1-测绘学基本知识解读

第一章测绘学基本知识定义:研究地球的形状和大小，确定地面点的空间位置，将地球表面的形状和其它信息测绘成地图的科学。对象:地球的自然表面任务：测量和标定内容:研究地球形状和大小,测制地图的理论与技术•

确定空间位置的技术.主要分支:

大地测量学

地形测量学•

摄影测量学

工程测量学•

制图学

海洋测量学（专题）第一节测绘工作的任务及其在国民经济建设中的作用

一、测绘学研究的内容1、测绘学的定义测绘科学是一门研究如何确定地球形状和大小及地面、地下和空间中各物体的几何形态及其空间位置的科学，为人类了解自然、认识自然和能动的改造自然服务。2、测绘学的任务

⑴测量（精确测定点的位置，物的形状、大小）⑵绘图（将所测数据根据需要展绘到图上）⑶标定（将图纸上设计好的位置标定在实地）3、测绘学的分支及研究内容⑴大地测量学以整个地球为研究对象，以地球椭球面为参考面来确定地面点的位置。⑵地形测量学（普测）是测绘学的基础部分，是研究测绘地形图的基本理论、技术和方法的学科。⑶摄影测量学是利用摄影或遥感的手段获取被测物体的信息，经过对所获图像的处理、量测、判释和研究来确定被测目标的形状、大小和位置。⑷工程测量学是研究工程建设在规划设计、施工放样和运营管理各阶段中进行测量工作的理论、技术和方法的科学。（实用或应用）⑸矿山测量学综合运用测量、地质和采矿等多种学科的知识，研究和处理矿山地质勘探、建设和采矿过程中一些静态和动态的问题。⑹地图制图学以地图信息传输为中心，探讨地图的编制和应用。二、测绘工作的作用测绘工作是各项工程建设、资源开发、国防建设的基础性、超前性工作。三、测绘学的发展测绘学是一门既古老又年轻的科学。测绘学科的发展和人类历史、政治、军事和科学文化的发展有着密切的联系。第二节地球的形状和大小一、地球的自然形体局部特点：高低起伏，极其复杂整体特点：1、近似一个两极略扁的椭球；

2、可视为水球（海71%，陆29%）；

3、无法用数学公式描述。

铅垂线：地球重力方向称为铅垂线水平线：与铅垂线正交的直线水平面：与铅垂线正交的平面二、大地水准面及其特性1、水准面静止的液体表面，称为水准面。特性:

1、处处与铅垂线正交。2、是不规则的表面，有无穷多，且相互平行。3、水准面与铅垂线可作为野外测量的基准面和基准线2、大地水准面定义：设想的处于静止状态的平均海水面，并向陆地内部延伸而形成的一个封闭形体的表面。其所包含的形体称为大地体。特性：大地水准面是水准面之一；常作为高程基准三、参考椭球面及其特性地球椭球：形状与大小都与大地体十分接近的旋转椭球椭球元素：长短半轴a、b或长轴a和扁率α=（a-b）/a椭球定位：确定地球椭球与大地体的相关位置的过程。其目的是使地球椭球面的局部与某一地区的大地水准面实现最佳拟合。参考椭球：形状与大小与大地体比较相近，与地球接触密合程度好，确定为地球椭球，其表面叫参考椭球面。大地水准面与椭球面的关系参考椭球面特性：是一个规则表面，可用公式表示是测量计算的基准面参考椭球面的确立，标志着测量坐标系的建立我国测量坐标系使用情况：1954年北京坐标系选用克拉索夫斯基椭球元素

a=6378245m,α=1:298.3

与苏联1942年坐标系联测1980年国家坐标系选用IUGG推荐的椭球元素

a=6378140m,α=1:298.257

原点在陕西泾阳县永乐镇2000国家大地测量坐标系（CGCS2000-ChineseGeodeticCoordinateSystem2000,2008年7月1日启用）选用IUGG17推荐的椭球元素

a=63781137m,α=1:298.257WGS-84坐标系（美国GPS系统使用）

大地原点水准零点第三节测量常用的坐标系为了表达空间某物体的位置，测量上常用投影的方法获得表达物体的数据（坐标和高程）。坐标：表示地面点沿着基准线投影到基准面后，在基准面上的位置；高程：表示地面点沿着基准线到基准面的距离。同时又产生了新的概念“基准面”和“基准线”基准面可以是椭球面以可以是大地水准面或平面，一般认为的是大地水准面；基准线可以是铅垂线或法线，一般选铅垂线。测量中常用的球面坐标系是大地坐标系，平面坐标系是高斯－克吕格平面直角坐标系，常用的高程系是正高系。一、大地坐标系1、坐标系的建立2、大地坐标的定义大地经度L：过椭球面上M点的子午面与起始子午面所构成的二面角L,叫M点的大地经度东经：自起始子午面向东量称为东经

各0-180西经：自起始子午面向西量称为西经大地纬度B:过椭球面上M点的法线与赤道面的夹角B,叫M点的大地纬度。北纬：自赤道面向北量称为北纬南纬：自赤道面向南量称为南纬

各0-90°二、独立平面直角坐标系与数学坐标系的关系

三、高斯—克吕格平面直角坐标系（一）、高斯投影分带的概念1、为什么要投影参考椭球面是不可展曲面不便于地图的制作、使用和保管不便于地图应用中的计算2、什么是投影

按一定的数学法则将参考椭球面上的点、线、图形化算到平面上的过程。3、投影变形

长度变形、角度变形、面积变形4、地图投影的种类按投影变形：等角投影

等积投影

任意投影（等距投影）5、地图投影的选择

依国土的位置、形状和地图的用途选择投影方式。我国基本比例尺地形图投影选择标准:

投影后保持角度不变；长度变形不能超过一定限度；小范围内图形保持相似（二)、高斯投影(等角横切椭圆柱投影）

1、高斯投影条件

投影后角度无变形中央子午线投影后为直线中央子午线投影后长度无变形2、高斯投影的规律<1>中央子午线的投影是一条直线，其长度无变形。其它子午线的投影为凹向中央子午线的曲线。<2>赤道的投影为一条与中央子午线垂直的直线。其它纬线的投影为凸向赤道的曲线。<3>除中央子午线外，其它线段的投影均有变形，且离中央子午线愈远，长度变形愈大。<4>投影前后的角度保持不变，且小范围内的图形保持相似。<5>具有对称性。<6>面积有变形。(三)、投影带的划分1、为什么要分带为满足测图用图的精度要求，需要限制投影变形的大小。2、分带的原则

长度变形满足测图精度要求；

邻带换算的工作量不至于过大。3、划分方法6º带：自首子午线由西向东每隔经差6º为一带，依次按编号n=1-60。中央子午线经度L0与带号n的关系为：L0=6ºn-3º

n=(L0+3)/63º带：自东经1°30′由西向东每隔经差3º为一

带，依次按编号n=1-120。中央子午线经度L0与带号n的关系为：L’0=3ºn’

n’=L’0/3任意带：以测区中心子午线为中央子午线。4、6º带与3º带的关系

带号为奇数的3º带中央子午线与相应6º带的中央子午线重合。

带号为偶数的3º带中央子午线与相应6º带的分带子午线重合。四、高斯平面直角坐标系1、建立方法分带建立中央子午线投影为X轴赤道的投影为Y轴两轴交点为原点O2.自然坐标A:

X=

50000.00m

Y=-10000.00mB:

X=50000.00mY=

10000.00m3、通用坐标纵坐标西移500公里，即：Y值加500公里Y坐标前冠以带号A:X=

50000.00mY=19490000.00mB:X=

50000.00mY=19510000.00m四、高程基准面:

大地水准面定

义:点沿铅垂线方向到大地水准面的距离，

通常称为高程、正高、海拔。用H表示。大地水准面的确定:1956年黄海高程系:根据青岛验潮站1950-1956年间的验潮结果，作为黄海平均海水面水准原点高程：72.289m1985年国家高程基准:根据青岛验潮站1952-1979年间的验潮结果，作为黄海平均海水面水准原点高程：72.260m第四节用水平面代替水准面的限度地球曲率对水平距离的影响（≤10公里）地球曲率对水平角的影响（≤100平方公里）地球曲率对高差的影响第五节地形图的基本知识一、地形图的概念在对地面上进行测量后获得的数据，根据不同的目的，绘制成各种表示地面情况的图形，按图的内容和成图方法不同分为：平面图；地图；地形图；专题图；剖面图二、地形图的内容主要包括反应地面地物、地貌的图件，图廓，比例尺，坐标系统，高程系统；三、地形图的比例尺和比例尺精度比例尺：地形图上任一线段的长度和地面上相应线段的水平距离之比。⑴比例尺的种类

a、数字比例尺

1：K

分为大比例尺，中比例尺和小比例尺

b、图示比例尺在地形图上刻画了一段带有刻度的线段⑵、比例尺精度图上最小是多大的距离就能够表示出想要表示的地物？实际测量工作中将相当与图上0.1mm的实地水平距离称为比例尺精度。比例尺1:5001:10001:20001:50001:10000比例尺精度/m0.050.1