大地测量学的基本理论.ppt

大地测量学基础 隋心 辽宁工程技术大学 测绘学院 辽宁工程技术大学 测绘学院 第二章 大地测量学的基本理论 §2.1 大地测量的基准面和基准线 §2.2 常用大地测量坐标系统 §2.3 高程系统概述 §2.4 关于确定地球形状的基本方法 §2.5 空间大地测量学介绍 辽宁工程技术大学 测绘学院 §2.1大地测量的基准面和基准线 辽宁工程技术大学 测绘学院 大地测量学的基本理论大地测量的基准面和基准线水准面和大地水准面 水准面和大地水准面 铅垂线 定义 水准面 定义 性质 野外测量的基准面 大地水准面 辽宁工程技术大学 测绘学院 大地测量学的基本理论大地测量的基准面和基准线水准面和大地水准面 铅垂线 定义：在地球重力场中，重力的作用线被称为铅垂线，有时简称为垂线。重力线方向就是铅垂线方向。 辽宁工程技术大学 测绘学院 大地测量学的基本理论大地测量的基准面和基准线水准面和大地水准面 水准面 定义：液体静止的表面就称为水准面。 特性： 水准面是一个客观存在、处处与铅垂线正交的面。 水准面有无穷多个。 水准面都弯向地心。 水准面间互不平行。 注意：水准面、铅垂线就是大地测量外业的基准面和线。 辽宁工程技术大学 测绘学院 大地测量学的基本理论大地测量的基准面和基准线水准面和大地水准面 野外测量的基准面 野外测量是通过水准器使仪器整平的，当水准器气泡居中，气泡中央的切线就是一条水平线，当测量仪器各部件相互关系正确时，仪器垂直轴方向就与铅垂线方向一致，水平度盘就是和水准面相切的水平面。 所以，实际测得的水平角是在高低不同的水准面上的角度；三角网中的起始边长，是在不同高度的水准面上量得的长度；按几何水准法测定的高差是不同高度水准面间的铅垂线长。 因此，水准面、铅垂线就是大地测量外业的基准面和线。 辽宁工程技术大学 测绘学院 大地测量学的基本理论大地测量的基准面和基准线水准面和大地水准面 大地水准面 引入：为了使测量成果有一个共同的基准面，可以选择一个十分接近地球表面又能代表地球形状和大小的水准面作为共同标准。 定义：设想海洋处于静止平衡状态时，并将它延伸到大陆内部且保持处处与铅垂线正交、包围整个地球的、封闭的水准面，称为大地水准面。 大地体：大地水准面是一个光滑的闭合曲面，由它包围的形体是地球的真正形体，称为大地体。 辽宁工程技术大学 测绘学院 大地测量学的基本理论大地测量的基准面和基准线地球椭球 地球椭球 参考椭球 定义 作用 总地球椭球 定义 满足的条件 辽宁工程技术大学 测绘学院 大地测量学的基本理论大地测量的基准面和基准线地球椭球 参考椭球 定义：形状和大小与大地体相近并且两者之间的相对位置确定的旋转椭球称为参考椭球。 作用： 它是代表地球的数学表面。 它是大地测量计算的基准面。 它是研究大地水准面形状的参考面。 在地球投影中，是用参考椭球面代表地球表面的。 注意：参考椭球面是大地测量计算的基准面，相应地，它的法线是计算的基准线。 辽宁工程技术大学 测绘学院 大地测量学的基本理论大地测量的基准面和基准线地球椭球 总地球椭球 定义：一个和大地体最为接近，密合最好的椭球称为总地球椭球或平均椭球。 满足的条件： 与地球质量相等，旋转角速度相等 与大地体体积相等，总椭球面与大地水准面之间的差距平方和最小 中心与地心重合，短轴与地球自转轴重合，大地起始子午面与天文起始子午面平行。 辽宁工程技术大学 测绘学院 大地测量学的基本理论大地测量的基准面和基准线地球椭球 地球椭球的基本几何参数 椭圆的长半轴： a 椭圆的短半轴： b 椭圆的扁率： 五个基本几何参数 椭圆的第一偏心率： 椭圆的第二偏心率： a、b称为长度元素 扁率反映了椭球体的扁平程度 e′和e反映椭球体的扁平程度，偏心率越大，椭球愈扁 辽宁工程技术大学 测绘学院 决定旋转椭球的形状和大小，只需知道五个参数中的两个就够了，但其中至少要有一个长度元素（如a或b）。 为简化书写，常引入以下符号和两个辅助函数： 注 意 式中，W 第一基本纬度函数，V 第二基本纬度函数。 辽宁工程技术大学 测绘学院 我国所采用的1954年北京坐标系应用的是克拉索夫斯基椭球参数；以后采用的1980国家大地坐标系应用的是1975国际椭球参数；而GPS应用的是WGS-84系椭球参数。 辽宁工程技术大学 测绘学院 大地测量学的基本理论大地测量的基准面和基准线垂线偏差 垂线偏差 垂线偏差：大地水准面的铅垂线与椭球面的法线也必然不会重合，两者之间的夹角称为垂线偏差 μ。 大地水准面差距：大地水准面与椭球面在某一点上的高差称为大地水准面差距，用N表示。 辽宁工程技术大学 测绘学院 §2.2 常用大地测量坐标系统 辽宁工程技术大学