文档介绍：测绘基础知识
2/24/2018
测量学是一门古老的科学。测量学是研究地球的形状和大小以及确定地面点位置的科学。测量最基本的任务之一,就是使用测量仪器和工具,将测区内的地物和地貌缩绘成地形图,供规划设计、工程建设和国防建设使用。数据采集是信息化测绘的基础。
(一)坐标、投影系统
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(一) 地面点位的确定
(1) 地球的形状和大小
测量工作是在地球表面进行的,自然地球表面很不规则,有高山、平原、深谷、丘陵和海洋等。地球上最高的珠穆朗玛峰,(2005年3~5月重新测定),最低的马里亚纳海沟,最深处达11034 m。这些高低起伏与巨大的地球半径(平均为6371km)相比,可以忽略不计。若顾及到地球上陆地面积仅占整个地球表面的29%,而海洋面积占了71%,则可以认为地球是被静止的海水面所包围的球体。
(一)坐标、投影系统
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大地水准面与地球自然表面相比,可称得上是一个光滑的曲面。但由于地球内部质量分布的不均匀性,使得铅垂线的方向产生不规则的变化,结果大地水准面就变成了一个有微小起伏变化的、不规则的复杂曲面。
为了计算和绘图方便,通常选择一个非常接近于大地水准面、并可用数学式表示的几何曲面来代表地球的形状,这个面称为旋转椭球体面或地球椭球体面。
长半径
短半径
(一)坐标、投影系统
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(二) 地面点位置的确定
测量工作的基本任务是确定地面点的位置。确定地面点的空间位置需要三个量,即平面坐标和高程。
1 地理坐标
通过地轴和地球上任意一点P的平面与地球表面的交线称为P点的真子午线或经线。通过英国格林尼治天文台的子午线,称为首子午线。垂直于地轴的各平面与地球表面的交线,称为纬线。
纬度
经度
过地心且与地轴垂直的平面称为赤道面,赤道面与地球表面的交线称为赤道。经度从首子午线起算,向东为东经(0°~180°),向西为西经(0°~ -180°),经度通常用符号λ表示;纬度从赤道起算,向北为北纬(0°~90°),向南为南纬(0°~ -90°),纬度通常用符号φ表示。
平面坐标
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大地水准面虽是曲面,但当测量区域较小(如在半径小10km的范围内)时,可以将其当做平面来看待。在这种情况下,地面点的位置可用平面直角坐标表示。右图为测量工作中采用的坐标系。规定南北方向为纵轴,记为x轴,x轴向北为正,向南为负;以东西方向为横轴,记为y轴,y轴向东为正,向西为负。测量坐标系的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ象限为顺时针方向编号。测量坐标系与数学坐标系的规定是不同的,其目的是为了便于定向,可以不改变数学公式而直接将其应用于测量计算中。地面某点P的平面位置可用x p和y p表示。
(2) 平面直角坐标
y
x
.……...
………..
xp
yp
O
Ⅰ
Ⅲ
Ⅱ
Ⅳ
(一)坐标、投影系统
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高斯平面直角坐标系
测绘地形图的范围较小时,可以把球面当做平面看待。但是如果测区范围较大(如测区范围大于以10 km为半径的圆面积时),就不能再将球面看成平面了。为了解决这个矛盾,必须研究地图投影的问题,以便能将球面上的图形合理地展绘到平面上来。
(一)坐标、投影系统
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高斯投影的概念
三种投影变形:长度变形、角度变形和面积变形。
测绘地形图时,要求投影后的角度保持不变形,同时长度变化也要尽可能小,只有采用正形投影,才能满足上述要求。前我国采用的高斯投影,是一种横圆柱正形投影。
(一)坐标、投影系统
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高斯投影的规律:
(1) 中央子午线的投影为一条直线,且投影之后的长度无变形;其余子午线的投影均为凹向中央子午线的曲线,且以中央子午线为对称轴,离对称轴越远,其长度变形也就越大;
(2) 赤道的投影为直线,其余纬线的投影为凸向赤道的曲线,并以赤道为对称轴;
(3) 经纬线投影后仍保持相互正交的关系,即投影后无角度变形;
(4) 中央子午线和赤道的投影相互垂直。
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(二) 高斯平面直角坐标
离中央子午线越远,长度变形越大,为限制长度变形采用分带投影使每一投影带只包括中央子午线及其两侧的邻近部分。
在中、小比例尺测图中,大都采用6°分带法,即从首子午线开始,按经差6°为一带,将地球分成60个投影带,并编号1、2、…、60。
6°带的带号与其中央子午线的经度(L0)有下列关系: 带号×6°-3°=L0
在1∶10000及大比例尺测图中,因采用6°分带法不能满足测图的精度要求,故又采用3°°分带法。
(一)坐标、投影系统
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