測(cè)繪基礎(chǔ)知識(shí)知識(shí)點(diǎn)一認(rèn)識(shí)測(cè)繪

一、測(cè)繪的定義

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。

攝影測(cè)量與遙感工程測(cè)量學(xué)地形測(cè)量學(xué)地圖學(xué)大地測(cè)量學(xué)二、測(cè)繪學(xué)科的組成測(cè)繪學(xué)科海洋測(cè)繪學(xué)……1、大地測(cè)量學(xué)

大地測(cè)量學(xué)是研究和確定地球的形狀、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。

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。

二、測(cè)繪學(xué)科的組成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?jī)?nèi)容：圖根控制網(wǎng)的建立和地形圖的測(cè)繪。

二、測(cè)繪學(xué)科的組成3、攝影測(cè)量與遙感攝影測(cè)量與遙感技術(shù)主要研究攝影測(cè)量與遙感技術(shù)的生產(chǎn)、服務(wù)和管理等方面基本知識(shí)和技能，進(jìn)行攝影測(cè)量與遙感技術(shù)的生產(chǎn)、服務(wù)和管理等。二、測(cè)繪學(xué)科的組成4、工程測(cè)量學(xué)

工程測(cè)量學(xué)是研究工程建設(shè)和自然資源開發(fā)中，在規(guī)劃、勘測(cè)設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)營(yíng)管理各個(gè)階段進(jìn)行的控制測(cè)量、大比例尺地形測(cè)繪、地籍測(cè)繪、施工放樣、設(shè)備安裝、變形監(jiān)測(cè)及分析與預(yù)報(bào)等的理論和技術(shù)的學(xué)科。

二、測(cè)繪學(xué)科的組成5、地圖學(xué)

地圖學(xué)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。二、測(cè)繪學(xué)科的組成6、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。二、測(cè)繪學(xué)科的組成

1、提供一系列點(diǎn)的大地坐標(biāo)、高程和重力值，為科學(xué)研究、地形圖測(cè)繪和工程建設(shè)服務(wù)。

2、提供各種比例尺地形圖和地圖，作為規(guī)劃設(shè)計(jì)、工程施工和編制各種專用地圖的基礎(chǔ)。三、測(cè)繪工作的作用

3、準(zhǔn)確測(cè)繪國(guó)家陸海邊界和行政區(qū)劃界線，以保證國(guó)家領(lǐng)土完整和鄰邦友好相處。

4、為地震預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)、海底資源勘測(cè)、災(zāi)情監(jiān)測(cè)調(diào)查、人造衛(wèi)星發(fā)射、宇宙航行技術(shù)等提供測(cè)量保障。

5、為現(xiàn)代國(guó)防建設(shè)和確保現(xiàn)代化戰(zhàn)爭(zhēng)的勝利提供測(cè)繪保障。三、測(cè)繪工作的作用測(cè)繪技術(shù)已由常規(guī)的手工作業(yè)摸式向電子化、數(shù)字化、自動(dòng)化和智能化的方向發(fā)展。三、測(cè)繪的現(xiàn)狀與發(fā)展方向徠卡DNA03電子水準(zhǔn)儀條碼銦鋼尺三、測(cè)繪的現(xiàn)狀與發(fā)展方向徠卡TM30精密監(jiān)測(cè)機(jī)器人

三、測(cè)繪的現(xiàn)狀與發(fā)展方向南方云帆RTK三、測(cè)繪的現(xiàn)狀與發(fā)展方向哈瓦·測(cè)繪無(wú)人機(jī)（MEGA-V8III）三、測(cè)繪的現(xiàn)狀與發(fā)展方向GNSS在大壩外觀及滑坡監(jiān)測(cè)四、測(cè)繪學(xué)科的應(yīng)用

橋梁監(jiān)測(cè)道路施工及露天煤礦挖掘監(jiān)測(cè)高精度工業(yè)測(cè)量隧道開挖中的地質(zhì)超前預(yù)報(bào)及斷面測(cè)量遙感圖像處理GIS建庫(kù)知識(shí)點(diǎn)二地面點(diǎn)位的確定及測(cè)量坐標(biāo)系

確定地面點(diǎn)的位置，是通過(guò)在基準(zhǔn)面建立坐標(biāo)系，并測(cè)定點(diǎn)位之間的距離、角度和高差三個(gè)基本量來(lái)實(shí)現(xiàn)的。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)8848.86m。馬里亞納海溝深達(dá)11034m。（一）地球的自然表面一、地球的形狀和大小水準(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(wú)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）地球物理表面一、地球的形狀和大小與平靜的平均海水面相重合、并延伸通過(guò)陸地而形成的封閉曲面稱為大地水準(zhǔn)面

大地水準(zhǔn)面包圍的形體稱為大地體（Geoid）

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。

一、地球的形狀和大小（二）地球物理表面1、旋轉(zhuǎn)橢球面

由于大地水準(zhǔn)面是不規(guī)則曲面，無(wú)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)橢球體描地球表面。

一、地球的形狀和大小（三）地球數(shù)學(xué)表面2、參考橢球面為了將觀測(cè)成果準(zhǔn)確化算到橢球面上，各國(guó)根據(jù)本國(guó)的實(shí)際情況，采用與大地體非常接近自己的橢球體，并選擇地面上一點(diǎn)或多點(diǎn)使橢球旋轉(zhuǎn)定位，這個(gè)點(diǎn)稱為大地原點(diǎn)，旋轉(zhuǎn)后的橢球面稱做參考橢球面。其包圍的形體稱做參考橢球體。一、地球的形狀和大小（三）地球數(shù)學(xué)表面

1980年以后，采用1975國(guó)際橢球，坐標(biāo)原點(diǎn)設(shè)在陜西省涇陽(yáng)縣內(nèi)，建立了“1980年國(guó)家大地坐標(biāo)系”。

橢球名稱長(zhǎng)半軸

(米)短半軸

(米)扁率的倒數(shù),1/f使用的國(guó)家和地區(qū)克拉克（Clarke46356583.8294.9786982北美克拉克（Clarke）188063782456356510293.46北美白塞爾（Bessel1556356078.965299.1528434日本及臺(tái)灣International192463783886356911.9296.9993621歐洲、北美及中東克拉索夫斯基（Krasovsky）194063782456356863298.2997381俄羅斯、中國(guó)1975年國(guó)際會(huì)議推薦的參考橢球63781406356755298.257中國(guó)WGS198463781376356752.3142298.257223563全球下表列出了一些最常見的參考橢球：1、基準(zhǔn)線

外業(yè)：鉛垂線（重力的作用線）內(nèi)業(yè)：法線（經(jīng)過(guò)點(diǎn)并且與該點(diǎn)切平面垂直的那條直線）

（三）測(cè)量的基準(zhǔn)線和基準(zhǔn)面2、基準(zhǔn)面

外業(yè)：大地水準(zhǔn)面內(nèi)業(yè)：參考橢球面（三）測(cè)量的基準(zhǔn)線和基準(zhǔn)面1、天文經(jīng)緯度

通過(guò)地面一點(diǎn)和地球南北極的平面，稱為該點(diǎn)的子午面。子午面與地球表面的交線稱為子午線，或真子午線。通過(guò)地球某點(diǎn)的子午面與起始子午面之間所組成的二面角，稱為該點(diǎn)的天文經(jīng)度。過(guò)點(diǎn)的鉛垂線與赤道平面的夾角，稱為該點(diǎn)的天文緯度。二、地面點(diǎn)位置的表示方法（一）地理坐標(biāo)2、大地經(jīng)緯度表示地面點(diǎn)在參考橢球面上的位置，其基準(zhǔn)是參考橢球面的法線，它用大地經(jīng)度和大地緯度表示。是根據(jù)起始的大地原點(diǎn)坐標(biāo)和測(cè)量所得的數(shù)據(jù)推算出來(lái)的。大地原點(diǎn)的天文坐標(biāo)和大地坐標(biāo)是一致的。二、地面點(diǎn)位置的表示方法（一）地理坐標(biāo)

當(dāng)測(cè)區(qū)范圍較大時(shí)，就不能將地面點(diǎn)直接投影到水平面，必須將地面點(diǎn)先投影到橢球面上，然后再按照地圖投影的方法，將橢球面上的點(diǎn)投影到平面上。二、地面點(diǎn)位置的表示方法（二）高斯平面直角坐標(biāo)

1、高斯投影二、地面點(diǎn)位置的表示方法（二）高斯平面直角坐標(biāo)

1、高斯投影二、地面點(diǎn)位置的表示方法（二）高斯平面直角坐標(biāo)高斯投影具有如下特性：（1）投影前后角度保持不變（等角投影）。（2）中央子午線投影后為直線；其余經(jīng)線為凹向中央子午線的對(duì)稱曲線。（3）赤道投影后為直線且與中央子午線正交；其余緯線為凹向兩極的對(duì)稱曲線。（4）除中央子午線外均存在長(zhǎng)度變形，而且離中央子午線越遠(yuǎn)，長(zhǎng)度變形也越大。

1、高斯投影二、地面點(diǎn)位置的表示方法（二）高斯平面直角坐標(biāo)2、投影帶劃分、坐標(biāo)系6°帶全球共劃分為60帶，帶號(hào)用數(shù)字1—60表示，中央子午線的經(jīng)度λ0與帶號(hào)N的關(guān)系式為：λ0＝6N－3二、地面點(diǎn)位置的表示方法（二）高斯平面直角坐標(biāo)

3°帶當(dāng)要求投影變形更小時(shí)，可采用3?帶投影。從1°30′經(jīng)線開始，自西向東每隔經(jīng)差3°劃分為一帶，全球共劃分為120帶。3°帶中央子午線的經(jīng)度λ0′與帶號(hào)N′的關(guān)系式為：λ0′＝3N′

2、投影帶劃分、坐標(biāo)系二、地面點(diǎn)位置的表示方法（二）高斯平面直角坐標(biāo)3度帶帶號(hào)N′計(jì)算：例2：已知某點(diǎn)的大地經(jīng)度為119°，則該點(diǎn)在3°帶第

帶內(nèi)，其中央子午線的經(jīng)度為

。3、高斯平面直角坐標(biāo)系

中央子午線投影后的直線為X軸，向北為正，以赤道投影后的直線為Y軸,向東為正。二、地面點(diǎn)位置的表示方法（二）高斯平面直角坐標(biāo)我國(guó)位于北半球，縱坐標(biāo)衡為正值。橫坐標(biāo)則有正值和負(fù)值。為計(jì)算方便，規(guī)定每一帶的坐標(biāo)原點(diǎn)西移500公里。為了區(qū)分某點(diǎn)所在的投影帶，規(guī)定在橫坐標(biāo)前加上帶號(hào)。可根據(jù)Y坐標(biāo)值的前兩位判斷是3°或6°帶的坐標(biāo)值。這種由帶號(hào)、500km和自然值三部分組成的橫坐標(biāo)值Y稱為橫坐標(biāo)統(tǒng)一值或通用值。例：兩個(gè)點(diǎn)的Y坐標(biāo)，分別是：yA＝＋136780m，yB＝－272440m。縱軸西移后：規(guī)定在橫坐標(biāo)值前冠以投影帶帶號(hào)。如A、B兩點(diǎn)均位于第20號(hào)帶，則：南北方向?yàn)榭v坐標(biāo)軸，記作x軸；以東西方向?yàn)闄M坐標(biāo)軸，記作y軸；

坐標(biāo)原點(diǎn)O，一般選在測(cè)區(qū)的西南角，使測(cè)區(qū)內(nèi)各點(diǎn)的x、y坐標(biāo)均為正值；

角度從北方向開始起算，象限劃分是順時(shí)針編號(hào)。二、地面點(diǎn)位置的表示方法（三）平面直角坐標(biāo)WGS-84是美國(guó)國(guó)防部研制確定的大地坐標(biāo)系,其坐標(biāo)系的幾何定義是:原點(diǎn)在地球質(zhì)心,z軸指向BIH1984.0定義的協(xié)議地球極(CTP)方向,X軸指向BIH1984.0的零子午面和CTP赤道的交點(diǎn)。Y軸與Z、X軸構(gòu)成右手坐標(biāo)系。二、地面點(diǎn)位置的表示方法（四）WGS-84大地坐標(biāo)我國(guó)當(dāng)前最新的國(guó)家大地坐標(biāo)系，英文名稱為ChinaGeodeticCoordinateSystem2000，英文縮寫為CGCS2000。我國(guó)自2008年7月1日起啟用2000國(guó)家大地坐標(biāo)系，“2000國(guó)家大地坐標(biāo)系”是全球地心坐標(biāo)系。二、地面點(diǎn)位置的表示方法（五）CGCS2000國(guó)家大地坐標(biāo)系1、絕對(duì)高程（HA）

地面點(diǎn)到大地水準(zhǔn)面的鉛垂距離。

黃海平均海水面二、地面點(diǎn)位置的表示方法（六）高程

由于平均海水面不便于隨時(shí)聯(lián)測(cè)使用，故在青島觀象山建立了“中華人民共和國(guó)水準(zhǔn)原點(diǎn)”，作為全國(guó)推算高程的依據(jù)。測(cè)得水準(zhǔn)原點(diǎn)的高程為72.2604m；1985年決定啟用這一新的原點(diǎn)高程作為全國(guó)推算高程的基準(zhǔn)，并命名為“1985國(guó)家高程基準(zhǔn)”。2、相對(duì)高程（HA′）

地面點(diǎn)到任意假定水準(zhǔn)面的鉛垂距離。3、高差（hAB）

兩點(diǎn)的高程之差。高差具有方向性和正負(fù)，但與高程基準(zhǔn)面的選取無(wú)關(guān)。

hAB=HB-HA=HB′

-HA′hAB=-hBA

知識(shí)點(diǎn)三用水平面代替水準(zhǔn)面的限度一、對(duì)距離的影響（△D）

因

且θ角很小，所以只取前兩項(xiàng)代入，得

因?yàn)棣龋紻／R，故

結(jié)論：在半徑為10km的區(qū)域，地球曲率對(duì)水平距離的影響可以忽略不計(jì)。

取地球半徑R=6371km，并以不同的距離D值代入，則可求出距離誤差ΔD和相對(duì)誤差ΔD/D，如下表所示。

二、對(duì)高程的影響（△h）結(jié)論：用水平面代替水準(zhǔn)面，對(duì)高程的影響是很大的，因此，在進(jìn)行高程測(cè)量時(shí)，即使距離很短，也應(yīng)顧及地球曲率對(duì)高程的影響。

以不同的距離D值代入，可求出相應(yīng)△h，如下表所示。三、對(duì)水平角的影響

從球面三角學(xué)可知，同一空間多邊形在球面上投影的各內(nèi)角和，比在平面上投影的各內(nèi)角和大一個(gè)球面角超值ε。ε：球面角超值（″）

P：球面多邊形的面積（km2）