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1、测绘专业基础与实务（中级） 考前辅导 2012年3月,第一章 测绘基础知识 （教材1：P3-7）,大纲要求（P3） 第二部分 专业理论知识 一、测绘专业理论 （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；我国采用的高程系统（重点） （五）了解地图投影理论。,1、铅垂线（P3） 重力作用线， 测量的基准线,2、水准面(P3) 静止的水面形成的闭合曲面。,它是重力等位面，处处与重力方向线垂直，有无穷多个。,一、测量的基准面和基准线,3、大地
2、水准面(P3):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。 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基准线。,二、确定地面点位的方法,点的位置 坐标系统,（一）地面点在投影面上的坐标 1、 地理坐标系 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 的位置，而建立的坐标系。为一球面坐标系。 地理经度（P）：过P点的子午面与起始子午面的所夹的两面角，称为地理经度P 地理纬度（P）：过P点所作铅垂线与赤道面的夹角，称为地理纬度P,大地经度L：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
3、 0 180 大地纬度B：过某点的法线与赤道面的夹角。 分为南纬、北纬，值域 0 90 大地高Hp： 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，按大地测量所测得的数据推算而得。,基准面：参考椭球面,2、 大地坐标系,基准线：法线,空间直角坐标系定义为： 1、坐标原点O选参考椭球体中心，原点与地球质心重合 2、Z 轴指向协议地球北极,P点空间直角坐标为（Xp、Yp、Zp），它与大地坐标B、L、H之间可用公式转换。,3、 空间直角坐标系,3、X 轴指向零子午面与地球赤道面交点 4、 Y 轴垂直于XOZ平面，构成右手坐标系,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。
4、,地图投影的方式：等角投影（正形投影）,4、 高斯平面直角坐标系（下册P57）,任意投影等,等面积投影,高斯投影是横椭圆柱正形投影。,高斯投影的特点： 投影后角度不变； 长度变形呈固定性，且离中央子午线越远变形越大。,（1）高斯投影的概念,分带投影：为限制长度变形，采用分带的方法。,从0经线开始，自西向东，每隔6投影一次，全球分为60带，编号为1 60带。,中央子午线经度L0 及带号N的计算公式如下：,L0=6N-3 （1-3）,6带投影,11个6带，N（13 23），L0(75 135) 21个3带，N（25 45），L0(75 135),在6带基础上划分，其中央子午线在奇数时与6带的L0相
5、同，每隔3为一带 ，共120带。 中央子午线经度L0的计算公式为 L0 =3n （1-4） n为 3带带号,3带投影：,我国,原点： 赤道与中央子午线的交点 X轴： 中央子午线，向北为正 Y轴： 赤道线，向东为正 象限按顺时针、 排列,（2）高斯平面直角坐标系,我国境内，各带的X坐标均为正，但Y坐标有正有负。为使Y值都为正，规定Y坐标一律加500km，即将原点西移500km，并在Y坐标前面冠以带号。,如在第20带，中央子午线以西P点：,在20带高斯直角坐标系为：,5、 独立平面直角坐标系下册（P5） 测量平面直角坐标系与数学中的笛卡尔坐标系的区别：,数学上的三角和解析几何公式可直接用到测量的计
6、算上。,1） 纵、横坐标轴不同 2） 表示直线方位角的定义不同 3）坐标象限不同 4）坐标原点的选取不同,6 、 我国的大地坐标系统 （1）1954年北京坐标系（简称北京54坐标系） 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1954-1975年间使用。 其地球椭球元素为： a=6,378,245m = 1:298.3,（2）1980年国家大地坐标系（简称西安80坐标系） 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坐标系，该系统使用多点定位法定位，使椭球面与大地体较
7、好吻合。该坐标系从20世纪80年代开始使用。 其地球椭球元素为： a=6,378,140m =1:298.257,（3）2000国家大地坐标 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，并提高测图工作效率。 根据中华人民共和国测绘法，经国务院批准，我国自2008年7月1日起，启用2000国家大地坐标系。,该坐标系为我国的地心坐标系，英文名称为China Geodetic
8、 Coordinate System 2000，英文缩写为CGCS2000。,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质量中心。 其地球椭球元素为： a=6,378,137m =1:298.257222101,2000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8至10年。 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；2008年7月1日后新产生的各类测绘成果应采用2000国家大地坐标系； 现有地理信息系统，在过渡期内应逐步转换到2000国家大地坐标系； 2008年7月1日后新建立的地理信息系统应采用2000国家大地坐标系。,二、地面点的高
9、程（P45）,1、 高程系统 （参考控制测量学（上册）孔祥元 郭继明主编 武大出版社） 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大地高、正高系统和正常高系统等。,（1）大地高（ 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统。大地高：地面点沿法线到椭球面的铅垂距离。,（2）正高（ 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：地面点沿实际重力线到大地水准面的距离。 （3）正常高（ 控制测量学P16 ） 正常高系统：以似大地水准面为基准的高程系统
10、。 正常高：地面点沿正常重力线到似大地水准面的距离。,大地水准面是受地球自转和地球重力场影响的地球重力等位面。似大地水准面则是由基于地球正常椭球的地球重力场所求得的曲面，它不是重力等位面，只有几何意义，没有物理意义。 似大地水准面与大地水准面很接近，但二者不相重合。由于大地水准面与地球椭球面的差距难以求得，而似大地水准面与地球椭球面的差距可以求得，能将地面点的正常高换算到地球椭球面上。因此我国的高程采用的是依据似大地水准面所建立的正常高系统，国家高程点的高程是正常高。,若设：大地高为H、正高为H正、正常高为H正常，则它们之间有如下关系：,式中：N为大地水准面差距，,为高程异常。,高程异常值可在
11、国家测绘部门存有的高程异常图中查取。,（2）高差：地面上两点间的高程差，用h表示。 hab=HB-HA,2、地面点的高程（P45） （1）地面点的高程：地面点到某一高程基准面的垂直距离。 绝对高程：地面点沿铅垂线到大地水准面的距离，常简化用H表示。 相对高程：地面点到某一假定水准面的垂直距离，也称假定高程。,3、我国采用的高程系统 （1）1956年黄海高程系统 H原点=72.289m （2）1985年国家高程基准 H原点=72.260m,返回,第二章 高程测量 （教材1：P11-29）,大纲要求（P1-2） 第一部分 专业基础知识 （五）高程测量 1、熟悉二等精密水准测量（精度要求、实施方法、
12、成果计算）。 2、掌握三、四等水准测量（精度要求、实施方法、成果计算）。 3、掌握测距三角高程测量（布设原则、实施方法、成果计算）。 4、掌握四等水准测量误差分析（来源、影响、措施等）。 5、熟悉DS3微倾式水准仪的检测和校正。 6、了解精密水准仪和水准尺的使用与检验。 7、了解数字水准仪和自动安平水准仪的原理及使用。,高程测量方法：,以上几种方法比较： 水准测量的精度为最高，是精确测量地面点高程的主要的方法，但工作量较大；三角高程测量的精度次之，但工作进展快，适用于山区的高程施测；物理高程测量的精度最低，但仪器简单，施测方便，一般用于勘察工作。,综上所述，水准测量和三角高程测量是高程测量的主
13、要手段，而水准测量是一切高程测量的基础。而GPS高程测量是高程测量新方法。,一、水准测量的基本原理,（一）基本原理 如右图：已知A点高程HA，求B点高程HB。,以上利用两点间高差求高程的方法叫高差法。 高差法的计算公式为： HB=HA+ hAB P11（22） hAB =a-b P11 （21） 此法适用于由一已知点推算某一待定高程点的情况。,例：若已知HA=54.321m，在A点水准 尺的读数为1.789m，在B点水准尺的读 数为0.678m，求B点高程。 解（法1用高差法） 由hAB= a-b 得： hAB= a-b = 1.789-0.678=1.111m 则：HB= HA+ hAB =
14、54.321+1.111=55.432m,在实际工作中，有时需要安置一次仪器测出若干个前视点待定高程，以提高工作效率，此时可采用视线高法，即通过水准仪的视线高Hi计算待定点B的高程HB。 视线高法的公式如下： Hi=HA+a P11（2-3） HB=Hi-b,例：若已知HA=54.321m，在A点水准尺的读数为1.789m，在B点水准尺的读数为0.678m，求B点高程。,返回,解（法2）：用视线高法： 由 Hi=HA+a=54.321+1.789=56.110m,得：HB=Hi-b=56.110- 0.678 =55.432m,水准测量原理：P11 （二）水准测量的实施（P1718） 在实际工
15、作中，当A、B两点相距较远，或高差较大时，安置一次仪器不能测得两点间的高差，必须在两点之间连续安置仪器和竖立标尺，连续测定两标尺之间的高差，最后取其代数和，即为A、B两点间的高差。这种测量方法称为连续水准测量（或复合水准测量），如图216。,（三）水准测量的检核（P18-20）,二、 水准测量的仪器和工具,1、仪器构造（P12-14） 三部分组成： 望远镜 水准器 基座,（一）DS3微倾式水准仪,2、水准仪的使用（P15） 在一个测站上，用水准仪测量高差的基本工作可归纳为：安置仪器、粗平仪器（粗平）、瞄准水准尺、精确整平、读数五个步骤。,返回,四条主要轴线: 视准轴CC、水准管轴LL、圆水准器
16、轴LL、仪器竖轴VV 水准仪之所以能提供一条水准路线，取决于仪器本身的构造特点，主要表现在轴线间应满足的几何条件：,3、微倾式水准仪的检验和校正,（P25） （1）圆水准器轴平行于竖轴 （2）十字丝横轴垂直于竖轴 （3）水准管轴平行于视准轴,（二）精密水准仪（P22-23） 国家一、二等水准测量和重要建筑物、构筑物的沉降观测属于精密水准测量，必须使用精密水准仪和水准尺。 精密水准仪：根据水准测量的原理可知： 保证视线的精确水平和能在水准尺上精确读 数是提高水准测量精度的重要条件。因而精 密水准仪在性能上应有以下特点：,1、仪器的安平精度高，可建立精确的水平视线。一般精密水准仪水准管的水准器灵敏度高，分划值不大10/2mm。 2、配有光学测微器装置，用来精确地在水准 尺上读数（可直接读到0.1或0.05mm），以提 高测量精度。,3、望远镜有良好的光学性能。放大率较大， 观测时成象清晰、亮度高。十字丝的中丝刻 成楔形能较
