測(cè)量與計(jì)算的基準(zhǔn)面

測(cè)量與計(jì)算的基準(zhǔn)面第1頁，課件共17頁，創(chuàng)作于2023年2月引言我們考察一下大地測(cè)量的作業(yè)環(huán)境——地球表面。地球表面（通常被稱為地球自然表面）是很不規(guī)則的，高山、深谷、平原、丘陵、江河湖海相互交錯(cuò)，高低起伏，地形錯(cuò)綜復(fù)雜。舉例來講，世界最高的珠穆朗瑪峰（8848.13m）和最低的馬里亞納海溝（11022m）兩者高差接近兩萬米，約為地球半徑的千分之三。地球表面是野外測(cè)量的依托面，也是地形測(cè)量、攝影測(cè)量的描述對(duì)象。顯然在地球自然表面上無法處理測(cè)量成果，這就需要選擇一個(gè)用于處理測(cè)量成果的基準(zhǔn)面。這個(gè)基準(zhǔn)面應(yīng)該與地球體形極為接近，可用簡(jiǎn)單數(shù)學(xué)公式表示，并且能確定其與地球相關(guān)位置。第2頁，課件共17頁，創(chuàng)作于2023年2月本節(jié)內(nèi)容簡(jiǎn)介野外測(cè)量的基準(zhǔn)面鉛垂線水準(zhǔn)面高程基準(zhǔn)面平均海水面大地水準(zhǔn)面與大地體似大地水準(zhǔn)面測(cè)量計(jì)算的基準(zhǔn)面地球橢球參考橢球第3頁，課件共17頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)野外測(cè)量的基準(zhǔn)面鉛垂線定義性質(zhì)水準(zhǔn)面定義性質(zhì)野外測(cè)量的基準(zhǔn)面本節(jié)主要內(nèi)容第4頁，課件共17頁，創(chuàng)作于2023年2月一、鉛垂線定義：在地球重力場(chǎng)中，重力的作用線被稱為鉛垂線，有時(shí)簡(jiǎn)稱為垂線。重力線方向就是鉛垂線方向。特性：鉛垂線不是平面曲線，而是既有微小曲率又有微小撓率的空間曲線。

第5頁，課件共17頁，創(chuàng)作于2023年2月二、水準(zhǔn)面定義：液體靜止的表面就稱為水準(zhǔn)面。特性：水準(zhǔn)面是一個(gè)客觀存在、處處與鉛垂線正交的面。水準(zhǔn)面有無窮多個(gè)。水準(zhǔn)面都彎向地心。水準(zhǔn)面間互不平行。注意：水準(zhǔn)面、鉛垂線就是大地測(cè)量外業(yè)的基準(zhǔn)面和線。

第6頁，課件共17頁，創(chuàng)作于2023年2月三、野外測(cè)量的基準(zhǔn)面野外測(cè)量是通過水準(zhǔn)器使儀器整平的，當(dāng)水準(zhǔn)器氣泡居中，氣泡中央的切線就是一條水平線，當(dāng)測(cè)量?jī)x器各部件相互關(guān)系正確時(shí)，儀器垂直軸方向就與鉛垂線方向一致，水平度盤就是何水準(zhǔn)面相切的水平面。所以，實(shí)際測(cè)得的水平角是在高低不同的水準(zhǔn)面上的角度；三角網(wǎng)中的起始邊長(zhǎng)，是在不同高度的水準(zhǔn)面上量得的長(zhǎng)度；按幾何水準(zhǔn)法測(cè)定的高差是不同高度水準(zhǔn)面間的鉛垂線長(zhǎng)。因此，水準(zhǔn)面、鉛垂線就是大地測(cè)量外業(yè)的基準(zhǔn)面和線。第7頁，課件共17頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)高程基準(zhǔn)面平均海水面與海拔高情況簡(jiǎn)介高程基準(zhǔn)大地水準(zhǔn)面定義性質(zhì)似大地水準(zhǔn)面性質(zhì)正常高本節(jié)主要內(nèi)容第8頁，課件共17頁，創(chuàng)作于2023年2月一、平均海水面為了明顯而穩(wěn)固地標(biāo)志出高程起算面的位置，需要建立一個(gè)永久性水準(zhǔn)點(diǎn)，用精密水準(zhǔn)測(cè)量將它與平均海水面聯(lián)系起來，作為國家大地控制網(wǎng)的高程起算點(diǎn)，這個(gè)水準(zhǔn)點(diǎn)稱為水準(zhǔn)原點(diǎn)。

我國的水準(zhǔn)原點(diǎn)位于青島觀象山，由一個(gè)原點(diǎn)和五個(gè)附點(diǎn)構(gòu)成——水準(zhǔn)原點(diǎn)網(wǎng)，附點(diǎn)用于監(jiān)測(cè)原點(diǎn)的穩(wěn)定性及保證聯(lián)測(cè)精度。

1956年黃海平均海水面——原點(diǎn)高程定為高出黃海平均海水面72.2893米，所用資料是1950—1956年7年的驗(yàn)潮結(jié)果。我國從1957～1987年30年的國家水準(zhǔn)測(cè)量成果都屬于這個(gè)高程系統(tǒng)。

1985年國家高程基準(zhǔn)——原點(diǎn)高程定為高出黃海平均海水面72.2604米，所用資料是1952—1979年28年的驗(yàn)潮結(jié)果，采用青島水準(zhǔn)原點(diǎn)網(wǎng)與沙子口備用水準(zhǔn)網(wǎng)1980年觀測(cè)的成果，經(jīng)平差得到的新基準(zhǔn)比1956年黃海平均海水面高0.0389米，但驗(yàn)潮站標(biāo)志與水準(zhǔn)原點(diǎn)聯(lián)測(cè)值增大0.010米，因而，青島水準(zhǔn)原點(diǎn)高程變動(dòng)值為0.0289米。

第9頁，課件共17頁，創(chuàng)作于2023年2月第10頁，課件共17頁，創(chuàng)作于2023年2月二、大地水準(zhǔn)面引入：為了使測(cè)量成果有一個(gè)共同的基準(zhǔn)面，可以選擇一個(gè)十分接近地球表面又能代表地球形狀和大小的水準(zhǔn)面作為共同標(biāo)準(zhǔn)。

定義：設(shè)想海洋處于靜止平衡狀態(tài)時(shí)，并將它延伸到大陸內(nèi)部且保持處處與鉛垂線正交的水準(zhǔn)面，來表示地球的形狀是最理想的，這個(gè)面稱為大地水準(zhǔn)面。

大地體：大地水準(zhǔn)面是一個(gè)光滑的閉合曲面，由它包圍的形體是地球的真正形體，稱為大地體。

第11頁，課件共17頁，創(chuàng)作于2023年2月第12頁，課件共17頁，創(chuàng)作于2023年2月三、似大地水準(zhǔn)面第13頁，課件共17頁，創(chuàng)作于2023年2月第14頁，課件共17頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)測(cè)量計(jì)算的基準(zhǔn)面地球橢球大地測(cè)量計(jì)算的基準(zhǔn)面應(yīng)滿足的條件地球橢球的定義地球橢球滿足的條件參考橢球定義作用其它本節(jié)主要內(nèi)容第15頁，課件共17頁，創(chuàng)作于2023年2月一、地球橢球大地測(cè)量計(jì)算的基準(zhǔn)面應(yīng)滿足的條件應(yīng)是接近地球形體的一個(gè)曲面這個(gè)曲面應(yīng)當(dāng)便于數(shù)學(xué)運(yùn)算這個(gè)曲面對(duì)于大地體的位置要固定下來地球橢球由地理知識(shí)可以知道，地球是一個(gè)兩極略扁的橢球體。用數(shù)學(xué)語言加以描述便是：由大地水準(zhǔn)面包圍而成的大地體接近于一個(gè)具有微小扁率的旋轉(zhuǎn)橢球。與大地體吻合得最好的旋轉(zhuǎn)橢球稱為地球橢球（總橢球或平均橢球）。

地球橢球應(yīng)滿足的條件與地球質(zhì)量相等，旋轉(zhuǎn)角速度相等與大地體體積相等，總橢球面與大地水準(zhǔn)面之間差距地平方和最小中心與地心重合，短軸與地球平自轉(zhuǎn)軸重合，大地起始子午面與天文子午面平行。第16頁，課件共17頁，創(chuàng)作于2023年2月二、參考橢球定義：具有一定的參數(shù)、定位和定向，并用來代表某一地區(qū)大地水準(zhǔn)面的地球橢球。

作用：它是代表地球的數(shù)學(xué)表面。