Chapter2 測量基本知識

1、測量基本知識曹君曹君地面點(diǎn)的坐標(biāo)系統(tǒng)地球的形狀和大小地球的形狀和大小地面點(diǎn)的坐標(biāo)系統(tǒng)地球的形狀和大小地球的形狀和大小地面點(diǎn)的坐標(biāo)系統(tǒng)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 地球表面最高峰： 8844.43m海洋底部最深處: 11022.00m地球表面最大高差近20km地球平均半徑地球平均半徑: 6371km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: 占29%海洋面積: 占71%地面點(diǎn)的坐標(biāo)系統(tǒng)水準(zhǔn)面：水準(zhǔn)面：設(shè)想有一個(gè)設(shè)想有一個(gè)自由平靜自由平靜的海水面，向陸地延伸的海水面，向陸地延伸而形成一個(gè)封閉的曲面，我們把自由平靜的海水面稱為而形成一個(gè)封閉的曲面，我們

2、把自由平靜的海水面稱為水準(zhǔn)面，水準(zhǔn)面是一個(gè)處處與重力方向垂直的連續(xù)曲面水準(zhǔn)面，水準(zhǔn)面是一個(gè)處處與重力方向垂直的連續(xù)曲面 海面海面陸地陸地地面點(diǎn)的坐標(biāo)系統(tǒng)水準(zhǔn)面有無數(shù)個(gè)，其中通過水準(zhǔn)面有無數(shù)個(gè)，其中通過平均海水面平均海水面的一個(gè)水準(zhǔn)面稱的一個(gè)水準(zhǔn)面稱為大地水準(zhǔn)面，它是最接近地球形狀和大小的水準(zhǔn)面為大地水準(zhǔn)面，它是最接近地球形狀和大小的水準(zhǔn)面 海面海面陸地陸地地面點(diǎn)的坐標(biāo)系統(tǒng)地球內(nèi)部質(zhì)量分布不均勻，導(dǎo)致地面點(diǎn)上各點(diǎn)的重力方向產(chǎn)生不規(guī)則的變化，因此大地水準(zhǔn)面實(shí)際上是一個(gè)有微小起伏的不規(guī)則曲面。選用一個(gè)非常接近于大地水準(zhǔn)面、并可用數(shù)學(xué)式表示的幾何形體來代替大地水準(zhǔn)面，這個(gè)規(guī)則曲面就是旋轉(zhuǎn)橢球面，也稱為

3、參考橢球面測量計(jì)算的基準(zhǔn)面。ZYXO地球橢球面大地水準(zhǔn)面大地水準(zhǔn)面面地球橢球地面低密度礦體高密度礦體地面點(diǎn)的坐標(biāo)系統(tǒng)大地水準(zhǔn)面、旋轉(zhuǎn)橢球大地水準(zhǔn)面、旋轉(zhuǎn)橢球地面點(diǎn)的坐標(biāo)系統(tǒng)參考橢球參考橢球橢球的基本元素：長半徑為a短半徑為b扁率ZYXaba f地面點(diǎn)的坐標(biāo)系統(tǒng)參考橢球參考橢球旋轉(zhuǎn)橢球理論上是唯一的數(shù)學(xué)球體；旋轉(zhuǎn)橢球參數(shù)，難以全球統(tǒng)一確定；各國自己測定并采用的旋轉(zhuǎn)橢球稱為參考橢球。地面點(diǎn)的坐標(biāo)系統(tǒng)參考橢球參考橢球我國現(xiàn)用的幾個(gè)參考橢球元素值2000國家大地坐標(biāo)系：長半軸 ：a=6378137m，扁率：f=1/298.257222101地面點(diǎn)的坐標(biāo)系統(tǒng)1954北京坐標(biāo)系北京坐標(biāo)系采用了前蘇聯(lián)的克拉

4、索夫斯基橢球參數(shù)，并與前蘇聯(lián)1942年坐標(biāo)系進(jìn)行聯(lián)測，通過計(jì)算建立的我國大地坐標(biāo)系地面點(diǎn)的坐標(biāo)系統(tǒng)1980西安坐標(biāo)系：西安坐標(biāo)系：以陜西省-涇陽縣-永樂鎮(zhèn)-北洪流村大地原點(diǎn)建立的大地坐標(biāo)系以建立了全國統(tǒng)一坐標(biāo)系地面點(diǎn)的坐標(biāo)系統(tǒng)1980西安坐標(biāo)系：西安坐標(biāo)系：地面點(diǎn)的坐標(biāo)系統(tǒng)WGS84World Geodetic System 1984，是為GPS全球定位系統(tǒng)使用而建立的坐標(biāo)系統(tǒng),通過遍布世界的衛(wèi)星觀測站觀測到的坐標(biāo)建立。地面點(diǎn)的坐標(biāo)系統(tǒng)20002000國家大地坐標(biāo)系國家大地坐標(biāo)系我國當(dāng)前最新的國家大地坐標(biāo)系，英文縮寫為CGCS2000。2008年3月，由國土資源部正式上報(bào)國務(wù)院，并于2008年

5、4月獲得國務(wù)院批準(zhǔn)。地面點(diǎn)的確定地面點(diǎn)在投影面上的坐標(biāo)，可選用以下坐標(biāo)系地面點(diǎn)在投影面上的坐標(biāo)，可選用以下坐標(biāo)系來表達(dá)：來表達(dá)：大地坐標(biāo)系高斯平面直角坐標(biāo)系平面直角坐標(biāo)系地面點(diǎn)的確定大地坐標(biāo)系大地坐標(biāo)系表示地面點(diǎn)在地球橢球面上的位置，用大地經(jīng)度L和大地緯度B表示。赤道平面子午面起始子午面經(jīng)度、緯度地面點(diǎn)的確定高斯平面直角坐標(biāo)系高斯平面直角坐標(biāo)系高斯投影：橫切橢圓柱正形投影，又稱為高斯克呂格投影，用于將球面坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為平面坐標(biāo)地面點(diǎn)的確定高斯投影高斯投影設(shè)想有一圓柱，橫套在地球的外面，并與某一子午線相切，同時(shí)使圓柱的軸位于赤道面內(nèi)并通過橢球體中心。然后將柱面沿通過南北兩極的母線剪開，展成平面，此平

6、面便是高斯平面。取中央子午線作為縱軸x，赤道為橫軸y,交點(diǎn)為原點(diǎn)，便構(gòu)成了高斯平面直角坐標(biāo)系。NSc赤道赤道高斯投影平面高斯投影平面赤道赤道中央子午線中央子午線地面點(diǎn)的確定高斯投影的特點(diǎn)：高斯投影的特點(diǎn)：中央子午線和赤道投影后成相互垂直的直線中央子午線長度不變離中央子午線越遠(yuǎn)變形越大為保證投影精度，必須采用分帶投影（6帶、3帶、1.5帶）地面點(diǎn)的確定高斯投影平面高斯投影平面高斯投影6帶：從0子午線起算，以經(jīng)度每隔6為一帶，編號1,2，60，中央子午線經(jīng)度為高斯投影3帶：從東經(jīng)1.5起算，以經(jīng)度每隔3為一帶，編號1,2，120，中央子午線經(jīng)度為360NLnL 30地面點(diǎn)的確定高斯投影平面高斯投影

7、平面地面點(diǎn)的確定高斯投影平面高斯投影平面例1：在高斯投影6帶中，帶號為20的投影帶的中央子午線的經(jīng)度是多少？例2：在高斯投影3帶中，帶號為20的投影帶的中央子午線的經(jīng)度是多少？6 6帶中，帶號帶中，帶號N N的中的中央子午線經(jīng)度為央子午線經(jīng)度為360NL3 3帶中，帶號帶中，帶號n n的中的中央子午線經(jīng)度為央子午線經(jīng)度為nL 30地面點(diǎn)的確定高斯投影平面高斯投影平面例3：已知某地的經(jīng)度為11415，則其所在高斯投影6帶的中央子午線經(jīng)度和投影帶號分別是多少？在3帶中呢？高斯投影6帶中，其投影帶號為：20) 1615114( INTNe中央子午線經(jīng)度為：11736*200L高斯投影3帶中，其投影帶

8、號為：38)315114( INTNe中央子午線經(jīng)度為：1143*380L地面點(diǎn)的確定高斯平面直角坐標(biāo)系高斯平面直角坐標(biāo)系我國位于北半球，東西橫跨12個(gè)6帶，各帶又獨(dú)自構(gòu)成直角坐標(biāo)系。X值均為正Y值則有正有負(fù)WENSByxA如何使坐標(biāo)為正，如何使坐標(biāo)為正，且區(qū)分各個(gè)投影且區(qū)分各個(gè)投影帶？帶？地面點(diǎn)的確定xyo1p2pmymxpp280.272440180.23283622mymxpp360.136780650.30285511mymxpp720.227559180.23283622（帶號）mymxpp360.636780)(650.30285511帶號500km =500000+ =+ 636

9、780.360m = 500000+ =+ 227559.720m1py2py2py1py國家統(tǒng)一坐標(biāo)：國家統(tǒng)一坐標(biāo)：2211,ppppxxxx（帶號帶號）（帶號帶號）規(guī)定規(guī)定1 1：所有點(diǎn)的橫坐標(biāo)值加上：所有點(diǎn)的橫坐標(biāo)值加上500km500km規(guī)定規(guī)定2 2：橫坐標(biāo)前冠以帶號：橫坐標(biāo)前冠以帶號地面點(diǎn)的確定例：例：有一國家控制點(diǎn)的坐標(biāo)有一國家控制點(diǎn)的坐標(biāo): :x=3102467.280m ,y=19367622x=3102467.280m ,y=19367622380m380m，（1 1）該點(diǎn)位于）該點(diǎn)位于6 6 帶的第幾帶？帶的第幾帶？（2 2）該帶中央子午線經(jīng)度是多少？）該帶中央子午線經(jīng)度

10、是多少？（3 3）該點(diǎn)在中央子午線的哪一側(cè)？）該點(diǎn)在中央子午線的哪一側(cè)？ （4 4）該點(diǎn)距中央子午線和赤道的距離為多少？）該點(diǎn)距中央子午線和赤道的距離為多少？（第（第19帶）帶） （L。=619-19-3=111）（先去掉帶號，原來橫坐標(biāo)（先去掉帶號，原來橫坐標(biāo)y367622.380500000-132377.620m，在西側(cè)，在西側(cè)）（距中央子午線（距中央子午線132377.620m，距赤道，距赤道3102467.280m）地面點(diǎn)的確定平面直角坐標(biāo)系平面直角坐標(biāo)系當(dāng)測區(qū)范圍較小時(shí)，當(dāng)測區(qū)范圍較小(半徑10km)時(shí)可將大地水準(zhǔn)面看作平面并在平面上建立獨(dú)立平面直角坐標(biāo)系；地面點(diǎn)的位置可用平面直角

11、坐標(biāo)確定；坐標(biāo)系原點(diǎn)一般選在測區(qū)西南角（測區(qū)內(nèi)X、Y均為正值）；原點(diǎn)坐標(biāo)值可以假定，也可以采用高斯平面直角坐標(biāo)；規(guī)定：X 軸向北為正，Y軸向東為正OXY 測區(qū)北地面點(diǎn)的確定測量中選用的坐標(biāo)系：測量中選用的坐標(biāo)系：X 軸向北為正，軸向北為正，Y軸向軸向東為正東為正地面點(diǎn)的確定高程坐標(biāo)系統(tǒng)高程坐標(biāo)系統(tǒng)高程：確定該點(diǎn)沿鉛垂方向到某基準(zhǔn)面的距離絕對高程（海拔）：指某點(diǎn)沿鉛垂線方向到大地水準(zhǔn)面的距離，用表示。相對高程：某點(diǎn)距假定水準(zhǔn)面的鉛垂距離。高差：地面上兩點(diǎn)間的高程之差。ABHAHBHAHB黃海平均海水面大地水準(zhǔn)面ABABABHHHHhhAB假定水準(zhǔn)面地面點(diǎn)的確定 高程基準(zhǔn)面的確定高程基準(zhǔn)面的確定以青島驗(yàn)潮站多年的觀測資料求得黃海平均海水面，作為我國的高程基準(zhǔn)面，建立了“1956年黃海高程系”，并在青島市觀象山上建立了國家水準(zhǔn)基點(diǎn)（=72.289m）。在1987年啟用“1985國家高程基準(zhǔn)”，此時(shí)測定的國家水準(zhǔn)基點(diǎn)高程72.260m。 地面點(diǎn)的確定水準(zhǔn)原點(diǎn)水準(zhǔn)原點(diǎn)地面點(diǎn)的確定例例1 1：已知點(diǎn)相對高程為：已知點(diǎn)相對高程為100m100m，點(diǎn)相對高程，點(diǎn)相對高程-200m-200m為，則高差為，則高差 hABhAB= = ； hBAhBA= =；例例2 2：A A點(diǎn)在大