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1、1测绘专业知识(国家测绘局)一、一、测绘名词测绘名词1 1、大地基准、大地基准: :是建立国家大地坐标系统和推算国家大地控制网中各点大地坐标的基本依据，它包括一组大地测量参数和一组起算数据，其中，大地测量参数主要包括作为建立大地坐标系依据的地球椭球的四个常数，即地球椭球赤道半径啊，地心引力常数 GM，带球谐系数 J2（由此导出椭球扁率 f）和地球自转角度 w，以及用以确定大地坐标系统和大地控制网长度基准的真空光速 c；而一组起算数据是指国家大地控制网起算点（成为大地原点）的大地经度、大地纬度、大地高程和至想邻点方向的大地方位角。全国天 文大地网共包括三角点、导线点 48433 个，拉普拉斯点4
2、58 个，长度起始边 467 条，由此组成全国范围的参考框架，是国家各部门和全国各行业进行测绘工作的基础2 2、大地水准面、大地水准面2大地水准面是由静止海水面并向大陆延伸所形成的不规则的封闭曲面。它是重力等位面，即物体沿该面运动时，重力不做功（如水在这个面上是不会流动的） 。大地水准面是描述地球形状的一个重要物理参考面，也是海拔高程系统的起算面。大地水准面的确定是通过确定它与参考椭球面的间距大地水准面差距（对于似大地水准面而言，则称为高程异常）来实现的。大地水准面和海拔高程等参数和概念在客观世界中无处不在，在国民经济建设中起着重要的作用。大地水准面是大地测量基准之一，确定大地水准面是国家基础
3、测绘中的一项重要工程。它将几何大地测量与物理大地测量科学地结合起来，使人们在确定空间几何位置的同时，还能获得海拔高度和地球引力场关系等重要信息。大地水准面的形状反映了地球内部物质结构、密度和分布等信息，对海洋学、地震学、地球物理学、地质勘探、石油勘探等相关地球科学领域研究和应用具有重要作用。3、高程基准高程基准是推算国家统一高程控制网中所有水准高程的起算依据，它包括一个水准基面和一个永久性水准原点。 水准基面，通常理论上采用大地水准面，它是一个延伸到全球的静止海水面，也是一个地球重力等位面，实际上确定水准基面则是取验潮站长期观测结果计算出来的平均海面。中国以青岛港验潮站的长期观测资料推算出的黄
4、海平均海面作为中国的水准基面，即零高程面。中国水准原点建立在青岛验潮站附近，并构成原点网。用精密水准测量测定水准原点相对于黄海平均海面的高差，即水准原点的高程，定为全国高程控制网的起算高程。国家第二期一等水准网高程起算点为水准原点。高程系统为“1985 国家高程系统” ，共有 292 条线路、19931 个水准点，3总长度为 93341 公里，形成了覆盖全国的高程基础控制网（台湾资料暂缺）4、重力基准重力基准是指绝对重力值已知的重力点，作为相对重力测量（两点间重力差的重力测量）的起始点。 世界公认的起始重力点称为国际重力基准。各国进行重力测量时都尽量与国际重力基准相联系，以检验其重力测量的精度
5、并保证测量成果的统一。国际通用的重力基准有 1909 年波茨坦重力测量基准和 1971 年的国际重力基准网（IGSN71）。 中国于19561957 年建立了全国范围的第一个国家重力基准，称为 1957 年国家重力基本网，该网由 21 个基本点和 82 个一等点组成。1985 年，中国重新建立了国家重力基准。它由 6 个基准重力点，46 个基本重力点和 5 个因点组成，称为 1985 年国家重力基本网。 国家 1985 重力基本网，由 6个重力基准点、46 个重力基本点和 5 个引点组成。1999 年开始重建工作（台湾省资料暂缺）5 5、5454 国家坐标系：国家坐标系：建国初期，为了迅速开展
6、我国的测绘事业，鉴于当时的实际情况，将我国一等锁与原苏联远东一等锁相连接，然后以连接处呼玛、吉拉宁、东宁基线网扩大边端点的原苏联 1942 年普尔科沃坐标系的坐标为起算数据，平差我国东北及东部区一等锁，这样传算过来的坐标系就定名为1954 年北京坐标系。因此，P54 可归结为：a属参心大地坐标系；b采用克拉索夫斯基椭球的两个几何参数；c.大地原点在原苏联的普尔科沃；d采用多点定位法进行椭球定位；e高程基准为 1956 年青岛验潮站求出的黄海平均海水面； 4f高程异常以原苏联 1955 年大地水准面重新平差结果为起算数据。按我国天文水准路线推算而得。自 P54 建立以来，在该坐标系内进行了许多地
7、区的局部平差，其成果得到了广泛的应用。1954 北京坐标系参考椭球基本几何参数 长半轴 a6378245m短半轴 b6356863.0188m扁 率 1/298.3第一偏心率平方0.006693421622966 第二偏心率平方2e0.0067385254146832 e6 6、8080 国家坐标系国家坐标系： 采用国际地理联合会（IGU）第十六届大会推荐的椭球参数，大地坐标原点在陕西省泾和县永乐镇的大地坐标系，又称西安坐标系。C80 是为了进行全国天文大地网整体平差而建立的。根据椭球定位的基本原理，在建立 C80 坐标系时有以下先决条件：（1）大地原点在我国中部，具体地点是陕西省径阳县永乐镇
8、；（2）C80 坐标系是参心坐标系，椭球短轴 Z 轴平行于地球质心指向地极原点方向，大地起始子午面平行于格林尼治平均天文台子午面；X 轴在大地起始子午面内与 Z 轴垂直指向经度 0 方向；Y 轴与 Z、X 轴成右手坐标系；（3）椭球参数采用 IUG 1975 年大会推荐的参数5因而可得 C80 椭球两个最常用的几何参数为：长半轴 a63781405（m）短半轴 b6356755.2882m扁 率 1/298.257第一偏心率平方0.00669438499959 第二偏心率平方2e0.006739501819472 e椭球定位时按我国范围内高程异常值平方和最小为原则求解参数。（4）多点定位；（5
9、）大地高程以 1956 年青岛验潮站求出的黄海平均水面为基准。WGS-84 大地坐标系WGS84（World Geodetic System，1984 年）是美国国防部研制确定的大地坐标系，其坐标系的几何定义是：原点在地球质心,z 轴指向 BIH 19840 定义的协议地球极(CTP）方向，X 轴指向 BIH 1984.0 的零子午面和 CTP 赤道的交点。Y 轴与 Z、X 轴构成右手坐标系（如图所示） 。6WGs-84 椭球及有关常数：对应于 WGS-8 大地坐标系有一个 WGS-84 椭球，其常数采用 IUGG第 17 届大会大地测量常数的推荐值。下面给出 WGS-84 椭球两个最常用的几
10、何常数：长半轴： 6378137 2（m）短半轴 b6356752.3142m扁 率 1/298.257223563第一偏心率平方0.006694379990132e第二偏心率平方0.006739496742232 e高斯-克吕格坐标7适用于高克吕格投影的一种坐标系统。高斯- 克吕格投影是按分带方法各自进行投影，故各带坐标成独立系统。以中央经线投影为纵轴(x), 赤道投影为横轴(y),两轴交点即为各带的坐标原点。纵坐标以赤道为零起算，赤道以北为正，以南为负。我国位于北半球，纵坐标均为正值。横坐标如以中央经线为零起算，中央经线以东为正，以西为负，横坐标出现负值，使用不便，故规定将坐标纵轴西移 5
11、00 公里当作起始轴，凡是带内的横坐标值均加 500 公里。在地形图上为了区别某一坐标系统属于哪一带，在靠近图廓西边的第一条坐标网纵线和东边的第一条坐标网纵线的坐标值之前，需加注这一图幅所在的带号，例如，第一条纵线的横坐标值是 6370 公里，设该图幅属于第十四带，则应写成 146370。三角测量中大地点的坐标亦应加注带号。877、WGS-84WGS-84 大地坐标系大地坐标系8、高斯-克吕格坐标9、高斯投影分带高斯一克吕格投影平面直角坐标9高斯投影分带按一定经差将地球椭球面划分成若干投影带,这是高斯投影中限制长度变形的最有效方法。分带时既要控制长度变形使其不大于测图误差，又要使带数不致过多以
12、减少换带计算工作，据此原则将地球椭球面沿子午线划分成经差相等的瓜瓣形地带,以便分带投影。通常按经差 6 度或 3 度分为六度带或三度带。六度带自 0 度子午线起每隔经差 6 度自西向东分带，带号依次编为第 1、260 带。三度带是在六度带的基础上分成的，它的中央子午线与六度带的中央子午线和分带子午线重合，即自 1.5 度子午线起每隔经差 3 度自西向东分带，带号依次编为三度带第 1、2120 带。我国的经度范围西起 73 度东至 135 度，可分成六度带十一带或三度带二十二带。六度带可用于中小比例尺（1：25000 以下）测图，三度带可用于大比例尺（如 1：10000）测图。10在某些特殊情况
13、下，高斯投影也可采用宽带或窄带，如按经差 9 度或 1.5 度分带。分带图如下：11全球定位系统（Global Positioning System，简称 GPS）12全球定位系统是美国布设的第二代卫星无线电导航系统。它是在地球上空布设 24 颗 GPS 专用卫星，卫星轨道即每时刻的精确位置由地面监控站测定，并通过卫星用无线电波向地面发播；地面上用 GPS 接收机同时接收 4 颗以上卫星信号，根据卫星的精确位署以求得地面点位置。它能为用户提供全球性、全天候、连续、实时、高精度的三维坐标、三向速度和时间信息。13GPS 具有精度高、速度快、全天候、距离远等特点，促使大地测量的作用大大向外扩展延伸
14、。其作用可归纳如下一些：（1）为飞机、船舶、运载体提供定位和导航信息；（2）布设城市、矿山、海洋等各类控制网，不需造标观测，可灵活方便又廉价的满足经济建设和国防建设的需要；（3）布设地面监测网，可监测地壳形变、板块运动、固体潮、海平面升降等地球动力学现象；（4）可用于标定国界、海疆和联测沿海岛屿；（5）用于建立以地球质心为坐标系原点的地心坐标系，为建立大地测量参考框架提供资料；（ 6）利用 GPS 和水准测量资料精化大地水准面；（7）应用在已知点上的 GPS 观测资料，可反求大气对流层的气象元素等。1、GPS 发展的背景1957 年世界上第一颗人造卫星发射成功后，利用卫星导航定位的研究提到了议
15、事日程。1973 年 12 月，美国陆、海、空三军继“海军导航卫星系统”（简称“NNSS” ，1958 年开始研制，1964 年正式运行）后，开始联合研制新一代空间卫星导航定位系统，历时 20 多年，耗资 300 亿美元。其目的主要是为陆、海、空三大领域提供实时、全天候和全球性的导航服务，并用于情报收集、核爆监测和应急通讯等军事目的，是美国独霸全球战略的重要组成部分。142、GPS 的工作原理GPS 是目前世界公认最先进的被动式卫星导航定位系统。即卫星全天时地发射包含自身三维速度、三维坐标和准确时间等信息的导航电文，设在代定点上的接收机通过接受导航电文进行测时、测距，利用空间后方距离交会技术反
16、算出代定点的三维速度和三维坐标，实现导航定位的目的。3、GPS 的组成部分空间部分：由分布在 6 个轨道面上的 24 颗卫星组成（21 颗工作卫星和三颗备用卫星） ，卫星上安置了精确的原子钟、发射和接受系统等装置；地面控制部分：由主控站（负责管理、协调整个地面系统的工作） 、注入站（即地面天线，在主控站的控制下向卫星注入导航电文和其他命令） 、监测站（数据自动收集中心）和通讯辅助系统（数据传输）组成；用户装置部分：由天线、接收机、微处理机和输入输出设备组成。4、SA 和 AS 技术及对策美国为了维护其军事利益和国家安全，分别对 GPS 实施了 AS 和 SA 技术。AS（Anti-Spoofing）技术也叫反电子欺骗技术，他是一种 GPS 保护技术，是为了防止敌方和黑客对 GPS 信息的破坏和干扰以及防止非授权用户（民用用户）使用精密导航信息（军用码） 。SA（Selective Availability）技术即选择可用技术，是通过在非精密导航信息（民用码）里人为地加入高频干扰信
