测量学的基础知识.ppt
《测量学的基础知识.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《测量学的基础知识.ppt(80页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、测测 量量 学学第第2 2章章 测量学的基础知识测量学的基础知识第2章 测量学的基础知识 2.1 地球的形状和大小第2章 测量学的基础知识 2.1 地球的形状和大小第2章 测量学的基础知识 2.1 地球的形状和大小第2章 测量学的基础知识 2.1 地球的形状和大小第2章 测量学的基础知识 2.1 地球的形状和大小一、一、地球形状地球形状和大小和大小 1.1.地球是一个表面起伏较大的椭球地球是一个表面起伏较大的椭球 地球表面最高峰:地球表面最高峰:8844.43m8844.43m 海洋底部最深处海洋底部最深处:11022.00m:11022.00m 地球表面最大高差近地球表面最大高差近20km2
2、0km 2.2.地球又是一个近似光滑的水球地球又是一个近似光滑的水球 大陆面积大陆面积:占占29%29%海洋面积海洋面积:占占71%71%3.3.地球平均半径地球平均半径:6371km:6371km 测量工作是在地球表面进行测量工作是在地球表面进行的。地球表面虽然很不规则,有的。地球表面虽然很不规则,有高山、平原、丘陵、海洋等。但高山、平原、丘陵、海洋等。但这些起伏相对于地球本身十分微这些起伏相对于地球本身十分微小。小。地球的表面形状十分复杂,不便于用数学式来表达。通过长期的测绘工作和科学调查,了解到地球表面上的海洋面积约占71%,陆地面积约占29%,因此人们把地球总的形状看作是被海水包围的球
3、体,取平均静止的海水面向陆地延伸而形成一个封闭的曲面作为地球形状和大小的标准,它所包围的形体称为大地体大地体。2.1 地球的形状和大小1.铅垂线:铅垂线:重力方向线重力方向线,是测量工作的基准线。是测量工作的基准线。测量工作取得重力方向的一般方法是,用细绳悬挂一个垂球G,细绳即为悬挂点O的重力方向,通常称它为垂线或铅垂线方向。2.水准面水准面 自由静止的水面自由静止的水面;是重力等位面是重力等位面,有无数有无数个(特点?)个(特点?)地心地心O O离心力离心力地心引力地心引力重力重力G G重重力力的的方方向向线线称称为为铅铅垂垂线线 2.1 地球的形状和大小3.3.水平面:水平面:水准面上任一
4、点的水准面上任一点的切平面。切平面。4.4.大地水准面大地水准面 静止平衡状态下的平均海水面静止平衡状态下的平均海水面,向大陆岛屿延伸而形成的闭合向大陆岛屿延伸而形成的闭合水准面水准面 特性特性:唯一性、等位面、唯一性、等位面、不规不规则曲面则曲面 作用:作用:测量的测量的基准面基准面5.5.大地体大地体 由大地水准面包围的地球形体由大地水准面包围的地球形体,是不规则球体。它代表了地球是不规则球体。它代表了地球的自然形状和大小。的自然形状和大小。大地体不是数学曲面=椭球面是数学曲面5.参考椭球(地球椭球、参考椭球(地球椭球、旋转椭球、数字椭球体等)旋转椭球、数字椭球体等)选一个大小、形状接近大
5、地选一个大小、形状接近大地体的旋转椭球体作为地球的体的旋转椭球体作为地球的参考形状和大小。参考形状和大小。与大地体非常接近的数学椭球与大地体非常接近的数学椭球长半径为长半径为a,短半径为短半径为b 扁率扁率 数学模型数学模型 地球平均半径地球平均半径 R=6371km ZYX 2.2 地球椭球参考椭球体旋转椭球理论上是唯一旋转椭球理论上是唯一的数学球体的数学球体旋转椭球参数,难以全旋转椭球参数,难以全球统一确定;各国自己球统一确定;各国自己测定并采用的旋转椭球测定并采用的旋转椭球称为称为参考椭球参考椭球同时顾及地球几何参数同时顾及地球几何参数和物理参数的旋转椭球和物理参数的旋转椭球称为地球椭球
6、体,又称称为地球椭球体,又称为为参考椭球体参考椭球体参考椭球面参考椭球面是测量计算是测量计算和制图的基准面和制图的基准面 几个世纪以来,许多学者曾分别测算出参考椭球体的元素值几个世纪以来,许多学者曾分别测算出参考椭球体的元素值我国采用的椭球参数:我国采用的椭球参数:(1 1)19541954年北京坐标系采用克拉索夫斯基椭球:年北京坐标系采用克拉索夫斯基椭球:a=6,378,245m =1:298.3a=6,378,245m =1:298.3(2 2)19801980年国家大地坐标系采用年国家大地坐标系采用19751975年国际椭球:年国际椭球:a=6,378,140m =1:298.257a=
7、6,378,140m =1:298.257一、地球的形状一、地球的形状一、地球的形状一、地球的形状为什么需要抽象出两个椭球一、地球的形状一、地球的形状 2.3 地面点位的确定地球表面所有地球表面所有地理空间信息地理空间信息总称为总称为地形。地形。地形地形包括包括 地物地物和和地貌地貌两大两大部分部分 2.3 地面点位的确定地物地物:地面上人造和:地面上人造和天然的固定物体天然的固定物体将地物将地物特征点特征点按比例按比例缩小在图纸上,并用缩小在图纸上,并用一定的地物符号绘制一定的地物符号绘制在地形图上。在地形图上。2.3 地面点位的确定地貌地貌:地面高:地面高低起伏的形态低起伏的形态在地形图上
8、通在地形图上通常用常用等高线等高线来来表示地貌表示地貌 2.3 地面点位的确定 地面点的空间位置由地面点的空间位置由三维坐标确定,包括三维坐标确定,包括 球面坐标球面坐标(L,B,H)或(或(X,Y,Z)平面坐标平面坐标 (x,y)和和高程高程H,可写为可写为(x,y,H)确定点的空间位置(三维坐标)确定点的空间位置(三维坐标)坐标系统坐标系统 2.4 测量中常用的坐标系统 地面点位的坐标与选用的地球椭球和坐标系统有关,测量中常用的坐标系统有:天文坐标系、大地坐标系、高斯平面直角坐标系、独立平面直角坐标系一、大地坐标系一、大地坐标系 椭球定位:椭球定位:确定参考椭球面与大地水准面的相对位置的确
9、定参考椭球面与大地水准面的相对位置的测量工作。测量工作。可在适当地点选择一点P,设想把椭球体和大地体相切,切点 P位于 P点的铅垂线方向上,这时,椭球面上 P的法线与该点对大地水准面的铅垂线相重合,并使椭球的短轴与地球自转轴平行。这项确定椭球体与大地体之间相互关系并固定下来的工作,称为参考椭球体的定位,P点则称为大地原点。大地原点 19541954年北京坐标系的大地原点位于前苏联年北京坐标系的大地原点位于前苏联境内境内 19801980年国家大地坐标系的大地原点位于陕年国家大地坐标系的大地原点位于陕西省泾阳县永乐镇西省泾阳县永乐镇国家统一坐标:国家统一坐标:19541954年北京坐标系年北京坐
10、标系(旧)(旧)19801980年国家大地坐标系年国家大地坐标系(新)(新)由由于于参参考考椭椭球球体体的的扁扁率率很很小小,在在普普通通测测量量中中可可把地球作为圆球看待,其半径为:把地球作为圆球看待,其半径为:19801980国家大地坐标系国家大地坐标系大地原点大地原点位于陕西省泾阳县永乐镇位于陕西省泾阳县永乐镇1 1、大地坐标系大地坐标系在图中,NS为椭球的旋转轴,N表示北极北极,S表示南极南极。通过椭球旋转轴的平面称为子午面子午面,而其中通过原格林尼治天文台的子午面称为起始子午面起始子午面。子午面与椭球面的交线称为子午子午圈圈,也称子午线子午线。通过椭球中心且与椭球旋转轴正交的平面称赤
11、道面赤道面,它与椭球面相截所得曲线称为赤道赤道。其他平面与椭球旋转轴正交,但不通过球心,这些平面与椭球面相截所得曲线称为平行圈平行圈或纬圈纬圈。起始子午面和赤道面,是在椭球面上确定某一点投影位置的两个基本平面。在测量工作中,点在椭球面上的位置用大地经度大地经度L L和大地纬度大地纬度B B表示。基准面:基准面:参考椭球面基准线:基准线:法线大地经度大地经度L L:某点的子午面与 起始子午面所夹 两面角。分为东径、西经,值域 0180大地纬度大地纬度B B:过某点的法线与赤道面的夹角。分为南纬、北纬,值域 0 90 大地高大地高HpHp:点沿法线到参考椭球面的距离一、大地坐标系一、大地坐标系 基
12、准面基准面:参考椭球面:参考椭球面 基准线基准线:法线:法线 地面点位用大地地面点位用大地经度经度和大和大地地纬度纬度来表示来表示1.19541.1954年北京坐标系年北京坐标系2.19802.1980国家大地坐标系国家大地坐标系3.WGS-843.WGS-84世界大地坐标系世界大地坐标系 2.4 测量中常用的坐标系统二、天文坐标系二、天文坐标系 为求得为求得P P点的位置,可在该点上安置仪器,用天文测量的点的位置,可在该点上安置仪器,用天文测量的方法来测定。这时,仪器的竖轴必然与铅垂线相重合,即仪器方法来测定。这时,仪器的竖轴必然与铅垂线相重合,即仪器的竖轴与该处的大地水准面相垂直。因此,用
13、天文观测所得的的竖轴与该处的大地水准面相垂直。因此,用天文观测所得的数据是数据是以铅垂线和大地水准面为依据以铅垂线和大地水准面为依据。由天文测量求得的某点。由天文测量求得的某点位置,可用位置,可用天文经度天文经度和和天文纬度天文纬度表示。由于铅垂线与法线表示。由于铅垂线与法线并不重合,所以并不重合,所以LL,BB。依据铅垂线相对于法线的关系。依据铅垂线相对于法线的关系(称为垂线偏差),可以将(称为垂线偏差),可以将、改算为改算为L L、B B。用经度、纬线表示用经度、纬线表示P P点位置的坐标系是在球面上建立的,故点位置的坐标系是在球面上建立的,故称为称为球面坐标球面坐标,亦称为,亦称为地理坐
14、标地理坐标。2.4 测量中常用的坐标系统 2.4 测量中常用的坐标系统二、天文坐标系二、天文坐标系 球面坐标,称为地理坐标球面坐标,称为地理坐标 基准面基准面:大地水准面:大地水准面 基准线基准线:铅垂线:铅垂线 地面点位用天文经度和天地面点位用天文经度和天文纬度来表示文纬度来表示不论大地经度L或是天文经度,都是从起始子午面算起。我国各地的经度都是东经。不论大地纬度B或天文纬度,都从赤道面起算。我国疆域全部在赤道以北,各地的纬度都是北纬。三、空间直角坐标系三、空间直角坐标系 三维坐标三维坐标(X,Y,Z)以椭球体中心以椭球体中心O O为原为原点,起始子午面与赤道面点,起始子午面与赤道面交线为交
15、线为X X轴,赤道面上与轴,赤道面上与X X轴正交的方向为轴正交的方向为Y Y轴,椭轴,椭球体的旋转轴为球体的旋转轴为Z Z轴,指轴,指向符合右手规则。在该坐向符合右手规则。在该坐标系中,标系中,P P点的点位用点的点位用OPOP在这三个坐标轴上的投影在这三个坐标轴上的投影x,y,zx,y,z表示表示 。2.4 测量中常用的坐标系统四、平面直角坐标四、平面直角坐标 当测区范围较小时(如小于当测区范围较小时(如小于100km),常把球面投影面),常把球面投影面看做平面,这样地面点在投影面上的位置就可以用平面直角看做平面,这样地面点在投影面上的位置就可以用平面直角坐标来确定。坐标来确定。测量中采用
16、的平面直角坐标系规定:南北方向为纵轴测量中采用的平面直角坐标系规定:南北方向为纵轴X轴,向北为正;东西方向为横轴轴,向北为正;东西方向为横轴Y轴,向东为正。轴,向东为正。测量平面直角坐标系与数学平面直角坐标系的区别如下图测量平面直角坐标系与数学平面直角坐标系的区别如下图 2.4 测量中常用的坐标系统 2.4 测量中常用的坐标系统五、高斯投影和高斯平面直角坐标系五、高斯投影和高斯平面直角坐标系1、高斯投影基本原理 测量工作是在椭球面面上进行的。在椭球面上,点的位置以经纬度表示,而要测算地面点的经纬度,其工作是很繁杂的。为了简化计算,如果在一定范围内,把球面当平面看待,那么,在平面上处理测量数据,
17、地面点的位置就可用平面直角坐标x、y表示。实际工作中,由于点的平面直角坐标x、y求算长度、夹角、面积等等也很方便。因此,测量上,尤其是测绘地形图时,通用的还是平面直角坐标。这样,就产生了一个将椭球面上的点位转换到平面上的问题。研究这个问题的学科,称为地图投影学。椭球面是一个曲面,在几何上称为不可展面。投影变形有长度变形、角度变形和面积变形三种。对于这些变形,任何投影方法都不能使它们全部消除,而只能使其中一种变形为零,其余变形控制在一定范围内。控制相应变形的投影方法有等距离投影、等角度投影和等面积投影等。对于测图来说,保持角度不变是很重要的,这是因为角度不变就意味着在小范围内的图形是相似的。这种
18、角度保持不变的投影又称为正形投影。目前,我国采用高斯正形投影。高斯投影图片JGC-01-03.swf 2.4 测量中常用的坐标系统五、高斯投影和高斯平面直角坐标系五、高斯投影和高斯平面直角坐标系 高斯投影高斯投影横切椭圆柱正形投影。又称为高斯横切椭圆柱正形投影。又称为高斯克吕格投影。同时满足等角和高斯投影条件。克吕格投影。同时满足等角和高斯投影条件。目的:目的:将球面坐标转换为平面坐标。将球面坐标转换为平面坐标。OSN赤道面中央子午线M高斯投影的概念高斯投影的概念 横轴椭圆柱正形投影有下述三条规律:中央子午线投影后为直线,其长度 不变;其余子午线的投影均为凹向中央子午线的曲线,且以中央子午 线
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 测量学 基础知识
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【a199****6536】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【a199****6536】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。