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1、2第二章地球空间与数字测绘1-4节gis第二章地球空间与测绘第二章地球空间与数字测绘地球体模型地球空间参照系空间尺度与地图比例尺地图测绘成图方法为了了解地球的形状，让我们由远近地观察一下地球的自然表面。一、自然球体与大地体一、自然球体与大地体文本框: 从太空看地球: 地球是一个表面光滑、蓝色美丽的正球体。从太空看地球:地球是一个表面光滑、蓝色美丽的正球体。来源：美国一、自然球体与大地体文本框: 机舱窗口俯视大地 : 地表是一个有些微起伏、极其复杂的表面。 机舱窗口俯视大地:地表是一个有些微起伏、极其复杂的表面。由地球自然表面所包围的形体称为地球自然球体。事实上：地球是一个表面非光滑的、不规则的
2、几何体，海洋面积约占地球表面的71%，陆地面积约占29%，珠穆朗玛峰与太平洋的马里亚纳海1. 1. 地球自然表面与自然球体地球自然表面与自然球体高山陆地丘陵海洋水准面设想有一个自由平静的海水面，向陆地延伸而形成一个封闭的曲面，我们把自由平静的海水面称为水准面。水准面是一个处处与重力方向垂直的连续曲面。如右图所示。2 2 大地水准面与大地体大地水准面与大地体-地球物理表面假定在重力作用下海水时的平均水面，并设过大陆与岛屿，处处与铅垂线面.其中最接近地球形状和大小的是通过平均海水面的那个水准面，这个唯一而确定的水准面叫大地水准面1.1.22大地水准面与大地体大地水准面与大地体.完整的水准面是被海水
3、包围的封闭曲面.这样的水准面有无数个.大地水大地体.它是测量的基起伏微小，二、旋转椭球、正球体和参考椭球体.大地水准面是不规则曲面，不能用数学为满足测量成果计算和制图工作需要想的几何体代表地球的形状和大该几何体必须满足两个条件：.形状接近地球自然形体；.可以用简单的数学公式表.从总体上看，大地体转椭球。1.旋转椭球体旋转椭球体以地球的南北短轴为旋转轴旋转而成的椭球形体，也称地球椭球体，或简称椭球体。旋转椭球体面为规则曲面，又称地球数学表面。旋转椭球体有关问题：文本框: 主要椭球体及描述参数.主要椭球体及描述参数NSEWOaba椭球体的长半径a，短半径b或扁率，其关系式为：abfa.=因所用资料
4、本元素测同的地主要椭球体描述参数与使用国家.1952年前采用海福特椭球体.1953年起采用克拉索夫斯基椭球体.1978年起采用IUGG/IAG-75椭球体.1985年起采用WGS-84椭球我国常用几个椭球体S地球椭球体元素定义极点：旋转轴N、S。在北点，赤道：赤道面与参纬线NO地轴：地球椭球旋转时所绕的短轴(NS)，它通过椭球中心O。它和地球旋转轴重合，又称地轴。子午面：包含旋转轴NS的任一平面。子午面有无数多个。子午线：子午面与参考椭球面的交线，亦称经线。起始子午面：通过英国格林尼治天文台的子午面。纬线：垂直于旋转轴的任一平与参考椭球面的交线WE赤道赤道平面起始子午面起始子午线G赤道平面：过
5、参考椭球面中心直与旋转轴NS.定义：与椭球体的体积相等的球体。.忽略地球表面起伏变化，按等体积将地球椭球体换算成一正球体.RV=6371 110m（按克拉索夫斯V=10832.628m3）.意义：地学研究常以整个地地球缩小再进行整球体对待。文本框: 2.正球体2.正球体3.参考椭球体文本框: 地球形状确定后，还需确定大地水准面与椭球体面间的相对关系，实现将以大地水准面为基础的测量结果换算到数学的椭球体面上，满足计算和制图需要。定义：在地球表面适当位置选择一点p，令p的铅垂线和椭球面上相应P0点的法线重合，并使P0点椭球面与其大地水准面相切，这里的P点就称为大地原点，旋转后的椭球面成为参考椭球面
6、，其包围的形体称为参考椭球体。参考椭球体只和局部地区的大地体吻合的最好，不能反映整个大地体的情况。大地水准面和铅垂线是大地测量的基准面和基准线；旋转椭球面和法线是内业计算和制图的基准面和.地球形状确定后，还需确定大地水准面与椭球相对关系，实现将以大地水准面为基础的到数学的椭球体面上，满足计算和制图.定义：在地球表面适当位置选择一点p，线和椭球面上相应P0点的法线重合，并使P0点椭球面与其大地水准面相切，这点，旋转后的椭球面成为体称为参考椭球体。.参考椭球体只和局部地映整个大地体的情.大地水准面和铅垂线是大地测量的基.旋转椭球面和法线是内业计算和大地原点在大地原点P上实施精密的天文测量和高程测量
7、，由此得到该点的天文度、天文纬度、至某一相邻点的天文方位角和正高（该点到大地水准面的别等于该点的大、大地纬度、大地方位和该点的大地高程。pp.PP正HPLPBPAPH大地原点和大地起算数据大地测量基大地测量2 地球空间参照系.空间参照系：测量与标定空间点位的一种坐标系。.空间点位：地球表面的点位。.两种确定地球表面点位的.固定在空间的天球坐标系；.固定在地球上的地球坐标系；天球坐标系地球坐标系原点/坐标轴空间指向不变，用于描述星球的运动状态和轨迹与地球固连一起，用于描述地面点的空间位置坐标原点与坐标轴球面球心球面坐标球心坐标基准面与基准线天文地理坐标（，）大地地理坐标（L，B）参心坐标地心坐标
8、2 地球空间参照系.地理坐标系是用地理经纬度表示地面点位的球面坐标系。.在大地测量学中，地理坐标系又可分为：.天文地理坐标系.大地地理坐标.地心地理一、地理坐标系.天文地理坐标又称天文坐标，表示地面点在大水准面上的位置.基准是铅垂线和大地水准面，.用天文经度、天文纬度、海拔高表示地面点在地球表面的位置天文地理坐标系.天文经度：观测点天顶子午面与格林尼治天顶子午面间的两面角。在地球上定义为本初子午面与观测点子午面之间的两面角。.天文纬度：过P点的铅垂线与赤道平面的夹角称为P点的天文纬度。在赤道以北为北以南为南纬，取值.海拔高（正高Hg）：为P点到P点在大地水P的垂线距天文地理坐标系1.大地地理坐
9、标又称大地坐标，是表示地面点在参考椭球面上的位置.基准是法线和参考椭球面.用大地经度L、大地纬度B、大地高H表示地面点在地球表面的位置.大地地理坐标系大地地理坐标系.大地经度：过P点的子午面NPS与起始子午面NMS所构成的二面角，用L表示。赤道平面OPM大地经度L大地纬度BnLB起始子午面（首子午面）SN.大地纬度：过P点的法线Pn与赤道面的夹角，用B表示。.大地高：是空间点沿该点法线到椭面的距离，向正，向下天文地理坐标系与大地地理坐标系大地水准面、垂线参考椭球面、法线起始子午面，地球赤道面起始大地子午面、椭球赤道面：天文子午面间夹角L：大地子午面间夹角：垂线与赤道面的夹角B：法线与赤道面夹角
10、H正：沿垂线至大地水准面的距离H大：沿法线至椭球面距离.地心：地球椭球体的质量中心.地心经纬度：即以地球椭球体质量中心为基点，地心地理坐标系.地心经度同大地经度，.地心纬度是指参考椭球面上某点和椭球中心赤道面之间的夹。.在大地经纬网上，各点的天文经纬度和大地经纬这种差异很小，在普通测量工作中可以忽略.大地测量学中，常采用天文地理坐标系坐标系更好.天文地理坐标系中，经纬度的地地地理坐标中，每条经纬线.由于世界各国采用的大的参考椭球为基准，前世界各国的地理.小比例尺制理坐标均各种地理坐标系统比较.参心坐标系与地心坐标系均是与地球体固连在一起,与地球同步运动的地固坐标系.参心坐标系:以参考椭球为基准
11、.地心坐标系:以总地球椭球为基准二、参心坐标系与地心坐标系椭圆: 参考椭球与局部地区的大地水准面吻合最好的旋转椭球，其中心位于地球质心附近，与地球质心不重合参考椭球与局部地区的大地水准面吻合最好的旋转椭球，其中心位球质心附近球质心总地球椭球与全球的大地水准面吻合最好的旋转椭球其中心与地球重合.定义：以参考椭体面为基本参考面，以大地原点为基本参考点，球中心为基本参考中心的系。.意义：处理局部区域数据足各个国家的大参心坐标系.定义：以一个中心与地球质心重合、旋转椭球体面与全球大地水密切吻合的地球椭球所建标系或以地球质心为原直角坐标系。.意义：人造地球卫星、的运动及表示位置测量地心坐标系.定义：在一
12、个国家范围内的广大地面上，按要求选定一系列的点，并使其依一构成网状，在网中测量角度、在一个统一坐标系统中算出这个网状的统一整体，称国家大地控制网，简称，大地网。.大地控制网中点为空.两个水平坐标（、一个高程.国家大地控制水平控制网+高程控制网.前者确定平面位置，后者确高程。文本框: 三、 我国大地控制网三、我国大地控制网国家大地控制网文本框: 1.我国大地控制网水平控制网 1.我国大地控制网水平控制网.水平控制网:按统一规范，由精确测定地理坐标的地面点组成。.方法：三角测量或导线测量.精度等级：一等三角锁、二等三三角网、四等三角.布设原则：由高级到低级步步有检核等级边长分布密度分布方向一等三角锁2025km锁与锁间距200km沿经纬线分布二等三角网13km150km2有一控制点（1：万3点）在一等加密三等三角网8km50km2有一控制点3点）在二等加密四等三4km20km2有一控2点）在三等1.我国大地控制网水平控制网高程控制网:按统一规范，由精确测定高程的地面点组成水准测量或三角高程
