測量的基準面與坐標系

1、第一講 測量的基準面與坐標系作者：本站  來源：本站原創(chuàng)  發(fā)布時間：2009-6-1 23:23:23  發(fā)布人：gyl減小字體 增大字體 第 1 次課首頁本課主題測量的基準面與坐標系授課日期 目的通過本次課的學(xué)習(xí)，使學(xué)員了解測量學(xué)的定義、內(nèi)容、分支和發(fā)展歷史，對地圖成圖過程有一個整體性認識。理解大地水準面、參考橢球面的定義、性質(zhì)和作用，掌握大地坐標系、天文坐標系、平面直角坐標系、高程的基本概念。講授內(nèi)容與時間分配序號講   授   內(nèi)   容時間1本課程介紹5分

2、2§1.1 緒論15分3§2.1  地球形狀、大小及其基準面37分4地球的自然形體5分5大地水準面及其特性15分6參考橢球面及其特性17分7§2.2  測量坐標系30分8大地坐標系與天文坐標系                       地球坐標系與協(xié)議地球坐標系16分9平面直角坐標系、高程與高差14分10小結(jié)3分重點難點重點：

3、大地水準面及其特性參考橢球面及其特性大地坐標和高程難點：大地水準面及其特性參考橢球面及其特性方法手段1.      采用啟發(fā)式教學(xué)方法2.      利用多媒體Powerpoint模片，采用講授+自學(xué)方式上課。 實習(xí)實驗 教 案 正 文本課程介紹：（約5分鐘）教學(xué)目標掌握測量學(xué)的基礎(chǔ)理論和概念，為后續(xù)專業(yè)課的學(xué)習(xí)奠定扎實的基礎(chǔ)；（專業(yè)基礎(chǔ)課）掌握野外地形測圖的基本原理和技術(shù)，為今后工作打下技能基礎(chǔ)。(大比例尺數(shù)字測圖原理與方法） 教學(xué)特點課程特點：概念多，理論與實踐并重教學(xué)方

4、法：自學(xué) + 講授 + 討論 + 實習(xí)業(yè)務(wù)作風(fēng)：真實、準確、細致、及時幾點希望處理好專業(yè)基礎(chǔ)理論與實習(xí)實驗之間的關(guān)系素質(zhì)教育具體化、日?；?#160;      自學(xué)      獨立思考問題、解決問題       課堂提問  口頭表達       作業(yè)      寫作    &#

5、160;  實習(xí)      動手能力、團隊精神緒論（約15分鐘）一、測量學(xué)的概念定義:研究地球的形狀和大小，確定地面點的空間位置，將地球表面的形狀和其它信息測繪成地圖的科學(xué)。對象: 地球的自然表面內(nèi)容:研究地球形狀和大小,測制地圖的理論與技術(shù)         確定空間位置的技術(shù).主要分支:  大地測量學(xué)      地形測量學(xué)      &

6、#160;        攝影測量學(xué)      工程測量學(xué)               制圖學(xué)          海洋測量學(xué) 備 注         

7、              舉例說明測量學(xué)各分支學(xué)科與其它學(xué)科不斷融合、分化與相互滲透的發(fā)展規(guī)律 教 案 正 文測量學(xué)發(fā)展歷史與趨勢:發(fā)展階段測量儀器測量理論測量產(chǎn)品名稱演變古代17世紀前繩尺、步弓、矩尺簡單機械式弧度測量、面積計算理論原始簡單粗糙的地圖地形測量學(xué)   測量學(xué)   現(xiàn)代測量學(xué)近代17-20世紀初望遠鏡、經(jīng)緯儀、水準儀、平板儀光學(xué)機械式三角測量、最小二乘法、地圖投影測量走向

8、精確實測的地圖現(xiàn)代20世紀至今電子儀器、航空攝影、GPS電子智能儀器GIS、RS、GPS數(shù)字測圖測量走向自動化數(shù)字地圖將來數(shù)字化、自動化、小型化、智能化數(shù)字地球大眾化的數(shù)字地圖二、現(xiàn)代測量學(xué)的概念1.地形測量學(xué)定義:研究在野外條件下，將地球表面局部區(qū)域的地物和地貌直接測繪成地形圖的理論、技術(shù)和方法的學(xué)科。地物:地面上位置固定、界線分明的物體（河流、橋梁）地貌: 地面上高低起伏的自然形態(tài)（高山、丘陵）地形圖:表示地物和地貌的正射投影圖對象:地球的局部區(qū)域內(nèi)容:控制測量   地形測圖2.現(xiàn)代測量學(xué)研究基本測量理論，利用現(xiàn)代測量儀器和測量方法測定地面點的空間位置，將地球表面的自然

9、形態(tài)和人工設(shè)施測繪成數(shù)字地圖的理論和技術(shù)的學(xué)科。三、地形圖的成圖過程 備 注   提問：生活、學(xué)習(xí)中見過的測量儀器                               提問：大家見過的地圖是如何制作的呢？ 教 案 正 文四、測量的基

10、本理論問題如何將不規(guī)則的地球表面上的地物地貌表示成平面地形圖？解決思路：不規(guī)則的地球表面上的地物地貌表達到基準面上將基準面上投影成平面對平面地圖進行分幅§2.1  地球形狀、大小及其基準面（約37分鐘）一、地球的自然形體局部特點：高低起伏，極其復(fù)雜整體特點：1、近似一個兩極略扁的橢球；          2、可視為水球（海71 %，陸29%）；          3、無法用數(shù)學(xué)公式描述。 

11、0; 二、大地水準面及其特性1、水準面靜止的液體表面，稱為水準面。特性:   1、處處與鉛垂線正交。2、是不規(guī)則的表面，有無窮多，且相互平行。3、水準面與鉛垂線可作為野外測量的基準面和基準線2、大地水準面定義：設(shè)想的處于靜止?fàn)顟B(tài)的平均海水面，并向陸地內(nèi)部延伸而形成的一個封閉形體的表面。其所包含的形體稱為大地體。特性：大地水準面是水準面之一；常作為高程基準三、參考橢球面及其特性地球橢球：形狀與大小都與大地體十分接近的旋轉(zhuǎn)橢球橢球元素：長短半軸 a、b或a、扁率=（a-b）/a橢球定位：確定地球橢球與大地體的相關(guān)位置的過程。其目的是使地球橢球面的局部與某一地區(qū)的大地水

12、準面實現(xiàn)最佳擬合。參考橢球：形狀與大小以及與大地體的相關(guān)位置均已確定的地球橢球，其表面叫參考橢球面。備 注 用圖形演示解決思路  本課程研究對象地球，其形狀大小如何呢？（引出該節(jié)學(xué)習(xí)的目的） 鉛垂線用下圖解釋大地水準面用下圖解釋參考橢球用下圖解釋教 案 正 文參考橢球面特性 ：是一個規(guī)則表面，可用公式表示是測量計算的基準面參考橢球面的確立，標志著測量坐標系的建立我國測量坐標系使用情況：1954年北京坐標系選用克拉索夫斯基橢球元素   a=6378245 m, =1:298.3與蘇聯(lián)1942年坐標系聯(lián)測1980年國家坐標系選用IUGG

13、推薦的橢球元素   a=6378140 m, =1:298.257原點在陜西涇陽縣永樂鎮(zhèn)2000國家大地測量坐標系（CGCS 2000 - Chinese Geodetic Coordinate System 2000,2008年7月1日啟用）選用IUGG17 推薦的橢球元素   a=63781137 m, =1:298.257WGS-84坐標系（美國 GPS系統(tǒng)使用）四、圓球在地形測量中，將地球近似看成圓球   R=（a+a+b)/3 = 6371 km§2.2  測量坐標系（約30分鐘）一、大地坐標系1、坐標系

14、的建立2、大地坐標的定義      提問：為什么要建立2000國家大地坐標系？其重要意義是？     提問：為什么能將地球近似看成是圓球呢？  引言：坐標系是確定點的空間位置的基準。在測量上如何建立坐標系呢？         教 案 正 文大地經(jīng)度L：過橢球面上M點的子午面與起始子午面所構(gòu)成的二面角L,叫M點的大地經(jīng)度東經(jīng)：自起始子午面向東量稱為東經(jīng)   各

15、0-180西經(jīng)：自起始子午面向西量稱為西經(jīng)大地緯度B:過橢球面上M點的法線與赤道面的夾角B,叫M點的大地緯度。北緯：自赤道面向北量稱為北緯南緯：自赤道面向南量稱為南緯     各0-90°二、天文坐標系1、坐標系的建立2、天文坐標定義天文經(jīng)度：過地面點M的天文子午面與起始天文子午面之間的夾角。天文緯度：地面點M的鉛垂線方向與天文赤道面的夾角。    三、高程基準面:  大地水準面定  義: 面點沿鉛垂線方向到大地水準面的距離，      

16、;  通常稱為高程、正高、海拔。用H表示。大地水準面的確定:備 注        強調(diào)：大地坐標系與天文坐標系的區(qū)別：垂線偏差                        強調(diào)：高程術(shù)語的不同說法 教 案 正 文1956年黃海高程系: 根據(jù)青島驗潮站1950

17、-1956年間的驗潮結(jié)果，作為黃海平均海水面水準原點高程：72.289 m1985年國家高程基準:根據(jù)青島驗潮站1952-1979年間的驗潮結(jié)果，作為黃海平均海水面水準原點高程：72.260 m四、地球坐標系與協(xié)議地球坐標系1. 地球坐標系2. 協(xié)議地球坐標系五、平面直角坐標系1. 坐標系的定義    測量上，以X軸為縱軸，Y軸為橫軸。2. 特點          坐標軸向、象限順序、角度量測方向均與數(shù)學(xué)坐 標系相逆；     

18、;     基于數(shù)學(xué)坐標系推證的所有三角函數(shù)公式均可直接使用。五、高差定義: 同一高程系中，兩點的高程之差。用h表示 B點對A點的高程:       A點對B點的高程:     hAB = HB HA         hBA = HA - HB   備 注放映水準原點視頻平面直角坐標系用下圖解釋本節(jié)課小結(jié)：（約3分鐘） 緒論§ 測量學(xué)的概念 § 地形測量學(xué)的概念 § 地形圖成圖過程地球及基準面l     地球的自然表面l     大地水準面及其特性l     參考橢球面及其特性 測量坐標系§ 大地坐標 §  高程    第 1 次課尾頁內(nèi)容小結(jié) 本次課講述了測量學(xué)和現(xiàn)代測量