測量的基準(zhǔn)面與坐標(biāo)系

1、第一講 測量的基準(zhǔn)面與坐標(biāo)系作者：本站  來源：本站原創(chuàng)  發(fā)布時(shí)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(zhǔn)面與坐標(biāo)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(gè)整體性認(rèn)識(shí)。理解大地水準(zhǔn)面、參考橢球面的定義、性質(zhì)和作用，掌握大地坐標(biāo)系、天文坐標(biāo)系、平面直角坐標(biāo)系、高程的基本概念。講授內(nèi)容與時(shí)間分配序號(hào)講   授   內(nèi)   容時(shí)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(zhǔn)面37分4地球的自然形體5分5大地水準(zhǔn)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(biāo)系30分8大地坐標(biāo)系與天文坐標(biāo)系                       地球坐標(biāo)系與協(xié)議地球坐標(biāo)系16分9平面直角坐標(biāo)系、高程與高差14分10小結(jié)3分重點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)：

3、大地水準(zhǔn)面及其特性參考橢球面及其特性大地坐標(biāo)和高程難點(diǎn)：大地水準(zhǔn)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(shí)習(xí)實(shí)驗(yàn) 教 案 正 文本課程介紹：（約5分鐘）教學(xué)目標(biāo)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(shí)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(diǎn)課程特點(diǎn)：概念多，理論與實(shí)踐并重教學(xué)方

4、法：自學(xué) + 講授 + 討論 + 實(shí)習(xí)業(yè)務(wù)作風(fēng)：真實(shí)、準(zhǔn)確、細(xì)致、及時(shí)幾點(diǎn)希望處理好專業(yè)基礎(chǔ)理論與實(shí)習(xí)實(shí)驗(yàn)之間的關(guān)系素質(zhì)教育具體化、日?；?#160;      自學(xué)      獨(dú)立思考問題、解決問題       課堂提問  口頭表達(dá)       作業(yè)      寫作    &#

5、160;  實(shí)習(xí)      動(dòng)手能力、團(tuán)隊(duì)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(diǎn)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(jì)前繩尺、步弓、矩尺簡單機(jī)械式弧度測量、面積計(jì)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(jì)初望遠(yuǎn)鏡、經(jīng)緯儀、水準(zhǔn)儀、平板儀光學(xué)機(jī)械式三角測量、最小二乘法、地圖投影測量走向

8、精確實(shí)測的地圖現(xiàn)代20世紀(jì)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(dòng)化數(shù)字地圖將來數(shù)字化、自動(dòng)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(diǎn)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(dá)到基準(zhǔn)面上將基準(zhǔn)面上投影成平面對平面地圖進(jìn)行分幅§2.1  地球形狀、大小及其基準(zhǔn)面（約37分鐘）一、地球的自然形體局部特點(diǎn)：高低起伏，極其復(fù)雜整體特點(diǎn)：1、近似一個(gè)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(zhǔn)面及其特性1、水準(zhǔn)面靜止的液體表面，稱為水準(zhǔn)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(zhǔn)面與鉛垂線可作為野外測量的基準(zhǔn)面和基準(zhǔn)線2、大地水準(zhǔn)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(gè)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(zhǔn)面是水準(zhǔn)面之一；常作為高程基準(zhǔn)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(zhǔn)面實(shí)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(zhǔn)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(gè)規(guī)則表面，可用公式表示是測量計(jì)算的基準(zhǔn)面參考橢球面的確立，標(biāo)志著測量坐標(biāo)系的建立我國測量坐標(biāo)系使用情況：1954年北京坐標(biāo)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(biāo)系聯(lián)測1980年國家坐標(biāo)系選用IUGG

13、推薦的橢球元素   a=6378140 m, =1:298.257原點(diǎn)在陜西涇陽縣永樂鎮(zhèn)2000國家大地測量坐標(biāo)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(biāo)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(biāo)系（約30分鐘）一、大地坐標(biāo)系1、坐標(biāo)系

14、的建立2、大地坐標(biāo)的定義      提問：為什么要建立2000國家大地坐標(biāo)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(biāo)系是確定點(diǎn)的空間位置的基準(zhǔn)。在測量上如何建立坐標(biāo)系呢？         教 案 正 文大地經(jīng)度L：過橢球面上M點(diǎn)的子午面與起始子午面所構(gòu)成的二面角L,叫M點(diǎn)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(diǎn)的法線與赤道面的夾角B,叫M點(diǎn)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(biāo)系1、坐標(biāo)系的建立2、天文坐標(biāo)定義天文經(jīng)度：過地面點(diǎn)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(diǎn)M的鉛垂線方向與天文赤道面的夾角。    三、高程基準(zhǔn)面:  大地水準(zhǔn)面定  義: 面點(diǎn)沿鉛垂線方向到大地水準(zhǔn)面的距離，      

16、;  通常稱為高程、正高、海拔。用H表示。大地水準(zhǔn)面的確定:備 注        強(qiáng)調(diào)：大地坐標(biāo)系與天文坐標(biāo)系的區(qū)別：垂線偏差                        強(qiáng)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(yàn)潮站1950

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

18、;     基于數(shù)學(xué)坐標(biāo)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(diǎn)的高程之差。用h表示 B點(diǎn)對A點(diǎn)的高程:       A點(diǎn)對B點(diǎn)的高程:     hAB = HB HA         hBA = HA - HB   備 注放映水準(zhǔn)原點(diǎn)視頻平面直角坐標(biāo)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(zhǔn)面l     地球的自然表面l     大地水準(zhǔn)面及其特性l     參考橢球面及其特性 測量坐標(biāo)系§ 大地坐標(biāo) §  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