《测量坐标系和高程》PPT课件.ppt

1、精选课件精选课件ppt1第二章第二章 测量坐标系和高程测量坐标系和高程2.12.1 地球的形状和大小地球的形状和大小v测量学研究对象：测量学研究对象：地球地球v地球形状：地球形状：近似一个球体，它的自然表面是近似一个球体，它的自然表面是一个极其一个极其复杂而又不规则复杂而又不规则的曲面。的曲面。v由于地球表面的不规则，它不可能用数学公由于地球表面的不规则，它不可能用数学公式来表达，也就无法实施运算，所以在地球式来表达，也就无法实施运算，所以在地球科学领域中，必须寻找一个形状和大小都接科学领域中，必须寻找一个形状和大小都接近地球的球体或椭球体来代替它近地球的球体或椭球体来代替它 。精选课件精选课

2、件ppt2地球的形状地球的形状?精选课件精选课件ppt3地地 球球表表 面面高山高山丘陵丘陵平原平原湖泊湖泊海洋海洋精选课件精选课件ppt4地球相关概念地球相关概念v北极：北极：地球的最北端地球的最北端v南极：南极：地球的最南端地球的最南端v地轴：地轴：假设的一个通假设的一个通过地心，连接南北极过地心，连接南北极的地球旋转轴。的地球旋转轴。v赤道：赤道：地球表面，与地球表面，与地轴垂直的最大圆圈，地轴垂直的最大圆圈，长约长约4万公里。万公里。精选课件精选课件ppt5一、大地水准面一、大地水准面v1 、水准面、水准面: : 液体受液体受重力重力而形成的静止表面。而形成的静止表面。 惯性离心力与引

3、力的合力。其作用线称惯性离心力与引力的合力。其作用线称铅垂线铅垂线。 同一水准面上的重力位处处相等；同一水准面上的重力位处处相等； 同一水准面上任一点的铅垂线都与水准面相正同一水准面上任一点的铅垂线都与水准面相正交。交。v2 2、大地水准面、大地水准面: : 与静止的与静止的平均平均海水面海水面相重合、相重合、并延伸通过陆地而形成的连续的封闭曲面。并延伸通过陆地而形成的连续的封闭曲面。注：注：水准面和铅垂线水准面和铅垂线是野外观测的基准面和基准线。是野外观测的基准面和基准线。精选课件精选课件ppt6重重力力铅铅垂垂线线精选课件精选课件ppt7大地水准面大地水准面v 大地水准面上任一点的铅垂线都

4、与大地水准面成大地水准面上任一点的铅垂线都与大地水准面成正交，而铅垂线的方向又受地球正交，而铅垂线的方向又受地球内部质量分布不均匀内部质量分布不均匀的影响，到使的影响，到使大地水准面产生微小的起伏大地水准面产生微小的起伏，它的形状，它的形状仍是一个复杂的、不能作为直接依据的投影面。仍是一个复杂的、不能作为直接依据的投影面。精选课件精选课件ppt8旋转椭球面旋转椭球面v 大地水准面虽比地球的自然表面要规则得多，大地水准面虽比地球的自然表面要规则得多，但是还不能用一个简单的数学公式表示出来，为但是还不能用一个简单的数学公式表示出来，为了便于测绘成果的计算，我们选择一个大小和形了便于测绘成果的计算，

5、我们选择一个大小和形状同它极为接近的状同它极为接近的旋转椭球面旋转椭球面来代替，即以椭圆来代替，即以椭圆的短轴（地轴）为轴旋转而成的椭面，称之为的短轴（地轴）为轴旋转而成的椭面，称之为地地球椭球面球椭球面。它是一个纯数学表面，可以用简单的。它是一个纯数学表面，可以用简单的数学公式表达，这样，我们就可建立点与投影面数学公式表达，这样，我们就可建立点与投影面之间一一对应的函数关系。之间一一对应的函数关系。精选课件精选课件ppt9三者关系三者关系地表面地表面大地水准面大地水准面参考椭球面参考椭球面法线法线铅垂线铅垂线精选课件精选课件ppt10二、二、 旋转椭球体旋转椭球体 v用一非常接近大地水准面的

6、数学曲面代替大地水准用一非常接近大地水准面的数学曲面代替大地水准面，称为面，称为旋转椭球面。旋转椭球面。v与大地水准面最接近的地球椭球称为与大地水准面最接近的地球椭球称为总地球椭球总地球椭球。v与某个区域的大地水准面最为与某个区域的大地水准面最为 密合的椭球称为密合的椭球称为参考椭球参考椭球。短半径短半径 b=6356752m扁率扁率 f=(a-b)/a=1/298.257长半径长半径 a=6378137m精选课件精选课件ppt11v坐标系：坐标系： 为了说明质点的位置运动的快慢、方为了说明质点的位置运动的快慢、方向等，必须选取其坐标系。在参照系中，为确定向等，必须选取其坐标系。在参照系中，为

7、确定空间一点的位置，按规定方法选取的有次序的一空间一点的位置，按规定方法选取的有次序的一组数据，这就叫做组数据，这就叫做“坐标坐标”。在某一问题中规定。在某一问题中规定坐标的方法，就是该问题所用的坐标的方法，就是该问题所用的坐标系。坐标系。v数学常用的坐标系数学常用的坐标系：笛卡儿直角坐标系、平面极：笛卡儿直角坐标系、平面极坐标系、直线坐标系、柱面坐标系和球面坐标系坐标系、直线坐标系、柱面坐标系和球面坐标系等。等。 2.2 2.2 测量常用坐标系和参考椭球定位测量常用坐标系和参考椭球定位精选课件精选课件ppt12 2.2 2.2 测量常用坐标系和参考椭球定位测量常用坐标系和参考椭球定位一、测量

8、常用坐标系一、测量常用坐标系1 1、大地坐标系、大地坐标系v经度经度LL纬度纬度BB大地高大地高H Hv基准面：参考椭球面基准面：参考椭球面v经度：经度：点所在的子午面与点所在的子午面与首子午面（过英国格林尼首子午面（过英国格林尼治天文台）的夹角。治天文台）的夹角。v纬度：纬度：点所在的椭球面法点所在的椭球面法线与赤道平面之间的夹角。线与赤道平面之间的夹角。精选课件精选课件ppt13地理坐标系地理坐标系天文经纬度：天文经纬度： 以该点的铅垂线为准，地面点以该点的铅垂线为准，地面点的坐标是它沿铅垂线在大地水准面上投影点的坐标是它沿铅垂线在大地水准面上投影点的经度的经度和纬度和纬度。( (大地水准

9、面和铅垂线大地水准面和铅垂线是天是天文地理坐标系的主要面和线文地理坐标系的主要面和线) )大地经纬度：大地经纬度： 以地球椭球面上法线为准，地以地球椭球面上法线为准，地面点的坐标是它沿法线在地球椭球面上投影面点的坐标是它沿法线在地球椭球面上投影点的经度点的经度L L和纬度和纬度B B。 ( (地球椭球面和法线地球椭球面和法线是是大地地理坐标系的主要面和线大地地理坐标系的主要面和线 ) )精选课件精选课件ppt142 2、空间直角坐标系、空间直角坐标系v椭球体中心椭球体中心O O为原点，起始子午面与赤道面交线为为原点，起始子午面与赤道面交线为轴，与轴，与X X轴正交的方向为轴正交的方向为Y Y轴

10、，椭球体的旋转轴轴，椭球体的旋转轴为为Z Z轴，构成轴，构成右手右手直角坐标系。直角坐标系。一、测量常用坐标系一、测量常用坐标系精选课件精选课件ppt15WGS-84WGS-84坐标系坐标系v地心地心空间直角空间直角 坐标坐标v原点：地球质心原点：地球质心精选课件精选课件ppt163 3、平面直角坐标系、平面直角坐标系v当测量区域较小，可以当测量区域较小，可以 把球面当作平面看待把球面当作平面看待, 采用平面直角坐标系。采用平面直角坐标系。 规定：规定：v南北为纵轴，记为南北为纵轴，记为x 轴轴 向北为正向北为正v东西为横轴，记为东西为横轴，记为y 轴轴 向东为正向东为正POxy一、测量常用坐

11、标系一、测量常用坐标系精选课件精选课件ppt17测量平面坐标系与数学平面坐标系测量平面坐标系与数学平面坐标系v平面直角坐标系统：平面直角坐标系统： 坐标象限按坐标象限按顺时针顺时针方向编号，其编号顺序与数学上直角坐标方向编号，其编号顺序与数学上直角坐标系的象限编号系的象限编号顺序相反顺序相反，且，且x x、y y两轴线两轴线与与数学上直角坐标系的数学上直角坐标系的x x、y y轴轴互换互换，这是为，这是为了使测量计算时可以将数学中的公式直接了使测量计算时可以将数学中的公式直接应用到测量中来，而无需作任何修改应用到测量中来，而无需作任何修改。 精选课件精选课件ppt18测量平面坐标系与数学平面坐

12、标系测量平面坐标系与数学平面坐标系精选课件精选课件ppt193 3、平面直角坐标系、平面直角坐标系v高斯平面直角坐标系高斯平面直角坐标系(2.3)v独立平面直角坐标系独立平面直角坐标系v 坐标原点一般是假设的坐标原点一般是假设的 v建筑施工坐标系建筑施工坐标系v 坐标轴方向沿建筑物主轴线方向坐标轴方向沿建筑物主轴线方向一、测量常用坐标系一、测量常用坐标系精选课件精选课件ppt20测量坐标与施工坐标转换测量坐标与施工坐标转换v测量坐标测量坐标系系XOYv施工坐标施工坐标系系XOY精选课件精选课件ppt21测量坐标与施工坐标转换测量坐标与施工坐标转换精选课件精选课件ppt22二、参考椭球定位二、参

13、考椭球定位v1 1、参考、参考椭球定位椭球定位：确定参考椭球面与大地确定参考椭球面与大地水准面的相关位置，使其在水准面的相关位置，使其在地区范围地区范围内与内与大地水准面大地水准面最佳拟合最佳拟合，使其作为测量计算使其作为测量计算的基准面，这一过程称为参考椭球定位。的基准面，这一过程称为参考椭球定位。v2 2、参考椭球定位方法、参考椭球定位方法 单点定位、多点定位单点定位、多点定位精选课件精选课件ppt232 2、参考椭球定位方法、参考椭球定位方法-单点定位法单点定位法v在国家适当地点选定一点在国家适当地点选定一点P P作作为为大地原点大地原点，并在该点进行精，并在该点进行精密天文测量和高程测

14、量。令大密天文测量和高程测量。令大地原点上的：地原点上的：v大地经度和纬度分别等于该点大地经度和纬度分别等于该点上的天文经、纬度；上的天文经、纬度；v由大地原点至某一点的大地方由大地原点至某一点的大地方位角等于该点上同一边的天文位角等于该点上同一边的天文方位角；方位角；v大地原点至椭球面的高度恰好大地原点至椭球面的高度恰好等于其到大地水准面的高度。等于其到大地水准面的高度。精选课件精选课件ppt24v利用天文大地网中利用天文大地网中许多许多天文点的天文观测天文点的天文观测成果和已有的椭球参数进行椭球定位，这种方法成果和已有的椭球参数进行椭球定位，这种方法称为多点定位法。称为多点定位法。v 多点

15、定位的结果使在大地原点处椭球的法线多点定位的结果使在大地原点处椭球的法线方向不再与铅垂线方向重合，椭球面与大地水准方向不再与铅垂线方向重合，椭球面与大地水准面不再相切，但在定位中所利用的天文大地网的面不再相切，但在定位中所利用的天文大地网的范围内，椭球面与大地水准面有最佳的密合。范围内，椭球面与大地水准面有最佳的密合。 2 2、参考椭球定位方法、参考椭球定位方法多点定位法多点定位法精选课件精选课件ppt253 3、我国大地坐标系、我国大地坐标系v 在在19541954年，我国完成了北京天文原点的测年，我国完成了北京天文原点的测定工作。它是采用克拉索夫斯基椭球体参数。定工作。它是采用克拉索夫斯基

16、椭球体参数。我国地形图和海图我国地形图和海图19801980年以前采用的坐标系是年以前采用的坐标系是“19541954年北京坐标系年北京坐标系”。v 在在1972-19821972-1982年，进行了新的大地基准的年，进行了新的大地基准的观测。称为观测。称为“19801980年国家大地坐标系年国家大地坐标系”。我国。我国的最佳拟合位置，即的最佳拟合位置，即大地原点大地原点，位于陕西省泾，位于陕西省泾阳县永乐镇。椭球参数采用阳县永乐镇。椭球参数采用19751975大地测量参考大地测量参考系统参数。系统参数。精选课件精选课件ppt262.3 地图投影和高斯平面直角坐标系地图投影和高斯平面直角坐标系

17、v投影：投影：从初中数学的角度来说，一般地，用光线从初中数学的角度来说，一般地，用光线照射物体，在某个平面（地面、墙壁等）上得到的照射物体，在某个平面（地面、墙壁等）上得到的影子叫做物体的影子叫做物体的投影投影，光源的出发点称为光源的出发点称为投影中心投影中心，照射光线叫做照射光线叫做投影线投影线，投影所在的平面叫做，投影所在的平面叫做投影面投影面。v有时光线是一组互相平行的射线，如太阳光，由平有时光线是一组互相平行的射线，如太阳光，由平行光线形成的投影是行光线形成的投影是平行投影平行投影。由一点光源发出的。由一点光源发出的光线形成的投影叫做光线形成的投影叫做中心投影中心投影，如灯泡。投影线垂

18、，如灯泡。投影线垂直于投影面产生的投影叫做直于投影面产生的投影叫做正投影正投影。投影线倾斜于。投影线倾斜于投影面产生的投影叫做投影面产生的投影叫做斜投影斜投影。精选课件精选课件ppt27投 影精选课件精选课件ppt28平行投影与中心头投影平行投影与中心头投影精选课件精选课件ppt29平行投影与中心投影平行投影与中心投影精选课件精选课件ppt302.3 地图投影和高斯平面直角坐标系地图投影和高斯平面直角坐标系一、地图投影一、地图投影v1 1、概念：、概念：椭球面是曲面，若要在平面图纸上绘制椭球面是曲面，若要在平面图纸上绘制地图，就要将椭球面面上的元素投影到平面上。地图，就要将椭球面面上的元素投影

19、到平面上。地地图图投影投影就是按一定的数学法则，建立起就是按一定的数学法则，建立起椭球面上的椭球面上的点与平面上的点点与平面上的点一一对应的数学解析关系。即把椭一一对应的数学解析关系。即把椭球面上的大地坐标投影成平面上的直角坐标。球面上的大地坐标投影成平面上的直角坐标。v投影变形：投影变形：椭球面曲面上的元素投影到平面上，就椭球面曲面上的元素投影到平面上，就会和原来的元素呈现差异，这一差异称为投影变形。会和原来的元素呈现差异，这一差异称为投影变形。投影变形一般有：投影变形一般有：角度变形、长度变形、面积变形角度变形、长度变形、面积变形。精选课件精选课件ppt31平行投影变形平行投影变形精选课件

20、精选课件ppt322 2、地图投影分类、地图投影分类v按按地球椭球面与投影面的相对位置：地球椭球面与投影面的相对位置： 正轴投影：投影面的中心线与地轴相重合正轴投影：投影面的中心线与地轴相重合 斜轴投影：投影面的中心线与地轴斜交斜轴投影：投影面的中心线与地轴斜交 横轴投影：投影面的中心线与地轴相垂直横轴投影：投影面的中心线与地轴相垂直v按按正轴投影时外部特征：正轴投影时外部特征： 圆锥投影圆锥投影 / / 圆柱投影圆柱投影 / / 方位投影方位投影v按按内在变形：内在变形： 等角投影等角投影 / / 等积投影等积投影 / / 任意投影任意投影一、地图投影一、地图投影精选课件精选课件ppt33地

21、图投影类型地图投影类型 正轴正轴 斜轴斜轴 横轴横轴v圆圆锥锥v圆圆柱柱v方方位位精选课件精选课件ppt34补充：投影方法的演变补充：投影方法的演变v 曲面（地球表面）和平面（地图）之间的矛盾曲面（地球表面）和平面（地图）之间的矛盾是地图投影中的主要矛盾。在长期的实践过程中，是地图投影中的主要矛盾。在长期的实践过程中，人们找到了一些过渡的方法。人们找到了一些过渡的方法。v1 1、圆锥曲面、圆锥曲面是一个可展曲面是一个可展曲面, , 如果把地球表面作如果把地球表面作为一个旋转椭球体，用一个圆锥面跟它相接（使圆为一个旋转椭球体，用一个圆锥面跟它相接（使圆锥轴线与椭球体旋转轴重合），把纬线按某种数学

22、锥轴线与椭球体旋转轴重合），把纬线按某种数学条件表示到圆锥面上，则成为圆锥面上的圆。然后条件表示到圆锥面上，则成为圆锥面上的圆。然后把圆锥沿某一条母线展开成扇形平面，它就代表了把圆锥沿某一条母线展开成扇形平面，它就代表了地球表面一部分的投影图像。这种投影就是地图生地球表面一部分的投影图像。这种投影就是地图生产中广泛应用的产中广泛应用的圆锥投影圆锥投影，经线投影成为辐射直线。，经线投影成为辐射直线。纬线投影成为同心圆圆弧。纬线投影成为同心圆圆弧。精选课件精选课件ppt35补充：投影方法的演变补充：投影方法的演变v2 2、采用圆柱面采用圆柱面（可展曲面）来进行类似的投影处（可展曲面）来进行类似的投

23、影处理。这样就成为理。这样就成为圆柱投影圆柱投影。在圆柱投影中，显然经。在圆柱投影中，显然经线成为平行直线，纬线也成为平行直线，并且互相线成为平行直线，纬线也成为平行直线，并且互相正交。正交。v 当圆锥顶角扩大成当圆锥顶角扩大成180180时变成什么？显然，时变成什么？显然，这时圆锥面成了平面。这种从地球表面平面的投影这时圆锥面成了平面。这种从地球表面平面的投影有一个专门名称，叫做有一个专门名称，叫做方位投影方位投影。例如，我们在世。例如，我们在世界图上常见的南、北极地图和东西半球地图就是这界图上常见的南、北极地图和东西半球地图就是这种投影。种投影。精选课件精选课件ppt36圆锥、圆柱投影圆锥

24、、圆柱投影精选课件精选课件ppt37 2 2、地图投影分类、地图投影分类v综上所述，投影名称可以结合上述三种分类方综上所述，投影名称可以结合上述三种分类方法（投影面形状、投影面与地球椭球体的位置、法（投影面形状、投影面与地球椭球体的位置、投影后的变形性质）加以命名。如：正轴等角投影后的变形性质）加以命名。如：正轴等角圆锥投影、正轴等角圆柱投影、圆锥投影、正轴等角圆柱投影、横轴等角圆柱横轴等角圆柱投影（高斯投影）等。投影（高斯投影）等。3 3、地形图测绘对投影的要求、地形图测绘对投影的要求 等角（正形）：保角，伸长的固定性等角（正形）：保角，伸长的固定性 长度面积变形不大：控制变形长度面积变形不

25、大：控制变形一、地图投影一、地图投影精选课件精选课件ppt38内容回顾内容回顾v地球基本知识地球基本知识v大地水准面大地水准面v参考椭球面参考椭球面 体体v测量常用坐标系测量常用坐标系v平面直角坐标系平面直角坐标系v参考椭球定位方法参考椭球定位方法v我国大地坐标系我国大地坐标系v投影及地图投影投影及地图投影精选课件精选课件ppt39二、高斯平面直角坐标系二、高斯平面直角坐标系1、 高斯投影高斯投影（横轴、等角、椭圆柱横轴、等角、椭圆柱）v提出：提出：德国测量学家德国测量学家-高斯及克吕格高斯及克吕格v适用于：适用于：研究范围较大研究范围较大v高斯投影方法：高斯投影方法：设想一椭圆柱横套在地球椭

26、球设想一椭圆柱横套在地球椭球体外，使投影带的中央子午线与椭圆柱体相切，体外，使投影带的中央子午线与椭圆柱体相切，中央子午线中央子午线展开后展开后为为X X轴，轴，向北为正；向北为正；赤道赤道展展开后开后为为Y Y轴，轴，向东为正。向东为正。精选课件精选课件ppt401、高斯投影：、高斯投影： 等角、横轴、椭圆柱投影等角、横轴、椭圆柱投影投影带投影带 母线母线精选课件精选课件ppt411、高斯投影、高斯投影投影投影剪开剪开展展平平精选课件精选课件ppt422、高斯投影的规律、高斯投影的规律v中央子午线中央子午线的投影为一条直线，其余经线投影为的投影为一条直线，其余经线投影为凹向中央子午线的曲线，

27、离中央子午线越远，弯凹向中央子午线的曲线，离中央子午线越远，弯曲程度越大，长度变形越大。曲程度越大，长度变形越大。v赤道赤道的投影为直线，其余纬线的投影为凸向赤道的投影为直线，其余纬线的投影为凸向赤道的曲线。并与经线投影相互垂直。的曲线。并与经线投影相互垂直。精选课件精选课件ppt433、投影带、投影带（为了控制长度变形）（为了控制长度变形）v6分带：分带： 从从首子午线首子午线起每隔起每隔6自西向东分带，自西向东分带，每带中间的子午线每带中间的子午线称为中央子午线。称为中央子午线。v3分带：分带： 从从东经东经1.5 子午子午线起每隔线起每隔 3自西自西向东分带。向东分带。精选课件精选课件p

28、pt446度与度与3度分带投影图度分带投影图v =6N-3 =3N v 为该分带中央子午线的经度，为该分带中央子午线的经度，N为带号为带号3、投影带、投影带精选课件精选课件ppt45v例例1：6度分带，度分带，20带中央子午线的经度为：带中央子午线的经度为： L。6o 203o117ov例例2：120带中央子午线的经度为：带中央子午线的经度为： L。3o 120360o 6度与度与3度分带计算度分带计算v =6N-3 =3N v 为该分带中央子午线的经度，为该分带中央子午线的经度，N为带号为带号3、投影带、投影带精选课件精选课件ppt46v若已知某点的经度为若已知某点的经度为L L，则该点的，

29、则该点的6 6带的带号带的带号N N由由下式计算：下式计算： N NL/6L/6（取整）（取整）+1 +1 v若已知某点的经度为若已知某点的经度为L L，则该点所在，则该点所在3 3带的带号带的带号按下式计算：按下式计算： n nL/3L/3（四舍五入）（四舍五入）例：已知某点的大地经度为例：已知某点的大地经度为123123 3636，则该点各在，则该点各在 6 6o o带和带和3 3o o带的哪一带？带的哪一带？6度与度与3度分带计算度分带计算3、投影带、投影带精选课件精选课件ppt474 4、高斯平面直角坐标系、高斯平面直角坐标系v中央子午线的投影是中央子午线的投影是X轴，赤道轴，赤道的投

30、影是的投影是Y轴，其交点是坐标原轴，其交点是坐标原点。规定点。规定X轴向北为正，轴向轴向北为正，轴向东为正。东为正。v在投影面上，中央子午线和赤在投影面上，中央子午线和赤道的投影都是直线。道的投影都是直线。v点的点的X坐标坐标是点至是点至赤道赤道的距离。的距离。v点的点的Y坐标坐标是点至是点至中央子午线中央子午线的的距离距离。ABBByxyAAxxyByxBByAxAAxy50 0K m精选课件精选课件ppt48我国位于我国位于北半球，北半球，在高斯平在高斯平面直角坐面直角坐标系里：标系里：X X均为正，均为正，y y有正有负有正有负精选课件精选课件ppt49v为了避免为了避免Y Y出现负值，

31、把出现负值，把X X坐标轴向西平移坐标轴向西平移500500公里。公里。 即点的即点的Y Y值均加上值均加上500500公里。公里。v为区分不同投影带中的点，为区分不同投影带中的点，在在Y坐标值前加坐标值前加带号带号N（两位数）（两位数）。v点的点的横坐标横坐标通用值通用值则为：则为： Y =N1000000+500000 +y5、国家统一坐标、国家统一坐标ABBByxyAAxxyByxBByAxAAxy500Km精选课件精选课件ppt50v 例例1 1：有一点坐标有一点坐标 Y= Y=1919123456.789m123456.789m，则其，则其相对于中央子午线而言相对于中央子午线而言的横

32、坐标则是：的横坐标则是： Y=123456.789Y=123456.789500000500000 = =376543.211m376543.211mv例例2 2：书本书本1616页页Y Yp p= =1919* *1000000+500000+ 1000000+500000+ (-276543.211) (-276543.211) = =19223456.489m 19223456.489m 5、国家统一坐标、国家统一坐标精选课件精选课件ppt51v如右图所示，设椭球体上有如右图所示，设椭球体上有两点两点 及其大地线及其大地线 ，在，在高斯投影面上的投影为高斯投影面上的投影为 及及 。由。由

33、 化至化至 所加的改所加的改正，即为距离改正正，即为距离改正 。S21,PP sS6 6、距离改化、距离改化21,PPS s222myssR222myssR精选课件精选课件ppt52三、三、UTMUTM投影投影v高斯投影：长度变形比较大，面积变形更大高斯投影：长度变形比较大，面积变形更大vUTM投影：投影： 1938年，美国提出。年，美国提出。 横轴、等角、横轴、等角、割割圆柱投影圆柱投影 中央子午线长度比为：中央子午线长度比为：0.9996精选课件精选课件ppt532.4 高程高程 一、概述一、概述v高程：高程：地面点到高度起算面的垂直距离。地面点到高度起算面的垂直距离。v绝对高程（海拔）：

34、绝对高程（海拔）：地面点到大地水准面的铅垂距离。地面点到大地水准面的铅垂距离。v相对高程（假定）：相对高程（假定）：地面点到假定水准面的铅垂距离。地面点到假定水准面的铅垂距离。v高差：高差：两点间的高程之差。两点间的高程之差。精选课件精选课件ppt54绝对高程绝对高程H，相对高程，相对高程H，高差，高差h精选课件精选课件ppt55二、验潮站二、验潮站v高程基准面的确定是通过高程基准面的确定是通过验潮站验潮站多年验潮资料求定多年验潮资料求定的。我国验潮站设在青岛。高程起算点（水准原点）的。我国验潮站设在青岛。高程起算点（水准原点）设在青岛的观象山上。设在青岛的观象山上。v验潮站设施：验潮站设施：

35、验潮室、验潮井、验潮仪、验潮杆及验潮室、验潮井、验潮仪、验潮杆及一系列水准点。一系列水准点。v我国高程系统：我国高程系统： 19561956年的水准原点高程为年的水准原点高程为72.289m72.289m；黄海高程系；黄海高程系 19851985年的水准原点高程为年的水准原点高程为72.26072.260m m；国家高程基准；国家高程基准精选课件精选课件ppt56验潮室验潮室中国中国85黄海高程系统黄海高程系统 示意图示意图精选课件精选课件ppt572.5 2.5 用水平面代替水准面的限度用水平面代替水准面的限度v在小测区内，允许用水在小测区内，允许用水平面代替水准面，但平面代替水准面，但地地

36、球曲率对距离、高差等球曲率对距离、高差等的影响到底有多大？在的影响到底有多大？在多大范围内才可用水平多大范围内才可用水平面代替水准面呢？面代替水准面呢？v简化计算，对精度无影简化计算，对精度无影响。响。精选课件精选课件ppt58一、曲率对距离的影响一、曲率对距离的影响vABAB为水准面上的一段圆弧为水准面上的一段圆弧D D，所，所对圆心角为对圆心角为，地球半径为，地球半径为R R。自自A A作切线作切线AB,AB,长为长为t t，若将切，若将切于于A A点的水平面代替水准面，则点的水平面代替水准面，则距离误差距离误差D:D:v将将 带入上式得：带入上式得：v距离误差距离误差D，相对误差，相对误

37、差Kv ，k=R精选课件精选课件ppt59水平面代替水准面的距离误差分析水平面代替水准面的距离误差分析v结论结论：在半径为在半径为20km的范围内距离测量时，用水平的范围内距离测量时，用水平面代替水准面，不必考虑地球曲率对距离的影响。面代替水准面，不必考虑地球曲率对距离的影响。 距离距离D/km 距离误差距离误差D/mm相对误差相对误差D/D 10 8 1：1 220 000 20 66 1：303 030 25 128 1：200 000 50 1026 1：49 000 100 8212 1：12 000精选课件精选课件ppt60二、曲率对高差的影响二、曲率对高差的影响vA A、B B两点

38、同在一水准面上，高两点同在一水准面上，高程相等，若以水平面代替水准程相等，若以水平面代替水准面，高差误差为面，高差误差为hh。由图可知：。由图可知：v v则则 v( (由于由于D D与与t t相差很小，故可用相差很小，故可用D D 代替代替t t，同时略去分母中的，同时略去分母中的h h ，则上式可写为：则上式可写为：v h= (R十十h)2R2十十t2h=t2 / (2 R+ h) 精选课件精选课件ppt61水准面曲率高差的影响数值表水准面曲率高差的影响数值表 R R6371km h=D6371km h=D* *D/2RD/2Rv结论：结论：用水平面代替水准面，对高程的影响是很大用水平面代替

39、水准面，对高程的影响是很大的，因此，在进行高程测量时，即使距离很短，也的，因此，在进行高程测量时，即使距离很短，也应顾及地球曲率对高程的影响。应顾及地球曲率对高程的影响。 距离距离D/kmD/km0.10.10.20.20.30.30.40.40.50.51 12 25 51010h h/mm/mm0.80.83 37 71313202078783143141962196278487848精选课件精选课件ppt62三、曲率对水平角的影响三、曲率对水平角的影响v = P / R Rv - 球面角超值（球面角超值（）；）；vP- 球面多边形的面（球面多边形的面（ km2 ）vR- 地球半径（地球半

40、径（km）；）；v-一弧度的秒值为一弧度的秒值为206265v结论结论: :当当P P小于为小于为100100km2时，时，测量水平角时，可以用水平测量水平角时，可以用水平面代替水准面，而不必考虑面代替水准面，而不必考虑地球曲率对角度的影响。地球曲率对角度的影响。 球面多边球面多边形面积形面积P/km2球面角超球面角超值值/（）100.05500.251000.513001.52精选课件精选课件ppt632.6 方位角方位角引引: : 直线定位要确定其直线定位要确定其方向及长度。方向及长度。v直线定向直线定向: : 确定直线与标准方向间的角度关系。确定直线与标准方向间的角度关系。一、标准方向一

41、、标准方向( (基本方向基本方向) )v1 1、真北方向、真北方向-过该点的真子午线过该点的真子午线( (经线经线) )的切线的切线北端所示方向。北端所示方向。( (天文观测法确定天文观测法确定) )v2 2、磁北方向、磁北方向-该点磁针北端所指的方向。该点磁针北端所指的方向。( (罗罗盘仪测定盘仪测定, ,受磁场影响受磁场影响) )v3 3、坐标北方向、坐标北方向-坐标纵线北端所指的方向。坐标纵线北端所指的方向。精选课件精选课件ppt64二、表示直线方向的方法二、表示直线方向的方法1 1、概念、概念v子午线收敛角子午线收敛角: : 坐标北坐标北偏离偏离真真北北的夹角。的夹角。 C- C-中央

42、子午线中央子午线, L/B, L/B大地经纬度大地经纬度 同一经线上纬度高的点同一经线上纬度高的点, ,越大。越大。v磁偏角磁偏角: : 磁北磁北偏离偏离真北真北的夹角。的夹角。它随地点、时间而变化。它随地点、时间而变化。 ( (注：注：东偏为正东偏为正, ,西偏为负西偏为负) )() sinppcpLLB精选课件精选课件ppt65子午线收敛角子午线收敛角 磁偏角磁偏角精选课件精选课件ppt662 2、方位角、方位角 ( 0( 0 360360) )v由由标准方向标准方向的北端的北端顺顺时针时针到某直线的夹角。到某直线的夹角。 真方位角真方位角A A- -从真北方向起从真北方向起 磁方位角磁方

43、位角AmAm- -从磁北方向起从磁北方向起 坐标方位角坐标方位角- -从坐标北方从坐标北方向起向起vAmAmA A，A A v东偏，西偏分析？东偏，西偏分析？二、表示直线方向的方法二、表示直线方向的方法精选课件精选课件ppt673 3、 正、反坐标方位角正、反坐标方位角v同一直线的坐标方位角同一直线的坐标方位角因起始点不同而不同。因起始点不同而不同。v若以其中一点为起始点若以其中一点为起始点旋转的方位角为正方位旋转的方位角为正方位角，则以另一端点为起角，则以另一端点为起始点的方位角则为反方始点的方位角则为反方位角。位角。北B2A北ABABBABA二、表示直线方向的方法二、表示直线方向的方法精选

44、课件精选课件ppt683 3、正、反坐标方位角、正、反坐标方位角vABAB+2=1802=180 BABA+2 =3602 =360vABAB-BABA=-=-180180 即即ABAB= BABA - -180180 或或BABA =ABAB +180+180v互为正、反方位角互为正、反方位角北北AB2ABABBABA二、表示直线方向的方法二、表示直线方向的方法精选课件精选课件ppt69v高斯平面直角坐标系高斯平面直角坐标系 高斯投影，高斯投影分带，高斯平面高斯投影，高斯投影分带，高斯平面直角坐标系，国家统一坐标直角坐标系，国家统一坐标v高程高程v水平面代替水准面的限度水平面代替水准面的限度

45、 距离、高程、水平角距离、高程、水平角v方位角方位角 基本方向，方位角，正反方位角基本方向，方位角，正反方位角知识回顾知识回顾精选课件精选课件ppt70v引引: :水准测量、经纬仪测量及距离测量水准测量、经纬仪测量及距离测量-求求得点的坐标（高程坐标和平面坐标），再利得点的坐标（高程坐标和平面坐标），再利用测得的坐标将用测得的坐标将地球表面测绘成图地球表面测绘成图。v地地 地物：地球表面自然物体及人工建筑物。地物：地球表面自然物体及人工建筑物。v形形 地貌：地球表面高低起伏的形态。地貌：地球表面高低起伏的形态。v地图要素：数学要素、地形要素、地图要素：数学要素、地形要素、 注记整饰要素。注记整

46、饰要素。2.7 地形图的基本知识地形图的基本知识精选课件精选课件ppt71地物之-建筑物精选课件精选课件ppt72地物之-河流精选课件精选课件ppt73地 貌精选课件精选课件ppt74一、一、 平面图、地形图、地图平面图、地形图、地图v在在小区域小区域内，将地面上内，将地面上各种地物各种地物的平面位置的平面位置按一定比例尺、用规定的符号和线条垂直投按一定比例尺、用规定的符号和线条垂直投影后缩绘在图纸上，这种图称为影后缩绘在图纸上，这种图称为平面图平面图 v如果图上既表示出如果图上既表示出地物地物，又用等高线表示出，又用等高线表示出地貌地貌，这种图称为，这种图称为地形图地形图。v在在大区域或整个

47、地球大区域或整个地球范围内测图时，将各点范围内测图时，将各点用用特殊的投影特殊的投影方式展绘到图纸上，这样制成方式展绘到图纸上，这样制成的图为的图为地图地图。 精选课件精选课件ppt75 城城市市地地形形图图精选课件精选课件ppt76 城城市市地地形形图图精选课件精选课件ppt77二、二、地图的比例尺及比例尺精度地图的比例尺及比例尺精度v1 1、比例尺的表示方法、比例尺的表示方法 图上一段直线长度与地面上相应线段的实图上一段直线长度与地面上相应线段的实际水平长度之比，称为图的比例尺。际水平长度之比，称为图的比例尺。v数字比例尺数字比例尺 l:500l:500，l:1000l:1000，l:2O

48、00l:2O00v图示比例尺图示比例尺MdDDd1/1精选课件精选课件ppt78v图示比例尺图示比例尺-直线直线v图示图示比例尺比例尺-斜线斜线1 1、 比例尺的表示方法比例尺的表示方法 精选课件精选课件ppt792 2、比例尺分类、比例尺分类v大比例尺大比例尺: 1:500、1000、2000、5000v中比例尺中比例尺: 1:1万、2.5万、5万、10万v小比例尺小比例尺: 1:25万、50万、100万 3 3、比例尺精度、比例尺精度 地图上地图上0.10.1所表示的实地水平长度所表示的实地水平长度. . 因为：因为：人眼的正常分辨率为人眼的正常分辨率为0.10.1, ,所以小于该值所以小

49、于该值的长度则模糊为一个点的长度则模糊为一个点. .比例尺比例尺1:5001:10001:20001:50001:10000比例尺精度比例尺精度(m) 0.05 0.10.20.51.0精选课件精选课件ppt804 4、比例尺的选用、比例尺的选用* *主要考虑实用、经济主要考虑实用、经济地形图比例尺的选用比比 例例 尺尺1 100001 50001 20001 10001 500城市总体规划、厂址选择、区域布置、方案比较城市总体规划、厂址选择、区域布置、方案比较城市详细规划及工程项目初步设计城市详细规划及工程项目初步设计建筑设计、城市详细规划、工程施工图设计、竣工图建筑设计、城市详细规划、工程

50、施工图设计、竣工图用用 途途精选课件精选课件ppt81三、三、 地形图符号地形图符号v1. 地形图符号地形图符号： 在图上用来表示地物地貌的在图上用来表示地物地貌的 简单统一的符号。简单统一的符号。 地形图图式：地形图图式： 国家制定的统一的图符格式。国家制定的统一的图符格式。v2. 地形图符号分类地形图符号分类 地物符号：地物符号：(7.3) 地貌符号：地貌符号： 等高线（等高线（7.4） 注记符号：注记符号： 文字，数字，线段等文字，数字，线段等精选课件精选课件ppt82地地形形图图图图式式精选课件精选课件ppt83地形图图式地形图图式精选课件精选课件ppt84非比例符号非比例符号精选课件