第2章地籍測(cè)量基礎(chǔ)知識(shí)

1、第二章 地籍測(cè)量的基礎(chǔ)知識(shí) 內(nèi)容提要 第一節(jié) 地球的形狀和大小 第二節(jié) 地面點(diǎn)位的確定 第三節(jié) 地球曲率對(duì)測(cè)量工作的影響 第四節(jié) 地籍測(cè)量工作概述 第五節(jié) 幾種常見(jiàn)的圖第二章 地籍測(cè)量學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí) 2.1 地球的形狀和大小 一、地球形狀和大小一、地球形狀和大小 地球的總形狀被認(rèn)為是一個(gè)南北扁平，恰似梨形的球體。 1. 1. 地球表面起伏較大地球表面起伏較大 地球表面最高峰：地球表面最高峰：8448448 8.43.43m m 海洋底部最深處海洋底部最深處: : 1 11022.001022.00m m 地球表面最大高差近地球表面最大高差近2020km km 2. 2. 地球又是一個(gè)近似光滑的水

2、球地球又是一個(gè)近似光滑的水球 大陸面積大陸面積: : 占占29%29% 海洋面積海洋面積: : 占占71 %71 %3. 3. 地球平均半徑地球平均半徑: 6371: 6371kmkm 二、水準(zhǔn)面和大地水準(zhǔn)面二、水準(zhǔn)面和大地水準(zhǔn)面 水準(zhǔn)面 假想將靜止的海水面延伸到大陸內(nèi)部，形成一個(gè)封閉曲面，這個(gè)靜止的海水面稱(chēng)為水準(zhǔn)面。 大地水準(zhǔn)面 海水有潮汐變化，時(shí)高時(shí)低，所以水準(zhǔn)面有無(wú)數(shù),其中通過(guò)平均海水面的一個(gè)水準(zhǔn)面稱(chēng)為大地水準(zhǔn)面. 大地體大地體 由大地水準(zhǔn)面包圍的地球形體，由大地水準(zhǔn)面包圍的地球形體，是不規(guī)則球體。是不規(guī)則球體。 大地水準(zhǔn)面特性大地水準(zhǔn)面特性: : 唯一性、等位面、唯一性、等位面、 不不

3、規(guī)則曲面，處處與鉛垂線(xiàn)方向垂直。規(guī)則曲面，處處與鉛垂線(xiàn)方向垂直。 作用：測(cè)量高程的基準(zhǔn)面作用：測(cè)量高程的基準(zhǔn)面 三、參考橢球體 由于地球內(nèi)部物質(zhì)分布不均勻，引起重力方向發(fā)生變化，使大地水準(zhǔn)面成為一個(gè)不規(guī)則的復(fù)雜曲面，且不能用數(shù)學(xué)公式來(lái)表達(dá)。 大地水準(zhǔn)面還不能作為測(cè)量成果的基準(zhǔn)面為了便于測(cè)量、計(jì)算和繪圖，選用一個(gè)橢圓繞它的短軸旋轉(zhuǎn)而成的橢球體來(lái)表示地球形體，稱(chēng)為參考橢球體。四、參考橢球體定位在一個(gè)國(guó)家的適當(dāng)?shù)攸c(diǎn)，選擇一點(diǎn)P，設(shè)想把橢球體與大地體相切，切點(diǎn)P點(diǎn)位于P點(diǎn)的鉛垂線(xiàn)方向上，這時(shí)橢球面上P的法線(xiàn)與大地水準(zhǔn)面的鉛垂線(xiàn)相重合，使橢球的短軸與地軸保持平行，且橢球面與這個(gè)國(guó)家范圍內(nèi)的大地水準(zhǔn)面差距

4、盡量的小。于是橢球與大地水準(zhǔn)面的相對(duì)位置便固定下來(lái)，這就是參考橢球的定位工作。19801980國(guó)家大地坐標(biāo)系國(guó)家大地坐標(biāo)系大地原點(diǎn)大地原點(diǎn)位于陜西省涇陽(yáng)縣永位于陜西省涇陽(yáng)縣永樂(lè)鎮(zhèn)樂(lè)鎮(zhèn) 2.2 地面點(diǎn)位的確定 確定地面上的一點(diǎn)的空間位置,包括確定它在球面上的位置及其到大地水準(zhǔn)面的垂直距離(即高程)。 一、測(cè)量坐標(biāo)系（一）地理坐標(biāo)系 以經(jīng)度和緯度表示地面點(diǎn)位置的，稱(chēng)地理坐標(biāo)。地理坐標(biāo)系屬球面坐標(biāo)系。子午面：設(shè)地球上有任一點(diǎn)M，過(guò)M點(diǎn)和地球自轉(zhuǎn)軸所構(gòu)成的平面稱(chēng)M點(diǎn)的子午面。子午線(xiàn)：子午面與地球表面的交線(xiàn)稱(chēng)為子午線(xiàn)，又稱(chēng)經(jīng)線(xiàn)。起始子午面：按照國(guó)際天文學(xué)會(huì)規(guī)定，通過(guò)英國(guó)格林尼治天文臺(tái)的子午面稱(chēng)為起始子午

5、面，以它作為計(jì)算經(jīng)度的起點(diǎn)，向東從0180稱(chēng)東經(jīng)，向西從0180稱(chēng)西經(jīng)。M點(diǎn)的經(jīng)度：M點(diǎn)的子午面與起始子午之間的夾角即為M點(diǎn)的經(jīng)度。M點(diǎn)的緯度：M點(diǎn)的鉛垂線(xiàn)與赤道平面之間的夾角即為M點(diǎn)的緯度。赤道以北從090稱(chēng)北緯，赤道以南從090稱(chēng)南緯。M點(diǎn)的經(jīng)度和緯度已知，該點(diǎn)在地球表面上的投影位置即可確定。（二）獨(dú)立平面直角坐標(biāo)系在半徑R10km的范圍內(nèi)，可用水平面代替大地水準(zhǔn)面作為基準(zhǔn)面。以磁子午線(xiàn)的方向作為X軸，向北為正；其垂直方向?yàn)閅軸，向東為正。坐標(biāo)原點(diǎn)選在測(cè)區(qū)西南角。 測(cè)區(qū) Y X O （三）高斯投影和高斯平面直角坐標(biāo)系 當(dāng)測(cè)區(qū)范圍較大，就不能將地球表面視為平面，須采用地圖投影的方法建立高斯平

6、面直角坐標(biāo)系。高斯投影橫切橢圓柱正形投影。又稱(chēng)為高斯克呂格投影。同時(shí)滿(mǎn)足等角和高斯投影條件。目的：將球面坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為平面坐標(biāo)。1、高斯投影的概念、高斯投影的概念 高斯投影，從幾何意義看就是假想一個(gè)橢圓柱面套在地球橢球體的外面，并與某一子午線(xiàn)（稱(chēng)為中央子午線(xiàn)或軸子午線(xiàn)）相切，橢圓柱的中心軸線(xiàn)通過(guò)地球橢球的中心，然后按等角條件投影后角度無(wú)變形的條件，將中央子午線(xiàn)東西兩側(cè)一定經(jīng)差范圍內(nèi)的圖形投影到橢圓柱面上，再沿著過(guò)極點(diǎn)的母線(xiàn)將柱面剪開(kāi)，并將其展成平面，得到投影面上的元素。SN赤道中央子午線(xiàn)2、高斯投影的特點(diǎn)、高斯投影的特點(diǎn) 中央子午線(xiàn)和赤道投影后成相互垂直的直線(xiàn)。 中央子午線(xiàn)長(zhǎng)度不變，離中央子午線(xiàn)越

7、遠(yuǎn)變形越大。 為保證投影精度，必須采用分帶投影。3、分帶投影、分帶投影 高斯投影中除中央子午線(xiàn)沒(méi)有長(zhǎng)度變形外，其余各經(jīng)線(xiàn)和緯線(xiàn)（包括赤道）投影后都增長(zhǎng)。為控制投影變形不影響測(cè)圖精度的要求，必須采取分帶投影的方法，把投影限制在中央子午線(xiàn)兩側(cè)的一定范圍內(nèi)，此范圍稱(chēng)為投影帶。對(duì)于1:2.5萬(wàn)-1:50萬(wàn)地形圖采用6分帶，1:1萬(wàn)及更大比例尺地形圖采用3分帶。 6度投影帶： 6帶的劃分是由首子午線(xiàn)開(kāi)始，自西向東每隔經(jīng)差6為一投影帶，將全球劃分為60個(gè)帶，依次以1、2、3、60進(jìn)行編號(hào)，6帶每帶中央子午線(xiàn)的經(jīng)度順序?yàn)?、9、15，如圖所示。我國(guó)位于東半球，經(jīng)度范圍從東經(jīng)70至135，橫跨13-23帶。6

8、投影帶中央子午線(xiàn)的經(jīng)度，可按下式計(jì)算: 360NL 3、度投影帶：對(duì)于1:1萬(wàn)及更大比例尺地形測(cè)圖，為了更好地控制長(zhǎng)度變形，采用經(jīng)差為3的分帶方法。3帶的劃分不是從首子午線(xiàn)開(kāi)始，而從東經(jīng)130開(kāi)始，自西向東，每隔經(jīng)差3為一投影帶，將全球劃分成120個(gè)投影帶，依次以1、2、3、120順序編號(hào)，每帶中央子午線(xiàn)的經(jīng)度為3、6、9、120，如圖所示。我國(guó)跨越22個(gè)3帶，其帶號(hào)為24-45。3投影帶中央子午線(xiàn)的經(jīng)度可按下式計(jì)算：nL 30 中央子午線(xiàn)的投影為縱坐標(biāo)軸x，赤道的投影為橫坐標(biāo)軸y，其交點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)O。x軸向北為正，向南為負(fù)；y 軸向東為正，向西為負(fù)。由此得到點(diǎn)的坐標(biāo)通常稱(chēng)為高斯投影的自然坐標(biāo)

9、。4 4、高斯投影和高斯平面直角坐標(biāo)系、高斯投影和高斯平面直角坐標(biāo)系 我國(guó)的地理位置居于北半球，故x值均為正；而y值則有正有負(fù)。為了計(jì)算方便，避免y值出現(xiàn)負(fù)值，故規(guī)定將縱坐標(biāo)軸西移500km。x坐標(biāo)：中央子午線(xiàn)向西平移500km，向北為正。y坐標(biāo)：赤道，向東為正。為區(qū)分點(diǎn)位所在的高斯投影帶，在Y坐標(biāo)前必須加兩位數(shù)的帶號(hào)。如：mymxAA230.58763420695.3516432 我國(guó)六度帶帶號(hào)我國(guó)六度帶帶號(hào) N=1323，三度帶帶號(hào)三度帶帶號(hào) n=2545 二、測(cè)量高程系二、測(cè)量高程系 1.高程 地面點(diǎn)沿鉛垂線(xiàn)方向到高程基準(zhǔn)面的距離絕對(duì)高程H（海拔）地面點(diǎn)沿鉛垂線(xiàn)方向到大地水準(zhǔn)面的距離 相

10、對(duì)高程H 地面點(diǎn)沿鉛垂線(xiàn)方向到任意水準(zhǔn)面的距離高差h：地面兩點(diǎn)高程之差A(yù)BABABHHHHh2.我國(guó)的高程系統(tǒng)國(guó)家水準(zhǔn)原點(diǎn)（高程零點(diǎn)H）位于青島觀象山， 黃海平均海水面為高程基準(zhǔn)面1956黃海高程系：H。=72.289m1985國(guó)家高程基準(zhǔn)：H。=72.260m，相差29mm 規(guī)定采用以青島驗(yàn)潮站規(guī)定采用以青島驗(yàn)潮站1950195619501956年測(cè)定的年測(cè)定的黃海平均海水面作為全國(guó)統(tǒng)一高程基準(zhǔn)面，黃海平均海水面作為全國(guó)統(tǒng)一高程基準(zhǔn)面，凡由該基準(zhǔn)面起算的高程，凡由該基準(zhǔn)面起算的高程，統(tǒng)稱(chēng)為統(tǒng)稱(chēng)為“19561956年年黃海高程系黃海高程系”，該高程系的青島水準(zhǔn)原點(diǎn)的，該高程系的青島水準(zhǔn)原點(diǎn)的高

11、程為高程為72.289m72.289m。 由于觀測(cè)數(shù)據(jù)的積累，由于觀測(cè)數(shù)據(jù)的積累，2020世紀(jì)世紀(jì)8080年代，國(guó)年代，國(guó)家又對(duì)青島驗(yàn)潮站家又對(duì)青島驗(yàn)潮站1952197919521979年潮汐觀測(cè)資料年潮汐觀測(cè)資料計(jì)算出平均海水面，重新推算出水準(zhǔn)原點(diǎn)的計(jì)算出平均海水面，重新推算出水準(zhǔn)原點(diǎn)的高程為高程為72.260m72.260m，因此國(guó)家決定啟用新的高程，因此國(guó)家決定啟用新的高程系，并命名為系，并命名為“19851985年國(guó)家高程基準(zhǔn)年國(guó)家高程基準(zhǔn)”。 2.3 地籍測(cè)量基本工作及其原則 一、測(cè)量三項(xiàng)基本工作 測(cè)量地面點(diǎn)的水平距離、水平角及高程是測(cè)量的基本工作。確定點(diǎn)位的三要素：高差、水平角、水

12、平距離測(cè)量三項(xiàng)基本工作： 高程測(cè)量（第三章） 角度測(cè)量（第四章） 距離測(cè)量（第五章） 二、地籍測(cè)量工作的原則在測(cè)量的布局上， “由整體到局部” 在測(cè)量次序上， “先控制后碎部”在測(cè)量精度上， “ 從 高 級(jí) 到 低級(jí)”。 步步校核 四、誤差積累概念 舉例說(shuō)明:2 .4 幾種常見(jiàn)的圖 測(cè)量成果之一是以圖的形成表示。根據(jù)成圖要求、區(qū)面積大小、內(nèi)容表示的特點(diǎn)和制圖方法的不同，又可分為平面圖、地形圖、地圖、影像地圖和斷面圖等。 一、平面圖一、平面圖 把小地區(qū)的地球表面當(dāng)成平面而不考慮地球曲率的影響，地面點(diǎn)沿鉛垂線(xiàn)方向投影到水平面上，并按一定的比例尺縮小，繪成的相似圖形。 二、地形圖二、地形圖是普通地圖

13、的一種，凡地圖上既表示出道路，河流及居民地等固定物體，有表示出高低起伏形態(tài)的圖，稱(chēng)為地形圖。山區(qū)地形圖山區(qū)地形圖 三、某城市地圖三、某城市地圖考慮地球曲率，應(yīng)用地圖投影的方法，將整個(gè)地球或地球表面上某一廣大地區(qū)的自然現(xiàn)象或社會(huì)現(xiàn)象縮小，經(jīng)制圖綜合，用制圖符號(hào)表示出來(lái)。 某市住宅小區(qū)分布圖某市住宅小區(qū)分布圖 某城市主要交通圖某城市主要交通圖 四、象片平面圖四、象片平面圖 由于地面的起伏和航空攝影時(shí)不能把投影軸線(xiàn)處于絕對(duì)垂直位置，致使初始航攝象片存在地面起伏引起的投影誤差和象片傾斜造成的象點(diǎn)位移。所以，各點(diǎn)的比例尺不一致，把初始的象片經(jīng)過(guò)傾斜糾正和投影差糾正，象片各點(diǎn)比例尺就均一了。把這種經(jīng)過(guò)糾正

14、的象片拚接起來(lái)，再繪上圖廓線(xiàn)和千米網(wǎng)格制成的圖就成為象片平面圖。， 五五. 影象地圖影象地圖 象片平面圖雖然平面位置上可象地形圖一樣使用，但象片上沒(méi)有注記和等高線(xiàn)，閱讀和量算不甚方便。因此，在象片平面圖上加繪了等高線(xiàn)、注記和某些地物、地貌符號(hào)，得到一種新的地形圖，稱(chēng)為影象地圖。其特點(diǎn)是：既有航攝象片的內(nèi)容，又有地形圖的特點(diǎn)，信息豐富，成圖速度快，現(xiàn)勢(shì)性強(qiáng)，便于讀圖和分析，因此得到日益廣泛地應(yīng)用。 航測(cè)或遙感正射影像圖航測(cè)或遙感正射影像圖六、六、 某學(xué)校校園數(shù)字化地形圖（局部）某學(xué)校校園數(shù)字化地形圖（局部） 七、地籍圖七、地籍圖 地籍圖是表示地籍要素為主、地形要素為輔的一種專(zhuān)業(yè)用平面圖。主要表示每一宗土地的權(quán)屬界線(xiàn)、位置、面積和利用狀況等地籍要素，其次表示與地籍管理有關(guān)的地物要素，如行政界線(xiàn)；道路、河流、溝渠等，地貌一般不表示。 它與地形圖在內(nèi)容和