第一章測繪基礎(chǔ)

1、第一章 測繪基礎(chǔ) 認(rèn)識測繪 主講：蘇軍德Email： Tel：151019142021 1）什么是測繪學(xué)？）什么是測繪學(xué)？2 2）測繪學(xué)能夠干什么？）測繪學(xué)能夠干什么？1、測繪學(xué)概念1、測繪學(xué)概念珠峰高度1、測繪學(xué)概念橋墩形狀1、測繪學(xué)概念GPS 空間位置1、測繪學(xué)概念 測繪測繪：是指對自然地理要素或者地表人工設(shè)施的形狀、大小、空間位置及其屬性等進(jìn)行測定、采集、表述以及對獲取的數(shù)據(jù)、信息、成果進(jìn)行處理和提供的活動2、測繪學(xué)科體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測量學(xué)：研究地球大小，形狀和地球重力場的學(xué)科2、測繪學(xué)科體系攝影測量與遙感：利用攝影相片或遙感技術(shù)來確定地面物體

2、的形狀、大小、性質(zhì)、特征和空間位置的學(xué)科。2、測繪學(xué)科體系大橋測量大橋測量隧道測量隧道測量工程測量學(xué)：研究工程建設(shè)中測量工作的理論、技術(shù)與方法的學(xué)科。3、測繪學(xué)用途-航空航天2008年9月25日21時10分，載著翟志剛、劉伯明、景海鵬3位航天員的神舟七號飛船在中國酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射升空 北京時間2007年10月24日16時05分，中國在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心用“長征三號甲”運(yùn)載火箭，成功將“嫦娥一號”月球探測衛(wèi)星送入太空 3、測繪學(xué)用途-軍事天時、地利、人和！3、測繪學(xué)用途-工程建設(shè)例如：（在測量的地形圖上）征地報批（在測量的地形圖上）規(guī)劃、設(shè)計施工（需要施工放樣、測設(shè)）竣工、驗(yàn)收（需要竣工測量）

3、使用、工程管理（變形觀測）3、測繪學(xué)用途-水利水位監(jiān)測4、測繪內(nèi)容及任務(wù)內(nèi)容：解決2個問題測定測定：（地面（地面 圖紙）圖紙） 使用測量儀器和工具，通過測量和計算，得到一系列測量數(shù)據(jù)或成果，將地球表面的地形縮繪成地形圖，供經(jīng)濟(jì)建設(shè)、規(guī)劃設(shè)計、國防建設(shè)及科學(xué)研究使用。4、測繪學(xué)內(nèi)容及任務(wù)測設(shè)：測設(shè)： （圖紙（圖紙 地面）地面） 測設(shè)是指用一定的測量方法，按照一定的精度，把設(shè)計圖紙上設(shè)計好的建(構(gòu))筑物的平面位置和高程標(biāo)定在實(shí)地上，作為施工的依據(jù)。4、測繪學(xué)的內(nèi)容及任務(wù)任務(wù)：依據(jù)內(nèi)容，測繪學(xué)任務(wù)主要包括兩個方面，即地形圖的測繪和施工測量。通俗的講：山有多高？路有多遠(yuǎn)？海有多深？天有多高？地有多寬？

4、敢問路在何方？6、小結(jié)及思考 小結(jié)小結(jié) ：1 1. . 測量學(xué)測量學(xué)的定義和的定義和分類？分類？ 2 2. . 測量學(xué)測量學(xué)的基本的基本體系？體系？ 3 3. . 測量學(xué)測量學(xué)的發(fā)展的發(fā)展現(xiàn)狀？現(xiàn)狀？ 4. 4. 測量學(xué)的內(nèi)容和任務(wù)？測量學(xué)的內(nèi)容和任務(wù)？第一章 測繪基礎(chǔ) 地面點(diǎn)位的確定及測量坐標(biāo)系（一）地球的形狀和大?。ㄒ唬┑厍虻男螤詈痛笮∏蛐蔚厍蚯蛐蔚厍虮馇蛐蔚厍虮馇蛐蔚厍蚶嫘蔚厍蚶嫘蔚厍虼蟮販y量學(xué)：研究地球大小，形狀和地球重力場的學(xué)科（一）地球的大小和形狀陸地占29%海洋占71%起伏變化起伏變化（一）地球的大小和形狀8844.43m11022m珠穆朗瑪峰珠穆朗瑪峰馬里亞納海溝馬里亞納海溝（

5、一）地球的大小和形狀重力的方向線稱為鉛垂線重力的方向線稱為鉛垂線1、基本概念 重力方向線 即鉛垂線， 是測量工作的基準(zhǔn)線（一）地球的大小和形狀水準(zhǔn)面：水準(zhǔn)面：液體受重力而形成的靜止平面稱為水準(zhǔn)面。兩個特性：兩個特性：l同一水準(zhǔn)面上的重力位處處相等；l同一水準(zhǔn)面上任一點(diǎn)的鉛垂線都與水準(zhǔn)面相正交。 （一）地球的大小和形狀大地水準(zhǔn)面：大地水準(zhǔn)面：與平靜的平均海水面相重合、并延伸通過陸地而形成的封閉曲面稱為大地水準(zhǔn)面。大地水準(zhǔn)面是測量工作的基準(zhǔn)面。靜止海水面靜止海水面陸地陸地大地水準(zhǔn)面大地水準(zhǔn)面（一）地球的大小與形狀（一）地球的大小和形狀水準(zhǔn)面與大地水準(zhǔn)面示意圖水準(zhǔn)面與大地水準(zhǔn)面示意圖（一）地球的大小

6、和形狀地心地心OOG格林尼治天文臺格林尼治天文臺G G地球自轉(zhuǎn)軸地球自轉(zhuǎn)軸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準(zhǔn)面大地水準(zhǔn)面E 大地體大地體由由大地水準(zhǔn)面包大地水準(zhǔn)面包圍的地球形體，圍的地球形體，是不規(guī)則球體是不規(guī)則球體（一）地球的大小和形狀 旋轉(zhuǎn)橢球旋轉(zhuǎn)橢球 與大地體非常接近的與大地體非常接近的 數(shù)學(xué)橢球數(shù)學(xué)橢球 長半徑為長半徑為a，短半徑為，短半徑為b 扁率扁率 數(shù)學(xué)模型數(shù)學(xué)模型 地球平均半徑地球平均半徑 R=6371km 1222222bzayax)(31baaRabaZYX（一）地球的大小和形狀 旋轉(zhuǎn)橢球理論上是唯一旋轉(zhuǎn)橢球理論上是唯一的數(shù)學(xué)球體的數(shù)學(xué)球體 旋轉(zhuǎn)橢

7、球參數(shù)，難以全旋轉(zhuǎn)橢球參數(shù)，難以全球統(tǒng)一確定；各國自己球統(tǒng)一確定；各國自己測定并采用的旋轉(zhuǎn)橢球測定并采用的旋轉(zhuǎn)橢球稱為稱為參考橢球參考橢球 同時顧及地球幾何參數(shù)同時顧及地球幾何參數(shù)和物理參數(shù)的旋轉(zhuǎn)橢球和物理參數(shù)的旋轉(zhuǎn)橢球稱為地球橢球體，又稱稱為地球橢球體，又稱為為參考橢球體參考橢球體 參考橢球面參考橢球面是測量計算是測量計算和制圖的基準(zhǔn)面和制圖的基準(zhǔn)面 （二）確定地面點(diǎn)位的坐標(biāo)系19801980國家大地坐標(biāo)系國家大地坐標(biāo)系大地原點(diǎn)大地原點(diǎn)位于陜西省涇陽縣永樂鎮(zhèn)位于陜西省涇陽縣永樂鎮(zhèn)（二）確定地面點(diǎn)位的坐標(biāo)系一、大地坐標(biāo)系一、大地坐標(biāo)系 基準(zhǔn)面基準(zhǔn)面：參考橢球面：參考橢球面 基準(zhǔn)線基準(zhǔn)線：法線：

8、法線 地面點(diǎn)位用大地地面點(diǎn)位用大地經(jīng)度經(jīng)度和和大地大地緯度緯度來表示來表示1.19541.1954年北京坐標(biāo)系年北京坐標(biāo)系2.19802.1980國家大地坐標(biāo)系國家大地坐標(biāo)系3.WGS-843.WGS-84世界大地坐標(biāo)系世界大地坐標(biāo)系（二）確定地面點(diǎn)位的坐標(biāo)系二、高程系統(tǒng)二、高程系統(tǒng)確定該點(diǎn)沿鉛垂方向到某基準(zhǔn)面的距離。絕對高程（海拔）絕對高程（海拔）：指某點(diǎn)沿鉛垂線方向到大地水準(zhǔn)面的距離，用表示。相對高程：相對高程：某點(diǎn)距假定水準(zhǔn)面的鉛垂距離。高差：高差：地面上兩點(diǎn)間的高程之差，用h表示。B假定水準(zhǔn)面hABAHAHBHAHB黃海平均海水面大地水準(zhǔn)面 高程基準(zhǔn)面如何 確定，基準(zhǔn)點(diǎn)的高程為多少呢？

9、 以青島驗(yàn)潮站多年的觀測資料求得黃海平均黃海平均海水面海水面，作為我國的高程基準(zhǔn)面，建立了“1956年黃海高程系”，并在青島市觀象山上建立了國家水準(zhǔn)基點(diǎn)（72.289m）。在1987年啟用“19851985國家高程基準(zhǔn)國家高程基準(zhǔn)”，此時測定的國家水準(zhǔn)基點(diǎn)高程72.260m72.260m。（二）確定地面點(diǎn)位的坐標(biāo)系高斯高斯投影投影橫切橢圓柱正形投影。又稱為高斯橫切橢圓柱正形投影。又稱為高斯克呂格投克呂格投影。同時滿足等角和高斯投影條件。影。同時滿足等角和高斯投影條件。目的目的：將球面坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為平面坐標(biāo)。將球面坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為平面坐標(biāo)。（二）確定地面點(diǎn)位的坐標(biāo)系OSN赤道面中央子午線M二、高斯平面直角

10、坐標(biāo)系二、高斯平面直角坐標(biāo)系高斯高斯投影投影l(fā)中央子午線和赤道投中央子午線和赤道投影后成相互垂直的直影后成相互垂直的直線。線。l中央子午線長度不變，中央子午線長度不變，離中央子午線越遠(yuǎn)變離中央子午線越遠(yuǎn)變形越大。形越大。l為保證投影精度，必為保證投影精度，必須采用須采用分帶投影分帶投影。6 6度投影帶度投影帶：中央子午線經(jīng)度為中央子午線經(jīng)度為360NL高斯高斯投影分帶投影分帶（1 1）6 6度投影帶度投影帶：中央子午線經(jīng)度為中央子午線經(jīng)度為360NLnL 30（2 2）3 3度投影帶度投影帶：中央子午線經(jīng)度為中央子午線經(jīng)度為（二）確定地面點(diǎn)位的坐標(biāo)系 高斯平面直角坐標(biāo)系高斯平面直角坐標(biāo)系lx

11、x坐標(biāo)坐標(biāo)：中央子午線向西：中央子午線向西平移平移500km500km，向北為正。，向北為正。ly y坐標(biāo)坐標(biāo)：赤道，向東為正。：赤道，向東為正。l為區(qū)分點(diǎn)位所在的高斯投為區(qū)分點(diǎn)位所在的高斯投影帶，在影帶，在Y Y坐標(biāo)前必須加坐標(biāo)前必須加兩位數(shù)的兩位數(shù)的帶號帶號。l如：如：mymxAA230.58763420695.3516432我國六度帶帶號我國六度帶帶號 N=1323N=1323，三度帶帶號，三度帶帶號 n=2545n=2545高斯投影具有如下特點(diǎn)：高斯投影具有如下特點(diǎn)：l投影前后角度保持不變l中央子午線投影為直線，其余經(jīng)線為凹向中央子午線的對稱曲線l赤道投影后為直線且與中央子午線正交；其

12、余緯線為凸向赤道的對稱曲線l除中央子午線外均存在長度變形，且離中央子午線越遠(yuǎn)，長度變現(xiàn)也越大地心坐標(biāo)系地心坐標(biāo)系（二）確定地面點(diǎn)位的坐標(biāo)系 x y 高斯平面直角坐標(biāo)系 y x 笛卡爾平面直角坐標(biāo)系 地區(qū)地區(qū)平面平面直角坐標(biāo)系直角坐標(biāo)系與與數(shù)學(xué)數(shù)學(xué)笛卡爾笛卡爾平面直角坐標(biāo)系的區(qū)別平面直角坐標(biāo)系的區(qū)別 （三）用水平面代替水準(zhǔn)面的限度一、對距離的影響一、對距離的影響大地水準(zhǔn)面上：大地水準(zhǔn)面上：在水平面上：在水平面上：誤差值：誤差值：相對誤差：相對誤差： RDtgRD)(tgRDDD223RDDD結(jié)論：結(jié)論：當(dāng)測區(qū)半徑當(dāng)測區(qū)半徑 r10kmr10km時時, , 誤差僅為誤差僅為1/1201/120萬，

13、可用水平面萬，可用水平面 代替代替大地水準(zhǔn)大地水準(zhǔn)面面（三）用水平面代替水準(zhǔn)面的限度三、對高程的影響三、對高程的影響l用水平面代替水準(zhǔn)面對高用水平面代替水準(zhǔn)面對高程的影響就是程的影響就是地球曲率地球曲率對對高程的影響高程的影響 RDRRRobbobBBbh2) 1(secsec2結(jié)論結(jié)論: : 必須顧及其影響必須顧及其影響, ,進(jìn)行改正進(jìn)行改正（三）用水平面代替水準(zhǔn)面的限度二、對水平角的影響二、對水平角的影響l球面三角形球面三角形 內(nèi)角和內(nèi)角和 球面角超球面角超PP球面三角形面積球面三角形面積RR地球半徑，地球半徑，180 2RP 3 .57,8343,520626 結(jié)論：結(jié)論：當(dāng)測區(qū)范圍在當(dāng)

14、測區(qū)范圍在100km100km2 2，用水平面代替水準(zhǔn)面時，對角度影響僅為，用水平面代替水準(zhǔn)面時，對角度影響僅為0.510.51，在普通測量工作中可以忽略不計，在普通測量工作中可以忽略不計坐標(biāo)的正反算坐標(biāo)的正反算l坐標(biāo)的正算l坐標(biāo)的反算（四）測量工作的程序及基本內(nèi)容一、測量三項基本工作一、測量三項基本工作l測量工作包括測量工作包括測定測定和和測設(shè)測設(shè)兩部分，其實(shí)質(zhì)都是確定兩部分，其實(shí)質(zhì)都是確定地面點(diǎn)的點(diǎn)位地面點(diǎn)的點(diǎn)位l確定點(diǎn)位的確定點(diǎn)位的三要素三要素：高差、：高差、水平角、水平距離水平角、水平距離l測量測量三項基本工作三項基本工作： 高程測量（第三章）高程測量（第三章） 角度測量（第四章）角度

15、測量（第四章） 距離測量（第五章）距離測量（第五章）（四）測量工作的程序及基本內(nèi)容二、測量工作的原則二、測量工作的原則（四）測量工作的程序及基本內(nèi)容 在實(shí)際測量工作中應(yīng)當(dāng)遵守以下:在測量布局上，應(yīng)遵循“由整體到局部”的原則；在測量精度上，應(yīng)遵循“由高級到低級”的原則；在測量程序上，應(yīng)遵循“先控制后碎部”的原則。在測量過程中，應(yīng)遵循“隨時檢查，杜絕錯誤”的原則。 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 減少誤差積累；減少誤差積累； 避免錯誤發(fā)生；避免錯誤發(fā)生； 提高工作效率提高工作效率。（四）測量工作的程序及基本內(nèi)容（四）測量工作的程序及基本內(nèi)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碼碼=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、測量單位測量單位長度單位長度單位（四）測量工作的程序及基本內(nèi)容一、一、測量單位測量單位角度角度單位單位1 1度（度（d d）=60=60分（分（m m）=3600=3600秒（秒（s s）l