测量学基本理论课件.ppt
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- 测量学 基本理论 课件
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1、主讲人:郭丰伦.研究整个地球的形状和大小,解决大地研究整个地球的形状和大小,解决大地区控制测量和地球重力场问题。按观测方法的不同分常规大区控制测量和地球重力场问题。按观测方法的不同分常规大地测量和卫星大地测量。地测量和卫星大地测量。测量小范围地球表面形状时,不顾及地测量小范围地球表面形状时,不顾及地球曲率的影响,把地球局部表面当作平面看待所进行的测量球曲率的影响,把地球局部表面当作平面看待所进行的测量工作。工作。测量学是研究地球形状、大小以及地表测量学是研究地球形状、大小以及地表(包括空中、地下和包括空中、地下和海洋)物体的海洋)物体的及其及其,以及对于这些空间位置,以及对于这些空间位置信息进
2、行处理、储存、管理的科学。信息进行处理、储存、管理的科学。.以海洋和陆地水域为对象所进行的测量以海洋和陆地水域为对象所进行的测量和海图编制工作,属于海洋测绘学的范畴。和海图编制工作,属于海洋测绘学的范畴。研究工程建设中所进行的各种测量工作,研究工程建设中所进行的各种测量工作,属于工程测量学的范畴。属于工程测量学的范畴。工程测量学是工程测量学是在国民在国民经济和国防建设中的直接应用。经济和国防建设中的直接应用。利用测量所得的成果资料,研究如何投利用测量所得的成果资料,研究如何投影编绘和制印各种地图的工作,属于制图学的范畴。影编绘和制印各种地图的工作,属于制图学的范畴。利用摄影像片来测定物体的形状
3、、大小利用摄影像片来测定物体的形状、大小和空间位置的工作,属于摄影测量学的范畴。由于获得像片和空间位置的工作,属于摄影测量学的范畴。由于获得像片的方式不同,可的方式不同,可分为地面、航空、水下和航天摄影测量学。分为地面、航空、水下和航天摄影测量学。.工程测量是运用测量学的基本原理和方法为各类工程测量是运用测量学的基本原理和方法为各类工程建设服务。工程建设服务。工程建设三阶段工程建设三阶段 测量的任务测量的任务 勘测设计勘测设计 施工建设施工建设 运营管理运营管理 返回标题.地球的表面高低起伏、很不规则,最高达地球的表面高低起伏、很不规则,最高达8848.43m8848.43m(2005/10/
4、10 2005/10/10公布,原数据公布,原数据8848.13m8848.13m为为19751975年数据停止使用)年数据停止使用)(位于我国与尼泊尔交界的珠穆琅玛峰),最低深达(位于我国与尼泊尔交界的珠穆琅玛峰),最低深达11022m11022m(位于太平洋西部的马里亚纳海沟)相对高差约(位于太平洋西部的马里亚纳海沟)相对高差约20km。相对地。相对地球半径约球半径约0.17%0.17%,在地球的表面海洋约占在地球的表面海洋约占71%71%,陆地占,陆地占29%29%,因此,因此人们把地球总的形状看作是被海水包围的球体。人们把地球总的形状看作是被海水包围的球体。高山陆地 丘陵 海洋.一、地
5、球体的有关概念一、地球体的有关概念:重力的作用线称为铅垂线,简称垂线。重力的作用线称为铅垂线,简称垂线。(万万有引力与离心力的合力有引力与离心力的合力)静止的水面,称为水准面。水准面是一静止的水面,称为水准面。水准面是一个重力等位面。个重力等位面。没有风浪没有潮汐的平均海水面就称没有风浪没有潮汐的平均海水面就称 为大地水准面。大地水准面是一个封闭的曲面。为大地水准面。大地水准面是一个封闭的曲面。.大地水准面所包围的代表地球形状和大小的形体。大地水准面所包围的代表地球形状和大小的形体。NSWE 由于地球内部质量分布不均匀,所以大地水准面是一个不规由于地球内部质量分布不均匀,所以大地水准面是一个不
6、规则的曲面,不能用数学公式表述,如果以该曲面作为测量计算则的曲面,不能用数学公式表述,如果以该曲面作为测量计算和绘图的投影面是非常不便的。因而需要寻找一个理想的几何和绘图的投影面是非常不便的。因而需要寻找一个理想的几何体代表地球的形状和大小。体代表地球的形状和大小。.一个非常接近大地体并可用数学式表示的几何形一个非常接近大地体并可用数学式表示的几何形 体,用它作为地球的参考形状和大小。它是一个椭圆绕其体,用它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,短轴旋转而形成的形体,故又称旋转椭球体。故又称旋转椭球体。NSWE参考椭球体外表面,是球面坐标系的基准面。参考椭球体外表面
7、,是球面坐标系的基准面。该几何体必须满足两个条件:该几何体必须满足两个条件:.参考椭球体由长半轴参考椭球体由长半轴a a(或短半轴(或短半轴b b)和扁率)和扁率 决定。决定。我国目前采用的我国目前采用的的的为:为:长半轴长半轴 a=6378140ma=6378140m 短半轴短半轴 b=6356755.3mb=6356755.3m 扁扁 率率 =当测量精度要求不高时,可把地球看作测量精度要求不高时,可把地球看作,其平均半径:其平均半径:aba257.2981NSEWOaba.测量工作的基准线测量工作的基准线 。测量工作的基准面测量工作的基准面。测量内业计算的基准线测量内业计算的基准线。测量内
8、业计算的基准面测量内业计算的基准面。.大地地理坐标系是建立在地球椭球面上的坐标大地地理坐标系是建立在地球椭球面上的坐标 系,地球椭球面和法线是大地地理坐标系的主要面系,地球椭球面和法线是大地地理坐标系的主要面 和线,地面点的大地坐标是它沿法线在地球椭球和线,地面点的大地坐标是它沿法线在地球椭球 面上投影点的经度面上投影点的经度 和纬度和纬度。.S纬线NO地球的自转轴地球的自转轴(NS)(NS),N N为北极,为北极,S S为南极。为南极。过地球某点与地轴所组成的平面。过地球某点与地轴所组成的平面。子午面与地球面的交线,子午面与地球面的交线,又叫经线。又叫经线。:通过英国格林尼治天文台通过英国格
9、林尼治天文台 的子午面的子午面NGSNGS。垂直于地轴的平面与地垂直于地轴的平面与地 球面的交线。球面的交线。垂直于地球旋转轴并通垂直于地球旋转轴并通 过地球中心的平面过地球中心的平面WMEWME。赤道平面与地球面赤道平面与地球面 的交线。的交线。WE赤道赤道赤道平面赤道平面起始子午面起始子午线G .过过P P点的子午面点的子午面NPSNPS与首子午面与首子午面NMSNMS所构成的二面角所构成的二面角 叫做叫做P P点的大地经度,用点的大地经度,用 表示。表示。过过P P点的法线点的法线 P P、N N与赤道面的夹角叫做与赤道面的夹角叫做P P点点 的大地的大地纬度,用纬度,用 表示。表示。赤
10、道平面赤道平面OPM大地经度大地经度L L大地纬度大地纬度B BnLB起始子午面起始子午面(首子午面)(首子午面)SN.:将地球每隔:将地球每隔33或者或者6 6 分成若干带;分成若干带;:高斯投影。整带投影至椭圆柱面上,然后展开得到:高斯投影。整带投影至椭圆柱面上,然后展开得到高斯投影平面;高斯投影平面;:在高斯投影平面上以赤道为:在高斯投影平面上以赤道为y y轴,自西向东正;以轴,自西向东正;以中央子午线为中央子午线为x x轴,自南向北为正;并将轴,自南向北为正;并将x x轴向左(西)平轴向左(西)平移移500km500km,在,在y y坐标之前加上带号而得到坐标之前加上带号而得到的坐标系
11、。的坐标系。高斯平面直角坐标系,可将球面上的图形在平面上表示出高斯平面直角坐标系,可将球面上的图形在平面上表示出来,使测量计算和绘图变得容易。即来,使测量计算和绘图变得容易。即:.我国规定按经差我国规定按经差和和进行投影分带。进行投影分带。自自开始,按开始,按66的经差自的经差自西向东分成西向东分成。自自开始,按开始,按33的经差自西向的经差自西向东分成东分成。每个投影分带的中央的子午线称每个投影分带的中央的子午线称首首子子午午线线第第1带带0126央央子子中中午午线线赤赤 道道 NS.3 3 带的中央子午线与带的中央子午线与6 6 带中央子午线及分带子午线重合,带中央子午线及分带子午线重合,
12、减少了换带计算。减少了换带计算。工程测量采用工程测量采用3 3 带,特殊工程可采用带,特殊工程可采用1.5 1.5 带或任意带。带或任意带。.按照按照划分的规定,第划分的规定,第1 1带中央子午线的经度为带中央子午线的经度为33,其余各带中央子午线经度与带号的关系是:其余各带中央子午线经度与带号的关系是:(N N为为66带的带号)带的带号)例:带号例:带号20 20 的的其中央子午线的经度为其中央子午线的经度为 按照按照划分的规定,第划分的规定,第1 1带中央子午线的经度为带中央子午线的经度为33,其余各带中央子午线经度与带号的关系是:其余各带中央子午线经度与带号的关系是:(N N为为33带的
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