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數(shù)字地形測(cè)量學(xué)(上冊(cè))全冊(cè)配套完整課件數(shù)字地形測(cè)量學(xué)DigitalTopography第一章緒論1.1測(cè)量學(xué)發(fā)展歷史1.2測(cè)量學(xué)定義及研究?jī)?nèi)容1.3測(cè)繪學(xué)的應(yīng)用范圍及實(shí)例1.4教學(xué)目的和要求1.1測(cè)量學(xué)發(fā)展歷史第5
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測(cè)量學(xué)的產(chǎn)生
生產(chǎn)、生活的需要以及建筑、農(nóng)田、水利建設(shè)等公元前二十七世紀(jì)
埃及大金字塔二千多年前
夏商時(shí)代
夏禹治水
秦代
李冰父子
都江堰水利樞紐工程軍事、交通運(yùn)輸?shù)男枰f里長(zhǎng)城指南針……
1.1測(cè)量學(xué)發(fā)展歷史
測(cè)量學(xué)是一門很古老的科學(xué),至少有四千多年的歷史。
古埃及的尼羅河泛濫后,消滅了土地界限,洪水過后需要重新劃定地界,這樣就需要測(cè)量學(xué)與幾何學(xué)的理論與技能。古代的一些重要水利工程和市政建設(shè),都離不開測(cè)量科學(xué),例如公元前六世紀(jì)的尼羅河——紅海運(yùn)河、底格里斯河與幼發(fā)拉底河之間的霍巴運(yùn)河、伊拉克巴比他的“空中花園”等。
據(jù)資料記載,公元前200年希臘人埃拉托斯芬第一個(gè)測(cè)定了地球的形狀與大小。1.1測(cè)量學(xué)發(fā)展歷史
早在春秋戰(zhàn)國時(shí)期,已經(jīng)制成了利用磁石的指南儀器“司南”,它是沿用幾千年的指南針與羅盤的雛型。
大約是公元前2200年,夏禹治水時(shí),使用了“左準(zhǔn)繩,右規(guī)矩”的測(cè)量工具和方法。
長(zhǎng)沙馬王堆3號(hào)漢墓出土了西漢時(shí)期的《地形圖》和《駐軍圖》》。
俄國時(shí)代的《甘石星表》、東漢張衡研制的天球儀與侯風(fēng)地動(dòng)儀、魏晉時(shí)期劉徽的《海島算經(jīng)》、西晉裴秀的《制圖六體》、唐李吉甫的《元和群縣圖志》等等一系列成就都在我國測(cè)繪史上增添了光輝的篇章。1.1測(cè)量學(xué)發(fā)展歷史
唐代增一行(張遂)主持了大規(guī)模的天文測(cè)量,其中包括公元724年進(jìn)行的從河南滑縣到上蔡長(zhǎng)達(dá)300km的子午線弧長(zhǎng)測(cè)量,并用日圭測(cè)定緯度,這是世界上最早的子午線弧長(zhǎng)測(cè)量。
宋代沈括在他的著名著作《夢(mèng)溪筆談》中提出了磁偏角現(xiàn)象,這比哥倫布的發(fā)現(xiàn)要早400年。
1.1測(cè)量學(xué)發(fā)展歷史
世界測(cè)繪科學(xué)的發(fā)展與成熟始于17世紀(jì)。1617年開始應(yīng)用三角測(cè)量;1668年出現(xiàn)了放大倍數(shù)為40倍的望遠(yuǎn)鏡,并普遍應(yīng)用于各種測(cè)量?jī)x器上。
法國人皮卡爾等從1669年起進(jìn)行子午線弧長(zhǎng)測(cè)量,直到1792~1798年米申和德倫貝爾進(jìn)行了歷史性的工作,把通過巴黎的子午圈的長(zhǎng)度的四千萬分之一作為lm。
德國數(shù)學(xué)家高斯在1794年提出最小二乘法理論,奠定測(cè)量平差的基礎(chǔ)。高斯又于1816~1820年推導(dǎo)了橫圓柱正形投影的計(jì)算公式,克呂格在1912年加以研究改進(jìn),用于測(cè)量實(shí)際。
1.1測(cè)量學(xué)發(fā)展歷史
在我國清代初期開展了全國性測(cè)圖工作,1708~1718年完成了《皇輿全圖》。法國在1730~1780年進(jìn)行全國性地形測(cè)量。俄國在1745年繪成了歐洲部分地圖13幅和亞洲部分地圖6幅。
20世紀(jì)50年代前后開始,不少新的科學(xué)技術(shù)迅速發(fā)展。如電子學(xué)、信息論、相干光理論、電子計(jì)算機(jī)、空間科學(xué)技術(shù)等,它們又推動(dòng)了測(cè)繪科學(xué)的發(fā)展。1947年研究利用光波進(jìn)行測(cè)距,到60年代中利用氦氖激光器作為光源的電磁波測(cè)距儀就問世了,這是量距工作的一大變革。在80年代電磁波測(cè)距儀在白天或黑夜的最大測(cè)程就能達(dá)到60公里,而且精度可達(dá)±(5mm+1ppm)。短測(cè)程的測(cè)距儀,測(cè)程為1~2km,誤差僅及厘米。1.1測(cè)量學(xué)發(fā)展歷史
20世紀(jì)40年代自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀的問世,標(biāo)志著水準(zhǔn)測(cè)量自動(dòng)化的開端。1990年已研制出數(shù)字水準(zhǔn)儀,可以作到讀數(shù)記錄全自動(dòng)化。1968年生產(chǎn)了電子經(jīng)緯儀,它采用光柵、光學(xué)編碼來代替刻度分劃線,以電信號(hào)方式獲得測(cè)量數(shù)據(jù),并可自動(dòng)記錄在存貯載體上。
陀螺經(jīng)緯儀與激光經(jīng)緯儀亦已應(yīng)用于工程測(cè)量的定向工作。1.1測(cè)量學(xué)發(fā)展歷史
1957年第一顆人造地球衛(wèi)星上天,1966年開始進(jìn)行人衛(wèi)大地測(cè)量,能以可全天候觀測(cè),速度快,精度高,對(duì)洲際之間、島嶼和島嶼之間及島嶼和大陸之間的聯(lián)測(cè)能既快速又正確。
20世紀(jì)70年代,通過人造衛(wèi)星拍攝地球的照片,使航天技術(shù)有了廣泛發(fā)展和應(yīng)用。
20世紀(jì)80年代開始發(fā)射的全球定位系統(tǒng)衛(wèi)星,在90年代全部完成發(fā)射任務(wù)。1.1測(cè)量學(xué)發(fā)展歷史
數(shù)字化自動(dòng)成圖系統(tǒng),其中包括航測(cè)數(shù)字化成圖與全站儀數(shù)字化成圖,它與傳統(tǒng)的方法相比,具有成圖周期短、勞動(dòng)強(qiáng)度小、圖紙精度高等等無可比擬的優(yōu)點(diǎn);
“3s”技術(shù)的崛起,其中包括地理信息系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)和遙感,使測(cè)繪科學(xué)走向更高層次的電子化與自動(dòng)化;我國測(cè)繪事業(yè)自1949年新中國成立后進(jìn)入了迅速發(fā)展的時(shí)期。1956年建立了國家測(cè)繪總局,建立了全國統(tǒng)一的坐標(biāo)系統(tǒng)和高程系統(tǒng),建立了全國范圍的大地控制網(wǎng),測(cè)繪了全國基本圖和大量不同比例尺地形圖。
2011年5月23日國家測(cè)繪地理信息局1.1測(cè)量學(xué)發(fā)展歷史1、傳統(tǒng)測(cè)繪方法(鋼卷尺)2、光學(xué)測(cè)繪方法(經(jīng)緯儀)3、光、電測(cè)繪方法(全站儀)4、光、機(jī)、電測(cè)繪方法(測(cè)量機(jī)器人)5、光、機(jī)、電、傳感器(三維激光掃描儀)1.1測(cè)量學(xué)發(fā)展歷史TPSGPS水準(zhǔn)儀航空相機(jī)DISTO矢量望遠(yuǎn)鏡激光跟蹤GIS軟件CYRAX1.1測(cè)量學(xué)發(fā)展歷史1.2測(cè)量學(xué)定義及研究?jī)?nèi)容
測(cè)繪學(xué)是研究測(cè)定和推算地面的幾何位置、地球形狀及地球重力場(chǎng),據(jù)此測(cè)量地球表面自然形態(tài)和人工設(shè)施的幾何分布,并結(jié)合某些社會(huì)信息和自然信息的地球分布,編制全球和局部地區(qū)各種比例尺的地圖和專題地圖的理論和技術(shù)的學(xué)科。是地球科學(xué)的重要組成部分。地球上一點(diǎn)(三維坐標(biāo)系)XYZ平面上(x,y)高程(海拔高)H1.2測(cè)量學(xué)定義及研究?jī)?nèi)容測(cè)量學(xué)是研究地球的形狀和大小以及確定地面點(diǎn)位的科學(xué),是研究對(duì)地球整體及其表面和外層空間中的各種自然和人造物體上與地理空間分布有關(guān)的信息進(jìn)行采集處理、管理、更新和利用的科學(xué)和技術(shù)。
1.2測(cè)量學(xué)定義及研究?jī)?nèi)容測(cè)量學(xué)的主要內(nèi)容包括測(cè)定和測(cè)設(shè)兩部分。測(cè)定(測(cè)繪)——從地球上獲取數(shù)據(jù),并進(jìn)行處理,表示成圖表,測(cè)定是指用測(cè)量?jī)x器和工具,通過測(cè)量和計(jì)算,得到一系列測(cè)量數(shù)據(jù),或地球表面的地貌、地物縮繪成地形圖,供經(jīng)濟(jì)建設(shè)、規(guī)劃設(shè)計(jì)、科學(xué)研究和國防建設(shè)使用。1.2測(cè)量學(xué)定義及研究?jī)?nèi)容1.2測(cè)量學(xué)定義及研究?jī)?nèi)容
測(cè)設(shè)(放樣)——把圖上設(shè)計(jì)好的建筑物和構(gòu)筑物的位置標(biāo)定到實(shí)地上去。1.2測(cè)量學(xué)定義及研究?jī)?nèi)容
隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,測(cè)量學(xué)在生產(chǎn)中的作用越來越大,所涉及的內(nèi)容也越來越豐富,并派生出許多分支學(xué)科:1、大地測(cè)量學(xué)(Geodesy)
研究和確定地球形狀、大小、重力場(chǎng)、整體與局部運(yùn)動(dòng)和地表面點(diǎn)的幾何位置以及它們的變化的理論和技術(shù)的學(xué)科。
其基本任務(wù)是建立國家大地控制網(wǎng),測(cè)定地球的形狀、大小和重力場(chǎng),為地形測(cè)圖和各種工程測(cè)量提供基礎(chǔ)起算數(shù)據(jù);為空間科學(xué)、軍事科學(xué)及研究地殼變形、地震預(yù)報(bào)等提供重要資料。按照測(cè)量手段的不同,大地測(cè)量學(xué)又分為常規(guī)大地測(cè)量學(xué)、衛(wèi)星大地測(cè)量學(xué)及物理大地測(cè)量學(xué)等。
研究地球表面上較大區(qū)域、甚至地球的形狀、大小以及大范圍控制測(cè)量問題。必須考慮地球曲率的影響。1.2測(cè)量學(xué)定義及研究?jī)?nèi)容2、地形測(cè)量學(xué)研究地球表面上較小區(qū)域的地表形態(tài)。是研究將地球表面的起伏狀態(tài)和其它信息測(cè)繪成圖的理論、技術(shù)和方法的學(xué)科。研究測(cè)繪小范圍地形圖,把地球表面看作平面而不考慮地球曲率影響。研究?jī)?nèi)容:圖根控制網(wǎng)的建立和地形圖的測(cè)繪表示形式:數(shù)字、文字、圖1.2測(cè)量學(xué)定義及研究?jī)?nèi)容3、攝影測(cè)量學(xué)(Photogrammetry)
攝影測(cè)量學(xué)是研究攝影影像與被攝物體之間的內(nèi)在幾何和物理關(guān)系,進(jìn)行分析、處理和解譯,以確定被攝物體的形狀、大小和空間位置,并判定其性質(zhì)的一門學(xué)科。利用攝影像片來測(cè)定物體的形狀、大小和空間位置??煞譃楹娇諗z影測(cè)量學(xué)、地面攝影測(cè)量學(xué)、水下攝影測(cè)量學(xué)、航天攝影測(cè)量學(xué)等分支學(xué)科。1.2測(cè)量學(xué)定義及研究?jī)?nèi)容利用安裝在航攝飛機(jī)上的航攝儀從空中一定角度對(duì)地面進(jìn)行攝影4、海洋測(cè)繪學(xué)
海洋測(cè)繪學(xué)是以海洋水體和海底為對(duì)象,研究海洋定位、測(cè)定海洋大地水準(zhǔn)面和平均海面、海底和海面地形、海洋重力、海洋磁力、海洋環(huán)境等自然和社會(huì)信息的地理分布,及編制各種海圖的理論和技術(shù)的學(xué)科。以海洋和陸地水域?yàn)閷?duì)象進(jìn)行的測(cè)量工作。海洋測(cè)繪包括海洋測(cè)量、各種海圖的編繪及海洋信息的綜合管理和利用。海洋測(cè)量包括:海洋大地測(cè)量、水深測(cè)量、海洋定位、海底地形地貌測(cè)量、海洋工程測(cè)量、海洋重力測(cè)量、海洋磁力測(cè)量、海洋水文測(cè)量海圖繪制包括:各種海圖、海圖集、海洋資料的編制和出版;海洋信息管理包括:海洋地理信息的管理、分析、處理、應(yīng)用以至數(shù)字海洋。1.2測(cè)量學(xué)定義及研究?jī)?nèi)容5、礦山測(cè)量學(xué)
研究如何保護(hù)礦產(chǎn)資源的合理開發(fā)、安全生產(chǎn)和礦區(qū)環(huán)境治理。礦山:包括煤礦、金屬礦、非金屬礦、建材礦和化學(xué)礦等等。工作:建立礦區(qū)地面控制網(wǎng)、礦區(qū)地形圖的測(cè)繪、礦山施工測(cè)量、地表移動(dòng)沉降觀測(cè)和礦體幾何圖繪制等。其中,礦山施工測(cè)量是礦山建設(shè)和開采過程中為各種工程的施工所進(jìn)行的測(cè)量工作,即地面上的土建工程測(cè)量、井下控制測(cè)量和施工測(cè)量、豎井定向測(cè)量和豎井導(dǎo)入高程測(cè)量、豎井貫通測(cè)量。在施工建造過程中和運(yùn)營管理階段,還需定期進(jìn)行巖層與地表移動(dòng)沉降觀測(cè)、巷道及井身各部位及其相關(guān)建筑物及輔助建筑物的沉降觀測(cè)和位移觀測(cè),以及為礦區(qū)的復(fù)耕進(jìn)行測(cè)量服務(wù)等。1.2測(cè)量學(xué)定義及研究?jī)?nèi)容6、工程測(cè)量學(xué)工程測(cè)量學(xué)是研究各項(xiàng)工程在規(guī)劃設(shè)計(jì)、施工建設(shè)和運(yùn)營管理階段所進(jìn)行的各種測(cè)量工作的學(xué)科。
各項(xiàng)工程包括:工業(yè)建設(shè)、鐵路、公路、橋梁、隧道、水利工程、地下工程、管線(輸電線、輸油管)工程、礦山和城市建設(shè)等。一般的工程建設(shè)分為規(guī)劃設(shè)計(jì)、施工建設(shè)和運(yùn)營管理三個(gè)階段。工程測(cè)量學(xué)是研究這三階段所進(jìn)行的各種測(cè)量工作。
為滿足工程建設(shè)的需要,結(jié)合各種工程建設(shè)的特點(diǎn)而進(jìn)行測(cè)量工作。1.2測(cè)量學(xué)定義及研究?jī)?nèi)容6、工程測(cè)量學(xué)
工程測(cè)量學(xué)主要研究在工程、工業(yè)和城市建設(shè)以及資源開發(fā)各個(gè)階段所進(jìn)行的地形和有關(guān)信息的采集和處理,施工放樣、設(shè)備安裝、變形監(jiān)測(cè)分析和預(yù)報(bào)等的理論、方法和技術(shù),以及研究對(duì)測(cè)量和工程有關(guān)的信息進(jìn)行管理和使用的學(xué)科,它是測(cè)繪學(xué)在國民經(jīng)濟(jì)和國防建設(shè)中的直接應(yīng)用。
工程測(cè)量學(xué)是研究地球空間(包括地面、地下、水下、空中)中具體幾何實(shí)體的測(cè)量描繪和抽象幾何實(shí)體的測(cè)設(shè)實(shí)現(xiàn)的理論、方法和技術(shù)的一門應(yīng)用性學(xué)科。它主要以建筑工程、機(jī)器和設(shè)備為研究服務(wù)對(duì)象。
1.2測(cè)量學(xué)定義及研究?jī)?nèi)容
7、地圖制圖學(xué)(Cartography)
是研究模擬和數(shù)字地圖的基礎(chǔ)理論、設(shè)計(jì)、編繪、復(fù)制的技術(shù)、方法以及應(yīng)用的學(xué)科?;救蝿?wù)是利用各種測(cè)量成果編制各類地圖,其內(nèi)容一般包括地圖投影、地圖編制、地圖整飾和地圖制印等分支。
1.2測(cè)量學(xué)定義及研究?jī)?nèi)容
8測(cè)量?jī)x器學(xué)
研究測(cè)量?jī)x器的制造、改進(jìn)和創(chuàng)新的學(xué)科。1.2測(cè)量學(xué)定義及研究?jī)?nèi)容1.3測(cè)繪學(xué)的應(yīng)用范圍及實(shí)例
1、在國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會(huì)發(fā)展規(guī)劃中,測(cè)繪信息是最重要的基礎(chǔ)信息之一;
測(cè)量學(xué)的起源和土地界線的劃定緊密聯(lián)系著。非洲尼羅河每年泛濫會(huì)把土地的界線沖刷掉,為了每年恢復(fù)土地的界線很早就采用了測(cè)量技術(shù)。地籍測(cè)量。用以測(cè)定地塊的邊界和坐落,求算地塊的面積,在農(nóng)業(yè)為主的社會(huì)里,國家為了征稅而開展地籍測(cè)量,同時(shí)記錄業(yè)主姓名和土地用途等。在我國,地籍測(cè)量是國家管理土地的基礎(chǔ)地籍測(cè)量的成果不僅用于征稅,還用于管理土地的權(quán)屬以保障用地的秩序,為了提高土地利用的效益、合理和節(jié)約利用十分珍貴和有限的土地。
測(cè)量學(xué)還服務(wù)于國家領(lǐng)土的管理。
1.3測(cè)繪學(xué)的應(yīng)用范圍及實(shí)例
測(cè)繪科學(xué)的應(yīng)用范圍測(cè)量學(xué)在工程建設(shè)中的作用
勘測(cè)設(shè)計(jì)階段:為選線測(cè)制帶狀地形圖。施工階段:把線路和各種建筑物正確地測(cè)設(shè)到地面上??⒐y(cè)量:對(duì)建筑物進(jìn)行竣工測(cè)量。運(yùn)營階段:為改建、擴(kuò)大建而進(jìn)行的各種測(cè)量。變形觀測(cè):為安全運(yùn)營,防止災(zāi)害進(jìn)行變形測(cè)量。
現(xiàn)代的測(cè)量學(xué)作為一門能采集和表示各種地物和地貌的形狀、大小、位置等幾何信息,以及能把設(shè)計(jì)的建筑物、設(shè)備等按設(shè)計(jì)的形狀、大小和位置準(zhǔn)確地在實(shí)地標(biāo)定出來的技術(shù),在各種工程建設(shè)中的應(yīng)用愈來愈廣泛。1.3測(cè)繪學(xué)的應(yīng)用范圍及實(shí)例
測(cè)繪科學(xué)的應(yīng)用范圍2、在國防建設(shè)中,軍事測(cè)繪和軍用地圖是現(xiàn)代化、大規(guī)模諸兵種協(xié)同作戰(zhàn)必不可少的重要保障;“天時(shí),地利,人和”是打勝仗的三大要素。要有地利就要了解和利用地利。地圖上詳細(xì)表示著山脈、河流、道路、居民點(diǎn)等地形和地物,具有確定位置、辨識(shí)方向的作用。地圖一直在軍事活動(dòng)中起著重要的作用,這對(duì)于行軍、布防以及了解敵情等軍事活動(dòng)都是十分重要的。傳統(tǒng)上各國測(cè)繪部門隸屬于軍事部門。至今相當(dāng)多國家的測(cè)繪部門仍然隸屬于軍事部門。隨著測(cè)繪技術(shù)在各方面的應(yīng)用愈來愈廣泛,測(cè)繪科技國際間的交流日益頻繁,不少國家終于建立了民用的測(cè)繪機(jī)構(gòu)
1.3測(cè)繪學(xué)的應(yīng)用范圍及實(shí)例
3、在科學(xué)研究方面,諸如航天技術(shù)、地殼形變、地震預(yù)報(bào)、氣象預(yù)報(bào)、滑坡監(jiān)測(cè)、災(zāi)害預(yù)測(cè)和防治、環(huán)境保護(hù)、資源調(diào)查以及其他科學(xué)研究中,都要應(yīng)用測(cè)繪科學(xué)技術(shù),需要測(cè)繪工作的配合。1.3測(cè)繪學(xué)的應(yīng)用范圍及實(shí)例
測(cè)繪科學(xué)的應(yīng)用范圍GPS在大壩外觀及滑坡監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用應(yīng)用實(shí)例1.3測(cè)繪學(xué)的應(yīng)用范圍及實(shí)例在98年特大洪水中發(fā)揮的作用三峽庫區(qū)滑坡監(jiān)測(cè)TCA2003測(cè)量塔柱動(dòng)態(tài)變形GIS系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集大壩監(jiān)測(cè)
橋梁監(jiān)測(cè)道路施工及露天煤礦挖掘監(jiān)測(cè)2000悉尼奧運(yùn)會(huì)體育競(jìng)賽測(cè)量水準(zhǔn)測(cè)量高精度工業(yè)測(cè)量DISTO手持激光測(cè)距儀面向大眾用戶隧道開挖中的地質(zhì)超前預(yù)報(bào)及斷面測(cè)量遙感圖像處理GIS建庫三維景觀數(shù)據(jù)的快速測(cè)量特種測(cè)量及軍事應(yīng)用1.4教學(xué)的目的和要求教學(xué)目的
本課程是測(cè)繪工程專業(yè)的一門核心課程,其性質(zhì)為專業(yè)基礎(chǔ)課。通過本課程的學(xué)習(xí),使學(xué)生了解并掌握測(cè)量基本概念(原理)、基本方法和基本計(jì)算,在此基礎(chǔ)上掌握大比例尺數(shù)字測(cè)圖的原理與方法。教學(xué)要求
熟悉水準(zhǔn)儀、測(cè)距儀和全站儀等儀器的操作,掌握測(cè)量的基本知識(shí)和基礎(chǔ)理論;測(cè)量基本方法和手段,培養(yǎng)學(xué)生使用基本的測(cè)繪儀器的能力,應(yīng)用地形圖的能力,重點(diǎn)掌握數(shù)字測(cè)圖基本原理和方法。謝謝大家!數(shù)字地形測(cè)量學(xué)武漢大學(xué)測(cè)繪學(xué)院DigitalTopography第二章
測(cè)量的基本知識(shí)2.1地球的形狀和大小2.2用水平面代替水準(zhǔn)面的限度2.3測(cè)量坐標(biāo)系與高斯投影2.4高程系統(tǒng)2.5
直線的定向2.5
直線的定向一、地面點(diǎn)的的標(biāo)定
地面點(diǎn)的標(biāo)定:在地面上固定控制點(diǎn)位置的工作。XYS二、直線的定向
確定一條直線與基本方向的關(guān)系稱為直線定向。
三北方向線:
1、真北方向線:橢球子午線的切線指北方向2、磁北方向線:磁針靜止時(shí),磁針北端所指的方向。3、坐標(biāo)北方向線:平行于高斯平面直角坐標(biāo)系X坐標(biāo)軸所指方向。1、真子午線方向通過地球表面某點(diǎn)的真子午線的切線方向,稱為該點(diǎn)的真子午線方向。真子午線的切線方向P1P2
真子午線方向是用天文測(cè)量方法或用陀螺經(jīng)緯儀測(cè)定的。
陀螺儀GP1-2A2.磁子午線方向
磁子午線方向是磁針在地球磁場(chǎng)的作用下,磁針自由靜止時(shí)其軸線所指的方向。AP′PP—北極P′—磁北極
磁子午線方向可用羅盤儀測(cè)定。
DQL-1B型森林羅盤儀DQL-1型森林羅盤儀羅盤儀的使用:
用羅盤儀測(cè)定直線的方位角時(shí),先將羅盤儀安置在直線的起點(diǎn),對(duì)中、整平。松開磁針固定螺絲放下磁針,再松開水平制動(dòng)螺旋,轉(zhuǎn)動(dòng)儀器,用望遠(yuǎn)鏡照準(zhǔn)直線的另一端點(diǎn)所立標(biāo)志,待磁針靜止后,其北端所指的度盤讀數(shù),即為該直線的磁方位角(或磁象限角)。
我國采用高斯平面直角坐標(biāo)系,6°帶或3°帶都以該帶的中央子午線為坐標(biāo)縱軸,因此取坐標(biāo)縱軸方向作為標(biāo)準(zhǔn)方向。xyoP1P2高斯平面直角坐標(biāo)系3、坐標(biāo)北方向三、三北方向線的關(guān)系坐標(biāo)縱線磁北線O過O點(diǎn)的子午線
北線偏真子午線以東,
則磁偏角為正,反之為負(fù)。坐標(biāo)縱線偏真子午線以東,則子午線收斂角為正,反之為負(fù)。子午線收斂角:過某點(diǎn)的真子午線方向與坐標(biāo)縱線方向的夾角。磁偏角:磁北線與真子午線的夾角四、直線定向的表示方法
1、方位角——由直線定向的基準(zhǔn)方向起順時(shí)針轉(zhuǎn)
至直線的角度。范圍:0o——360o
AB真北——真方位角磁北——磁方位角坐標(biāo)北——坐標(biāo)方位角四、直線定向的表示方法坐標(biāo)北磁北A真北2、方位角的換算B四、直線定向的表示方法
3、正反方位角及換算
AB過A、B點(diǎn)坐標(biāo)縱線是相互平行的,所以正反坐標(biāo)方位角關(guān)系為:XXAB正反真方位角的關(guān)系:五、坐標(biāo)方位角的推算ABCX角的頂點(diǎn)和方位角的起點(diǎn)或終點(diǎn)為同一點(diǎn)A右邊方位角–左邊的方位角五、坐標(biāo)方位角的推算ABCDn的含義:正反方位角轉(zhuǎn)換次數(shù).n=5五、坐標(biāo)方位角的推算ABCDn的含義:正反方位角轉(zhuǎn)換次數(shù)五、坐標(biāo)方位角的推算ABCD位于推算路線左邊的角度,其符號(hào)取正位于推算路線右邊的角度,其符號(hào)取負(fù)六、象限角及與坐標(biāo)方位角的關(guān)系YXOAB第一象限:二三四++––+––+一二三四象限角:直線與基本方向線相交的銳角來表示例題:已知α12=46°,β2、β3及β4的角值均注于圖上,試求其余各邊坐標(biāo)方位角。α23=α12+180°-β24x23146°125°10′5136°30′247°20′解:α34=α23+180°+β3=417°20′>360°(417°20′-360°)α45=α34+180°-β4<0°(-10°+360°)=100°50′=46°+180°-125°10′=100°50′+180°+136°30′=-10°=57°20′+180°-247°20′前進(jìn)方向謝謝大家!數(shù)字地形測(cè)量學(xué)武漢大學(xué)測(cè)繪學(xué)院DigitalTopography第二章
測(cè)量的基本知識(shí)2.1地球的形狀和大小2.2用水平面代替水準(zhǔn)面的限度2.3測(cè)量坐標(biāo)系與高斯投影2.4高程系統(tǒng)2.5
直線的定向2.1地球的形狀和大小地球的自然表面:地球的自然表面高低起伏,其形狀十分復(fù)雜。海洋的面積占71%,陸地的面積占29%。珠穆朗瑪峰高達(dá)8848.13m馬里亞納海溝深達(dá)11022m人類認(rèn)識(shí)地球的過程經(jīng)過了2-3千年的過程第81
頁一、地球的自然表面
地球的形狀是一個(gè)南北極稍扁的,類似于一個(gè)橢圓繞其短軸旋轉(zhuǎn)的橢球體。
當(dāng)海洋靜止時(shí),自由水面與該面上各點(diǎn)的重力方向(鉛垂線)成正交,這個(gè)面叫水準(zhǔn)面(海洋)。水準(zhǔn)面:液體受重力而形成的靜止表面稱為水準(zhǔn)面。
是一個(gè)處處與重力方向垂直的連續(xù)曲面。有無數(shù)個(gè)水準(zhǔn)面。P離心力地球引力重力垂球鉛垂線
同一水準(zhǔn)面上的重力位處處相等;同一水準(zhǔn)面上任一點(diǎn)的鉛垂線都與水準(zhǔn)面相正交。二、大地水準(zhǔn)面P
在眾多的水準(zhǔn)面中,有一個(gè)與靜止的平均海水面相重合,并假想其穿過大陸、島嶼形成一個(gè)閉合曲面,這就是大地水準(zhǔn)面。它實(shí)際是一個(gè)起伏不平(?)的重力等位面——地球物理表面。它所包圍的形體稱為大地體。
由于地表起伏以及地球內(nèi)質(zhì)量分布不均勻,所以大地水準(zhǔn)面是個(gè)復(fù)雜的曲面。
由于大地水準(zhǔn)面是不規(guī)則曲面,無法準(zhǔn)確描述和計(jì)算。也難以在其面上處理測(cè)量成果因此,用一非常接近大地水準(zhǔn)面的數(shù)學(xué)面------旋轉(zhuǎn)橢球面代替大地水準(zhǔn)面,用旋轉(zhuǎn)橢球體描述地球。
二、大地水準(zhǔn)面
大地體繞短軸旋轉(zhuǎn)。在測(cè)量和制圖中就用旋轉(zhuǎn)橢球體來代替大地球體,這個(gè)旋轉(zhuǎn)橢球體通常稱為
地球橢球體,簡(jiǎn)稱橢球體。它是一個(gè)規(guī)則的數(shù)學(xué)表面,所以人們視其為地球體的數(shù)學(xué)表面,也是對(duì)地球形體的二級(jí)逼近,用于測(cè)量計(jì)算的基準(zhǔn)面。地球橢球分類總地球橢球:與全球范圍內(nèi)的大地水準(zhǔn)面最佳擬合參考橢球:與某個(gè)區(qū)域的大地水準(zhǔn)面最佳擬合大地水準(zhǔn)面大地水準(zhǔn)面差距N配合最佳的參考橢球面三、地球橢球第85
頁大地水準(zhǔn)面差距:地球橢球與大地水準(zhǔn)面的距離垂線偏差:地面一點(diǎn)對(duì)大地水準(zhǔn)面的垂線和對(duì)于地球橢球面的法線夾角.三、地球橢球
參考橢球面:一個(gè)以橢圓的短軸為旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)橢球體的表面。橢球體的大小和大地體十分接近。參考橢球面可用數(shù)學(xué)模型表示。ab大地原點(diǎn):確定大地水準(zhǔn)面和參考橢球面的相互關(guān)系。定向:短軸平行于地軸定位:大地體與橢球體相切定大?。簷E球的基本元素一定PP'垂線和法線重合我國大地原點(diǎn)在西安涇陽縣永樂鎮(zhèn)四、參考橢球面1、代表地球的數(shù)學(xué)表面;2、大地測(cè)量計(jì)算的基準(zhǔn)面;3、研究大地水準(zhǔn)面的參考面;4、地圖投影的參考面。四、參考橢球面地球自然表面大地水準(zhǔn)面參考橢球面圖
地球的形狀和大小水準(zhǔn)面四、參考橢球面
測(cè)量工作的基準(zhǔn)線—鉛垂線。
測(cè)量工作的基準(zhǔn)面—大地水準(zhǔn)面。
測(cè)量?jī)?nèi)業(yè)計(jì)算的基準(zhǔn)線—法線。
測(cè)量?jī)?nèi)業(yè)計(jì)算的基準(zhǔn)面—參考橢球面。OG
大地水準(zhǔn)面鉛垂線五、測(cè)量工作的基準(zhǔn)線和基準(zhǔn)面基本原則:1、從整體到局部;
2、先控制后碎部;
3、復(fù)測(cè)復(fù)算、步步檢核。前一步工作未檢核不進(jìn)行后一步工作
優(yōu)點(diǎn):
①減少誤差積累;②避免錯(cuò)誤發(fā)生;③提高工作效率。
六、測(cè)量工作及基本原則基本觀測(cè)量:
測(cè)量作業(yè)就在于使用不同精度的測(cè)量?jī)x器,測(cè)得‘角度’‘距離’和‘高差’
第91
頁六、測(cè)量工作及的基本原則測(cè)量單位
:長(zhǎng)度單位:英制單位:海里、碼、英尺、英寸市制單位:里、丈、尺、寸、公制單位:公里、米、分米、厘米、毫米米的最早的科學(xué)定義是子午線長(zhǎng)度的/40000000十八世紀(jì)法國科學(xué)院派測(cè)量隊(duì)進(jìn)行“弧度測(cè)量”。隨后以測(cè)得的子午線弧長(zhǎng)的四千萬分子一作為長(zhǎng)度的基本單位,稱為“米”。為了使用方便,用鉑金屬制造了幾根長(zhǎng)一米的尺子,稱為米的原尺。當(dāng)時(shí),世界各國的長(zhǎng)度標(biāo)準(zhǔn)都是由這幾根米尺派生復(fù)制出來。我國在六十年代之前也一直使用這樣的復(fù)制尺第92
頁六、測(cè)量工作及基本原則
測(cè)量單位
:時(shí)間單位“秒”的定義經(jīng)典的時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)是用天文測(cè)量方法測(cè)定的。設(shè)將測(cè)量?jī)x器的望遠(yuǎn)鏡指向天頂,則某一天體連續(xù)兩次通過望遠(yuǎn)鏡縱絲的時(shí)間間隔就等于24時(shí)。1時(shí)的3600分之一就等于1秒。當(dāng)然精確的“秒”要用一年甚至幾年的時(shí)間間隔細(xì)分后求得。自二十世紀(jì)七十年代起才改用原子鐘取得時(shí)間的標(biāo)準(zhǔn)。角度單位
60進(jìn)制單位
度(d)、分(m)、秒(s)
10進(jìn)制單位
新度(g)、新分(gm)、新秒(gs)
弧度單位一圓周=2、=57.3=3434=206265
第93
頁六、測(cè)量工作及基本原則
六、測(cè)量工作及基本原則長(zhǎng)度單位換算1km=1000m1m=10dm=100cm=1000m1英里=1.6093公里1碼=3英尺1英尺=12英寸=30.48厘米1英寸=2.54厘米1海里=1.852公里=1852米1里=500米1丈=10尺1尺=1/3米1尺=10寸角度單位換算
1度(d)=60分(m)=3600秒(s)1g(新度)=100C(新分)=10000CC(新秒)1g=0.9d1c=0.54m1cc=0.324so=180o/=57.3o′=3438′
=206265第94
頁
1、地球的形狀近似于怎樣的形體?
2、地球自然表面、水準(zhǔn)面、大地水準(zhǔn)面和參考橢球面的區(qū)別和聯(lián)系?
3、參考橢球的基本元素有哪些?
4、測(cè)量工作的基準(zhǔn)面和基準(zhǔn)線是指什么?
5、平均海水面____(是/不是)參考橢球面。
6、任意高度的靜止的液體表面(如平靜的湖水面)______(都是/都不是/有的是)水準(zhǔn)面
七、思考題2.2用水平面代替水準(zhǔn)面的限度如圖,由平面代替曲面產(chǎn)生的誤差為ΔD。ΔD=ab’-ab=D-S=Rtanθ-Rθ=R(tanθ-θ)在小范圍測(cè)區(qū)θ角很小。tanθ用級(jí)數(shù)展開,略去五次方項(xiàng),將θ=D/R代入,則一、水準(zhǔn)面曲率對(duì)水平距離的影響取地球半徑R=6371km。D用不同距離代入,計(jì)算結(jié)果如下:1/19萬12.83251/30萬6.57201/54萬2.77151/120萬0.8210-----0.001ΔD/DΔD(cm)D(km)結(jié)論:當(dāng)D=10km時(shí),所產(chǎn)生的相對(duì)誤差為1:120萬,這樣小的誤差,對(duì)精密量距來說也是允許的。因此,在10km為半徑的圓面積之內(nèi)進(jìn)行距離測(cè)量時(shí),可以把水準(zhǔn)面當(dāng)作水平面看待,而不考慮地球曲率對(duì)距離的影響。一、水準(zhǔn)面曲率對(duì)水平距離的影響一、水準(zhǔn)面曲率對(duì)水平距離的影響OA大地水準(zhǔn)面水平面CBDERts最精密距離測(cè)量的容許誤差位1/100萬。所以,在半徑為10公里的圓面積內(nèi)進(jìn)行距離測(cè)量時(shí)可不考慮地球曲率的影響二、水準(zhǔn)面曲率對(duì)水平角度的影響從球面三角測(cè)量中可知(如圖1-14),球面上多邊形內(nèi)角之和比平面上多邊形內(nèi)角之和多一個(gè)球面超角ε。其值可用多邊形面積求得:式中:P—球面多邊形面積;
R—地球半徑;
ρ—一弧度的秒值,ρ=206265″。取地球半徑R=6371km。P用不同面積代入,計(jì)算結(jié)果如下:P(km2) ε(″)10 0.0550 0.25100 0.51300 1.52結(jié)論:用水平面代替基準(zhǔn)面對(duì)角度測(cè)量的影響不大。100km2的面積,產(chǎn)生的角度誤差不到6″。因此,在小區(qū)域測(cè)量中,曲率對(duì)角度的影響可忽略不計(jì)。二、水準(zhǔn)面曲率對(duì)水平角度的影響ABC球面角超對(duì)于面積在100平方公里以內(nèi)的多邊形,地球曲率對(duì)水平角的影響,在最精密的測(cè)量中才考慮,一般測(cè)量中不須考慮。三、地球曲率對(duì)高差的影響OA大地水準(zhǔn)面水平面CBDERts地球曲率對(duì)高差的影響,即使在很短的距離內(nèi)也必須加以考慮地球曲率對(duì)水平距離、水平角、和高程影響如何?在什么情況下允許用水平面代替水準(zhǔn)面?
四、思考題謝謝大家!武漢大學(xué)測(cè)繪學(xué)院數(shù)字地形測(cè)量學(xué)DigitalTopography第二章
測(cè)量的基本知識(shí)2.1地球的形狀和大小2.2用水平面代替水準(zhǔn)面的限度2.3測(cè)量坐標(biāo)系與高斯投影2.4高程系統(tǒng)2.5直線的定向2.3測(cè)量坐標(biāo)系與高斯投影測(cè)量工作的基本任務(wù)是確定點(diǎn)的空間位置。一個(gè)點(diǎn)的空間位置,需要三個(gè)量來確定。(經(jīng)度、緯度和高程或X、Y、H)為了簡(jiǎn)化計(jì)算,要將(橢)球面上的元素歸算(投影)到平面上。
所謂投影就是建立起(橢)球面上的點(diǎn)與平面上的點(diǎn)一一對(duì)應(yīng)的數(shù)學(xué)關(guān)系。地圖投影學(xué)就是研究這個(gè)問題的學(xué)科,是數(shù)學(xué)也是地理學(xué)的一個(gè)分支學(xué)科.
基本類型有:圓錐投影,圓柱投影,平面投影,任意投影等。2.3測(cè)量坐標(biāo)系與高斯投影按內(nèi)在的變形特征分類有:①等角投影任何點(diǎn)上兩微分線段所組成的角度在投影后仍保持不變。亦即投影前后對(duì)應(yīng)的微分面積保持圖形相似,故亦稱為正形投影。②等積投影某一微分面積投影前后保持相等。③任意投影既不能保持等角(正形)又不能保持等面積的投影,統(tǒng)稱為任意投影。在任意投影中,有一種稱為等距離投影,它使沿某一特定方向的距離,投影前后保持不變。通常,在正軸投影時(shí),是在沿經(jīng)線方向上等距離。2.3測(cè)量坐標(biāo)系與高斯投影測(cè)量坐標(biāo)系統(tǒng)一、大地坐標(biāo)系二、空間直角坐標(biāo)系三、獨(dú)立平面直角坐標(biāo)系四、高斯平面直角坐標(biāo)系2.3測(cè)量坐標(biāo)系與高斯投影S緯線NO地軸:地球的自轉(zhuǎn)軸(NS),N為北極,S為南極。子午面:過地球某點(diǎn)與地軸所組成的平面。子午線:子午面與地球面的交線,又叫經(jīng)線。起始子午面:通過英國格林尼治天文臺(tái)的子午面NGS
。緯線:垂直于地軸的平面與地球面的交線。赤道平面:垂直于地軸并通過地球中心的平面WME。赤道:赤道平面與地球面的交線。WE赤道赤道平面起始子午面起始子午線G一、大地坐標(biāo)系OPLBNSHP赤道面起始子午面大地經(jīng)度L:過地面點(diǎn)P的子午面與起始子午面的夾角起始子午面:向東為正0-180東經(jīng),向西為負(fù)0-180西經(jīng),大地緯度B:過地面點(diǎn)P的橢球法線與赤道面的夾角赤道面:向北為正0-90北緯,向南為負(fù)0-90南緯,大地高H:P點(diǎn)沿橢球面法線到橢球面的距離。橢球面:向外為正,向內(nèi)為負(fù)一、大地坐標(biāo)系赤道平面OPM大地經(jīng)度L大地緯度BnLB起始子午面(首子午面)
SN例:武漢某點(diǎn)的位置是東經(jīng)114°,北緯30°。一、大地坐標(biāo)系北極南極NGP天文經(jīng)度天文緯度垂線偏差天文經(jīng)緯度是以垂線為依據(jù),以大地水準(zhǔn)面為基準(zhǔn)面。大地經(jīng)緯度是以法線為依據(jù)的,以參考橢球面為基準(zhǔn)面。圖O一、大地坐標(biāo)系
天文經(jīng)緯度表示地面點(diǎn)在大地水準(zhǔn)面上的位置,用天文經(jīng)度和天文緯度表示。地面某點(diǎn)A的鉛垂線和地球自轉(zhuǎn)軸的平面稱A點(diǎn)的天文子午面,此子午面與本初子午面間的夾角λ稱A點(diǎn)的天文經(jīng)度.地面某點(diǎn)A的鉛垂線與地球赤道平面的夾角φ稱A點(diǎn)的天文緯度。
一、大地坐標(biāo)系我國采用的國家大地坐標(biāo)系:1954年北京坐標(biāo)系
采用了克拉索夫斯基橢球元素,a=6378245m,b=6356863m,與前蘇聯(lián)的坐標(biāo)系進(jìn)行聯(lián)測(cè),通過計(jì)算而建立的。1980年國家大地坐標(biāo)系
采用了新的橢球元素進(jìn)行定位定向,a=6378140m,b=6356755m,1978年以后,建立了1980年國家大地坐標(biāo)系,其大地原點(diǎn)設(shè)在我國中部:——陜西省涇陽縣永樂鎮(zhèn)。一、大地坐標(biāo)系1954北京坐標(biāo)系1.參心坐標(biāo)系2.克拉索夫斯基橢球3.普爾科沃天文臺(tái)4.作用和缺點(diǎn)1980國家大地坐標(biāo)系1.參心坐標(biāo)系2.IUGG1975年橢球3.陜西省涇陽縣永樂鎮(zhèn)4.作用和缺點(diǎn)同一地面點(diǎn)在不同大地坐標(biāo)系中具有不同的坐標(biāo)值2000國家大地坐標(biāo)系國家大地坐標(biāo)系的定義包括坐標(biāo)系的原點(diǎn)、三個(gè)坐標(biāo)軸的指向、尺度以及地球橢球的4個(gè)基本參數(shù)的定義。2000國家大地坐標(biāo)系的原點(diǎn)為包括海洋和大氣的整個(gè)地球的質(zhì)量中心;2000國家大地坐標(biāo)系的Z軸由原點(diǎn)指向歷元2000.0的地球參考極的方向,該歷元的指向由國際時(shí)間局給定的歷元為1984.0的初始指向推算,定向的時(shí)間演化保證相對(duì)于地殼不產(chǎn)生殘余的全球旋轉(zhuǎn),X軸由原點(diǎn)指向格林尼治參考子午線與地球赤道面(歷元2000.0)的交點(diǎn),Y軸與Z軸、X軸構(gòu)成右手正交坐標(biāo)系。采用廣義相對(duì)論意義下的尺度。一、大地坐標(biāo)系2000國家大地坐標(biāo)系采用的地球橢球參數(shù)的數(shù)值為:長(zhǎng)半軸a=6378137m扁率f=1/298.257222101地心引力常數(shù)GM=3.986004418×1014m3s-2自轉(zhuǎn)角速度ω=7.292l15×10-5rads-12000坐標(biāo)系與現(xiàn)行國家大地坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換、銜接的過渡期為8至10年?,F(xiàn)有各類測(cè)繪成果,在過渡期內(nèi)可沿用現(xiàn)行國家大地坐標(biāo)系;2008年7月1日后新生產(chǎn)的各類測(cè)繪成果應(yīng)采用2000坐標(biāo)系?,F(xiàn)有地理信息系統(tǒng),在過渡期內(nèi)應(yīng)逐步轉(zhuǎn)換到2000坐標(biāo)系;2008年7月1日后新建設(shè)的地理信息系統(tǒng)應(yīng)采用2000坐標(biāo)系。一、大地坐標(biāo)系采用2000國家大地坐標(biāo)系的必要性1.二維坐標(biāo)系統(tǒng)。1980西安坐標(biāo)系是經(jīng)典大地測(cè)量成果的歸算及其應(yīng)用,它的表現(xiàn)形式為平面的二維坐標(biāo)。用現(xiàn)行坐標(biāo)系只能提供點(diǎn)位平面坐標(biāo),而且表示兩點(diǎn)之間的距離精確度也比用現(xiàn)代手段測(cè)得的低10倍左右。高精度、三維與低精度、二維之間的矛盾是無法協(xié)調(diào)的。比如將衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)獲得的高精度的點(diǎn)的三維坐標(biāo)表示在現(xiàn)有地圖上,不僅會(huì)造成點(diǎn)位信息的損失(三維空間信息只表示為二維平面位置),同時(shí)也將造成精度上的損失。2.參考橢球參數(shù)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,國際上對(duì)參考橢球的參數(shù)已進(jìn)行了多次更新和改善。1980西安坐標(biāo)系所采用的IAG1975橢球,其長(zhǎng)半軸要比現(xiàn)在國際公認(rèn)的WGS84橢球長(zhǎng)半軸的值大3米左右,而這可能引起地表長(zhǎng)度誤差達(dá)10倍左右。3.隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展和科技的進(jìn)步,維持非地心坐標(biāo)系下的實(shí)際點(diǎn)位坐標(biāo)不變的難度加大,維持非地心坐標(biāo)系的技術(shù)也逐步被新技術(shù)所取代。4.橢球短半軸指向。1980西安坐標(biāo)系采用指向JYD1968.0極原點(diǎn),與國際上通用的地面坐標(biāo)系如ITRS,或與GPS定位中采用的WGS84等橢球短軸的指向(BIH1984.0)不同。一、大地坐標(biāo)系采用2000國家大地坐標(biāo)系的必要性
天文大地控制網(wǎng)是現(xiàn)行坐標(biāo)系的具體實(shí)現(xiàn),也是國家大地基準(zhǔn)服務(wù)于用戶最根本最實(shí)際的途徑。面對(duì)空間技術(shù)、信息技術(shù)及其應(yīng)用技術(shù)的迅猛發(fā)展和廣泛普及,在創(chuàng)建數(shù)字地球、數(shù)字中國的過程中,需要一個(gè)以全球參考基準(zhǔn)框架為背景的、全國統(tǒng)一的、協(xié)調(diào)一致的坐標(biāo)系統(tǒng)來處理國家、區(qū)域、海洋與全球化的資源、環(huán)境、社會(huì)和信息等問題。單純采用目前參心、二維、低精度、靜態(tài)的大地坐標(biāo)系統(tǒng)和相應(yīng)的基礎(chǔ)設(shè)施作為我國現(xiàn)行應(yīng)用的測(cè)繪基準(zhǔn),必然會(huì)帶來愈來愈多不協(xié)調(diào)問題,產(chǎn)生眾多矛盾,制約高新技術(shù)的應(yīng)用。若現(xiàn)在仍采用現(xiàn)行的二維、非地心的坐標(biāo)系,不僅制約了地理空間信息的精確表達(dá)和各種先進(jìn)的空間技術(shù)的廣泛應(yīng)用,無法全面滿足當(dāng)今氣象、地震、水利、交通等部門對(duì)高精度測(cè)繪地理信息服務(wù)的要求,而且也不利于與國際上民航與海圖的有效銜接,因此采用地心坐標(biāo)系已勢(shì)在必行。一、大地坐標(biāo)系采用2000國家大地坐標(biāo)系的意義1.采用2000國家大地坐標(biāo)系具有科學(xué)意義,隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步,我國航天、海洋、地震、氣象、水利、建設(shè)、規(guī)劃、地質(zhì)調(diào)查、國土資源管理等領(lǐng)域的科學(xué)研究需要一個(gè)以全球參考基準(zhǔn)為背景的、全國統(tǒng)一的、協(xié)調(diào)一致的坐標(biāo)系統(tǒng),來處理國家、區(qū)域、海洋與全球化的資源、環(huán)境、社會(huì)和信息等問題,需要采用定義更加科學(xué)、原點(diǎn)位于地球質(zhì)量中心的三維國家大地坐標(biāo)系。2.采用2000國家大地坐標(biāo)系可對(duì)國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)、社會(huì)發(fā)展產(chǎn)生巨大的社會(huì)效益。采用2000國家大地坐標(biāo)系,有利于應(yīng)用于防災(zāi)減災(zāi)、公共應(yīng)急與預(yù)警系統(tǒng)的建設(shè)和維護(hù)。3.采用2000國家大地坐標(biāo)系將進(jìn)一步促進(jìn)遙感技術(shù)在我國的廣泛應(yīng)用,發(fā)揮其在資源和生態(tài)環(huán)境動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)方面的作用。比如汶川大地震發(fā)生后,以國內(nèi)外遙感衛(wèi)星等科學(xué)手段為抗震救災(zāi)分析及救援提供了大量的基礎(chǔ)信息,顯示出科技抗震救災(zāi)的威力,而這些遙感衛(wèi)星資料都是基于地心坐標(biāo)系。4.采用2000國家大地坐標(biāo)系也是保障交通運(yùn)輸、航海等安全的需要。車載、船載實(shí)時(shí)定位獲取的精確的三維坐標(biāo),能夠準(zhǔn)確地反映其精確地理位置,配以導(dǎo)航地圖,可以實(shí)時(shí)確定位置、選擇最佳路徑、避讓障礙,保障交通安全。隨著我國航空運(yùn)營能力的不斷提高和港口吞吐量的迅速增加,采用2000國家大地坐標(biāo)系可保障航空和航海的安全。5.衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)與通信、遙感和電子消費(fèi)產(chǎn)品不斷融合,將會(huì)創(chuàng)造出更多新產(chǎn)品和新服務(wù),市場(chǎng)前景更為看好?,F(xiàn)已有相當(dāng)一批企業(yè)介入到相關(guān)制造及運(yùn)營服務(wù)業(yè),并可望在近期形成較大規(guī)模的新興高技術(shù)產(chǎn)業(yè)。衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)與GIS的結(jié)合使得計(jì)算機(jī)信息為基礎(chǔ)的智能導(dǎo)航技術(shù),如車載GPS導(dǎo)航系統(tǒng)和移動(dòng)目標(biāo)定位系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。移動(dòng)手持設(shè)備如移動(dòng)電話和PDA已經(jīng)有了非常廣泛的使用。一、大地坐標(biāo)系測(cè)量坐標(biāo)系統(tǒng):一、大地坐標(biāo)系二、空間直角坐標(biāo)系三、獨(dú)立平面直角坐標(biāo)系四、高斯平面直角坐標(biāo)系五、絕對(duì)高程二、空間直角坐標(biāo)系以橢球體中心o為原點(diǎn),起始子午面與赤道面交線為X軸赤道面上與x軸正交的方向?yàn)閅軸,橢球體的旋轉(zhuǎn)軸為Z軸,構(gòu)成右手直角坐標(biāo)系
坐標(biāo)原點(diǎn)Z軸X軸Y軸P點(diǎn)坐標(biāo)(X,Y,Z)NSPXZYOXYZ
空間直角坐標(biāo)系格林尼治天文臺(tái)WGS-84坐標(biāo)系(GPS)
GPS(全球定位系統(tǒng))所用的WGS-84坐標(biāo)系就是一種地心空間直角坐標(biāo)系,采用1979年國際橢球。原點(diǎn)位于地球質(zhì)心,Z軸指向BIH1984.0定義的協(xié)議地球極方向,X軸指向BIH1984.0的起始子午面和赤道的交點(diǎn)。
a=6378137mb=6356752.3me=1/298.257
二、空間直角坐標(biāo)系
空間直角坐標(biāo)系與大地坐標(biāo)系的關(guān)系
OYXZPLBxzyHP二、空間直角坐標(biāo)系
測(cè)量坐標(biāo)系統(tǒng)一、大地坐標(biāo)系二、空間直角坐標(biāo)系三、獨(dú)立平面直角坐標(biāo)系四、高斯平面直角坐標(biāo)系五、絕對(duì)高程三、獨(dú)立的平面直角坐標(biāo)系
當(dāng)測(cè)區(qū)范圍較小時(shí)(小于100km2),常把球面看作平面,這樣地面點(diǎn)在投影面上的位置就可以用平面直角坐標(biāo)系來確定。
坐標(biāo)系原點(diǎn)一般選在測(cè)區(qū)西南角(測(cè)區(qū)內(nèi)X、Y均為正值);原點(diǎn)坐標(biāo)值可以假定,也可以采用高斯平面直角坐標(biāo);規(guī)定:X軸向北為正,
Y軸向東為正。OXY測(cè)區(qū)北三、獨(dú)立的平面直角坐標(biāo)系坐標(biāo)原點(diǎn)有時(shí)是假設(shè)的,假設(shè)的原點(diǎn)位置應(yīng)使測(cè)區(qū)內(nèi)各點(diǎn)的X,Y值為正。三、獨(dú)立的平面直角坐標(biāo)系
不同平面直角坐標(biāo)之間坐標(biāo)轉(zhuǎn)換
xoy為測(cè)量坐標(biāo)系;
AOB為施工坐標(biāo)系。三、獨(dú)立的平面直角坐標(biāo)系四、高斯平面直角坐標(biāo)系
1、什么是高斯投影?
2、為什么采用高斯投影?
3、高斯平面直角坐標(biāo)系是怎樣建立的?
4、高斯投影中為什么要分帶?如何分帶?
由于地理坐標(biāo)是球面坐標(biāo),在工程建設(shè)規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工中,測(cè)量和計(jì)算十分不便。地球橢球體表面是不可展曲面,要將曲面上的客觀事物表示在有限的平面圖紙上,必須經(jīng)過由曲面到平面的轉(zhuǎn)換。地圖投影:在地球橢球面和平面之間建立點(diǎn)與點(diǎn)之間函數(shù)關(guān)系的數(shù)學(xué)方法,稱為地圖投影。投影:將球面坐標(biāo)按一定的數(shù)學(xué)法則歸算到平面上。即X=F1(L,B)
Y=F2(L,B)我國采用高斯平面直角坐標(biāo),小地區(qū)范圍內(nèi)也可采用獨(dú)立平面直角坐標(biāo)。四、高斯平面直角坐標(biāo)系四、高斯平面直角坐標(biāo)系
投影變形的概念把地圖上和地球儀上的經(jīng)緯線網(wǎng)進(jìn)行比較,可以發(fā)現(xiàn)變形表現(xiàn)在長(zhǎng)度、面積和角度三個(gè)方面。等距離投影:投影前后保持長(zhǎng)度不變;等面積投影:投影前后保持面積不變;等角投影:投影前后保持角度不變。
按變形性質(zhì)分類投影前后角度不變圖形的相似性
我國采用高斯投影四、高斯平面直角坐標(biāo)系高斯投影是一種等角投影。它是由德國數(shù)學(xué)家高斯(Gauss,1777~1855)提出,后經(jīng)德國大地測(cè)量學(xué)家克呂格(Kruger,1857~1923)加以補(bǔ)充完善,故又稱“高斯—克呂格投影”,簡(jiǎn)稱“高斯投影”。高斯投影是等角橫切橢圓柱投影。等角投影就是正形投影。所謂,正形投影,就是在極小的區(qū)域內(nèi)橢球面上的圖形投影后保持形狀相似。即投影后角度不變形。四、高斯平面直角坐標(biāo)系①測(cè)量中大量的角度觀測(cè)元素,在投影前后保持不變,這樣免除了大量投影計(jì)算工作;②保證在有限范圍內(nèi)使得地圖上圖形同橢球上原形保持相似,給識(shí)圖用圖帶來很大方便。③投影能方便的按分帶進(jìn)行,并能用簡(jiǎn)單的、統(tǒng)一的計(jì)算公式把各帶連成整體。
測(cè)量對(duì)地圖投影的要求:四、高斯平面直角坐標(biāo)系高斯投影必須滿足:1.高斯投影為正形投影,即等角投影;2.中央子午線投影后為直線,且為投影的對(duì)稱軸;3.中央子午線投影后長(zhǎng)度不變。高斯投影平面赤道中央子午線四、高斯平面直角坐標(biāo)系高斯平面直角坐標(biāo)系的建立是采用橫軸橢圓柱等角投影方法。投影時(shí)設(shè)想把一個(gè)橫橢圓柱,套在橢圓球的外面,使橫橢圓柱的中心軸通過橢圓球的中心,與橢圓球的某一子午線相切,這條子午線稱為中央子午線。
NS中央子午線oNSc中央子午線赤道高斯投影平面赤道中央子午線高斯投影示意圖投影帶投影面中央子午線四、高斯平面直角坐標(biāo)系
中央子午線投影到投影面上;擴(kuò)大赤道面與橫橢圓柱相交,這條交線必與中央子午線相垂直。沿過N或S的母線切開并展平后,這兩條直線是正交的。所以,把交點(diǎn)作為原點(diǎn),中央子午線作為縱坐標(biāo)軸X軸,把赤道的投影作為橫坐標(biāo)軸Y軸。這樣就構(gòu)成了高斯平面直角坐標(biāo)系。XYO四、高斯平面直角坐標(biāo)系高斯投影的特性(1)中央子午線投影后為直線,且長(zhǎng)度不變。(2)除中央子午線外,其余子午線的投影均為凹向中央子午線的曲線,并以中央子午線為對(duì)稱軸。投影后有長(zhǎng)度變形。(3)赤道線投影后為直線,但有長(zhǎng)度變形。赤道中央子午線平行圈子午線Oxy四、高斯平面直角坐標(biāo)系高斯投影的特性赤道中央子午線平行圈子午線Oxy(4)除赤道外的其余緯線,投影后為凸向赤道的曲線,并以赤道為對(duì)稱軸。(5)經(jīng)線與緯線投影后仍然保持正交。(6)所有長(zhǎng)度變形的線段,其長(zhǎng)度變形比均大于l。(7)離中央子午線愈遠(yuǎn),長(zhǎng)度變形愈大。四、高斯平面直角坐標(biāo)系為減少投影時(shí)的變形,高斯投影采用分帶投影。將橢球面按一定經(jīng)差分帶,分別進(jìn)行投影。
將地球按一定的經(jīng)差值分割成若干帶,按一定的投影方法進(jìn)行投影。一般采用按經(jīng)差6°和3°進(jìn)行投影分帶。
高斯投影6°帶
自0°子午線起,每隔經(jīng)差6°自西向東分帶,依次編號(hào)為1,2,3,…60。若知道某點(diǎn)的經(jīng)度,就可以計(jì)算出該點(diǎn)所在6°帶的帶號(hào)N,該帶的中央子午線的經(jīng)度L0為:
L=6N-3
投影帶的劃分四、高斯平面直角坐標(biāo)系投影帶的劃分第148
頁
標(biāo)準(zhǔn)地形圖的分幅和編號(hào):四、高斯平面直角坐標(biāo)系高斯投影3°帶
3°帶的分帶是在6°帶的基礎(chǔ)上進(jìn)行分帶。自東經(jīng)1°開始,每隔3°由西向東按1,2,3…120順序編號(hào)。如果知道某點(diǎn)的經(jīng)度,就可以求出該點(diǎn)所在3°帶的帶號(hào)n,該3°帶的中央子午線的經(jīng)度L為:
L=3n
四、高斯平面直角坐標(biāo)系例:1、按照6o帶劃分的規(guī)定,第1帶中央子午線的經(jīng)度為3o,20帶中央子午線的經(jīng)度為
L。=6o×20-3o=117o
2、按照3o帶劃分的規(guī)定,第1帶中央子午線的經(jīng)度為3o,40帶中央子午線的經(jīng)度為
L。=3o×40=120o四、高斯平面直角坐標(biāo)系例:3、東經(jīng)121°11′所在6°和3°帶的帶號(hào)和中央子午線為:6°帶:(121+3)/6≈20.7≈21帶,
中央子午線為東經(jīng)
123°3°帶:121/3≈40.3≈40帶,
中央子午線為東經(jīng)
120°四、高斯平面直角坐標(biāo)系帶號(hào):
6o帶與3o帶中央子午線之間的關(guān)系如圖:
3o帶的中央子午線與6o帶中央子午線及分帶子午線重合,減少了換帶計(jì)算。
工程測(cè)量采用3o帶,特殊工程可采用1.5o帶或任意帶。四、高斯平面直角坐標(biāo)系
大比例尺測(cè)圖和工程測(cè)量常采用3°帶、1.5°帶投影或者以任意經(jīng)度的子午線作為中央子午線和更小的經(jīng)差進(jìn)行分帶投影。
四、高斯平面直角坐標(biāo)系若已知某點(diǎn)的經(jīng)度為L(zhǎng),則該點(diǎn)的6o帶的帶號(hào)N由下式計(jì)算:
N=INT(L/6)(取整)+1
我國境內(nèi)有11個(gè)6度帶,13-23(我國的位于北半球)
若已知某點(diǎn)的經(jīng)度為L(zhǎng),則該點(diǎn)所在3o帶的帶號(hào)按下式計(jì)算:
n=INT((L-1.5)/3)+1
我國境內(nèi)有21個(gè)3度帶,25-45四、高斯平面直角坐標(biāo)系高斯平面直角坐標(biāo)系坐標(biāo)系的建立:x軸
—
中央子午線的投影y軸—
赤道的投影原點(diǎn)O
—
兩軸的交點(diǎn)OxyP(X,Y)高斯自然坐標(biāo)注:X軸向北為正,
y軸向東為正。赤道中央子午線四、高斯平面直角坐標(biāo)系
由于我國的位于北半球,東西橫跨11個(gè)6o帶(13-23),各帶又獨(dú)自構(gòu)成直角坐標(biāo)系。故:X值均為正,而Y值則有正有負(fù)。世界地圖赤道四、高斯平面直角坐標(biāo)系第158
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點(diǎn)在高斯平面直角坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值理論上中央子午線的投影是X軸,赤道的投影是Y軸,其交點(diǎn)是坐標(biāo)原點(diǎn)。點(diǎn)的X坐標(biāo)是點(diǎn)至赤道的距離;點(diǎn)的Y坐標(biāo)是點(diǎn)至中央子午線的距離,設(shè)為y’;y’有正有負(fù)。為了避免Y坐標(biāo)出現(xiàn)負(fù)值,把原點(diǎn)向西平移500公里。為了區(qū)分不同投影帶中的點(diǎn),在點(diǎn)的Y坐標(biāo)值上加帶號(hào)N所以點(diǎn)的橫坐標(biāo)通用值為
y=N*1000000+500000+y’
國家統(tǒng)一坐標(biāo)系規(guī)定:將X坐標(biāo)軸向西平移500km,即所有點(diǎn)的Y坐標(biāo)值均加上500km,在橫坐標(biāo)Y值前加注該投影帶帶號(hào)。
四、高斯平面直角坐標(biāo)系
例如:某點(diǎn)的國家統(tǒng)一坐標(biāo)Y=19123456.789m,則該點(diǎn)位于第19帶內(nèi),其相對(duì)于中央子午線的實(shí)際橫坐標(biāo)值為:Y=-376543.211m。
YX
500kmo圖2-13
四、高斯平面直角坐標(biāo)系xyo500km
=500000+=+636780.360m=
500000+=+227559.720m國家統(tǒng)一坐標(biāo):(帶號(hào))(帶號(hào))四、高斯平面直角坐標(biāo)系
帶號(hào)↓國家統(tǒng)一坐標(biāo)y′a=18473861.77mx′a=523657.59m第18帶國家統(tǒng)一坐標(biāo)我國西起東經(jīng)73°40′,東至東經(jīng)135°02′
按6°帶處于13-23帶,按3°帶處于24-45帶。?aX’500kmO(Xa=523657.59m,Ya=-26138.23m)X不變Y+500kmXOY135°xy0Cxcyc0x75°·yaxaA·例:有一國家控制點(diǎn)的坐標(biāo):x=3102467.280m,y=19367622.380m,(1)該點(diǎn)位于6?帶的第幾帶?(2)該帶中央子午線經(jīng)度是多少?(3)該點(diǎn)在中央子午線的哪一側(cè)?(4)該點(diǎn)距中央子午線和赤道的距離為多少?(第19帶)(L。=6o×19-3o=111?)(先去掉帶號(hào),原來橫坐標(biāo)y=367622.380—500000=-132377.620m,在西側(cè))(距中央子午線132377.620m,距赤道3102467.280m)四、高斯平面直角坐標(biāo)系不同點(diǎn):1、
x,y軸互異。2、坐標(biāo)象限不同。3、表示直線方向的方位角定義不同。相同點(diǎn):數(shù)學(xué)計(jì)算公式相同。
與數(shù)學(xué)上的笛卡爾平面直角坐標(biāo)系的異同點(diǎn):高斯平面直角坐標(biāo)系笛卡爾坐標(biāo)系ααooyyxxⅠⅠⅢⅡⅡⅣⅣⅢppx=Dcosαy=Dsinαx=Dcosαy=DsinαDD四、高斯平面直角坐標(biāo)系高斯坐標(biāo)系的作用使較復(fù)雜的橢球面上的計(jì)算變?yōu)楸容^簡(jiǎn)單的平面上的計(jì)算便于地圖按經(jīng)緯線分幅。如將圖廓點(diǎn)(其地理坐標(biāo)為經(jīng)緯度)按其相應(yīng)的高斯坐標(biāo)展繪在圖紙上,就可得地圖的分幅線。
將大地控制點(diǎn)按其高斯坐標(biāo)展在平面上,作為工程測(cè)量和地形測(cè)量的起始點(diǎn)四、高斯平面直角坐標(biāo)系高斯投影變形的改正距離改化
根據(jù)球面上的長(zhǎng)度,將其拉長(zhǎng)改化為投影平面上的距離,叫做距離改化。離中央子午線的距離(y)愈遠(yuǎn),長(zhǎng)度變形愈大。若要求距離測(cè)量精度為1/1000,則y應(yīng)小于280km。方向改化球面四邊形ABB1A1的內(nèi)角之和等于360°加其球面角超ε。為:四、高斯平面直角坐標(biāo)系
地圖投影
高斯投影
地球橢球體
沿柱面母線展開
高斯投影平面橢圓柱面赤道的投影中央子午線的投影xyO
高斯平面直角坐標(biāo)系
高斯平面直角坐標(biāo)系的構(gòu)成小結(jié)
高斯投影分帶6°帶3°帶
國家統(tǒng)一坐標(biāo)x′=xy′=帶號(hào)y+500km2.4高程系統(tǒng)高程(絕對(duì)高程、海拔):地面點(diǎn)到大地水準(zhǔn)面的鉛垂距離。假定(相對(duì))高程:地面點(diǎn)到假定水準(zhǔn)面的鉛垂距離。高差:兩點(diǎn)間的高程之差。與起算水準(zhǔn)面無關(guān)第169
頁高程測(cè)量的方法
1水準(zhǔn)測(cè)量——用水準(zhǔn)儀進(jìn)行高程測(cè)量的工作。是高程測(cè)量的主要方法使用儀器:水準(zhǔn)儀
水準(zhǔn)儀的主要功能是能指出一條水平視線。
2其它高程測(cè)量方法:三角高程測(cè)量、GPS高程測(cè)量、氣壓高程測(cè)量(通過氣壓變化)、靜力水準(zhǔn)測(cè)量等。圖2-14第170
頁假定水準(zhǔn)面大地水準(zhǔn)面高差A(yù)、B兩點(diǎn)的絕對(duì)高程為HA、HB。在局部地區(qū),如果無法知道絕對(duì)高程,可以任意一個(gè)水準(zhǔn)面作為高程起算面,測(cè)出相對(duì)高程、A、B兩點(diǎn)的高差
可見兩點(diǎn)間的高差與起算面無關(guān)ABHA大地水準(zhǔn)面任意水準(zhǔn)面HB過B點(diǎn)的水準(zhǔn)面2.4高程系統(tǒng)高程基準(zhǔn)是推算國家統(tǒng)一高程控制網(wǎng)中所有水準(zhǔn)高程的起算依據(jù),它包括一個(gè)水準(zhǔn)基面和一個(gè)永久性水準(zhǔn)原點(diǎn)。國家高程基準(zhǔn)是根據(jù)驗(yàn)潮資料確定的水準(zhǔn)原點(diǎn)高程及其起算面。
中國永久性水準(zhǔn)原點(diǎn)位于青島觀象山山頂處,由中國人民解放軍總參測(cè)繪局于1954年建成,作為中國的海拔起點(diǎn),全國各地的海拔高度皆由此點(diǎn)起算。
它由1個(gè)原點(diǎn)5個(gè)附點(diǎn)構(gòu)成水準(zhǔn)原點(diǎn)網(wǎng)。我國的高程是以黃海海平面為基準(zhǔn)面,取自位于青島大港一號(hào)碼頭西端的驗(yàn)潮站,地理位置為東經(jīng)120°18′40″,北緯36°05′15″。室內(nèi)有一直徑1米,深10米的驗(yàn)潮井,有三個(gè)直徑分別為60厘米的進(jìn)水管與大海相通。所用儀器初為德國制造的浮筒式潮汐自記儀,觀測(cè)記錄始于1900年??谷諔?zhàn)爭(zhēng)期間遭到破壞。1947年更新驗(yàn)潮儀恢復(fù)驗(yàn)潮工作。建國后重新整修建筑更新設(shè)備,現(xiàn)用儀器為HCJ1型(又稱瓦爾代)水位計(jì),美國進(jìn)口SUTRON9000自動(dòng)水位計(jì)以及國家海洋局技術(shù)研究所生產(chǎn)的SCA6—1型聲學(xué)水位計(jì)。每天觀測(cè)三次,時(shí)間分別為:07:45~08:00,13:45~14:00,19:45~20:00,長(zhǎng)年獲取的潮位資料,經(jīng)嚴(yán)格的測(cè)量計(jì)算,得到青島驗(yàn)潮站海平面為2.429米,把它作為國家高程基準(zhǔn)。
從這里起算,測(cè)得位于青島觀象山這幢小石屋里旱井底部水袋瑪瑙的高程為72.260米。地理坐標(biāo)為東經(jīng)120°18′08″,北緯36°04′10″,國家測(cè)繪局將它確定為“中華人民共和國水準(zhǔn)原點(diǎn)”。全國的海拔高度都是以這一原點(diǎn)為坐標(biāo)測(cè)量計(jì)算出來的。1956年黃海高程系水準(zhǔn)原點(diǎn)的絕對(duì)高程為72.289m。該高程系是由1950年至1956年,7年的驗(yàn)潮資料計(jì)算確定的黃海平均海水面,作為高程的基準(zhǔn)面。并推算青島水準(zhǔn)原點(diǎn)的高程為72.289m
。目前我國采用“1985年國家高程基準(zhǔn)”,它是以青島驗(yàn)潮站1952年至1979年驗(yàn)潮資料計(jì)算確定的黃海平均海水面作為高程系統(tǒng)的基準(zhǔn)面,并推算青島水準(zhǔn)原點(diǎn)(高程系統(tǒng)的統(tǒng)一起算點(diǎn))的高程為72.260m。2.4高程系統(tǒng)2.4高程系統(tǒng)“1956年黃海高程”=“1985年國家高程基準(zhǔn)”+0.029(米)
“1956年黃海高程”=“吳凇高程基準(zhǔn)”-1.688(米)
“1956年黃海高程”=“珠江高程基準(zhǔn)”+0.586(米)
“1985年國家高程基準(zhǔn)”=“1956年黃海高程”-0.029(米)
“1985年國家高程基準(zhǔn)”=“吳凇高程基準(zhǔn)”-1.717(米)
“1985年國家高程基準(zhǔn)”=“珠江高程基準(zhǔn)”+0.557(米)
謝謝大家!數(shù)字地形測(cè)量學(xué)武漢大學(xué)測(cè)繪學(xué)院DigitalTopography第三章角度測(cè)量與經(jīng)緯儀(全站儀)3.1角度測(cè)量原理3.2經(jīng)緯儀的分類及基本結(jié)構(gòu)3.3經(jīng)緯儀(全站儀)的對(duì)中整平3.4水平角的觀測(cè)方法3.5水平角觀測(cè)的誤差3.6豎盤構(gòu)造及豎角測(cè)定3.7經(jīng)緯儀檢驗(yàn)與校正3.1角度測(cè)量原理
角度測(cè)量包括水平角測(cè)量和豎直角測(cè)量。水平角測(cè)量用于確定點(diǎn)的平面位置。豎直角測(cè)量用于測(cè)定高差或?qū)A斜距離改化成水平距離。常用儀器經(jīng)緯儀全站儀3.1角度測(cè)量原理
水平角:相交的兩直線之間的夾角在水平面上的投影。ABOab儀器安置的高低及瞄準(zhǔn)目標(biāo)的高低不同部位對(duì)水平角的觀測(cè)有無影響?角值范圍:0?~360?3.1角度測(cè)量原理3.2經(jīng)緯儀的分類及基本結(jié)構(gòu)1、游標(biāo)經(jīng)緯儀:金屬度盤2、光學(xué)經(jīng)緯儀:通過光學(xué)度盤(玻璃度盤)的放大來讀數(shù)3、電子經(jīng)緯儀:用電子學(xué)的方法來讀數(shù)的經(jīng)緯儀。4、電子全站儀:能同時(shí)測(cè)量角度和距離。DJ07DJ01DJ2DJ6DJ15
一測(cè)回水平方向觀測(cè)中誤差“3.2經(jīng)緯儀的分類及基本結(jié)構(gòu)(1)經(jīng)緯儀的分類游標(biāo)經(jīng)緯儀3.2經(jīng)緯儀的分類及基本結(jié)構(gòu)金屬度盤光學(xué)經(jīng)緯儀3.2經(jīng)緯儀的分類及基本結(jié)構(gòu)玻璃度盤3.2經(jīng)緯儀的分類及基本結(jié)構(gòu)玻璃度盤光學(xué)經(jīng)緯儀Wild第一臺(tái)電子經(jīng)緯儀(1978年生產(chǎn)3.2經(jīng)緯儀的分類及基本結(jié)構(gòu)電子度盤電子經(jīng)緯儀3.2經(jīng)緯儀的分類及基本結(jié)構(gòu)電子度盤電子經(jīng)緯儀(2)經(jīng)緯儀基本結(jié)構(gòu)照準(zhǔn)部——水平制動(dòng)螺旋、微動(dòng)螺旋——豎軸望遠(yuǎn)鏡——豎直制動(dòng)螺旋、微動(dòng)螺旋——橫軸、視準(zhǔn)軸水平度盤、豎直度盤及其分劃中心圓水準(zhǔn)器——圓水準(zhǔn)器的水準(zhǔn)軸水準(zhǔn)管——水準(zhǔn)管軸光學(xué)對(duì)中器——光學(xué)垂線3.2經(jīng)緯儀的分類及基本結(jié)構(gòu)
DJ6光學(xué)經(jīng)緯儀包括基座、度盤、照準(zhǔn)部三大部分。垂直制動(dòng)水平微動(dòng)讀數(shù)目鏡水平度盤轉(zhuǎn)換輪垂直微動(dòng)光學(xué)對(duì)點(diǎn)器補(bǔ)償器轉(zhuǎn)換鈕望遠(yuǎn)鏡圓水準(zhǔn)器3.2經(jīng)緯儀的分類及基本結(jié)構(gòu)1、基座
由軸座、腳螺旋、底板、三角壓板等組成。
作用:用于連接和整平。2、度盤
包括水平度盤和豎直度盤,由光學(xué)玻璃制成。
注記:0?~360?
分劃:20'、30'、1?三種注:①水平度盤順時(shí)針注記,與豎軸不固定,不隨
望遠(yuǎn)鏡轉(zhuǎn)動(dòng);②水平度盤有復(fù)測(cè)鈕或變換鈕,用作改變觀測(cè)
方向的角度值;③豎直度盤順時(shí)針注記或逆時(shí)針注記,與望遠(yuǎn)
鏡固定,隨望遠(yuǎn)鏡一起轉(zhuǎn)動(dòng)。DJ6光學(xué)經(jīng)緯儀的構(gòu)造3.2經(jīng)緯儀的分類及基本結(jié)構(gòu)3、照準(zhǔn)部
主要由望遠(yuǎn)鏡、支架、豎直軸、水平軸、豎直制動(dòng)微動(dòng)螺旋、水平制動(dòng)微動(dòng)螺旋、讀數(shù)設(shè)備、水準(zhǔn)器和光學(xué)對(duì)點(diǎn)器等組成。
望遠(yuǎn)鏡—用于瞄準(zhǔn)目標(biāo)
圓水準(zhǔn)器—用于粗略整平儀器
管水準(zhǔn)器—用于精確整平儀器
光學(xué)對(duì)點(diǎn)器—用于使度盤中心和測(cè)點(diǎn)
在同一鉛垂線上
讀數(shù)裝置—用于讀數(shù)DJ6光學(xué)經(jīng)緯儀的構(gòu)造3.2經(jīng)緯儀的分類及基本結(jié)構(gòu)4、輔助工具
測(cè)釬、標(biāo)桿和覘牌均為經(jīng)緯儀瞄準(zhǔn)目標(biāo)時(shí)所使用的照準(zhǔn)工具。
DJ6光學(xué)經(jīng)緯儀的構(gòu)造3.2經(jīng)緯儀的分類及基本結(jié)構(gòu)總結(jié)經(jīng)緯儀常用旋鈕的作用(1)望遠(yuǎn)鏡物鏡對(duì)光螺旋:調(diào)清物像,讓目標(biāo)成像在十字絲分劃板上。(2)望遠(yuǎn)鏡目鏡對(duì)光螺旋:調(diào)清十字絲,放大物像(3)水平制動(dòng)螺旋:限制照準(zhǔn)部在水平方向上轉(zhuǎn)動(dòng)(4)水平微動(dòng)螺旋:精確控制水平方向?qū)c(diǎn),只有在水平制動(dòng)旋鈕鎖定后才起作用(5)水平度盤位置變換手輪:用于設(shè)定某一個(gè)方向的水平角為某一角度值(6)望遠(yuǎn)鏡制動(dòng)旋鈕:控制望遠(yuǎn)鏡繞橫軸轉(zhuǎn)動(dòng)(7)望遠(yuǎn)鏡微動(dòng)螺旋:精確控制豎直方向?qū)c(diǎn),只在望遠(yuǎn)鏡制動(dòng)旋鈕鎖定后才起作用DJ6光學(xué)經(jīng)緯儀的構(gòu)造3.2經(jīng)緯儀的分類及基本結(jié)構(gòu)(8)反光鏡:調(diào)節(jié)讀數(shù)窗口的亮度(9)讀數(shù)目鏡對(duì)光螺旋:控制讀數(shù)窗口的清晰度(10)測(cè)微輪:用于調(diào)整讀數(shù)窗口中上下對(duì)徑分劃線的相對(duì)位置(當(dāng)上下對(duì)徑分劃線對(duì)齊時(shí)才能讀數(shù))(11)光學(xué)對(duì)中器:用于觀察儀器中心是否與地面測(cè)站點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)(12)對(duì)中器對(duì)光螺旋:用于調(diào)節(jié)對(duì)中器目鏡及物鏡的清晰度,以便能看清地面上的測(cè)站點(diǎn)(13)度盤換像輪:用于在讀數(shù)窗口中切換水平度盤和豎直度盤的影像。DJ6光學(xué)經(jīng)緯儀的構(gòu)造3.2經(jīng)緯儀的分類及基本結(jié)構(gòu)(3)光學(xué)經(jīng)緯儀度盤讀數(shù)原理
1、帶分劃尺的顯微鏡
2、單平板玻璃測(cè)微器
3、雙平板玻璃測(cè)微器的基本原理
3.2經(jīng)緯儀的分類及基本結(jié)構(gòu)1、帶分劃尺的顯微鏡0
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