【正文】 緒論內(nèi)容回顧 ?測繪學(xué)定義及內(nèi)容 ? 測量學(xué)定義及內(nèi)容 ?測繪學(xué)科分類 ?測繪科學(xué)作用 ?數(shù)字測圖概述 第二章 測量的基本知識 地球的形狀和大小 ?測量學(xué)研究對象： 地球 ?地球形狀： 近似一個球體，它的自然表面是一個極其 復(fù)雜而又不規(guī)則 的曲面。 ?由于地球表面的不規(guī)則，它不可能用數(shù)學(xué)公式來表達，也就無法實施運算，所以在地球科學(xué)領(lǐng)域中，必須尋找一個形狀和大小都接近地球的球體或橢球體來代替它 。 地球的形狀 ? 地 球表 面 高山 丘陵 平原 湖泊 海洋 地球相關(guān)概念 ?北極： 地球的最北端 ?南極： 地球的最南端 ?地軸： 假設(shè)的一個通過地心，連接南北極的地球旋轉(zhuǎn)軸。 ?赤道： 地球表面，與地軸垂直的最大圓圈，長約 4萬公里。 一、 大地水準面 ? 1 、水準面 : 液體受 重力 而形成的靜止表面。 慣性離心力與引力的合力。其作用線稱 鉛垂線 。 同一水準面上的重力位處處相等； 同一水準面上任一點的鉛垂線都與水準面相正交。 ? 大地水準面 : 與靜止的 平均 海水面 相重合、并延伸通過陸地而形成的連續(xù)的封閉曲面。 注： 水準面和鉛垂線 是野外觀測的基準面和基準線。 重力 鉛垂線 大地水準面 ? 大地水準面上任一點的鉛垂線都與大地水準面成正交，而鉛垂線的方向又受地球 內(nèi)部質(zhì)量分布不均勻的影響，到使 大地水準面產(chǎn)生微小的起伏 ，它的形狀仍是一個復(fù)雜的、不能作為直接依據(jù)的投影面。 旋轉(zhuǎn)橢球面 ? 大地水準面雖比地球的自然表面要規(guī)則得多，但是還不能用一個簡單的數(shù)學(xué)公式表示出來，為了便于測繪成果的計算，我們選擇一個大小和形狀同它極為接近的 旋轉(zhuǎn)橢球面 來代替，即以橢圓的短軸（地軸）為軸旋轉(zhuǎn)而成的橢面，稱之為 地球橢球面 。它是一個純數(shù)學(xué)表面，可以用簡單的數(shù)學(xué)公式表達，這樣，我們就可建立點與投影面之間一一對應(yīng)的函數(shù)關(guān)系。 三者關(guān)系 地表面 大地水準面 參考橢球面 法線 鉛垂線 二、 旋轉(zhuǎn)橢球體 ? 用一非常接近大地水準面的數(shù)學(xué) 曲 面代替大地水準面，稱為 旋轉(zhuǎn)橢球面。 ? 與大地水準面最接近的地球橢球稱為 總地球橢球 。 ? 與某個區(qū)域的大地水準面最為 密合的橢球稱為 參考橢球 。 短半徑 b=6356752m 扁率 f=(ab)/a=1/ 長半徑 a=6378137m ? 坐標系： 為了說明質(zhì)點的位置運動的快慢、方向等，必須選取其坐標系。在參照系中，為確定空間一點的位置，按規(guī)定方法選取的有次序的一組數(shù)據(jù)，這就叫做 “坐標” 。在某一問題中規(guī)定坐標的方法，就是該問題所用的 坐標系。 ? 數(shù)學(xué)常用的坐標系 ：笛卡兒直角坐標系、平面極坐標系、直線坐標系、柱面坐標系和球面坐標系等。 測量常用坐標系和參考橢球定位 測量常用坐標系和參考橢球定位 一、測量常用坐標系 大地坐標系 ? 經(jīng)度 L\緯度 B\大地高 H ? 基準面：參考橢球面 ? 經(jīng)度： 點所在的子午面與首子午面（過英國格林尼治天文臺）的夾角。 ? 緯度： 點所在的橢球面法線與赤道平面之間的夾角。 地理坐標系 天文經(jīng)緯度： 以該點的鉛垂線為準，地面點的坐標是它沿鉛垂線在大地水準面上投影點的經(jīng)度 λ 和緯度 φ 。 (大地水準面和鉛垂線 是天文地理坐標系的主要面和線 ) 大地 經(jīng)緯度： 以地球橢球面上法線為準，地面點的坐標是它沿法線在地球橢球面上投影點的經(jīng)度 L和緯度 B。 (地球橢球面和法線 是大地地理坐標系的主要面和線 ) 空間直角坐標系 ? 橢球體中心 O為原點，起始子午面與赤道面交線為Ｘ軸，與 X軸正交的方向為 Y軸，橢球體的旋轉(zhuǎn)軸為 Z軸，構(gòu)成 右手 直角坐標系。 一、測量常用坐標系 WGS84坐標系 ?地心 空間直角 坐標 ?原點：地球質(zhì)心 平面直角坐標系 ? 當(dāng)測量區(qū)域較小，可以 把球面當(dāng)作平面看待 , 采用平面直角坐標系。 規(guī)定： ? 南北為縱軸，記為 x 軸 向北為正 ? 東西為橫軸，記為 y 軸 向東為正 P O x y Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ 一、測量常用坐標系 測量平面坐標系與數(shù)學(xué)平面坐標系 ?平面直角坐標系統(tǒng)： 坐標象限按 順時針方向編號，其編號順序與數(shù)學(xué)上直角坐標系的象限編號 順序相反 ，且 x、 y兩軸線 與數(shù)學(xué)上直角坐標系的 x、 y軸 互換 ，這是為了使測量計算時可以將數(shù)學(xué)中的公式直接應(yīng)用到測量中來，而無需作任何修改 。 測量平面坐標系與數(shù)學(xué)平面坐標系 數(shù)學(xué)平面直角坐標系 測量平面直角坐標系 平面直角坐標系 ?高斯平面直角坐標系 () ?獨立平面直角坐標系 ? 坐標原點一般是假設(shè)的 ?建筑施工坐標系 ? 坐標軸方向沿建筑物主軸線方向 一、測量常用坐標系 測量坐標與施工坐標轉(zhuǎn)換 ?測量坐標系 XOY ?施工坐標系 X39。O39。Y39。 測量坐標與施工坐標轉(zhuǎn)換 二、參考橢球定位 ?參考 橢球定位 ： 確定參考橢球面與大地水準面的相關(guān)位置，使其在 地區(qū)范圍 內(nèi)與大地水準面 最佳擬合 ， 使其作為測量計算的基準面，這一過程稱為參考橢球定位。 ?參考橢球定位方法 單點定位、多點定位 參考橢球定位方法 單點定位法 ? 在國家適當(dāng)?shù)攸c選定一點 P作為 大地原點 ，并在該點進行精密天文測量和高程測量。令大地原點上的： ? 大地經(jīng)度和緯度分別等于該點上的天文經(jīng)、緯度； ? 由大地原點至某一點的大地方位角等于該點上同一邊的天文方位角； ? 大地原點至橢球面的高度恰好等于其到大地水準面的高度。 ? 利用天文大地網(wǎng)中 許多 天文點的天文觀測成果和已有的橢球參數(shù)進行橢球定位，這種方法稱為多點定位法。 ? 多點定位的結(jié)果使在大地原點處橢球的法線方向不再與鉛垂線方向重合，橢球面與大地水準面不再相切，但在定位中所利用的天文大地網(wǎng)的范圍內(nèi)，橢球面與大地水準面有最佳的密合。 參考橢球定位方法 — 多點定位法 我國大地坐標系 ? 在 1954年，我國完成了北京天文原點的測定工作。它是采用克拉索夫斯基橢球體參數(shù)。我國地形圖和海圖 1980年以前采用的坐標系是“ 1954年北京坐標系 ”。 ? 在 19721982年，進行了新的大地基準的觀測。稱為“ 1980年國家大地坐標系 ”。我國的最佳擬合位置，即 大地原點 ，位于陜西省涇陽縣永樂鎮(zhèn)。橢球參數(shù)采用 1975大地測量參考系統(tǒng)參數(shù)。 地圖投影和高斯平面直角坐標系 ?投影： 從初中數(shù)學(xué)的角度來說，一般地，用光線照射物體，在某個平面（地面、墻壁等）上得到的影子叫做物體的 投影 ， 光源的出發(fā)點稱為 投影中心 ，照射光線叫做 投影線 ，投影所在的平面叫做 投影面 。 ?有時光線是一組互相平行的射線，如太陽光，由平行光線形成的投影是 平行投影 。由一點光源發(fā)出的光線形成的投影叫做 中心投影 ，如燈泡。投影線垂直于投影面產(chǎn)生的投影叫做 正投影 。投影線傾斜于投影面產(chǎn)生的投影叫做 斜投影 。 投 影 平行投影與中心頭投影 平行投影與中心投影 地圖投影和高斯平面直角坐標系 一、地圖投影 ?概念： 橢球面是曲面，若要在