《测量学基础知识》PPT课件

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1、第2讲测量学的基础知识地球的形状和大小测量中常用的坐标系统确定地面点位的原理用水平面代替水准面的限度测量的基本工作§1.2地球的形状和大小地球既围绕太阳旋转又绕自己的轴自转，地球上的物体将受到地球、太阳、月亮引力、离心力等多种力的作用，而其中主要是受到离心力和地球质心吸引力的作用，这两个力的合力称为重力，重力方向即为垂线方向。离心力重力引力一、地球形状§1.2地球的形状和大小地球的形状——为了了解地球的形状，让我们由远及近地观察一下地球的自然表面。一、浩瀚宇宙之中:地球是一个表面光滑、蓝色美丽的

2、正球体。地球的形状和大小高山陆地丘陵海洋地球自然形体：是一个不规则的几何体，海洋面积约占地球表面的71%。高山陆地丘陵海洋机舱窗口俯视大地:地表是一个有些微起伏、极其复杂的表面。由于地球的自然表面凸凹不平，形态极为复杂，显然不能作为测量与制图的基准面。应该寻求一种与地球自然表面非常接近的规则曲面，来代替这种不规则的曲面。地球的自然表面并非光滑，珠穆朗玛与马里亚纳海沟之间的高差达近20km。通过天文大地测量、地球重力测量、卫星大地测量等精密测量，发现：地球并不是一个正球体，而是一个极半径略短、赤道半径略长，

3、北极略突出、南极略扁平，近于梨形的椭球体。地心OOG格林尼治天文台G地球自转轴起始天文子午面地球自然表面大地水准面E地球的抽象-大地水准面-大地体地球的抽象-大地水准面-大地体（一）大地水准面当海洋静止时，自由水面与该面上各点的重力方向（铅垂线）成正交，这个面叫水准面。在众多的水准面中，有一个与静止的平均海水面相重合，并假想其穿过大陆、岛屿形成一个闭合曲面，这就是大地水准面。它实际是一个起伏不平的重力等位面——地球物理表面。它所包围的形体称为大地体。大地水准面的意义1.地球形体的一级逼近：对地球形状的很好

4、近似，其面上高出与面下缺少的相当。2.起伏波动在制图学中可忽略：对大地测量和地球物理学有研究价值，但在制图中，均把地球当作正球体。3.重力等位面：可使用仪器测得海拔高程（某点到大地水准面的高度）。特点：1.重力等位面，其表面处处与重力方向垂直；2.有无穷多个；3.是不规则的闭合曲面。水准面地球自然表面（二）、水准面定义：处处与重力方向垂直的连续曲面称为水准面由于地球的自转和公转，使得地球成椭球形，其赤道半径大，极半径小。地球表面并不光滑，形状十分复杂，有高山平原，江河湖泊，如：有高于海平面8844.43m

5、(2005年)珠穆朗玛峰有低于海平面11022m马里亚纳海沟但是这样的高低变化与地球半径6371km相比只有1/600变化是微小的。因为海洋约占整个地球表面的71%静止海水面陆地大地水准面★所以人们设想将静止的海水面向整个陆地延伸，用所形成的封闭曲面代替地球表面，这个曲面称为大地水准面。大地水准面所包含的形体，称为大地体，它代表了地球的自然形状和大小。定义：将静止的海水面向整个陆地延伸，用所形成的封闭曲面代替地球表面，这个曲面称为大地水准面。作用：测量工作的基准面获取：我国在青岛设有验潮站（三）、大地水准

6、面：大地体：大地水准面所包围的代表地球形状和大小的形体。地球的抽象-大地水准面-大地体由于大地水准面是一个不规则的曲面，不能用数学公式表述，因而需要寻找一个理想的几何体代表地球的形状和大小。1.要求：该几何体必须满足两个条件：①形状接近地球自然形体；②可以用简单的数学公式表示。（四）、旋转椭球面2．参考椭球体及参考椭球面参考椭球体是一个非常接近大地体，并可用数学式表示的几何形体，作为地球的参考形状和大小。它是一个椭圆绕其短轴旋转而形成的形体，故又称旋转椭球体。参考椭球面参考椭球面参考椭球体外表面，是球面坐

7、标系的基准面。由于国际上在推求年代、方法及测定的地区不同，故地球椭球体的元素值有很多种。中国1952年前采用海福特（Hayford）椭球体；1953—1980年采用克拉索夫斯基椭球体（坐标原点是前苏联玻尔可夫天文台）；自1980年开始采用GRS1975（国际大地测量与地球物理学联合会IUGG1975推荐）新参考椭球体系，并确定陕西泾阳县永乐镇北洪流村为“1980西安坐标系”大地坐标的起算点。陕西省泾阳县永乐镇北洪流村为“1980西安坐标系”大地坐标的起算点——大地原点。3.我国采用的参考椭球体几何参数第2

8、章地图的数学基础西安大地原点（五）、球面在测量工作范围不大时，可将地球看作圆球体，以球面代替大地水准面，，其半径R=6371km3.我国采用的参考椭球体几何参数（1）1954年北京坐标系，采用前苏联克拉索夫斯基参考椭球体参数：a=6378245m=1:298.3（2）1980年国家大地坐标系采用国际大地测量协会与地球物理联合会在1975年推荐的IUGG-75地球椭球。其参数：a=6378140m=1:298.257（3）W