测量学的基础知识.ppt

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1、第二章测量学的基础知识本章主要内容地球的形状和大小地面点位的确定用水平面代替水准面的限度测量工作概述测量学课件2.1地球的形状和大小地球自然表面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。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

2、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地球的形状和大小水准面处于自由静止状态的水面称为水准面。特点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。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。铅垂线铅垂线铅垂线水准面2.1地球的形状和大小大地水准面在测量工作中，把一个假想的、与静止的海水面重合并向陆地延伸且包围整个地球的特定重力等位面或者通过平均海水面的一个

3、水准面称为大地水准面。特点是一个封闭的曲面。是一个略有起伏的不规则曲面，无法用数学公式精确表达。大地水准面是测量外业所依据的基淮面。2.1地球的形状和大小参考椭球体椭圆NWSE绕其短轴NS旋转而成的旋转椭球体，又称地球椭球体。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。NSEWOaba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面作为测量计算的基准面。决定地球椭球体形状和大小的参数为椭圆的长半径a，短半径b及扁率α。2.1地球的形状和

4、大小长半径a，短半径b及扁率α，其关系式为：我国目前采用的地球椭球体的参数值为：由于地球椭球体的扁率α很小，当测量的区域不大时，可将地球看作半径为6371km的圆球。参考椭球体2.1地球的形状和大小参考椭球定位确定参考椭球面与大地水准面的相关位置，使参考椭球面在一个国家或地区范围内与大地水准面最佳拟合，称为参考椭球定位。大地原点：椭球定位中选取的相切点NSWE地球椭球体大地水准面2.1地球的形状和大小参考椭球定位1949年以后，我国采用了两种不同的大地坐标系，即1954年北京坐标系和1980年国家大地坐标系。19

5、54年我国完成了北京天文原点的测定，采用了克拉索夫斯基椭球体参数，并与前苏联1942年坐标系进行联测，建立了1954年北京坐标系。为了适应我国经济建设和国防建设发展的需要，我国在1972-1982年期间进行天文大地网平差时，建立了新的大地基准，相应的大地坐标系称为1980年国家大地坐标系。大地原点地处我国中部，位于陕西省西安市以北60km处的泾阳县永乐镇，简称西安原点。椭球参数采用1975年国际大地测量与地球物理联合会第16届大会的推荐值坐标系统。2.1地球的形状和大小西安原点2.1地球的形状和大小地貌：地面高低

6、起伏的形态。地物+地貌=地形特征点：PABxyαPADPADABhABpabβhPA2.2地面点位的确定2.2地面点位的确定地面点的空间位置须由三个参数来确定，即该点在大地水准面上的投影位置（两个参数）和该点的高程。AA′测量常用的坐标系大地坐标系：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18

7、0°，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。2.2地面点位的确定测量常用的坐标系大地坐标系2.2地面点位的确定测量常用的坐标系空间直角坐标系以椭球体中心O为原点；起始子午面与赤道面交线为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。2.2地面点位的确定测量常用的坐标系WGS

8、-84坐标系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