《测量坐标系和高程》PPT课件

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1、第二章测量坐标系和高程2.1地球的形状和大小测量学研究对象：地球地球形状：近似一个球体，它的自然表面是一个极其复杂而又不规则的曲面。由于地球表面的不规则，它不可能用数学公式来表达，也就无法实施运算，所以在地球科学领域中，必须寻找一个形状和大小都接近地球的球体或椭球体来代替它。地球的形状?地球表面高山丘陵平原湖泊海洋地球相关概念北极：地球的最北端南极：地球的最南端地轴：假设的一个通过地心，连接南北极的地球旋转轴。赤道：地球表面，与地轴垂直的最大圆圈，长约4万公里。一、大地水准面1、水准面:液体受重力而形成的静止表面。惯性离心力与引力的合力。其

2、作用线称铅垂线。同一水准面上的重力位处处相等；同一水准面上任一点的铅垂线都与水准面相正交。2、大地水准面:与静止的平均海水面相重合、并延伸通过陆地而形成的连续的封闭曲面。注：水准面和铅垂线是野外观测的基准面和基准线。重力铅垂线大地水准面大地水准面上任一点的铅垂线都与大地水准面成正交，而铅垂线的方向又受地球内部质量分布不均匀的影响，到使大地水准面产生微小的起伏，它的形状仍是一个复杂的、不能作为直接依据的投影面。旋转椭球面大地水准面虽比地球的自然表面要规则得多，但是还不能用一个简单的数学公式表示出来，为了便于测绘成果的计算，我们选择一个大小和形

3、状同它极为接近的旋转椭球面来代替，即以椭圆的短轴（地轴）为轴旋转而成的椭面，称之为地球椭球面。它是一个纯数学表面，可以用简单的数学公式表达，这样，我们就可建立点与投影面之间一一对应的函数关系。三者关系地表面大地水准面参考椭球面法线铅垂线二、旋转椭球体用一非常接近大地水准面的数学曲面代替大地水准面，称为旋转椭球面。与大地水准面最接近的地球椭球称为总地球椭球。与某个区域的大地水准面最为密合的椭球称为参考椭球。短半径b=6356752m扁率f=(a-b)/a=1/298.257长半径a=6378137m坐标系：为了说明质点的位置运动的快慢、方向等

4、，必须选取其坐标系。在参照系中，为确定空间一点的位置，按规定方法选取的有次序的一组数据，这就叫做“坐标”。在某一问题中规定坐标的方法，就是该问题所用的坐标系。数学常用的坐标系：笛卡儿直角坐标系、平面极坐标系、直线坐标系、柱面坐标系和球面坐标系等。2.2测量常用坐标系和参考椭球定位2.2测量常用坐标系和参考椭球定位一、测量常用坐标系1、大地坐标系经度L纬度B大地高H基准面：参考椭球面经度：点所在的子午面与首子午面（过英国格林尼治天文台）的夹角。纬度：点所在的椭球面法线与赤道平面之间的夹角。地理坐标系天文经纬度：以该点的铅垂线为准，地面点的

5、坐标是它沿铅垂线在大地水准面上投影点的经度λ和纬度φ。(大地水准面和铅垂线是天文地理坐标系的主要面和线)大地经纬度：以地球椭球面上法线为准，地面点的坐标是它沿法线在地球椭球面上投影点的经度L和纬度B。(地球椭球面和法线是大地地理坐标系的主要面和线)2、空间直角坐标系椭球体中心O为原点，起始子午面与赤道面交线为Ｘ轴，与X轴正交的方向为Y轴，椭球体的旋转轴为Z轴，构成右手直角坐标系。一、测量常用坐标系WGS-84坐标系地心空间直角坐标原点：地球质心3、平面直角坐标系当测量区域较小，可以把球面当作平面看待,采用平面直角坐标系。规定：南北为纵轴，记

6、为x轴向北为正东西为横轴，记为y轴向东为正POxyⅠⅡⅢⅣ一、测量常用坐标系测量平面坐标系与数学平面坐标系平面直角坐标系统：坐标象限按顺时针方向编号，其编号顺序与数学上直角坐标系的象限编号顺序相反，且x、y两轴线与数学上直角坐标系的x、y轴互换，这是为了使测量计算时可以将数学中的公式直接应用到测量中来，而无需作任何修改。测量平面坐标系与数学平面坐标系3、平面直角坐标系高斯平面直角坐标系(2.3)独立平面直角坐标系坐标原点一般是假设的建筑施工坐标系坐标轴方向沿建筑物主轴线方向一、测量常用坐标系测量坐标与施工坐标转换测量坐标系XOY施工坐标系X

7、'O'Y'测量坐标与施工坐标转换二、参考椭球定位1、参考椭球定位：确定参考椭球面与大地水准面的相关位置，使其在地区范围内与大地水准面最佳拟合，使其作为测量计算的基准面，这一过程称为参考椭球定位。2、参考椭球定位方法单点定位、多点定位2、参考椭球定位方法--单点定位法在国家适当地点选定一点P作为大地原点，并在该点进行精密天文测量和高程测量。令大地原点上的：大地经度和纬度分别等于该点上的天文经、纬度；由大地原点至某一点的大地方位角等于该点上同一边的天文方位角；大地原点至椭球面的高度恰好等于其到大地水准面的高度。利用天文大地网中许多天文点的天文观

8、测成果和已有的椭球参数进行椭球定位，这种方法称为多点定位法。多点定位的结果使在大地原点处椭球的法线方向不再与铅垂线方向重合，椭球面与大地水准面不再相切，但在定位中所利用的天文大地