第一章测绘基础

1、第一章 测绘基础 认识测绘 主讲：苏军德Email： Tel：151019142021 1）什么是测绘学？）什么是测绘学？2 2）测绘学能够干什么？）测绘学能够干什么？1、测绘学概念1、测绘学概念珠峰高度1、测绘学概念桥墩形状1、测绘学概念GPS 空间位置1、测绘学概念 测绘测绘：是指对自然地理要素或者地表人工设施的形状、大小、空间位置及其属性等进行测定、采集、表述以及对获取的数据、信息、成果进行处理和提供的活动2、测绘学科体系球形地球球形地球扁球形地球扁球形地球梨形地球梨形地球大地测量学：研究地球大小，形状和地球重力场的学科2、测绘学科体系摄影测量与遥感：利用摄影相片或遥感技术来确定地面物体

2、的形状、大小、性质、特征和空间位置的学科。2、测绘学科体系大桥测量大桥测量隧道测量隧道测量工程测量学：研究工程建设中测量工作的理论、技术与方法的学科。3、测绘学用途-航空航天2008年9月25日21时10分，载着翟志刚、刘伯明、景海鹏3位航天员的神舟七号飞船在中国酒泉卫星发射中心发射升空 北京时间2007年10月24日16时05分，中国在西昌卫星发射中心用“长征三号甲”运载火箭，成功将“嫦娥一号”月球探测卫星送入太空 3、测绘学用途-军事天时、地利、人和！3、测绘学用途-工程建设例如：（在测量的地形图上）征地报批（在测量的地形图上）规划、设计施工（需要施工放样、测设）竣工、验收（需要竣工测量）

3、使用、工程管理（变形观测）3、测绘学用途-水利水位监测4、测绘内容及任务内容：解决2个问题测定测定：（地面（地面 图纸）图纸） 使用测量仪器和工具，通过测量和计算，得到一系列测量数据或成果，将地球表面的地形缩绘成地形图，供经济建设、规划设计、国防建设及科学研究使用。4、测绘学内容及任务测设：测设： （图纸（图纸 地面）地面） 测设是指用一定的测量方法，按照一定的精度，把设计图纸上设计好的建(构)筑物的平面位置和高程标定在实地上，作为施工的依据。4、测绘学的内容及任务任务：依据内容，测绘学任务主要包括两个方面，即地形图的测绘和施工测量。通俗的讲：山有多高？路有多远？海有多深？天有多高？地有多宽？

4、敢问路在何方？6、小结及思考 小结小结 ：1 1. . 测量学测量学的定义和的定义和分类？分类？ 2 2. . 测量学测量学的基本的基本体系？体系？ 3 3. . 测量学测量学的发展的发展现状？现状？ 4. 4. 测量学的内容和任务？测量学的内容和任务？第一章 测绘基础 地面点位的确定及测量坐标系（一）地球的形状和大小（一）地球的形状和大小球形地球球形地球扁球形地球扁球形地球梨形地球梨形地球大地测量学：研究地球大小，形状和地球重力场的学科（一）地球的大小和形状陆地占29%海洋占71%起伏变化起伏变化（一）地球的大小和形状8844.43m11022m珠穆朗玛峰珠穆朗玛峰马里亚纳海沟马里亚纳海沟（

5、一）地球的大小和形状重力的方向线称为铅垂线重力的方向线称为铅垂线1、基本概念 重力方向线 即铅垂线， 是测量工作的基准线（一）地球的大小和形状水准面：水准面：液体受重力而形成的静止平面称为水准面。两个特性：两个特性：l同一水准面上的重力位处处相等；l同一水准面上任一点的铅垂线都与水准面相正交。 （一）地球的大小和形状大地水准面：大地水准面：与平静的平均海水面相重合、并延伸通过陆地而形成的封闭曲面称为大地水准面。大地水准面是测量工作的基准面。静止海水面静止海水面陆地陆地大地水准面大地水准面（一）地球的大小与形状（一）地球的大小和形状水准面与大地水准面示意图水准面与大地水准面示意图（一）地球的大小

6、和形状地心地心OOG格林尼治天文台格林尼治天文台G G地球自转轴地球自转轴起始天文子起始天文子午面午面地球自然表面地球自然表面大地水准面大地水准面E 大地体大地体由由大地水准面包大地水准面包围的地球形体，围的地球形体，是不规则球体是不规则球体（一）地球的大小和形状 旋转椭球旋转椭球 与大地体非常接近的与大地体非常接近的 数学椭球数学椭球 长半径为长半径为a，短半径为，短半径为b 扁率扁率 数学模型数学模型 地球平均半径地球平均半径 R=6371km 1222222bzayax)(31baaRabaZYX（一）地球的大小和形状 旋转椭球理论上是唯一旋转椭球理论上是唯一的数学球体的数学球体 旋转椭

7、球参数，难以全旋转椭球参数，难以全球统一确定；各国自己球统一确定；各国自己测定并采用的旋转椭球测定并采用的旋转椭球称为称为参考椭球参考椭球 同时顾及地球几何参数同时顾及地球几何参数和物理参数的旋转椭球和物理参数的旋转椭球称为地球椭球体，又称称为地球椭球体，又称为为参考椭球体参考椭球体 参考椭球面参考椭球面是测量计算是测量计算和制图的基准面和制图的基准面 （二）确定地面点位的坐标系19801980国家大地坐标系国家大地坐标系大地原点大地原点位于陕西省泾阳县永乐镇位于陕西省泾阳县永乐镇（二）确定地面点位的坐标系一、大地坐标系一、大地坐标系 基准面基准面：参考椭球面：参考椭球面 基准线基准线：法线：

8、法线 地面点位用大地地面点位用大地经度经度和和大地大地纬度纬度来表示来表示1.19541.1954年北京坐标系年北京坐标系2.19802.1980国家大地坐标系国家大地坐标系3.WGS-843.WGS-84世界大地坐标系世界大地坐标系（二）确定地面点位的坐标系二、高程系统二、高程系统确定该点沿铅垂方向到某基准面的距离。绝对高程（海拔）绝对高程（海拔）：指某点沿铅垂线方向到大地水准面的距离，用表示。相对高程：相对高程：某点距假定水准面的铅垂距离。高差：高差：地面上两点间的高程之差，用h表示。B假定水准面hABAHAHBHAHB黄海平均海水面大地水准面 高程基准面如何 确定，基准点的高程为多少呢？

9、 以青岛验潮站多年的观测资料求得黄海平均黄海平均海水面海水面，作为我国的高程基准面，建立了“1956年黄海高程系”，并在青岛市观象山上建立了国家水准基点（72.289m）。在1987年启用“19851985国家高程基准国家高程基准”，此时测定的国家水准基点高程72.260m72.260m。（二）确定地面点位的坐标系高斯高斯投影投影横切椭圆柱正形投影。又称为高斯横切椭圆柱正形投影。又称为高斯克吕格投克吕格投影。同时满足等角和高斯投影条件。影。同时满足等角和高斯投影条件。目的目的：将球面坐标转换为平面坐标。将球面坐标转换为平面坐标。（二）确定地面点位的坐标系OSN赤道面中央子午线M二、高斯平面直角

10、坐标系二、高斯平面直角坐标系高斯高斯投影投影l中央子午线和赤道投中央子午线和赤道投影后成相互垂直的直影后成相互垂直的直线。线。l中央子午线长度不变，中央子午线长度不变，离中央子午线越远变离中央子午线越远变形越大。形越大。l为保证投影精度，必为保证投影精度，必须采用须采用分带投影分带投影。6 6度投影带度投影带：中央子午线经度为中央子午线经度为360NL高斯高斯投影分带投影分带（1 1）6 6度投影带度投影带：中央子午线经度为中央子午线经度为360NLnL 30（2 2）3 3度投影带度投影带：中央子午线经度为中央子午线经度为（二）确定地面点位的坐标系 高斯平面直角坐标系高斯平面直角坐标系lx

11、x坐标坐标：中央子午线向西：中央子午线向西平移平移500km500km，向北为正。，向北为正。ly y坐标坐标：赤道，向东为正。：赤道，向东为正。l为区分点位所在的高斯投为区分点位所在的高斯投影带，在影带，在Y Y坐标前必须加坐标前必须加两位数的两位数的带号带号。l如：如：mymxAA230.58763420695.3516432我国六度带带号我国六度带带号 N=1323N=1323，三度带带号，三度带带号 n=2545n=2545高斯投影具有如下特点：高斯投影具有如下特点：l投影前后角度保持不变l中央子午线投影为直线，其余经线为凹向中央子午线的对称曲线l赤道投影后为直线且与中央子午线正交；其

12、余纬线为凸向赤道的对称曲线l除中央子午线外均存在长度变形，且离中央子午线越远，长度变现也越大地心坐标系地心坐标系（二）确定地面点位的坐标系 x y 高斯平面直角坐标系 y x 笛卡尔平面直角坐标系 地区地区平面平面直角坐标系直角坐标系与与数学数学笛卡尔笛卡尔平面直角坐标系的区别平面直角坐标系的区别 （三）用水平面代替水准面的限度一、对距离的影响一、对距离的影响大地水准面上：大地水准面上：在水平面上：在水平面上：误差值：误差值：相对误差：相对误差： RDtgRD)(tgRDDD223RDDD结论：结论：当测区半径当测区半径 r10kmr10km时时, , 误差仅为误差仅为1/1201/120万，

13、可用水平面万，可用水平面 代替代替大地水准大地水准面面（三）用水平面代替水准面的限度三、对高程的影响三、对高程的影响l用水平面代替水准面对高用水平面代替水准面对高程的影响就是程的影响就是地球曲率地球曲率对对高程的影响高程的影响 RDRRRobbobBBbh2) 1(secsec2结论结论: : 必须顾及其影响必须顾及其影响, ,进行改正进行改正（三）用水平面代替水准面的限度二、对水平角的影响二、对水平角的影响l球面三角形球面三角形 内角和内角和 球面角超球面角超PP球面三角形面积球面三角形面积RR地球半径，地球半径，180 2RP 3 .57,8343,520626 结论：结论：当测区范围在当

14、测区范围在100km100km2 2，用水平面代替水准面时，对角度影响仅为，用水平面代替水准面时，对角度影响仅为0.510.51，在普通测量工作中可以忽略不计，在普通测量工作中可以忽略不计坐标的正反算坐标的正反算l坐标的正算l坐标的反算（四）测量工作的程序及基本内容一、测量三项基本工作一、测量三项基本工作l测量工作包括测量工作包括测定测定和和测设测设两部分，其实质都是确定两部分，其实质都是确定地面点的点位地面点的点位l确定点位的确定点位的三要素三要素：高差、：高差、水平角、水平距离水平角、水平距离l测量测量三项基本工作三项基本工作： 高程测量（第三章）高程测量（第三章） 角度测量（第四章）角度

15、测量（第四章） 距离测量（第五章）距离测量（第五章）（四）测量工作的程序及基本内容二、测量工作的原则二、测量工作的原则（四）测量工作的程序及基本内容 在实际测量工作中应当遵守以下:在测量布局上，应遵循“由整体到局部”的原则；在测量精度上，应遵循“由高级到低级”的原则；在测量程序上，应遵循“先控制后碎部”的原则。在测量过程中，应遵循“随时检查，杜绝错误”的原则。 优点：优点： 减少误差积累；减少误差积累； 避免错误发生；避免错误发生； 提高工作效率提高工作效率。（四）测量工作的程序及基本内容（四）测量工作的程序及基本内容1km=1000m 1m=10dm=100cm=1000mm1km=1000

16、m 1m=10dm=100cm=1000mm1 1英里英里=1.6093=1.6093公里公里 1 1码码=3=3英尺英尺 1 1英尺英尺=12=12英寸英寸=30.48=30.48厘米厘米 1 1英寸英寸=2.54=2.54厘米厘米1 1海里海里=1.852=1.852公里公里 =1852=1852米米1 1里里=500=500米米 1 1丈丈=10=10尺尺 1 1尺尺=1/3=1/3米米 1 1尺尺=10=10寸寸一、一、测量单位测量单位长度单位长度单位（四）测量工作的程序及基本内容一、一、测量单位测量单位角度角度单位单位1 1度（度（d d）=60=60分（分（m m）=3600=3600秒（秒（s s）l