第2章地籍测量基础知识

1、第二章 地籍测量的基础知识 内容提要 第一节 地球的形状和大小 第二节 地面点位的确定 第三节 地球曲率对测量工作的影响 第四节 地籍测量工作概述 第五节 几种常见的图第二章 地籍测量学的基础知识 2.1 地球的形状和大小 一、地球形状和大小一、地球形状和大小 地球的总形状被认为是一个南北扁平，恰似梨形的球体。 1. 1. 地球表面起伏较大地球表面起伏较大 地球表面最高峰：地球表面最高峰：8448448 8.43.43m m 海洋底部最深处海洋底部最深处: : 1 11022.001022.00m m 地球表面最大高差近地球表面最大高差近2020km km 2. 2. 地球又是一个近似光滑的水

2、球地球又是一个近似光滑的水球 大陆面积大陆面积: : 占占29%29% 海洋面积海洋面积: : 占占71 %71 %3. 3. 地球平均半径地球平均半径: 6371: 6371kmkm 二、水准面和大地水准面二、水准面和大地水准面 水准面 假想将静止的海水面延伸到大陆内部，形成一个封闭曲面，这个静止的海水面称为水准面。 大地水准面 海水有潮汐变化，时高时低，所以水准面有无数,其中通过平均海水面的一个水准面称为大地水准面. 大地体大地体 由大地水准面包围的地球形体，由大地水准面包围的地球形体，是不规则球体。是不规则球体。 大地水准面特性大地水准面特性: : 唯一性、等位面、唯一性、等位面、 不不

3、规则曲面，处处与铅垂线方向垂直。规则曲面，处处与铅垂线方向垂直。 作用：测量高程的基准面作用：测量高程的基准面 三、参考椭球体 由于地球内部物质分布不均匀，引起重力方向发生变化，使大地水准面成为一个不规则的复杂曲面，且不能用数学公式来表达。 大地水准面还不能作为测量成果的基准面为了便于测量、计算和绘图，选用一个椭圆绕它的短轴旋转而成的椭球体来表示地球形体，称为参考椭球体。四、参考椭球体定位在一个国家的适当地点，选择一点P，设想把椭球体与大地体相切，切点P点位于P点的铅垂线方向上，这时椭球面上P的法线与大地水准面的铅垂线相重合，使椭球的短轴与地轴保持平行，且椭球面与这个国家范围内的大地水准面差距

4、尽量的小。于是椭球与大地水准面的相对位置便固定下来，这就是参考椭球的定位工作。19801980国家大地坐标系国家大地坐标系大地原点大地原点位于陕西省泾阳县永位于陕西省泾阳县永乐镇乐镇 2.2 地面点位的确定 确定地面上的一点的空间位置,包括确定它在球面上的位置及其到大地水准面的垂直距离(即高程)。 一、测量坐标系（一）地理坐标系 以经度和纬度表示地面点位置的，称地理坐标。地理坐标系属球面坐标系。子午面：设地球上有任一点M，过M点和地球自转轴所构成的平面称M点的子午面。子午线：子午面与地球表面的交线称为子午线，又称经线。起始子午面：按照国际天文学会规定，通过英国格林尼治天文台的子午面称为起始子午

5、面，以它作为计算经度的起点，向东从0180称东经，向西从0180称西经。M点的经度：M点的子午面与起始子午之间的夹角即为M点的经度。M点的纬度：M点的铅垂线与赤道平面之间的夹角即为M点的纬度。赤道以北从090称北纬，赤道以南从090称南纬。M点的经度和纬度已知，该点在地球表面上的投影位置即可确定。（二）独立平面直角坐标系在半径R10km的范围内，可用水平面代替大地水准面作为基准面。以磁子午线的方向作为X轴，向北为正；其垂直方向为Y轴，向东为正。坐标原点选在测区西南角。 测区 Y X O （三）高斯投影和高斯平面直角坐标系 当测区范围较大，就不能将地球表面视为平面，须采用地图投影的方法建立高斯平

6、面直角坐标系。高斯投影横切椭圆柱正形投影。又称为高斯克吕格投影。同时满足等角和高斯投影条件。目的：将球面坐标转换为平面坐标。1、高斯投影的概念、高斯投影的概念 高斯投影，从几何意义看就是假想一个椭圆柱面套在地球椭球体的外面，并与某一子午线（称为中央子午线或轴子午线）相切，椭圆柱的中心轴线通过地球椭球的中心，然后按等角条件投影后角度无变形的条件，将中央子午线东西两侧一定经差范围内的图形投影到椭圆柱面上，再沿着过极点的母线将柱面剪开，并将其展成平面，得到投影面上的元素。SN赤道中央子午线2、高斯投影的特点、高斯投影的特点 中央子午线和赤道投影后成相互垂直的直线。 中央子午线长度不变，离中央子午线越

7、远变形越大。 为保证投影精度，必须采用分带投影。3、分带投影、分带投影 高斯投影中除中央子午线没有长度变形外，其余各经线和纬线（包括赤道）投影后都增长。为控制投影变形不影响测图精度的要求，必须采取分带投影的方法，把投影限制在中央子午线两侧的一定范围内，此范围称为投影带。对于1:2.5万-1:50万地形图采用6分带，1:1万及更大比例尺地形图采用3分带。 6度投影带： 6带的划分是由首子午线开始，自西向东每隔经差6为一投影带，将全球划分为60个带，依次以1、2、3、60进行编号，6带每带中央子午线的经度顺序为3、9、15，如图所示。我国位于东半球，经度范围从东经70至135，横跨13-23带。6

8、投影带中央子午线的经度，可按下式计算: 360NL 3、度投影带：对于1:1万及更大比例尺地形测图，为了更好地控制长度变形，采用经差为3的分带方法。3带的划分不是从首子午线开始，而从东经130开始，自西向东，每隔经差3为一投影带，将全球划分成120个投影带，依次以1、2、3、120顺序编号，每带中央子午线的经度为3、6、9、120，如图所示。我国跨越22个3带，其带号为24-45。3投影带中央子午线的经度可按下式计算：nL 30 中央子午线的投影为纵坐标轴x，赤道的投影为横坐标轴y，其交点为坐标原点O。x轴向北为正，向南为负；y 轴向东为正，向西为负。由此得到点的坐标通常称为高斯投影的自然坐标

9、。4 4、高斯投影和高斯平面直角坐标系、高斯投影和高斯平面直角坐标系 我国的地理位置居于北半球，故x值均为正；而y值则有正有负。为了计算方便，避免y值出现负值，故规定将纵坐标轴西移500km。x坐标：中央子午线向西平移500km，向北为正。y坐标：赤道，向东为正。为区分点位所在的高斯投影带，在Y坐标前必须加两位数的带号。如：mymxAA230.58763420695.3516432 我国六度带带号我国六度带带号 N=1323，三度带带号三度带带号 n=2545 二、测量高程系二、测量高程系 1.高程 地面点沿铅垂线方向到高程基准面的距离绝对高程H（海拔）地面点沿铅垂线方向到大地水准面的距离 相

10、对高程H 地面点沿铅垂线方向到任意水准面的距离高差h：地面两点高程之差ABABABHHHHh2.我国的高程系统国家水准原点（高程零点H）位于青岛观象山， 黄海平均海水面为高程基准面1956黄海高程系：H。=72.289m1985国家高程基准：H。=72.260m，相差29mm 规定采用以青岛验潮站规定采用以青岛验潮站1950195619501956年测定的年测定的黄海平均海水面作为全国统一高程基准面，黄海平均海水面作为全国统一高程基准面，凡由该基准面起算的高程，凡由该基准面起算的高程，统称为统称为“19561956年年黄海高程系黄海高程系”，该高程系的青岛水准原点的，该高程系的青岛水准原点的高

11、程为高程为72.289m72.289m。 由于观测数据的积累，由于观测数据的积累，2020世纪世纪8080年代，国年代，国家又对青岛验潮站家又对青岛验潮站1952197919521979年潮汐观测资料年潮汐观测资料计算出平均海水面，重新推算出水准原点的计算出平均海水面，重新推算出水准原点的高程为高程为72.260m72.260m，因此国家决定启用新的高程，因此国家决定启用新的高程系，并命名为系，并命名为“19851985年国家高程基准年国家高程基准”。 2.3 地籍测量基本工作及其原则 一、测量三项基本工作 测量地面点的水平距离、水平角及高程是测量的基本工作。确定点位的三要素：高差、水平角、水

12、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） 二、地籍测量工作的原则在测量的布局上， “由整体到局部” 在测量次序上， “先控制后碎部”在测量精度上， “ 从 高 级 到 低级”。 步步校核 四、误差积累概念 举例说明:2 .4 几种常见的图 测量成果之一是以图的形成表示。根据成图要求、区面积大小、内容表示的特点和制图方法的不同，又可分为平面图、地形图、地图、影像地图和断面图等。 一、平面图一、平面图 把小地区的地球表面当成平面而不考虑地球曲率的影响，地面点沿铅垂线方向投影到水平面上，并按一定的比例尺缩小，绘成的相似图形。 二、地形图二、地形图是普通地图

13、的一种，凡地图上既表示出道路，河流及居民地等固定物体，有表示出高低起伏形态的图，称为地形图。山区地形图山区地形图 三、某城市地图三、某城市地图考虑地球曲率，应用地图投影的方法，将整个地球或地球表面上某一广大地区的自然现象或社会现象缩小，经制图综合，用制图符号表示出来。 某市住宅小区分布图某市住宅小区分布图 某城市主要交通图某城市主要交通图 四、象片平面图四、象片平面图 由于地面的起伏和航空摄影时不能把投影轴线处于绝对垂直位置，致使初始航摄象片存在地面起伏引起的投影误差和象片倾斜造成的象点位移。所以，各点的比例尺不一致，把初始的象片经过倾斜纠正和投影差纠正，象片各点比例尺就均一了。把这种经过纠正

14、的象片拚接起来，再绘上图廓线和千米网格制成的图就成为象片平面图。， 五五. 影象地图影象地图 象片平面图虽然平面位置上可象地形图一样使用，但象片上没有注记和等高线，阅读和量算不甚方便。因此，在象片平面图上加绘了等高线、注记和某些地物、地貌符号，得到一种新的地形图，称为影象地图。其特点是：既有航摄象片的内容，又有地形图的特点，信息丰富，成图速度快，现势性强，便于读图和分析，因此得到日益广泛地应用。 航测或遥感正射影像图航测或遥感正射影像图六、六、 某学校校园数字化地形图（局部）某学校校园数字化地形图（局部） 七、地籍图七、地籍图 地籍图是表示地籍要素为主、地形要素为辅的一种专业用平面图。主要表示每一宗土地的权属界线、位置、面积和利用状况等地籍要素，其次表示与地籍管理有关的地物要素，如行政界线；道路、河流、沟渠等，地貌一般不表示。 它与地形图在内容和