。而定位与1980年大地坐标系相年大地坐标系相 同（即大地原点相同）同（即大地原点相同）,定向也

16、与定向也与 1980椭球相同。因此椭球相同。因此,新新1954年北京年北京 坐标系的精度和坐标系的精度和1980年坐标系精度年坐标系精度 相同相同,而坐标值与旧而坐标值与旧1954年北京坐标年北京坐标 系的坐标接近。系的坐标接近。 2021/2/1126 第三节第三节 用水平面代替水准面的范围用水平面代替水准面的范围 对水平距离的影响对水平距离的影响 当水平距离为当水平距离为10km10km时（面积约时（面积约300k300k, ,以以 水平面代替水准面所产生的距离误差为距水平面代替水准面所产生的距离误差为距 离的离的1 1, ,现在最精密距离丈量时的容许误现在最精密距离丈量时的容许误 差为其

17、长度的差为其长度的1 1100100万。万。 DD 距离D（km） 距离误差D（ cm） 相对误差 DD 10 0.81:1250000 2512.81:200000 50102.81:49000 100821.21:12000 2021/2/1127 对水平角度的影响对水平角度的影响 计算表明计算表明,对于面积在对于面积在100k以内的以内的 多边形多边形,地球曲率对水平角度的影响地球曲率对水平角度的影响 （0.51秒）只有在最精密的测量中秒）只有在最精密的测量中 才需要考虑才需要考虑,一般不必考虑。一般不必考虑。 2021/2/1128 对高程的影响对高程的影响 必须考虑地球曲率的响必须考

18、虑地球曲率的响 D(m) 10501002005001000 h(mm) 0.00.20.83.119.6 78.5 2021/2/1129 第四节第四节 测量基本原则测量基本原则 测量测量目的目的 怎样按规定要求测定地物、地貌的怎样按规定要求测定地物、地貌的 相对位置或绝对位置相对位置或绝对位置,并按一定的并按一定的 投影方式和规定的文字符号将其投影方式和规定的文字符号将其 转绘于图纸上转绘于图纸上,形成地形图。形成地形图。 l地形地形:地貌和地物地貌和地物 2021/2/1130 l测量原则测量原则 即测量工作在布局上:由整体到局部 测量次序:先控制后碎部 测量精度:从高级到低级 步步有检核 控制测量与细部测量 2021/2/1131 测量工作基本内容测量工作基本内容 1.控制测量 （1）平面控制 网 定位 点连续构成折线。由有代表性的导线控制导线网 点构成连续三角形。由有代表性的三角控制三角网 GPS (2)(2)高程控制测量高程控制测量 三角高程测量 水准测量 利用人造地球卫星的全球定位系统利用人造地球卫星的全球定位系统GPS,GPS,可以同时测定可以同时测定 控制点