第3章測繪基準和測繪系統《測繪法規(guī)與工程管理》教學課件

《測繪法規(guī)與工程管理》?精品課件合集主要內容ZhuYaoNeiRong第3章測繪基準和系統測繪基準測繪系統測量標志3.1.1測繪基準的概念和特征

1.測繪基準

測繪基準是指一個國家的整個測繪的起算依據和各種測繪系統的基礎，測繪基準包括所選用的各種大地測量參數、統一的起算面、起算基準點、起算方位以及有關的地點、設施和名稱等。我國目前采用的測繪基準主要包括大地基準、高程基準、深度基準和重力基準。3.1測繪基準3.1.1測繪基準的概念和特征

1.測繪基準3.1測繪基準①大地基準

大地基準是建立大地坐標系統和測量空間點點位的大地坐標的基本依據。我國目前大多數地區(qū)采用的大地基準是1980西安坐標系。大地原點設在陜西省涇陽縣永樂鎮(zhèn)。2008年7月1日，經國務院批準，我國正式開始啟用2000國家大地坐標系，2000國家大地坐標系是全球地心坐標系在我國的具體體現。2000國家大地坐標系的定義：3.1測繪基準2．2000國家大地坐標系的Z軸由原點指向歷元2000.0的地球參考極的方向，該歷元的指向由國際時間局給定的歷元為1984.0的初始指向推算，定向的時間演化保證相對于地殼不產生殘余的全球旋轉，X軸由原點指向格林尼治參考子午線與地球赤道面（歷元2000.0）的交點，Y軸與Z軸、X軸構成右手正交坐標系。1．2000國家大地坐標系的原點為包括海洋和大氣的整個地球的質量中心；月球圍繞地球公轉導致地球在公轉軌道上左右搖擺，18.6年在軌道上一個周期，振幅為9.21秒，這種現象稱為章動。3.1測繪基準3．采用廣義相對論意義下的尺度。4．2000國家大地坐標系采用的地球橢球參數的數值為：長半軸a＝6378137m扁率

f=1/298.257222101地心引力常數GM＝3.986004418×1014m3s-2

自轉角速度

ω＝7.292l15×10-5rads-1ＣＧＣＳ２０００定義的示意圖3.1測繪基準參考橢球的定位與定向：采用多點定位根據使橢球面和當地大地水準面最佳擬合條件，即：即可得到橢球的定位參數：和旋轉參數：3.1.1測繪基準的概念和特征

1.測繪基準3.1測繪基準②高程基準高程基準是建立高程系統和測量空間點高程的基本依據。1954年，我國確定用青島驗潮站驗潮計算的黃海平均海水面作為高程基準面，并在青島市觀象山修建了國家水準原點。1956年，通過對青島驗潮站7年的驗潮資料的計算，求出我國青島水準原點高程為72.289m。1976年，我國進行了國家二期一等水準網布測工作，同時建立了1985國家高程基準。1985國家高程基準是我國現采用的高程基準，青島水準原點高程為72.2604m。我國目前采用的高程基準為1985國家高程基準。3.1.1測繪基準的概念和特征

1.測繪基準3.1測繪基準③重力基準重力基準是建立重力測量系統和測量空間點的重力值的基本依據。重力測量即測量地球各點的絕對重力加速度值，其國防建設、經濟建設和科學研究有著十分重要的意義。

3.1.1測繪基準的概念和特征

1.測繪基準3.1測繪基準③重力基準遠程洲際彈道導彈、人造地球衛(wèi)星、宇宙飛船等都在地球重力場中運動。為提高飛行器的精度，除準確測量發(fā)射點和目標的位置外，還必須準確掌握地球形狀和重力資料。據有關資料表明，1萬公里射程洲際導彈在發(fā)射點若有2×10-6/秒2（0.2毫伽）的重力加速度誤差，則將造成50米的射程誤差（980cm/s2=980Gal）；發(fā)射衛(wèi)星最后一級火箭速度若有千分之二的相對誤差，衛(wèi)星就會偏離預定軌道近百公里，甚至導致發(fā)射失敗。3.1.1測繪基準的概念和特征

1.測繪基準3.1測繪基準

1898年至1904年德國人Kuhnen和Furtwaglev在德國波茨坦的大地測量研究所利用物理擺{T=2π√(L/g)}作了大約1900次測量，測得波茨坦的重力為(9.81274±0.00003)米/秒2，波茨坦的坐標是:ψ=52°22′9″N，λ=13°4′1″E，H=87米。1909年在倫敦舉行大地測量會議上決定采用波茨坦的絕對重力值作為重力基準點，通過相對重力測量推算其他重力點值，用這種方法建立起來的重力觀測網稱為波茨坦系統。3.1.1測繪基準的概念和特征

1.測繪基準3.1測繪基準在20世紀50年代~70年代，我國采用波茨坦重力基準，重力參考系統采用克拉索夫斯基橢球常數。80年代初，我國建立了“國家1985重力基本網”，簡稱為“85網”。它由6個基準點、46個基本點和5個基本點引點組成。重力參考系統則采用IAG75橢球常數及其相應正常重力場。

3.1.1測繪基準的概念和特征

1.測繪基準3.1測繪基準它由259個點組成，其中基準點21個、基本點126個和基本點引點112個；長基線網1個，重力儀格值標定場8處，聯測了1985國家重力基本網及中國地殼運動觀測網絡重力網點66個。該網使用了FGS絕對重力儀施測，并增加了絕對重力點的數量，覆蓋面大，是我國新的重力測量基準。重力系統采用GRS80橢球常數及其相應正常重力場。1999年~2002年，我國完成了2000國家重力基本網建設，簡稱“2000網”。3.1.1測繪基準的概念和特征

1.測繪基準3.1測繪基準④深度基準深度基準是海洋深度測量和海圖上圖載水深的基本依據。在海洋測量中因為海面受潮汐、海流、風浪等多種因素的影響，處于動蕩不定的狀態(tài)之中，尤其是受潮汐的影響，海面隨時在升降中，高潮和低潮之差，小的差1～2m，大的差10～20m。3.1.1測繪基準的概念和特征

1.測繪基準3.1測繪基準④深度基準海洋測量外業(yè)測得的水深只是當時當地的瞬時深度。同一地點、不同時間測得的水深是不一樣的，不同地點、不同時間測得的水深無法進行對比。為了在不同時間測得的不同地點的水深有一個可比性，必須確定一個統一的基準面，這就是海洋測量中的深度基準面。

中國海區(qū)從1956年采用理論最低潮面(即理論深度基準面)作為深度基準。3.1.1測繪基準的概念和特征

1.測繪基準3.1測繪基準④深度基準深度基準面的選取：

在無潮海(即潮汐很小的海，如波羅的海)，通常以平均海水面作為深度基準面。在有潮海，因為潮汐較大，如果用平均海面作深度基準面，高潮時此面被淹沒，低潮時露出;如果以此為基準面，則低潮時實際水深小于海圖上的水深，如此時按海圖上的水深航行，船就可能觸礁、擱淺，對航行很不安全。因此，在海洋測量中，常以略低于低潮面的一個面作為基準面。3.1.1測繪基準的概念和特征

1.測繪基準3.1測繪基準④深度基準深度基準面的選?。好绹鴸|海岸、荷蘭、瑞典等國采用平均低潮面作為深度基準面。美國西海岸、菲律賓等國采用觀測的低潮面作為深度基準面。英國采用最低天文潮面，即取潮汐預報中出現的最低水位為深度基準面。

內河、湖泊采用最低水位、平均低水位或設計水位作為深度基準。3.1.1測繪基準的概念和特征

1.測繪基準3.1測繪基準深度基準面我國目前采用的深度基準因海區(qū)不同而有所不同3.1.1測繪基準的概念和特征

2.測繪基準的特征3.1測繪基準①科學性測繪基準都是依靠嚴密的科學理論、科學手段和方法經過嚴密的演算和施測建立起來的，其形成的數學基礎和物理結構都必須符合科學理論和方法的要求，從而使測繪基準具有科學性特點。3.1.1測繪基準的概念和特征3.1測繪基準1954年北京坐標系

50年代從前蘇聯引入（1942年普爾科夫坐標系），未進行整體平差，屬參心坐標系,克拉索夫斯基橢球體，長半軸a=6378245m;扁率α=1/298.3。原點在普爾科夫天文臺。

主要缺點：1.長半軸約大了108m；

2.橢球定位西高東低，東部高程異常達67m；

3.不同區(qū)域接邊處大地點坐標差達1～2m。3.1.1測繪基準的概念和特征3.1測繪基準1980西安坐標系1982年，經天文大地網整體平差建立“1980國家大地坐標系”，全網共48433點。屬參心坐標系,IAG-75橢球（IAG—國際大地測量學協會），長半軸a=6378140m;扁率α=1/298.257，原點在陜西省涇陽縣。

橢球定位：

1.橢球短軸平行于地球地軸（由地球質心指向1968.0JYD方向）；

2.起始子午面平行于格林威治天文臺平均子午面；

3.橢球面與似大地水準面在我國境內密合得最佳。3.1.1測繪基準的概念和特征3.1測繪基準3.1.1測繪基準的概念和特征

2.測繪基準的特征3.1測繪基準②統一性為保證測繪成果的科學性、系統性和可靠性，滿足科學研究、經濟建沒和國防建設的需要，一個國家和地區(qū)的測繪基準必須是嚴格統一的。測繪基準不統一，不僅使測繪成果不具有可比性和銜接性，也會對國家安全和城市建設以及社會管理帶來不良的后果。3.1.1測繪基準的概念和特征

2.測繪基準的特征3.1測繪基準③法定性測繪基準由國務院批準，測繪基準數據由國務院測繪行政主管部門負責審核，測繪基準的設立必須符合國家的有關規(guī)范和要求，使用測繪基準由國家法律規(guī)定，從而使測繪基準具有法定性特征。④穩(wěn)定性測繪基準是一切測繪活動和測繪成果的基礎和依據，測繪基準一經建立，便具有相對穩(wěn)定性，在一定時期內不能輕易改變。3.1.2測繪基準管理《測繪法》規(guī)定從事測繪活動應當使用國家規(guī)定的測繪基準和測繪系統。

《基礎測繪條例》規(guī)定，實施基礎測繪項目，不使用全國統一的測繪基準和測繪系統或者不執(zhí)行國家規(guī)定的測繪技術規(guī)范和標準的，責令限期改正，給予警告，可以并處10萬元以下罰款；對負有直接責任的主管人員和其他直接責任人員，依法給予處分。3.1測繪基準1.國家規(guī)定測繪基準2.國家要求使用統一的測繪基準3.2.1測繪系統的概念

測繪系統是指由測繪基準延伸，在一定范圍內布設的各種測量控制網，它們是各類測繪成果的依據，包括大地坐標系統、平面坐標系統、高程系統、地心坐標系統和重力測量系統。3.2測繪系統

1．大地坐標系統大地坐標系統是用來表述地球點的位置的一種地球坐標系統。它采用一個接近地球整體形狀的橢球作為點的位置及其相互關系的數學基礎，大地坐標系統的三個坐標是大地經度、大地緯度、大地高。我國先后采用的1954年北京坐標系、1980西安坐標系和2000國家大地坐標系，是我國在不同時期采用的大地坐標系統。3.2.1測繪系統的概念

3.2測繪系統1.大地坐標系統大地緯度L—過P點的子午面與起始子午面間的夾角。由格林尼治子午線起算，東正西負。大地經度B—在P點的子午面上，P點的法線PKP與赤道面的夾角。由赤道起算，北正南負。3.2.1測繪系統的概念

3.2測繪系統2.平面坐標系統平面坐標系統是指確定地面點的平面位置所采用的一種坐標系統。大地坐標系統是建立在橢球面上的，而繪制的地圖則是在平面上的。因此，必須通過地圖投影把橢球面上的點的大地坐標科學地轉換成展繪在平面上的平面坐標。平面坐標用平面上兩軸相交成直角的縱、橫坐標表示。3.2.1測繪系統的概念

3.2測繪系統高斯一克呂格平面直角坐標系

想象有一個橢圓柱面橫套在地球橢球體外面，并與某一條子午線(此子午線稱為中央子午線或軸子午線)相切，橢圓柱的中心軸通過橢球體中心，然后用一定投影方法，將中央子午線兩側各一定經差范圍內的地區(qū)投影到橢圓柱面上，再將此柱面展開即成為投影面。3.2.1測繪系統的概念

3.2測繪系統高斯一克呂格平面直角坐標系

我國規(guī)定按經差6°和3°進行投影分帶。投影帶：以中央子午線為軸，兩邊對稱劃出一定區(qū)域作為投影范圍；

（1）分帶原則①限制長度變形使其不大于測圖誤差；②帶數不應過多以減少換帶

計算工作。（2）分帶方法6°帶:

自0°子午線起每隔經差6°自西向東分帶，依次編號1，2，3，…60帶。如帶號用n表示，中央子午線的經度用Ｌ０表示，則帶號及中央子午線經度的關系：Ｌ０＝６ｎ-３

3°帶:自東經1.5°子午線起，每隔3°設立一個投影帶，依次編號為1，2，3，…，120帶。如帶號用n表示，中央子午線的經度用Ｌ０表示，則帶號及中央子午線經度的關系：Ｌ０＝3ｎ3.2.1測繪系統的概念

3.2測繪系統高斯一克呂格平面直角坐標系3度帶代號N與6度帶代號n的關系：N=2n-1

3.2.1測繪系統的概念

3.2測繪系統

（1）已知某點高斯投影6度帶的坐標XA=3347256m,YA=19476543m,1.則該點在3度帶的帶號？2.6度帶中無平移之前的坐標？題1：（2）已知某點高斯投影6度帶的坐標XA=3026255m,YA=20478561m,則該點在3度帶的帶號及其中央子午線經度？3.2.1測繪系統的概念

3.2測繪系統

2*19-1=37號；3347256,-23457題1：3度帶代號N與6度帶代號n的關系：N=2n-12*20-1=39號；39*3=117度3.2.1測繪系統的概念

3.2測繪系統3.高程系統

高程系統是用以傳算全國高程測量控制網中各點高程所采用的統一系統。我國規(guī)定采用的高程系統是正常高系統，高程起算依據是國家黃海85高程基準。3.2.1測繪系統的概念

3.2測繪系統3.高程系統地面點A沿重力線至似大地水準面的距離稱為正常高。地面點A沿重力線至大地水準面的距離稱為正高。地面點A沿法線至參考橢球面的距離稱為大地高。A正高正常高高程異常大地水準面差距自然表面大地水準面似大地水準面橢球表面大地高=正常高+高程異常（ξ）=正高+大地水準面差距（N）題2：3.1測繪基準某海島驗潮站附近GPS點A基于國家高程基準的高程為1.986m,基于當地深度基準面的高程為4.434m,該區(qū)域高程異常0.776m，該海島驗潮站附近海中有一暗礁B，海圖上標注最淺水深為1.2m，求暗礁B的大地高和基于國家高程基準的高程。3.2.1測繪系統的概念

題2：3.1測繪基準

答案：hB正常高=-(4.434-1.986)-1.200=-3.648mHB大地高=hB正常高+ζ=-3.648+0.776=-2.872m3.2.1測繪系統的概念

3.2.1測繪系統的概念

3.2測繪系統4.地心坐標系統

地心坐標系統是以坐標原點與地球質心重合的大地坐標系統，或空間直角坐標系統。我國目前采用的2000國家大地坐標系即是全球地心坐標系在我國的具體體現，其原點為包括海洋和大氣的整個地球的質量中心。國家測繪局在2008年發(fā)布的2號公告中指出，2000國家大地坐標系與現行國家大地坐標系轉換、銜接的過渡期為8年至10年。現有各類測繪成果在過渡期內可沿用現行國家大地坐標系2008年7月1日后新生產的各類測繪成果應采用2000國家大地坐標系。3.2.1測繪系統的概念

3.2測繪系統5.重力測量系統重力測量系統是指重力測量施測與計算所依據的重力測量基準和計算重力異常所采用的正常重力公式的總稱。我國曾先后采用的57重力測量系統、85重力測量系統和2000重力測量系統，即為我國在不同時期的重力測量系統。3.2.2測繪系統管理3.2測繪系統1.測繪系統管理的基本法律規(guī)定①《測繪法》第五條，從事測繪活動要使用國家規(guī)定的測繪系統。②國家建立全國統一的大地坐標系統、平面坐標系統、高程系統、地心坐標系統和重力測量系統，確定國家大地測量等級和精度。③采用國際坐標系統和建立相對獨立的平面坐標系統要依法經過批準。④《測繪法》第四十條、第四十一條對法律責任規(guī)定，未經批準擅自采用國際坐標系統和建立相對獨立的平面坐標系統的，應當承擔相應的法律責任。3.2.2測繪系統管理3.2測繪系統2.

測繪系統管理的職責（1）國務院測繪行政主管部門的職責①負責建立全國統一的大地坐標系統、平面坐標系統、高程系統、地心坐標系統和重力測量系統。②會同國務院其他有關部門、軍隊測繪主管部門制定國家大地測量等級和精度以及國家基本比例尺地圖的系列和基本精度的具體規(guī)范和要求。3.2.2測繪系統管理3.2測繪系統2.

測繪系統管理的職責（1）國務院測繪行政主管部門的職責③會同軍隊測繪主管部門審批國際坐標系統。