武汉大学数字测图原理与方法

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1、第2章测量基本知识2.1地球形状和大小2.2测量常用坐标系和参考椭球定位2.3地图投影和高斯平面直角坐标系2.4高程2.5用水平面代替水准面的限度2.6方位角2.7地形图的基本知识2.8地形图的分幅与编号退出第2章测量基本知识2.1地球形状和大小测量工作的主要研究对象是地球的自然表面，但地球表面形状极其复杂。有高山、丘陵、平原、河流、湖泊和海洋。世界第一高峰珠穆郎玛峰高达8844.43m，太平洋西部的马里亚纳海沟深达11022m。海洋面积约占71%,陆地面积约占29%。测量中把地球形状看作是由静止的海水面向陆地延伸并围绕整个地球所形成的某种形状。2.1.1大地水准面2.1.1.1地

2、球概述2.1.1.2铅垂线地球表面任一质点，都同时受到两个作用力：其一是地球自转产生的惯性离心力；其二是整个地球质量产生的引力。这两种力的合力称为重力。重力的作用线又称为铅垂线。铅垂线是测量外业所依据的基准线。2.1.1.3水准面1.定义处于自由静止状态的水面称为水准面。2.特点1）水准面是一个重力等位面，水准面上各点处处与该点的重力方向（铅垂线方向）垂直。2）在地球表面上、下重力作用的范围内，通过任何高度的点都有一个水准面，因而水准面有无数个。第2章测量基本知识2.1地球形状和大小图2-12.1.1.4大地水准面定义在测量工作中，把一个假想的、与静止的海水面重合并向陆地延伸且包围

3、整个地球的特定重力等位面称为大地水准面。1）是一个封闭的曲面。2）是一个略有起伏的不规则曲面，无法用数学公式精确表达。3）大地水准面是测量外业所依据的基淮面。大地水准面的特征第2章测量基本知识2.1地球形状和大小图2-2第2章测量基本知识2.1地球形状和大小2.1.2参考椭球体代表地球形状和大小的旋转椭球，称为“地球椭球”。与大地水准面最接近的地球椭球称为总地球椭球；与某个区域如一个国家大地水准面最为密合的椭球称为参考椭球，其椭球面称为参考椭球面。由此可见，参考椭球有许多个，而总地球椭球只有一个。旋转椭球面可以用数学公式准确地表达。因此，在测量工作中用这样一个规则的曲面代替大地水准

4、面作为测量计算的基准面。图2-3扁率在几何大地测量中，椭球的形状和大小通常用长半轴a、短半轴b和扁率f来表示。我国1980年国家大地坐标系采用了1975年国际椭球，该椭球的基本元素是：=6378140m,b=6356755.3m,f=1/298.257。由于参考椭球体的扁率很小，当测区面积不大时，在普通测量中可把地球近似地看作圆球体，其半径为：第2章测量基本知识2.1地球形状和大小目录图2-3第2章测量基本知识2.2测量常用坐标系和参考椭球定位2.2.1测量常用坐标系大地坐标系是以参考椭球面作为基准面，以起始子午面和赤道面作为在椭球面上确定某一点投影位置的两个参考面。大地经度过

5、地面某点的子午面与起始子午面之间的夹角，称为该点的大地经度，用L表示。规定:从起始子午面起算，向东为正，由0°至180°，称为东经；向西为负，由0°至180°，称为西经。大地纬度过地面某点的椭球面法线与赤道面的夹角，称为该点的大地纬度，用B表示。规定：从赤道面起算，由赤道面向北为正，从0°到90°，称为北纬；由赤道面向南为负，从0°到90°，称为南纬。大地高P点沿椭球面法线到椭球面的距离H，称为大地高，从椭球面起算，向外为正，向内为负。2.2.1.1大地坐标系图2-4第2章测量基本知识2.2测量常用坐标系和参考椭球定位2.2.1.2空间直角坐标系以椭球体中心O为原点；起始子午面与赤

6、道面交线为X轴；赤道面上与X轴正交的方向为Y轴；椭球体的旋转轴为Z轴；构成右手直角坐标系O-XYZ。在该坐标系中，P点的位置用x，y，z表示。WGS-84坐标系是全球定位系统（GPS）采用的坐标系，属地心空间直角坐标系。WGS-84坐标系采用1979年国际大地测量与地球物理联合会第17届大会推荐的椭球参数。WGS-84坐标系的原点位于地球质心；Z轴指向BIHl984.0定义的协议地球极(CIP)方向；X轴指向BIHl984.0的零子午面和CIP赤道的交点；Y轴垂直于X、Z轴，X、Y、Z轴构成右手直角坐标系。2.2.1.3WGS-84坐标系图2-5第2章测量基本知识2.2测量常用坐标

7、系和参考椭球定位2.2.1.4平面直角坐标系测绘工作中所用的平面直角坐标系与解析几何中所用的平面直角坐标系有所不同，测量平面直角坐标系以纵轴为X轴，表示南北方向，向北为正；横轴为Y轴，表示东西方向，向东为正；象限顺序依顺时针方向排列。当测区范围较小时（如小于100km2），常把球面看作平面，建立独立平面直角坐标系，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。建立独立坐标系时，坐标原点有时是假设的，假设的原点位置应使测区内各点的x、y值为正。图2-6第2章测量