《椭球基本知识》课件

椭球基本知识椭球是地球形状的数学模型。它是一个旋转的椭圆体，其赤道半径大于极半径。椭球定义与特性定义椭球是指一个旋转椭圆体，它由一个椭圆绕其短轴旋转而成，地球的形状近似于一个旋转椭圆体。特性椭球具有两个半轴：长半轴（赤道半径）和短半轴（极半径），它们是地球椭球的重要参数，决定了椭球的形状和大小。应用椭球模型在地球表面定位、测量、导航等领域发挥着重要作用，是地理信息系统、地图制图和空间测量的基础。精度地球椭球模型并非完全精确，但它能够以足够的精度反映地球的形状，用于实际应用。椭球的几何形状地球椭球是一个规则的几何图形，用于近似地球的形状。它是一个旋转椭球体，即绕着地球自转轴旋转形成的椭球体。由于地球的自转，赤道半径略大于极半径，因此地球椭球体并不是一个完美的球体。地球椭球的形状与地球的真实形状非常接近，被广泛应用于大地测量和地理信息系统中。地球椭球参数地球椭球参数描述了地球的形状和大小。这些参数在各种大地测量、导航和地图制作应用中至关重要。地球椭球参数通常包括长半轴（a）、短半轴（b）、扁率（f）和地球重力常数（GM）。6378.137KM长半轴6356.752KM短半轴0.0033528扁率大地坐标系定义大地坐标系是指以地球椭球面为参考面建立的坐标系。类型常见的类型包括地心坐标系和地心大地坐标系。应用大地坐标系用于描述地球表面点的位置，广泛应用于大地测量、导航等领域。大地经纬度坐标1纬度纬度表示地球表面上一点与赤道之间的角距离，以度、分、秒为单位。2经度经度表示地球表面上一点与本初子午线之间的角距离，以度、分、秒为单位。3坐标系大地经纬度坐标是基于参考椭球体建立的，通常采用WGS-84坐标系或其他本地坐标系。坐标系转换定义坐标系转换是指将不同坐标系下的坐标值进行相互转换的过程。它在不同地图数据之间进行匹配和叠加时至关重要。方法常见的坐标系转换方法包括：7参数转换、4参数转换、投影变换等，每种方法都有其适用场景和精度要求。应用坐标系转换广泛应用于地图制作、地理信息系统、导航系统等领域，确保不同数据源之间的一致性和互操作性。软件各种地理信息系统软件和专门的坐标转换软件可以方便地进行坐标系转换，提高工作效率。大地距离测量大地距离是指地球表面两点之间的最短距离，也称为测地线距离。大地距离测量是大地测量学中重要的研究内容，在导航、测绘、地理信息系统等领域具有广泛应用。重力加速度重力加速度描述g物体在地球表面所受的重力加速度9.8m/s²近似值纬度影响因素海拔高度影响因素重力加速度是描述地球对物体引力大小的物理量。重力加速度会受到纬度和海拔高度的影响，因此不同地点的重力加速度略有差异。重力异常重力异常是指实际观测到的重力值与理论重力值之间的差异。理论重力值是根据地球椭球模型计算得到的。重力异常反映了地球内部质量分布的不均匀性，以及地形和地质构造的影响。几何水准定义几何水准是指地面点之间的高差，它反映了地面点在垂直方向上的相对位置关系。测量方法水准测量是测定地面点高差的主要方法，利用水准仪和水准尺，根据水平视线和水准尺读数来计算高差。应用几何水准在工程建设、地形测绘、地质勘探等领域有着广泛的应用，是建立高程系统和绘制地形图的基础。重力水准重力水准面重力水准面是指地球表面上所有重力位相等点的连线构成的曲面。它是一个理想的曲面，实际地球表面并非完全符合重力水准面。重力水准面的应用重力水准面是大地测量学中的重要参考面，用于定义地球的形状和大小，也是进行高程测量和地球物理研究的基础。正常高程1定义正常高程是指从参考椭球面到地面点的距离，它是地球表面点在参考椭球面上的投影点到该点沿法线方向的距离。2特点正常高程不受重力异常影响，其值与大地水准面高程存在微小差异，通常用字母“H”表示。3应用正常高程广泛应用于地形图绘制、地理信息系统、工程建设等领域，能够更好地反映地表起伏变化。4计算正常高程的计算需要利用重力异常和大地水准面高程进行换算，涉及复杂的数学公式和数据处理。重力测量原理重力测量是通过测量重力加速度来研究地球内部结构和形状的一种方法。1引力地球对物体的吸引力2离心力地球自转产生的力3重力加速度地球引力与离心力的合力4重力测量测量重力加速度大小和方向重力异常计算1观测值实测重力值2理论值正常重力值3重力异常观测值减去理论值重力异常是实际测量的重力值与理论计算的正常重力值之间的差异。通过重力异常可以了解地球内部的质量分布情况，进而推断地壳结构和地质构造。地球质量质量5.97237×10^24千克平均密度5.515克/立方厘米地球的质量是通过测量地球引力对其他天体的作用得到的。平均密度是指地球的总质量与其体积的比值。地球密度地球密度是指地球单位体积的质量。地球密度并非均匀分布，内部密度远大于外部密度。5.52克/立方厘米平均密度13克/立方厘米地核密度3.3克/立方厘米地壳密度地球形状变化地球形状并非完全静止的，会随着时间推移而发生变化。地壳板块运动、火山爆发、地震等因素都会导致地球形状的改变。这些变化虽然缓慢，但会影响大地测量、导航等领域。海平面变化海平面变化是指全球海平面相对于陆地的升降变化。主要受全球气候变化、冰川融化、海水热膨胀等因素影响。海平面上升会导致沿海地区被淹没、海岸线后退、海水入侵等问题，对人类社会造成重大影响。近年来，全球海平面上升趋势明显，对沿海地区造成严重威胁。大地测量基本理论地球形状地球形状近似于椭球体，大地测量学研究地球形状和大小。大地坐标系大地坐标系描述地球表面点的位置，包括经度、纬度和高程。大地测量数据大地测量数据包括重力加速度、地球密度、地球形状变化等。测量方法大地测量方法包括GPS测量、水准测量、重力测量等。大地测量仪器11.全站仪全站仪是一种集光学经纬仪、电子测距仪和数据处理于一体的精密测量仪器，广泛应用于各种工程测量、地籍测量和控制测量。22.水准仪水准仪是一种用于测量高程差的精密仪器，其原理是利用水准管的水平面来确定两点的高程差，在工程测量、地形测量中发挥重要作用。33.GPS接收机GPS接收机利用卫星信号进行定位和导航，是现代大地测量中不可或缺的工具，广泛应用于测绘、导航、交通等领域。44.重力仪重力仪是一种用于测量重力加速度的精密仪器，其主要类型有绝对重力仪和相对重力仪，在基础地壳结构研究中发挥重要作用。大地测量基本方法1水准测量水准测量是一种精确测量地面点高程的方法，利用水准仪和水准尺，通过视线水平投射来确定两点之间的高差。2三角测量三角测量是通过测量三角形边角，利用三角形几何关系计算地面点坐标和高程的方法，主要用于地形测绘和控制测量。3导线测量导线测量是利用一系列连接点，测量其之间的距离和方位角，并根据这些数据计算点坐标的方法，主要用于建立地形控制网和工程测量。GPS测量原理GPS测量原理基于卫星导航系统，通过接收卫星信号进行定位。1卫星信号卫星发射无线电信号，包含时间信息和位置信息。2接收信号地面接收器接收卫星信号，计算信号到达时间。3距离测量通过信号传播时间计算接收器与卫星之间的距离。4位置计算至少四个卫星信号，确定接收器三维坐标。GPS测量具有高精度、全天候、实时定位等特点，在测绘、导航、交通、地质等领域广泛应用。GPS应用领域导航与定位精准定位车辆、船舶、飞机等，实现实时导航。地图测绘提供高精度地图数据，用于地图制作和地理信息系统。工程测量精确测量建筑物、桥梁、隧道等工程项目的尺寸和位置。科学研究用于地球科学、气象学、海洋学等领域的科研工作。数字高程模型地形数据数字高程模型（DEM）是一种基于地形数据构建的数字模型，它以数字的形式描述地球表面海拔高度。三维可视化DEM可用于创建三维地形可视化，帮助人们更好地了解地球表面形状和特征。应用领域DEM在众多领域都有广泛应用，包括地形分析、地图制作、水文建模、灾害评估等。遥感技术遥感技术是一种非接触式数据获取技术，利用传感器探测并记录地表目标的电磁辐射信息，用于获取地表特征和变化信息。遥感技术广泛应用于地理信息系统、土地利用监测、灾害预警、资源调查等多个领域。根据传感器的工作波段范围，遥感技术可分为可见光遥感、红外遥感、微波遥感等。地理信息系统空间数据管理地理信息系统(GIS)可用于管理各种类型空间数据，例如地图、遥感图像和人口统计信息。GIS提供了存储、组织、分析和可视化空间数据的工具，支持决策制定和规划。空间分析GIS可以用于执行空间分析，例如缓冲区、叠加、网络分析等。这些功能允许用户理解空间模式、预测事件和做出更明智的决策。大地测量的应用地图绘制大