Chapter2測(cè)量基本知識(shí)

測(cè)量基本知識(shí)曹君地面點(diǎn)的坐標(biāo)系統(tǒng)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:6371km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：設(shè)想有一個(gè)自由平靜的海水面，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)曲面海面陸地地面點(diǎn)的坐標(biāo)系統(tǒng)水準(zhǔn)面有無(wú)數(shù)個(gè)，其中通過(guò)平均海水面的一個(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)面海面陸地地面點(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(lái)代替大地水準(zhǔn)面，這個(gè)規(guī)則曲面就是旋轉(zhuǎn)橢球面，也稱為參考橢球面——測(cè)量計(jì)算的基準(zhǔn)面。地面點(diǎn)的坐標(biāo)系統(tǒng)大地水準(zhǔn)面、旋轉(zhuǎn)橢球?qū)嶋H地球大地體旋轉(zhuǎn)橢球體大地水準(zhǔn)面旋轉(zhuǎn)橢球面地面點(diǎn)的坐標(biāo)系統(tǒng)參考橢球橢球的基本元素：長(zhǎng)半徑為a短半徑為b扁率ZYX地面點(diǎn)的坐標(biāo)系統(tǒng)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(guó)自己測(cè)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)參考橢球我國(guó)現(xiàn)用的幾個(gè)參考橢球元素值2000國(guó)家大地坐標(biāo)系：長(zhǎng)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)系采用了前蘇聯(lián)的克拉索夫斯基橢球參數(shù)，并與前蘇聯(lián)1942年坐標(biāo)系進(jìn)行聯(lián)測(cè)，通過(guò)計(jì)算建立的我國(guó)大地坐標(biāo)系地面點(diǎn)的坐標(biāo)系統(tǒng)1980西安坐標(biāo)系：以陜西省-涇陽(yáng)縣-永樂(lè)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(guó)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：地面點(diǎn)的坐標(biāo)系統(tǒng)WGS84WorldGeodeticSystem1984，是為GPS全球定位系統(tǒng)使用而建立的坐標(biāo)系統(tǒng),通過(guò)遍布世界的衛(wèi)星觀測(cè)站觀測(cè)到的坐標(biāo)建立。地面點(diǎn)的坐標(biāo)系統(tǒng)2000國(guó)家大地坐標(biāo)系我國(guó)當(dāng)前最新的國(guó)家大地坐標(biāo)系，英文縮寫為CGCS2000。2008年3月，由國(guó)土資源部正式上報(bào)國(guó)務(wù)院，并于2008年4月獲得國(guó)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)系來(lái)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(guò)橢球體中心。然后將柱面沿通過(guò)南北兩極的母線剪開(kāi)，展成平面，此平面便是高斯平面。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中央子午線赤道高斯投影平面赤道中央子午線地面點(diǎn)的確定高斯投影的特點(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(zhǎng)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6°帶：從0°子午線起算，以經(jīng)度每隔6°為一帶，編號(hào)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(hào)1,2，…，120，中央子午線經(jīng)度為地面點(diǎn)的確定高斯投影平面地面點(diǎn)的確定高斯投影平面例1：在高斯投影6°帶中，帶號(hào)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(hào)為20的投影帶的中央子午線的經(jīng)度是多少？6°帶中，帶號(hào)N的中央子午線經(jīng)度為3°帶中，帶號(hào)n的中央子午線經(jīng)度為地面點(diǎn)的確定高斯投影平面例3：已知某地的經(jīng)度為114°15′，則其所在高斯投影6°帶的中央子午線經(jīng)度和投影帶號(hào)分別是多少？在3°帶中呢？高斯投影6°帶中，其投影帶號(hào)為：中央子午線經(jīng)度為：高斯投影3°帶中，其投影帶號(hào)為：中央子午線經(jīng)度為：地面點(diǎn)的確定高斯平面直角坐標(biāo)系我國(guó)位于北半球，東西橫跨12個(gè)6o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，且區(qū)分各個(gè)投影帶？地面點(diǎn)的確定xyo500km

=500000+=+636780.360m=

500000+=+227559.720m國(guó)家統(tǒng)一坐標(biāo)：（帶號(hào)）（帶號(hào)）規(guī)定1：所有點(diǎn)的橫坐標(biāo)值加上500km規(guī)定2：橫坐標(biāo)前冠以帶號(hào)地面點(diǎn)的確定例：有一國(guó)家控制點(diǎn)的坐標(biāo):x=3102467.280m,y=19367622．380m，（1）該點(diǎn)位于6?帶的第幾帶？（2）該帶中央子午線經(jīng)度是多少？（3）該點(diǎn)在中央子午線的哪一側(cè)？（4）該點(diǎn)距中央子午線和赤道的距離為多少？（第19帶）

（L。=6o×19-3o=111?）（先去掉帶號(hào)，原來(lái)橫坐標(biāo)y＝367622.380—500000＝-132377.620m，在西側(cè)）（距中央子午線132377.620m，距赤道3102467.280m）地面點(diǎn)的確定平面直角坐標(biāo)系當(dāng)測(cè)區(qū)范圍較小時(shí)，當(dāng)測(cè)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坐標(biāo)確定；坐標(biāo)系原點(diǎn)一般選在測(cè)區(qū)西南角（測(cè)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(cè)區(qū)北地面點(diǎn)的確定測(cè)量中選用的坐標(biāo)系：X軸向北為正，Y軸向東為正地面點(diǎn)的確定高程坐標(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(duì)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Ｈ表示。相對(duì)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。ABHAHBH'AH'B黃海平均海水面大地水準(zhǔn)面hAB假定水準(zhǔn)面地面點(diǎn)的確定

高程基準(zhǔn)面的確定以青島驗(yàn)潮站多年的觀測(cè)資料求得黃海平均海水面，作為我國(guó)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(guó)家水準(zhǔn)基點(diǎn)（Ｈ=72.289m）。在1987年啟用“1985國(guó)家高程基準(zhǔn)”，此時(shí)測(cè)定的國(guó)家水準(zhǔn)基點(diǎn)高程Ｈ＝72.260m。

地面點(diǎn)的確定水準(zhǔn)原點(diǎn)地面點(diǎn)的確定例1：已知Ａ點(diǎn)相對(duì)高程為100m，Ｂ點(diǎn)相對(duì)高程-200m為，則高差hAB=