交通工程測(cè)量學(xué)

1、1 交通工程測(cè)量學(xué)交通工程測(cè)量學(xué) 西華大學(xué) 交通與汽車(chē)工程學(xué)院2參考書(shū)籍參考書(shū)籍推薦教材：推薦教材：曹智翔，鄧明鏡，交通土建工程測(cè)量，西南交通大學(xué)出版社，曹智翔，鄧明鏡，交通土建工程測(cè)量，西南交通大學(xué)出版社，20082008張正祿，主編，張正祿，主編，工程測(cè)量學(xué)工程測(cè)量學(xué)，武漢大學(xué)出版社，武漢大學(xué)出版社，20052005年年1010月第月第1 1版版參考書(shū)：參考書(shū)：土木工程測(cè)量土木工程測(cè)量鄒永廉主編鄒永廉主編 高等教育出版社高等教育出版社 20042004年年測(cè)量學(xué)測(cè)量學(xué)（第四版），合肥工業(yè)大學(xué)出版社，（第四版），合肥工業(yè)大學(xué)出版社，20002000橋梁實(shí)用工程測(cè)量橋梁實(shí)用工程測(cè)量中國(guó)鐵道出版

2、社，北京，中國(guó)鐵道出版社，北京，20002000公路施工測(cè)量技術(shù)公路施工測(cè)量技術(shù)劉培文主編，人民交通出版社劉培文主編，人民交通出版社 20032003交通土木工程測(cè)量學(xué)交通土木工程測(cè)量學(xué)張坤宜主編，人民交通出版社，張坤宜主編，人民交通出版社，20032003 3課程性質(zhì)課程性質(zhì)課程性質(zhì)：課程性質(zhì)： 交通工程測(cè)量學(xué)課程是交通工程專(zhuān)業(yè)的一門(mén)必不交通工程測(cè)量學(xué)課程是交通工程專(zhuān)業(yè)的一門(mén)必不可少的專(zhuān)業(yè)必修核心課程，使學(xué)生掌握工程測(cè)量可少的專(zhuān)業(yè)必修核心課程，使學(xué)生掌握工程測(cè)量的基本知識(shí)和基礎(chǔ)理論，在基本測(cè)量方法，儀器的基本知識(shí)和基礎(chǔ)理論，在基本測(cè)量方法，儀器操作技能，測(cè)量計(jì)算等方面得到訓(xùn)練，為今后分操作技

3、能，測(cè)量計(jì)算等方面得到訓(xùn)練，為今后分析和解決專(zhuān)業(yè)中有關(guān)測(cè)量方面的問(wèn)題打下基礎(chǔ)析和解決專(zhuān)業(yè)中有關(guān)測(cè)量方面的問(wèn)題打下基礎(chǔ)4課程內(nèi)容設(shè)置課程內(nèi)容設(shè)置交通工程測(cè)量學(xué)交通工程測(cè)量學(xué)水準(zhǔn)測(cè)量水準(zhǔn)測(cè)量 緒論緒論角度測(cè)量角度測(cè)量 距離測(cè)量直線(xiàn)定向距離測(cè)量直線(xiàn)定向 測(cè)量誤差基本知識(shí)測(cè)量誤差基本知識(shí) 小區(qū)域控制測(cè)量小區(qū)域控制測(cè)量 測(cè)設(shè)的基本工作測(cè)設(shè)的基本工作 線(xiàn)路工程測(cè)量線(xiàn)路工程測(cè)量 橋梁隧道測(cè)量橋梁隧道測(cè)量 測(cè)量的測(cè)量的基本原基本原理、方理、方法、數(shù)法、數(shù)據(jù)處理?yè)?jù)處理GPSGPS測(cè)量測(cè)量 5第一章第一章 緒緒 論論 一、測(cè)繪學(xué)研究的對(duì)象和內(nèi)容一、測(cè)繪學(xué)研究的對(duì)象和內(nèi)容 測(cè)繪學(xué)研究的測(cè)繪學(xué)研究的對(duì)象對(duì)象是地球及其

4、表面和外層空間是地球及其表面和外層空間中的各種自然物體和人造物體的有關(guān)信息。中的各種自然物體和人造物體的有關(guān)信息。 它研究的它研究的內(nèi)容內(nèi)容是測(cè)定空間點(diǎn)的幾何位置、地球是測(cè)定空間點(diǎn)的幾何位置、地球形狀和大小、地球重力場(chǎng)及各種動(dòng)力現(xiàn)象，研究采集形狀和大小、地球重力場(chǎng)及各種動(dòng)力現(xiàn)象，研究采集和處理地球表面各種形態(tài)及其變化信息并繪制成圖的和處理地球表面各種形態(tài)及其變化信息并繪制成圖的理論、技術(shù)和方法以及各種工程建設(shè)中的測(cè)量工作的理論、技術(shù)和方法以及各種工程建設(shè)中的測(cè)量工作的理論、技術(shù)和方法。理論、技術(shù)和方法。 6二、測(cè)繪學(xué)的分類(lèi)二、測(cè)繪學(xué)的分類(lèi) 普通測(cè)量學(xué)：普通測(cè)量學(xué)：是研究是研究小區(qū)域小區(qū)域地球表

5、面的各類(lèi)物體形狀地球表面的各類(lèi)物體形狀和大小的測(cè)繪科學(xué)。和大小的測(cè)繪科學(xué)。 大地測(cè)量學(xué)：大地測(cè)量學(xué)：是把地表上一個(gè)是把地表上一個(gè)較大區(qū)域或整較大區(qū)域或整 個(gè)地球個(gè)地球作作為研究對(duì)象的測(cè)繪科學(xué)（常規(guī)大地測(cè)量和衛(wèi)星大地測(cè)量）。為研究對(duì)象的測(cè)繪科學(xué)（常規(guī)大地測(cè)量和衛(wèi)星大地測(cè)量）。 攝影測(cè)量學(xué)：攝影測(cè)量學(xué)：是利用攝影或遙感技術(shù)來(lái)研究地表形狀是利用攝影或遙感技術(shù)來(lái)研究地表形狀和大小的測(cè)繪科學(xué)（地面攝影測(cè)量學(xué)、航空攝影測(cè)量學(xué)和和大小的測(cè)繪科學(xué)（地面攝影測(cè)量學(xué)、航空攝影測(cè)量學(xué)和衛(wèi)星攝影測(cè)量學(xué)）。衛(wèi)星攝影測(cè)量學(xué)）。 工程測(cè)量學(xué)工程測(cè)量學(xué)（勘測(cè)、設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)營(yíng)管理勘測(cè)、設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)營(yíng)管理） 地圖制圖學(xué)：地圖

6、制圖學(xué)：研究地圖投影、變換及成圖技術(shù)和制圖研究地圖投影、變換及成圖技術(shù)和制圖工藝等方面的科學(xué)。工藝等方面的科學(xué)。 海洋測(cè)繪學(xué)：海洋測(cè)繪學(xué)：是研究測(cè)繪海岸、水面及海底自然與人是研究測(cè)繪海岸、水面及海底自然與人工形態(tài)及其變化的理論、方法和技術(shù)的綜合性學(xué)科。工形態(tài)及其變化的理論、方法和技術(shù)的綜合性學(xué)科。 7三、測(cè)繪學(xué)的任務(wù)三、測(cè)繪學(xué)的任務(wù) 1 1、建立控制網(wǎng)；、建立控制網(wǎng)； 2 2、提供地形圖、點(diǎn)位坐標(biāo)；、提供地形圖、點(diǎn)位坐標(biāo)； 3 3、施工放樣、設(shè)備安裝、竣工測(cè)量等。、施工放樣、設(shè)備安裝、竣工測(cè)量等。四、測(cè)繪學(xué)的作用四、測(cè)繪學(xué)的作用 在國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)（城市規(guī)劃、在國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)（城市規(guī)劃、道路建設(shè)道路

7、建設(shè)、土地規(guī)劃與管、土地規(guī)劃與管理、水利建設(shè)等）、國(guó)防建設(shè)、地震預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)、資源勘測(cè)、理、水利建設(shè)等）、國(guó)防建設(shè)、地震預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)、資源勘測(cè)、地下電纜埋設(shè)、宇宙空間技術(shù)、災(zāi)情監(jiān)視與調(diào)查等其它科學(xué)地下電纜埋設(shè)、宇宙空間技術(shù)、災(zāi)情監(jiān)視與調(diào)查等其它科學(xué)研究方面有著極其重要的作用。研究方面有著極其重要的作用。 例如，一項(xiàng)工程從勘測(cè)、設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)營(yíng)管理。例如，一項(xiàng)工程從勘測(cè)、設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)營(yíng)管理。 8五、現(xiàn)代測(cè)繪學(xué)的發(fā)展現(xiàn)狀五、現(xiàn)代測(cè)繪學(xué)的發(fā)展現(xiàn)狀 （1）l 望遠(yuǎn)鏡的發(fā)明，推動(dòng)了光學(xué)測(cè)量?jī)x器（如望遠(yuǎn)鏡的發(fā)明，推動(dòng)了光學(xué)測(cè)量?jī)x器（如光學(xué)水準(zhǔn)儀、光學(xué)水準(zhǔn)儀、經(jīng)緯儀經(jīng)緯儀）的發(fā)展和廣泛使用）的發(fā)展和廣泛使用l 1

8、8591859年第一臺(tái)地形攝影機(jī)在法國(guó)制造，洛斯達(dá)開(kāi)創(chuàng)了年第一臺(tái)地形攝影機(jī)在法國(guó)制造，洛斯達(dá)開(kāi)創(chuàng)了地面攝影測(cè)量地面攝影測(cè)量方法方法l 19031903年飛機(jī)的發(fā)明，年飛機(jī)的發(fā)明，19151915年第一臺(tái)自動(dòng)連續(xù)航空攝影年第一臺(tái)自動(dòng)連續(xù)航空攝影機(jī)在德國(guó)蔡司測(cè)繪儀器廠研制成功，使機(jī)在德國(guó)蔡司測(cè)繪儀器廠研制成功，使航空攝影測(cè)量航空攝影測(cè)量成為現(xiàn)實(shí)成為現(xiàn)實(shí)l 19471947年瑞典生產(chǎn)第一臺(tái)年瑞典生產(chǎn)第一臺(tái)光電測(cè)距儀光電測(cè)距儀，世界從此進(jìn)入電，世界從此進(jìn)入電子測(cè)量時(shí)代。隨后相繼出現(xiàn)了微波測(cè)距儀、激光測(cè)距子測(cè)量時(shí)代。隨后相繼出現(xiàn)了微波測(cè)距儀、激光測(cè)距儀、紅外測(cè)距儀等儀、紅外測(cè)距儀等l 電子經(jīng)緯儀電子經(jīng)緯

9、儀+ +光電測(cè)距儀光電測(cè)距儀+ +計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)= =電子全站儀電子全站儀9二、現(xiàn)代測(cè)繪學(xué)的發(fā)展現(xiàn)狀二、現(xiàn)代測(cè)繪學(xué)的發(fā)展現(xiàn)狀（2 2）l 從游標(biāo)經(jīng)緯儀 光學(xué)經(jīng)緯儀 電子經(jīng)緯儀 電子全站儀數(shù)字智能型全站儀l 從光學(xué)水準(zhǔn)儀自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀電子水準(zhǔn)儀數(shù)字水準(zhǔn)儀l 從地面攝影測(cè)量航空攝影測(cè)量數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量衛(wèi)星遙感（RS）圖像處理三維激光掃描系統(tǒng)l 從野外白紙測(cè)圖計(jì)算機(jī)機(jī)助制圖數(shù)字化自動(dòng)成圖地理信息系統(tǒng)（GIS）l 從全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS）“3S”集成技術(shù)10電子全站儀與工程測(cè)量電子全站儀與工程測(cè)量11光學(xué)自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀與水準(zhǔn)測(cè)量光學(xué)自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀與水準(zhǔn)測(cè)量12數(shù)字水準(zhǔn)儀數(shù)字水準(zhǔn)儀132 2、德國(guó)蔡司、德

10、國(guó)蔡司ZeissZeiss DiNiDiNi 12 12數(shù)字水準(zhǔn)儀數(shù)字水準(zhǔn)儀( (美國(guó)天寶美國(guó)天寶Trimble)Trimble)1 1、瑞士徠卡、瑞士徠卡LeicaLeicaDNADNA中文數(shù)字水準(zhǔn)儀中文數(shù)字水準(zhǔn)儀數(shù)字水準(zhǔn)儀數(shù)字水準(zhǔn)儀14航空攝影測(cè)量航空攝影測(cè)量15衛(wèi)星遙感圖像處理衛(wèi)星遙感圖像處理16三維激光掃描系統(tǒng)三維激光掃描系統(tǒng)17地理信息系統(tǒng)地理信息系統(tǒng)GIS建庫(kù)建庫(kù)18GPS用于大地測(cè)量用于大地測(cè)量19GISDTM正射影像正射影像制圖制圖修測(cè)修測(cè)可視化可視化影像分析影像分析分類(lèi)分類(lèi)地面處理地面處理GPS、GIS、RS“3S”集成集成彩色多光譜20六、我國(guó)現(xiàn)代測(cè)繪事業(yè)的發(fā)展六、我國(guó)現(xiàn)代

11、測(cè)繪事業(yè)的發(fā)展l 建立和統(tǒng)一了全國(guó)坐標(biāo)系統(tǒng)和高程系統(tǒng)l 建立了全國(guó)的大地控制網(wǎng)、國(guó)家水準(zhǔn)網(wǎng)、完成了大地網(wǎng)和水準(zhǔn)網(wǎng)的整體平差；完成了國(guó)家基本圖的測(cè)繪工作l 進(jìn)行了珠穆朗瑪峰和南極長(zhǎng)城站的地理位置和高程的測(cè)量l 進(jìn)行了如長(zhǎng)江大橋、葛洲壩和三峽水電樞紐、寶山鋼鐵廠、正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)和同步輻射加速器、核電站等大型和特殊工程的測(cè)量工作l 能夠生產(chǎn)各類(lèi)測(cè)繪儀器如水準(zhǔn)儀、經(jīng)緯儀、測(cè)距儀、全站儀、GPS接收機(jī)等l 已完成全國(guó)GPS 大地控制網(wǎng)和GIS基礎(chǔ)框架21 1-2 1-2 地球的形狀及其地面點(diǎn)位置的確定地球的形狀及其地面點(diǎn)位置的確定22 1. 1. 地球是一個(gè)表面起伏較大的橢球地球是一個(gè)表面起伏較大的橢球

12、 地球表面最高峰地球表面最高峰珠穆瑯瑪峰珠穆瑯瑪峰： 8844.43m8844.43m 海洋底部最深處海洋底部最深處太平洋西部的馬里亞納海溝太平洋西部的馬里亞納海溝: 11022.00m: 11022.00m 地球表面最大高差近地球表面最大高差近20km20km 2. 2. 地球又是一個(gè)近似光滑的水球地球又是一個(gè)近似光滑的水球 大陸面積大陸面積: : 占占29%29% 海洋面積海洋面積: : 占占71 %71 % 3. 3. 地球平均半徑地球平均半徑: 6371km: 6371km測(cè)量工作是在地球表面進(jìn)行的。地球表面雖測(cè)量工作是在地球表面進(jìn)行的。地球表面雖然很不規(guī)則，有高山、平原、丘陵、海洋等

13、。但這然很不規(guī)則，有高山、平原、丘陵、海洋等。但這些起伏相對(duì)于地球本身十分微小。些起伏相對(duì)于地球本身十分微小。23地球的形狀地球的形狀2425因此，人們把地球總的形狀看因此，人們把地球總的形狀看作是被海水包圍的球體，設(shè)想作是被海水包圍的球體，設(shè)想有一個(gè)靜止的海水面，向陸地有一個(gè)靜止的海水面，向陸地延伸形成一個(gè)封閉的曲面，這延伸形成一個(gè)封閉的曲面，這個(gè)曲面稱(chēng)個(gè)曲面稱(chēng)水準(zhǔn)面水準(zhǔn)面。平均海水面。平均海水面稱(chēng)為稱(chēng)為大地水準(zhǔn)面大地水準(zhǔn)面。 水準(zhǔn)面是一個(gè)重力等位面，水準(zhǔn)面是一個(gè)重力等位面，水準(zhǔn)面的特性是它處處與鉛垂水準(zhǔn)面的特性是它處處與鉛垂線(xiàn)成正交。靜止的水面就是一線(xiàn)成正交。靜止的水面就是一個(gè)水準(zhǔn)面。個(gè)水

14、準(zhǔn)面。 重力是地球自轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心重力是地球自轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力和地球引力的合力，重力的力和地球引力的合力，重力的作用線(xiàn)又稱(chēng)鉛垂線(xiàn)，作用線(xiàn)又稱(chēng)鉛垂線(xiàn)，鉛垂線(xiàn)是鉛垂線(xiàn)是測(cè)量工作的基準(zhǔn)線(xiàn)。測(cè)量工作的基準(zhǔn)線(xiàn)。地心地心O O離心力離心力地心引力地心引力重力重力G G重力的方向線(xiàn)稱(chēng)為鉛垂線(xiàn)重力的方向線(xiàn)稱(chēng)為鉛垂線(xiàn)26 1-2 1-2 地球的形狀及其地面點(diǎn)位置的確定地球的形狀及其地面點(diǎn)位置的確定27 大地水準(zhǔn)面大地水準(zhǔn)面：平均海水面是海水：平均海水面是海水 靜止時(shí)的水面，靜止時(shí)的水面，是一個(gè)特定重力位的水準(zhǔn)面，稱(chēng)為是一個(gè)特定重力位的水準(zhǔn)面，稱(chēng)為大地水準(zhǔn)面。（由由于地球內(nèi)部的質(zhì)量分布不均勻，使得地面上各點(diǎn)得鉛垂線(xiàn)方

15、向于地球內(nèi)部的質(zhì)量分布不均勻，使得地面上各點(diǎn)得鉛垂線(xiàn)方向產(chǎn)生不規(guī)則變化，因而大地水準(zhǔn)面實(shí)際上是一個(gè)有微小起伏產(chǎn)生不規(guī)則變化，因而大地水準(zhǔn)面實(shí)際上是一個(gè)有微小起伏的不規(guī)則曲面。的不規(guī)則曲面。）是測(cè)量工作的基準(zhǔn)面。是測(cè)量工作的基準(zhǔn)面。 旋轉(zhuǎn)橢球面旋轉(zhuǎn)橢球面： 旋轉(zhuǎn)橢球體：旋轉(zhuǎn)橢球體： 長(zhǎng)半軸：長(zhǎng)半軸：a=6378.140km, 短半軸短半軸：b=6356.755km, 扁率：扁率： 298.2571aba28 參考橢球體的定位：參考橢球體的定位： 大地水準(zhǔn)面與參考橢球面的關(guān)系及參考橢球體的大地水準(zhǔn)面與參考橢球面的關(guān)系及參考橢球體的定位見(jiàn)下圖：定位見(jiàn)下圖：法線(xiàn)p地球表面鉛垂線(xiàn)p大地水準(zhǔn)面橢球面29

16、參考橢球體的幾何元素參考橢球體的幾何元素 長(zhǎng)半軸長(zhǎng)半軸a a；短半軸短半軸 b b; ;扁率扁率幾種參考橢球的元素值見(jiàn)下表幾種參考橢球的元素值見(jiàn)下表：aba參考橢球參考橢球a ab b 年代和國(guó)家年代和國(guó)家德蘭布爾德蘭布爾63756536375653635656463565641:3341:33418001800法國(guó)法國(guó)白白 塞塞 爾爾63773976377397635607963560791:299.21:299.218411841德國(guó)德國(guó)克克 拉拉 克克63782496378249635651563565151:293.51:293.518801880英國(guó)英國(guó)海海 福福 特特6378388

17、6378388635691263569121:297.01:297.019091909美國(guó)美國(guó)克拉索夫斯基克拉索夫斯基63782456378245635686363568631:298.31:298.319401940蘇聯(lián)蘇聯(lián)19751975年國(guó)際橢球年國(guó)際橢球637814063781406356755.36356755.31:298.2571:298.25719751975國(guó)際國(guó)際公里637131baaR30（一）、幾個(gè)基本概念（一）、幾個(gè)基本概念 二、二、 地面點(diǎn)位的確定地面點(diǎn)位的確定（1 1）子午線(xiàn)）子午線(xiàn): :通過(guò)地球自轉(zhuǎn)軸的平面與地球表面的交線(xiàn)通過(guò)地球自轉(zhuǎn)軸的平面與地球表面的交線(xiàn)（2

18、 2） 首子午線(xiàn)：首子午線(xiàn)：通過(guò)格林威治天文臺(tái)的子午線(xiàn)通過(guò)格林威治天文臺(tái)的子午線(xiàn)（3 3）子午面：）子午面：子午線(xiàn)與地球自轉(zhuǎn)軸構(gòu)成的面子午線(xiàn)與地球自轉(zhuǎn)軸構(gòu)成的面（4 4）首子午面：）首子午面：通過(guò)格林威治天文臺(tái)的子午面通過(guò)格林威治天文臺(tái)的子午面31（二）、地面點(diǎn)的坐標(biāo)（二）、地面點(diǎn)的坐標(biāo) 二、二、 地面點(diǎn)位的確定地面點(diǎn)位的確定空間點(diǎn)位用點(diǎn)的空間點(diǎn)位用點(diǎn)的球面位置球面位置( (二維二維) )及及高程高程( (一維一維) ) 來(lái)表示來(lái)表示 點(diǎn)的球面位置的地理坐標(biāo)表示點(diǎn)的球面位置的地理坐標(biāo)表示（1 1）經(jīng)度）經(jīng)度: :地面上某一點(diǎn)子午面與首子午面的夾角地面上某一點(diǎn)子午面與首子午面的夾角 東經(jīng)東經(jīng):

19、:首子午面以東首子午面以東01800180度度 西經(jīng)西經(jīng): :首子午面以西首子午面以西01800180度度（2 2）緯度：）緯度：地面上某點(diǎn)的鉛垂線(xiàn)與赤道面的夾角地面上某點(diǎn)的鉛垂線(xiàn)與赤道面的夾角 北緯：北緯：赤道以北赤道以北090090度度 南緯：南緯：赤道以南赤道以南090090度度32 參考橢球面是不可展開(kāi)的面，如何投影到平面上參考橢球面是不可展開(kāi)的面，如何投影到平面上? ? 方法：方法：在參考橢球上橫套一個(gè)橢圓柱面，讓參考橢球上在參考橢球上橫套一個(gè)橢圓柱面，讓參考橢球上的某一子午線(xiàn)與之相切，將中央子午線(xiàn)兩側(cè)范圍內(nèi)的地區(qū)投的某一子午線(xiàn)與之相切，將中央子午線(xiàn)兩側(cè)范圍內(nèi)的地區(qū)投影到橢圓柱上，然

20、后沿某一棱線(xiàn)展開(kāi)，構(gòu)成高斯平面坐標(biāo)系。影到橢圓柱上，然后沿某一棱線(xiàn)展開(kāi)，構(gòu)成高斯平面坐標(biāo)系。NSWEO高斯投影方法 中央子午線(xiàn)投影帶33 從零子午線(xiàn)開(kāi)始每隔6為一個(gè)投影帶，第一個(gè)6帶的中央子午線(xiàn)的經(jīng)度為3，第二個(gè)6帶的中央子午線(xiàn)的經(jīng)度為9，依次類(lèi)推。第N帶的中央子午線(xiàn)經(jīng)度為： 從東經(jīng)130的子午線(xiàn)開(kāi)始經(jīng)差每隔3劃分一個(gè)投影帶，其第一帶的中央子午線(xiàn)是東經(jīng)3，第二帶中央子午線(xiàn)是東經(jīng)6,依次類(lèi)推。第N帶的中央子午線(xiàn)經(jīng)度為：360 NN30PP1首子午線(xiàn)中央子午線(xiàn)赤道123N60612 18 24108114 1201261234619202136 37 38 39 40 4142 66高斯投影分帶6

21、帶、3帶中央子午線(xiàn)及帶號(hào)132654876帶3帶34高斯平面直角坐標(biāo)系的建立高斯平面直角坐標(biāo)系的建立以各帶的中央子午線(xiàn)為以各帶的中央子午線(xiàn)為X X軸（縱坐標(biāo)），赤道以北為正；軸（縱坐標(biāo)），赤道以北為正；以赤道方向?yàn)橐猿嗟婪较驗(yàn)閅 Y軸（橫坐標(biāo)），交點(diǎn)（原點(diǎn)）以東為正。軸（橫坐標(biāo)），交點(diǎn)（原點(diǎn)）以東為正。注意以下問(wèn)題：注意以下問(wèn)題： 1、與數(shù)學(xué)上的平面直角系有區(qū)別； 2、為保證y為正y 加500km； 3、為區(qū)分各帶，y前加帶號(hào)。 4、地面的點(diǎn)位用（x,y,H)來(lái)表示。 國(guó)家地理范圍國(guó)家地理范圍：約從東經(jīng)：約從東經(jīng): 72138，北緯：，北緯：254 6帶（帶（12 23）；）；3 帶（帶（24

22、 44）XA=42345678.87 m XA=42345678.87 m YA=-265 214 mYA=-265 214 m HA= 32.456 mHA= 32.456 m 如某點(diǎn)的高斯平面坐標(biāo)為：XA=42345678.87 m XA=42345678.87 m YA=19 234 786 mYA=19 234 786 m HA= 32.456 mHA= 32.456 m35XXYYBYaXbybXaA(b)(a)OOYXbAByaXbaO500km高斯平面直角坐標(biāo)36當(dāng)測(cè)區(qū)面積不大時(shí)，可不考慮地球曲率的影響、不必進(jìn)行復(fù)雜的投影計(jì)當(dāng)測(cè)區(qū)面積不大時(shí)，可不考慮地球曲率的影響、不必進(jìn)行復(fù)雜的

23、投影計(jì)算，可以直接將地面點(diǎn)沿鉛垂線(xiàn)投影到水平面上，由平面直角坐標(biāo)表示算，可以直接將地面點(diǎn)沿鉛垂線(xiàn)投影到水平面上，由平面直角坐標(biāo)表示其投影位置。坐標(biāo)象限的順序按順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)。上下為其投影位置。坐標(biāo)象限的順序按順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)。上下為X X軸，軸， 左右為左右為Y Y軸，上為正，軸，上為正， 東為正。這是土木工程測(cè)量經(jīng)常采用的坐標(biāo)系統(tǒng)之一。東為正。這是土木工程測(cè)量經(jīng)常采用的坐標(biāo)系統(tǒng)之一。37 空間大地直角坐標(biāo)系分為參心直角坐標(biāo)系與地心直角坐標(biāo)空間大地直角坐標(biāo)系分為參心直角坐標(biāo)系與地心直角坐標(biāo)系。前者在坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換中起作用；后者是衛(wèi)星大地測(cè)量中的系。前者在坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換中起作用；后者是衛(wèi)星大地測(cè)量中的

24、一種常用坐標(biāo)系。一種常用坐標(biāo)系。XA地心坐標(biāo)系SA首線(xiàn)子午OyZNAxAzY C80C80坐標(biāo)系是參心坐標(biāo)系，坐標(biāo)系是參心坐標(biāo)系，橢球短軸橢球短軸 Z Z 軸平行于地球質(zhì)心指軸平行于地球質(zhì)心指向地極原點(diǎn)方向，大地起始子午向地極原點(diǎn)方向，大地起始子午面平行于格林尼治平均天文臺(tái)子面平行于格林尼治平均天文臺(tái)子午面；午面；X X 軸在大地起始子午面內(nèi)軸在大地起始子午面內(nèi)與與 Z Z 軸垂直指向軸垂直指向0 0經(jīng)度方向；經(jīng)度方向；Y Y軸軸與與 Z Z、X X 軸成右手坐標(biāo)系。軸成右手坐標(biāo)系。38 WGS84地心坐標(biāo)系，該坐標(biāo)系是美國(guó)國(guó)防部研制確定地心坐標(biāo)系，該坐標(biāo)系是美國(guó)國(guó)防部研制確定的大地坐標(biāo)系。其

25、坐標(biāo)系的幾何定義是：原點(diǎn)在地球質(zhì)心的大地坐標(biāo)系。其坐標(biāo)系的幾何定義是：原點(diǎn)在地球質(zhì)心,z軸軸指向指向 BIH 19840定義的協(xié)議地球極定義的協(xié)議地球極(CTP）方向，方向，X軸指向軸指向 BIH 1984.0 的零子午面和的零子午面和 CTP赤道的交點(diǎn)。赤道的交點(diǎn)。Y軸與軸與 Z、X軸構(gòu)軸構(gòu)成右手坐標(biāo)系。成右手坐標(biāo)系。S首子午線(xiàn)AO地心坐標(biāo)系YXyAxAzANZWGS84（World Geodetic System1984年） CTP是協(xié)議地球極(Conventional Terrestrial Pole)的簡(jiǎn)稱(chēng)； BIH是國(guó)際時(shí)間局(Bureau InternationaldeI Heur

26、e)的簡(jiǎn)稱(chēng)； 除上述幾何定義外，WGS84還有它嚴(yán)格的物理定義，它擁有自己的重力場(chǎng)模型和重力計(jì)算公式，可以算出相對(duì)于WGS84橢球的大地水準(zhǔn)面差距。 39三、地面點(diǎn)的高程三、地面點(diǎn)的高程 1 1、高程系統(tǒng)的一般概念、高程系統(tǒng)的一般概念 大地高系統(tǒng)大地高系統(tǒng)：大地高表示地面點(diǎn)參考橢球面的垂直距離。大地高表示地面點(diǎn)參考橢球面的垂直距離。 正高系統(tǒng)：正高表示地面點(diǎn)大地水準(zhǔn)面的垂直距離。正高系統(tǒng)：正高表示地面點(diǎn)大地水準(zhǔn)面的垂直距離。 正常高系統(tǒng)正常高系統(tǒng)：正常高表示地面點(diǎn)似大地水準(zhǔn)面的垂直距離。正常高表示地面點(diǎn)似大地水準(zhǔn)面的垂直距離。H2H1H3似大地水準(zhǔn)面參考橢球面大地水準(zhǔn)面地球自然表面似大地水準(zhǔn)面

27、似大地水準(zhǔn)面是指從地面點(diǎn)沿正常重力線(xiàn)量取正常高所得端點(diǎn)構(gòu)成的封閉是指從地面點(diǎn)沿正常重力線(xiàn)量取正常高所得端點(diǎn)構(gòu)成的封閉曲面曲面 。嚴(yán)格說(shuō)不是水準(zhǔn)面，但接近于水準(zhǔn)面，只是用于計(jì)算的輔助面。它。嚴(yán)格說(shuō)不是水準(zhǔn)面，但接近于水準(zhǔn)面，只是用于計(jì)算的輔助面。它與大地水準(zhǔn)面不完全吻合，差值為正常高與正高之差。與大地水準(zhǔn)面不完全吻合，差值為正常高與正高之差。 40三、地面點(diǎn)的高程三、地面點(diǎn)的高程鉛垂線(xiàn)假定水準(zhǔn)面大地水準(zhǔn)面高程和高差A(yù)BhABHAHHHABB2 2、實(shí)際應(yīng)用中的地面點(diǎn)、實(shí)際應(yīng)用中的地面點(diǎn) 高程的概念高程的概念絕對(duì)高程：絕對(duì)高程：H HA A 、H HB B，相對(duì)高程：相對(duì)高程：H HA A、H H

28、B B高差：高差： h hABAB=H=HB B-H-HA A =H =HB B- H- HA A41 1、1954年北京坐標(biāo)系年北京坐標(biāo)系 建國(guó)初期，一方面廢除了南京大地原點(diǎn)，又由于當(dāng)時(shí)建國(guó)初期，一方面廢除了南京大地原點(diǎn)，又由于當(dāng)時(shí)工作的急需和歷史原因，從前蘇聯(lián)原點(diǎn)傳算過(guò)來(lái)的北京地工作的急需和歷史原因，從前蘇聯(lián)原點(diǎn)傳算過(guò)來(lái)的北京地區(qū)某大地點(diǎn)的坐標(biāo)作為我國(guó)的大地測(cè)量的起算數(shù)據(jù)，既所區(qū)某大地點(diǎn)的坐標(biāo)作為我國(guó)的大地測(cè)量的起算數(shù)據(jù)，既所謂的謂的1954年北京坐標(biāo)系實(shí)際上它是以原蘇聯(lián)當(dāng)時(shí)采用的年北京坐標(biāo)系實(shí)際上它是以原蘇聯(lián)當(dāng)時(shí)采用的1942年普爾科沃坐標(biāo)系為基礎(chǔ)建立起來(lái)的。采用克氏橢球，年普爾科沃坐標(biāo)

29、系為基礎(chǔ)建立起來(lái)的。采用克氏橢球，大地原點(diǎn)在現(xiàn)在俄羅斯的普爾科沃。大地原點(diǎn)在現(xiàn)在俄羅斯的普爾科沃。 2、1980年國(guó)家大地坐標(biāo)系年國(guó)家大地坐標(biāo)系 鑒于鑒于1954年北京坐標(biāo)系存在的橢球參數(shù)不夠精確、參年北京坐標(biāo)系存在的橢球參數(shù)不夠精確、參考橢球與我國(guó)大地水準(zhǔn)擬合不好等缺點(diǎn)。建立我國(guó)新的大考橢球與我國(guó)大地水準(zhǔn)擬合不好等缺點(diǎn)。建立我國(guó)新的大地坐標(biāo)系是必要的。地坐標(biāo)系是必要的。1980年國(guó)家大地坐標(biāo)系采用年國(guó)家大地坐標(biāo)系采用IGA-75橢橢球，大地原點(diǎn)在陜西省涇陽(yáng)縣永樂(lè)鎮(zhèn)，按局部密切條件重球，大地原點(diǎn)在陜西省涇陽(yáng)縣永樂(lè)鎮(zhèn)，按局部密切條件重新定位。新定位。42 1、1956年黃海高程系年黃海高程系 根

30、據(jù)青島驗(yàn)潮站根據(jù)青島驗(yàn)潮站1950-1956年的驗(yàn)潮資料確定的年的驗(yàn)潮資料確定的平均海平面作為高程基準(zhǔn)面。由此建立的水準(zhǔn)原點(diǎn)平均海平面作為高程基準(zhǔn)面。由此建立的水準(zhǔn)原點(diǎn)其高程為其高程為72.289m。 2、1985年國(guó)家高程基準(zhǔn)年國(guó)家高程基準(zhǔn) 由于由于1956年黃海高程系采用的資料較短，不到年黃海高程系采用的資料較短，不到一個(gè)潮汐周期（一個(gè)潮汐周期（18.61)。根據(jù)青島驗(yàn)潮站。根據(jù)青島驗(yàn)潮站1952-1979年的驗(yàn)潮資料確定的平均海平面作為高程基準(zhǔn)面。年的驗(yàn)潮資料確定的平均海平面作為高程基準(zhǔn)面。水準(zhǔn)原點(diǎn)的高程為水準(zhǔn)原點(diǎn)的高程為72.260m。43國(guó)家大地原點(diǎn)外貌 中華人民共和國(guó)大地原點(diǎn)，占地570平方米，主體建筑面積500平方米。大地原點(diǎn)的整個(gè)