测量专业技术与实务.ppt

1 测绘专业基础与实务（中级）测绘专业基础与实务（中级）考前辅导考前辅导 2 第一章第一章 测绘基础知识测绘基础知识 （教材（教材1：P3-7）大纲要求（大纲要求（P3）第二部分第二部分 专业理论知识专业理论知识一、测绘专业理论一、测绘专业理论（一）掌握测量的基准面和基准线（重点）（一）掌握测量的基准面和基准线（重点）（二）掌握高斯投影及高斯平面直角坐标；我国常用的大（二）掌握高斯投影及高斯平面直角坐标；我国常用的大地坐标系统（重点）地坐标系统（重点）（三）熟悉大地坐标系及其参数；大地坐标系间的坐标转（三）熟悉大地坐标系及其参数；大地坐标系间的坐标转换方法换方法（四）掌握水准面的不平行性及高程系统；我国采用的高（四）掌握水准面的不平行性及高程系统；我国采用的高程系统（重点）程系统（重点）（五）了解地图投影理论。（五）了解地图投影理论。31 1、铅垂线、铅垂线（P3P3）重力作用线，重力作用线，测量的基准线测量的基准线2 2、水准面、水准面(P3)(P3)静止的水面形成的静止的水面形成的闭合曲面。闭合曲面。它是重力等位面，处处与重力方向线垂直，有它是重力等位面，处处与重力方向线垂直，有无穷多个。无穷多个。一、测量的基准面和基准线一、测量的基准面和基准线43 3、大地水准面大地水准面(P3):(P3):与平均海水面相吻合的水准面，与平均海水面相吻合的水准面，它最接近地球真实性态和大小，是测量的基准面。它最接近地球真实性态和大小，是测量的基准面。大地水准面是一个不规则的曲面。大地水准面是一个不规则的曲面。大地水准面和铅垂线是测量的基准面和大地水准面和铅垂线是测量的基准面和基准线。基准线。5二、确定地面点位的方法二、确定地面点位的方法点的位置点的位置 坐标系统坐标系统）、空间直角坐标系（大地高程参考椭球面绝对高程、海拔高程大地水准面的距离点沿投影方向到基准面水平面参考椭球面大地水准面点在某基准面上的投影ZYX6（一）地面点在投影面上的坐标（一）地面点在投影面上的坐标1 1、地理地理坐标系坐标系地理坐标系：以大地水准面和铅垂线为依据，用地地理坐标系：以大地水准面和铅垂线为依据，用地理经度、地理纬度确定地面上一点在大地水准面上理经度、地理纬度确定地面上一点在大地水准面上的位置，而建立的坐标系。为一球面坐标系。的位置，而建立的坐标系。为一球面坐标系。地理经度（地理经度（P）：过）：过P点的子午面与起始子午面的点的子午面与起始子午面的所夹的两面角，称为地理经度所夹的两面角，称为地理经度P地理纬度（地理纬度（P）：过）：过P点所作铅垂线与赤道面的夹点所作铅垂线与赤道面的夹角，称为地理纬度角，称为地理纬度P7大地经度大地经度L L：某点的子午面与本初子午面所夹两面角。某点的子午面与本初子午面所夹两面角。分为东径、西经，值域分为东径、西经，值域 0 0 180 180大地纬度大地纬度B B：过某点的法线与赤道面的夹角。过某点的法线与赤道面的夹角。分为南纬、北纬，值域分为南纬、北纬，值域 0 0 90 90大地高大地高HpHp：点沿法线到参考椭球面的距离点沿法线到参考椭球面的距离 某点的大地坐标是根据大地原点坐标，按大地测量所测得某点的大地坐标是根据大地原点坐标，按大地测量所测得的数据推算而得。的数据推算而得。基准面：参考椭球面基准面：参考椭球面2 2、大地坐标系大地坐标系基准线：法线基准线：法线8 空间直角坐标系定义为：空间直角坐标系定义为：1 1、坐标原点坐标原点O O选参考椭球体选参考椭球体中心，原点与地球质心重合中心，原点与地球质心重合 2 2、Z Z 轴指向协议地球北极轴指向协议地球北极 P P点空间直角坐标为（点空间直角坐标为（XpXp、YpYp、ZpZp），），它与大地坐标它与大地坐标B B、L L、H H之间可用公式转换。之间可用公式转换。3 3、空间直角坐标系空间直角坐标系3、X 轴指向零子午面与地球赤道面交点轴指向零子午面与地球赤道面交点4 4、Y Y 轴垂直于轴垂直于XOZXOZ平面，构成右手坐标系平面，构成右手坐标系9地图投影：将球面上的大地坐标按一定数地图投影：将球面上的大地坐标按一定数学法则归算到平面上。学法则归算到平面上。地图投影的方式：等角投影（正形投影）地图投影的方式：等角投影（正形投影）4 4、高斯平面直角坐标系（高斯平面直角坐标系（P5P57 7）任意投影等任意投影等等面积投影等面积投影10 高斯投影是横椭圆柱正形高斯投影是横椭圆柱正形投影。投影。高斯投影的特点：高斯投影的特点：投影后角度不变；投影后角度不变；长度变形呈固定性，且离长度变形呈固定性，且离中央中央子午线越远变形越大。子午线越远变形越大。（1 1）高斯投影高斯投影的概念的概念11分带投影：为限制长度变形，采用分带的方法。分带投影：为限制长度变形，采用分带的方法。从从0 0经线开始，自西向东，每隔经线开始，自西向东，每隔6 6投影一次，投影一次，全球分为全球分为60带，编号为带，编号为1 60带。带。中央子午线经度中央子午线经度L L0 0 及带号及带号N N的计算公式如下：的计算公式如下：63intLNL L0 0=6N-3 =6N-3 （1-31-3）6 6带投影带投影1213 11 11个个6 6带，带，N N（13 13 23 23），），L L0 0(75(75 135 135)21 21个个3 3带，带，N N（25 25 45 45），），L L0 0(75(75 135 135)在在6 6带基础上划分，其中央子午线在奇数时与带基础上划分，其中央子午线在奇数时与6 6带的带的L L0 0相同，每隔相同，每隔3 3为一带为一带 ，共，共120120带。带。中央子午线经度中央子午线经度L L0 0的计算公式为的计算公式为L L0 0 =3n=3n （1-41-4）n n为为 3 3带带号带带号 3 3带投影：带投影：我国我国3intln 14原点：原点：赤道与中央子午线的交点赤道与中央子午线的交点X X轴：轴：中央子午线，向北为正中央子午线，向北为正Y Y轴：轴：赤道线，向东为正赤道线，向东为正 象限按顺时针象限按顺时针、排列排列（2 2）高斯平面直角坐标系）高斯平面直角坐标系15 我国境内，各带的我国境内，各带的X X坐标均为正，但坐标均为正，但Y Y坐标有正有坐标有正有负。为使负。为使Y Y值都为正，规定值都为正，规定Y Y坐标一律加坐标一律加500500kmkm，即即将原点西移将原点西移500500kmkm，并在并在Y Y坐标前面冠以带号。坐标前面冠以带号。如在第如在第2020带，中央子午线以西带，中央子午线以西P P点：点：在在2020带高斯直角坐标系为：带高斯直角坐标系为：mxp057.442975758269.593Pym m441730.407 20y 7m4429757.05ppx165、独立平面直角坐标系独立平面直角坐标系（P5）测量平面直角坐标系与数学中的笛卡尔坐标系测量平面直角坐标系与数学中的笛卡尔坐标系的区别：的区别：数学上的三角和解析几何公式可直接用到测量的计算数学上的三角和解析几何公式可直接用到测量的计算上上。1 1）纵、横坐标轴不同纵、横坐标轴不同 2 2）表示直线方位角的表示直线方位角的定义不同定义不同 3 3）坐标象限不同坐标象限不同 4 4）坐标原点的选取不）坐标原点的选取不同同17 6、我国的大地坐标系统我国的大地坐标系统（1）19541954年北京坐标系（简称北京年北京坐标系（简称北京5454坐标系）坐标系）采用原苏联克拉索夫斯基椭球体参数建立的采用原苏联克拉索夫斯基椭球体参数建立的坐标系，该椭球体参数只依据局部地区（原苏联坐标系，该椭球体参数只依据局部地区（原苏联国土）的大地测量资料推算而得，与大地体只局国土）的大地测量资料推算而得，与大地体只局部吻合。该坐标系在部吻合。该坐标系在1954-19751954-1975年间使用。年间使用。其其地地球椭球元素为：球椭球元素为：a=6,378,245m =1:298.3 a=6,378,245m =1:298.318（2）1980年国家大地坐标系（简称西安年国家大地坐标系（简称西安80坐坐标系）标系）采用国际大地测量与地球物理协会采用国际大地测量与地球物理协会（IUGG）1975年推荐的椭球体参数建立的年推荐的椭球体参数建立的坐标系，该系统使用多点定位法定位，使椭坐标系，该系统使用多点定位法定位，使椭球面与大地体较好吻合。该坐标系从球面与大地体较好吻合。该坐标系从20世纪世纪80年代开始使用。年代开始使用。其地球椭球元素为：其地球椭球元素为：a=6,378,140m =1:298.25719（3）2000国家大地坐标国家大地坐标 随着社会的进步，国民经济建设、国防随着社会的进步，国民经济建设、国防建设和社会发展、科学研究等对国家大地建设和社会发展、科学研究等对国家大地坐标系提出了新的要求，迫切需要采用原坐标系提出了新的要求，迫切需要采用原点位于地球质量中心的坐标系统（以下简点位于地球质量中心的坐标系统（以下简称地心坐标系）作为国家大地坐标系。采称地心坐标系）作为国家大地坐标系。采用地心坐标系，有利于采用现代空间技术用地心坐标系，有利于采用现代空间技术对坐标系进行维护和快速更新，测定高精对坐标系进行维护和快速更新，测定高精度大地控制点三维坐标，并提高测图工作度大地控制点三维坐标，并提高测图工作效率。效率。根据根据中华人民共和国测绘法中华人民共和国测绘法，经国务，经国务院批准，我国自院批准，我国自2008年年7月月1日起，启用日起，启用2000国家大地坐标系。国家大地坐标系。20 该坐标系为我国的地心坐标系，英该坐标系为我国的地心坐标系，英文名称为文名称为China Geodetic Coordinate System 2000，英文缩写，英文缩写为为CGCS2000。该坐标系是全球地心坐标系在我国的具体体该坐标系是全球地心坐标系在我国的具体体现，其原点为包括海洋和大气的整个地球的现，其原点为包括海洋和大气的整个地球的质量中心。质量中心。其地球椭球元素为：其地球椭球元素为：a=6,378,137m =1:298.25722210121 2000国家大地坐标系与现行国家大地坐国家大地坐标系与现行国家大地坐标系转换、衔接的过渡期为标系转换、衔接的过渡期为8至至10年。年。现有各类测绘成果，在过渡期内可沿现有各类测绘成果，在过渡期内可沿用现行国家大地坐标系；用现行国家大地坐标系；2008年年7月月1日后日后新产生的各类测绘成果应采用新产生的各类测绘成果应采用2000国家大国家大地坐标系；地坐标系；现有地理信息系统，在过渡期内应逐现有地理信息系统，在过渡期内应逐步转换到步转换到2000国家大地坐标系；国家大地坐标系；2008年年7月月1日后新建立的地理信息系统应采用日后新建立的地理信息系统应采用2000国家大地坐标系。国家大地坐标系。22二、地面点的高程（二、地面点的高程（P45）1、高程系统高程系统（参考（参考控制测量学（上册）控制测量学（上册）孔祥元孔祥元 郭继郭继明主编明主编 武大出版社）武大出版社）地面点的高程，是指地面点至某一高程地面点的高程，是指地面点至某一高程基准面的铅垂距离。相对于某一基准面所定义基准面的铅垂距离。相对于某一基准面所定义的高程体系称为高程系统。基准面不同，高程的高程体系称为高程系统。基准面不同，高程系统也不同。测绘工作常采用的的高程系统有系统也不同。测绘工作常采用的的高程系统有大地高、正高系统和正常高系统等。大地高、正高系统和正常高系统等。23（1）大地高（）大地高（控制测量学控制测量学P16）大地高系统：以地球椭球面为基准面的高程系大地高系统：以地球椭球面为基准面的高程系统。统。大地高：地面点沿法线到椭球面的铅垂距离。大地高：地面点沿法线到椭球面的铅垂距离。24（2）正高）正高（控制测量学控制测量学P16）正高系统：以大地水准面为基准的高程系统。正高系统：以大地水准面为基准的高程系统。正高：地面点沿实际重力线到大地水准