無人機(jī)航測技術(shù)與應(yīng)用課件：測繪基礎(chǔ)知識

測繪基礎(chǔ)知識2.1.1測量學(xué)的任務(wù)及其作用

測量學(xué)是研究地球的形狀和大小，確定地面點(diǎn)位（包括空中、地下和海底），以及對于這些空間位置信息進(jìn)行處理、存儲(chǔ)、管理的科學(xué)。

測量學(xué)按照研究范圍和對象的不同，可分為以下幾個(gè)分支學(xué)科：大地測量學(xué)攝影測量與遙感學(xué)地圖制圖學(xué)海洋測繪學(xué)普通測量學(xué)

測量學(xué)在工程建設(shè)中的應(yīng)用：

勘測設(shè)計(jì)階段：測繪各種比例尺的地形圖，供工程設(shè)計(jì)使用。如修公路，為了確定一條經(jīng)濟(jì)合理的路線，必須預(yù)先測繪路線附近的地形圖，在地形圖上進(jìn)行路線設(shè)計(jì)。

施工階段：把線路和各種建筑物正確地測設(shè)到地面上,如將設(shè)計(jì)路線的位置標(biāo)定在地面上以指導(dǎo)施工。

竣工測量：在建筑物和構(gòu)筑物竣工驗(yàn)收時(shí)，為獲得工程建成后的各建筑物和構(gòu)筑物以及地下管網(wǎng)的平面位置和高程等資料而進(jìn)行的測量工作。

運(yùn)營階段：為改建、擴(kuò)大建而進(jìn)行的各種測量。

變形觀測：對監(jiān)視對象或物體（變形體）的變形進(jìn)行測量，從中了解變形的大小、空間分布及隨時(shí)間發(fā)展的情況，并做出正確的分析與預(yù)報(bào)。

2.1.2地球的形狀和大小測量工作的基準(zhǔn)面是作為測量數(shù)據(jù)處理、統(tǒng)一坐標(biāo)計(jì)算的基準(zhǔn)面。其必須具備兩個(gè)基本條件：基準(zhǔn)面的形狀和大小盡可能接近地球總的形體；能用簡單的幾何體和方程式表達(dá)。自由靜止的水面稱為水準(zhǔn)面，水準(zhǔn)面有無數(shù)個(gè)。海水面不是靜止的，而是有波浪和潮汐。海水面忽高忽低．其中通過平均海水面的水推面(與靜止的海水面最接近)，稱為大地水準(zhǔn)面。大地水準(zhǔn)面包圍的形體叫大地體，它可以代表地球的形狀和大小。

我國采用1975年IUGG(國際大地測量與地球物理聯(lián)合會(huì))推薦的地球橢球，其元素為

長半軸a=6378140m

短半軸b=6356755.3m

扁

率α==

測量工作就是以橢球面作為基準(zhǔn)面，井把這個(gè)面充當(dāng)?shù)厍虻臄?shù)學(xué)模型，在上面建立與地球一一對應(yīng)的坐標(biāo)系．從而確定地面點(diǎn)的位置

圖2-1大地水準(zhǔn)面和地球橢球a-大地水準(zhǔn)面；b-地球橢球1-地球橢球；2-大地水準(zhǔn)面2.1.3測量坐標(biāo)系(1)地理坐標(biāo)當(dāng)研究和測定整個(gè)地球的形狀或進(jìn)行大區(qū)域的測繪工作時(shí)，可用地理坐標(biāo)來確定地面點(diǎn)的位置。地理坐標(biāo)是一種球面坐標(biāo)，依據(jù)球體的不同而分為天文坐標(biāo)和大地坐標(biāo)。(2)平面直角坐標(biāo)在實(shí)際測量工作中，若用以角度為度量單位的球面坐標(biāo)來表示地面點(diǎn)的位置是不方便的，通常是采用平面直角坐標(biāo)。測量工作中所用的平面直角坐標(biāo)與數(shù)學(xué)上的直角坐標(biāo)基本相同，只是測量工作以x軸為縱軸，一般表示南北方向，以y軸為橫軸一般表示東西方向，象限為順時(shí)針編號，直線的方向都是從縱軸北端按順時(shí)針方向度量的，如圖2-4所示。這樣的規(guī)定，使數(shù)學(xué)中的三角公式在測量坐標(biāo)系中完全適用。

圖2－6投影分帶

圖2－76°帶和3°帶投影圖2-8高斯平面直角坐標(biāo)2.1.4高程系統(tǒng)在一般的測量工作中都以大地水準(zhǔn)面作為高程起算的基準(zhǔn)面。因此，地面任一點(diǎn)沿鉛垂線方向到大地水準(zhǔn)面的距離就稱為該點(diǎn)的絕對高程或海拔，簡稱高程，用H表示。如圖2-9所示，圖中的HA、HB分別表示地面上A、B兩點(diǎn)的高程。我國規(guī)定以1950~1956年間青島驗(yàn)潮站多年記錄的黃海平均海水面作為我國的大地水準(zhǔn)面，由此建立的高程系統(tǒng)稱為“1956年黃海高程系”。新的國家高程基準(zhǔn)面是根據(jù)青島驗(yàn)潮站1952-1979年間的驗(yàn)潮資料計(jì)算確定的，依此基準(zhǔn)面建立的高程系統(tǒng)稱為“1985國家高程基準(zhǔn)”。并于1987年開始啟用。2-9地面點(diǎn)的高程當(dāng)測區(qū)附近暫沒有國家高程點(diǎn)可聯(lián)測時(shí)，也可臨時(shí)假定一個(gè)水準(zhǔn)面作為該區(qū)的高程起算面。地面點(diǎn)沿鉛垂線至假定水準(zhǔn)面的距離，稱為該點(diǎn)的相對高程或假定高程。如圖2-9中的H

A、H

B分別為地面上A、B兩點(diǎn)的假定高程。

地面上兩點(diǎn)之間的高程之差稱為高差，用h表示，例如，A點(diǎn)至B點(diǎn)的高差可寫為2.1.5地形圖基本知識(1)地形圖的比例尺比例尺1:5001:10001:20001:50001:10000比例尺精度/m0.050.10.20.51表2-1地形圖比例尺精度表(2)地形圖的圖幅、圖號和圖廓2.1.6坐標(biāo)方位角由基本方向的指北端起，按順時(shí)針方向量到直線的水平角為該直線的方位角(Azimuth)，用A表示。所以方位角的定義域?yàn)槿鐖D2-11中O1、O2、O3和O4的方位角分別為A1、A2、A3和A4。若標(biāo)準(zhǔn)方向?yàn)樽鴺?biāo)縱軸方向，那么方位角就稱為坐標(biāo)方位角，用α表示。AFE=AEF±180°+γFɑFE=ɑEF±180°2.1.7測圖方法簡介測繪地形圖的目的是把現(xiàn)勢性較好的地形網(wǎng)，提供給不同用圖對象