数字地形测量学ppt课件.ppt
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DigitalTopography第二章第二章测量的基本知识测量的基本知识2.1地球的形状和大小地球的形状和大小2.2用水平面代替水准面的限度用水平面代替水准面的限度2.3测量坐标系与高斯投影测量坐标系与高斯投影2.4高程系统高程系统2.5地形图的基本知识地形图的基本知识2.6地形图的分幅与编号地形图的分幅与编号2.7直线的定向直线的定向2可可编辑编辑ppt2.1地球的形状和大小地球的形状和大小3可可编辑编辑ppt*地球的自然表面地球的自然表面:
地球的自然表面高低起伏,其地球的自然表面高低起伏,其形状十分复杂。
海洋的面积占形状十分复杂。
海洋的面积占71%,陆地的面积占陆地的面积占29%。
*珠穆朗玛峰高达珠穆朗玛峰高达8848.13m*马里亚纳海沟深达马里亚纳海沟深达11022m人类认识地球的过程经过了2-3千年的过程第4页一、地球的自然表面一、地球的自然表面地球的形状是一个南北极稍扁的,类似于一个椭圆绕其短轴旋转的椭球体。
地球的形状是一个南北极稍扁的,类似于一个椭圆绕其短轴旋转的椭球体。
4可可编辑编辑ppt当海洋静止时,自由水面与该面上各点的重力方向(铅垂线)成正交,这个面叫水准面(海洋)。
*水准面:
水准面:
液体受重力而形成的静止表面称为水准面。
液体受重力而形成的静止表面称为水准面。
是一个处处与重力方向垂直的连续曲面。
有无数个水是一个处处与重力方向垂直的连续曲面。
有无数个水准面。
准面。
P离心力地球引力重力垂球铅垂线同一水准面上的重力位处处相等;同一水准面上的重力位处处相等;同一水准面上任一点的铅垂线都与水准面相正交。
同一水准面上任一点的铅垂线都与水准面相正交。
二、大地水准面二、大地水准面5可可编辑编辑pptP在众多的水准面中,有一个与在众多的水准面中,有一个与静止的平均海水面相重合静止的平均海水面相重合,并,并假想其穿过大陆、岛屿形成一个假想其穿过大陆、岛屿形成一个闭合曲面闭合曲面,这就是大地水准面。
,这就是大地水准面。
它实际是一个起伏不平(?
)的重力等位面它实际是一个起伏不平(?
)的重力等位面地球物理表面。
地球物理表面。
它所包围的形体称为大地体。
它所包围的形体称为大地体。
由于地表起伏以及地球内质量分布不均匀,所以大地水准面由于地表起伏以及地球内质量分布不均匀,所以大地水准面是个复杂的曲面是个复杂的曲面。
由于大地水准面是不规则曲面,无法准确描述和计算。
也难以在其面上处由于大地水准面是不规则曲面,无法准确描述和计算。
也难以在其面上处理测量成果因此,用一非常接近大地水准面的数学面理测量成果因此,用一非常接近大地水准面的数学面-旋转椭球面旋转椭球面代替大代替大地水准面,用旋转椭球体描述地球。
地水准面,用旋转椭球体描述地球。
二、大地水准面二、大地水准面6可可编辑编辑ppt大地体绕短轴旋转。
在测量和制图中就用旋转椭球体来代替大地球体,这个旋转椭球体通常称为地球椭球体,简称椭球体。
它是一个规则的数学表面,所以人们视其为地球体的数学表面,也是对地球形体的二级逼近,用于测量计算的基准面。
地球椭球分类地球椭球分类总地球椭球总地球椭球:
与全球范围内的大地水准面最佳拟合与全球范围内的大地水准面最佳拟合参考椭球参考椭球:
与某个区域的大地水准面最佳拟合与某个区域的大地水准面最佳拟合大地水准面大地水准面差距N配合最佳的参考椭球面三、三、地球椭球地球椭球7可可编辑编辑ppt第8页大地水准面差距大地水准面差距:
地球椭球与地球椭球与大地水准面的距离大地水准面的距离垂线偏差垂线偏差:
地面一点对大地水地面一点对大地水准面的垂线和对于准面的垂线和对于地球椭球面地球椭球面的法线夹角的法线夹角.三、地球椭球8可可编辑编辑ppt*参考椭球面:
一个以椭圆的短轴为旋转轴的旋转椭球体的表面。
椭参考椭球面:
一个以椭圆的短轴为旋转轴的旋转椭球体的表面。
椭球体的大小和大地体十分接近。
球体的大小和大地体十分接近。
参考椭球面可用数学模型表示。
参考椭球面可用数学模型表示。
ab大地原点:
大地原点:
确定大地水准面和参考椭球确定大地水准面和参考椭球面的相互关系。
面的相互关系。
定向:
短轴平行于地轴定向:
短轴平行于地轴定位:
大地体与椭球体相切定位:
大地体与椭球体相切定大小:
椭球的基本元素一定定大小:
椭球的基本元素一定PP垂线和法线重合我国大地原点在西安泾阳县永乐镇四、参考椭球面四、参考椭球面9可可编辑编辑ppt1、代表地球的数学表面;、代表地球的数学表面;2、大地测量计算的基准面;、大地测量计算的基准面;3、研究大地水准面的参考面;、研究大地水准面的参考面;4、地图投影的参考面。
、地图投影的参考面。
四、参考椭球面四、参考椭球面10可可编辑编辑ppt地球自然表面大地水准面参考椭球面图地球的形状和大小水准面四、参考椭球面四、参考椭球面11可可编辑编辑ppt测量工作的基准线测量工作的基准线铅垂线铅垂线。
测量工作的基准面测量工作的基准面大地水准面。
大地水准面。
测量内业计算的基准线测量内业计算的基准线法线。
法线。
测量内业计算的基准面测量内业计算的基准面参考椭球面。
参考椭球面。
OOGG大地水大地水准面准面铅垂线五、测量工作的基准线和基准面测量工作的基准线和基准面12可可编辑编辑ppt基本原则基本原则:
11、从整体到局部;、从整体到局部;22、先控制后碎部、先控制后碎部;33、复测复算、步步检核。
、复测复算、步步检核。
前一步工作未前一步工作未检核不进行后一检核不进行后一步工作步工作优点优点:
减少误差积累;减少误差积累;避免错误发生;避免错误发生;提高工作提高工作效率。
效率。
六、测量工作及基本原则六、测量工作及基本原则13可可编辑编辑ppt基本观测量基本观测量:
测量作业就在于使用不同测量作业就在于使用不同精度的测量仪器,测精度的测量仪器,测得得角度角度距离距离和和高差高差第14页六、测量工作及的基本原则六、测量工作及的基本原则14可可编辑编辑ppt测量单位测量单位:
长度单位长度单位:
英制单位:
海里、码、英尺、英寸英制单位:
海里、码、英尺、英寸市制单位:
里、丈、尺、寸、市制单位:
里、丈、尺、寸、公制单位:
公里、米、分米、厘米、毫米公制单位:
公里、米、分米、厘米、毫米米的最早的科学定义是子午线长度的米的最早的科学定义是子午线长度的/40000000十八世纪法国科学院派测量队进行十八世纪法国科学院派测量队进行“弧度测量弧度测量”。
随后以测得的子午随后以测得的子午线弧长的四千万分子一作为线弧长的四千万分子一作为长度的基本单位,称为长度的基本单位,称为“米米”。
为了使用方便,用铂金属制造了几根长一米的为了使用方便,用铂金属制造了几根长一米的尺子,称为米的原尺。
尺子,称为米的原尺。
当时,世界各国的长度标准都是由这几根米尺当时,世界各国的长度标准都是由这几根米尺派生复制出来。
我国在派生复制出来。
我国在六十年代之前也一直使六十年代之前也一直使用这样的复制尺用这样的复制尺第15页六、测量工作及基本原则六、测量工作及基本原则15可可编辑编辑ppt测量单位测量单位:
时间单位时间单位“秒秒”的定义的定义经典的时间标准是用天文测量方法测定的。
设将测量仪器的望远镜经典的时间标准是用天文测量方法测定的。
设将测量仪器的望远镜指向天顶,则某一天体连续两次通过望远镜纵丝的时间间隔就等于指向天顶,则某一天体连续两次通过望远镜纵丝的时间间隔就等于24时。
时。
1时的时的3600分之一就等于分之一就等于1秒。
当然精确的秒。
当然精确的“秒秒”要用一年甚要用一年甚至几年的时间间隔细分后求得。
自二十世纪七十年代起才改用原子至几年的时间间隔细分后求得。
自二十世纪七十年代起才改用原子钟取得时间的标准。
钟取得时间的标准。
角度单位角度单位60进制单位进制单位度度(d)、分、分(m)、秒(、秒(s)10进制单位进制单位新度新度(g)、新分、新分(gm)、新秒(、新秒(gs)弧度单位弧度单位一圆周一圆周=2、=57.3=3434=206265第16页六、测量工作及基本原则六、测量工作及基本原则16可可编辑编辑ppt六、测量工作及基本原则六、测量工作及基本原则长度单位换算长度单位换算1km=1000m1m=10dm=100cm=1000m1英里英里=1.6093公公里里1码码=3英尺英尺1英尺英尺=12英寸英寸=30.48厘米厘米1英寸英寸=2.54厘米厘米1海里海里=1.852公里公里=1852米米1里里=500米米1丈丈=10尺尺1尺尺=1/3米米1尺尺=10寸寸角度单位换算角度单位换算1度(度(d)=60分(分(m)=3600秒(秒(s)1g(新度新度)=100C(新分新分)=10000CC(新秒新秒)1g=0.9d1c=0.54m1cc=0.324so=180o/=57.3o=3438=206265第17页17可可编辑编辑ppt*1、地球的形状近似于怎样的形体?
、地球的形状近似于怎样的形体?
*2、地球自然表面、水准面、大地水准面和参考椭球面的区别和、地球自然表面、水准面、大地水准面和参考椭球面的区别和联系?
联系?
*3、参考椭球的基本元素有哪些?
、参考椭球的基本元素有哪些?
*4、测量工作的基准面和基准线是指什么?
、测量工作的基准面和基准线是指什么?
*5、平均海水面、平均海水面_(是(是/不是)参考椭球面。
不是)参考椭球面。
*6、任意高度的静止的液体表面(如平静的湖水面)、任意高度的静止的液体表面(如平静的湖水面)_(都(都是是/都不是都不是/有的是)水准面有的是)水准面七、思考题七、思考题18可可编辑编辑ppt2.2用水平面代替水准面的限度用水平面代替水准面的限度19可可编辑编辑ppt如图,由平面代替曲面产生的误差为D。
D=ab-ab=D-S=Rtan-R=R(tan-)在小范围测区角很小。
tan用级数展开,略去五次方项,将=D/R代入,则一、水准面曲率对水平距离的影响一、水准面曲率对水平距离的影响20可可编辑编辑ppt取地球半径R=6371km。
D用不同距离代入,计算结果如下:
1/19万12.83251/30万6.57201/54万2.77151/120万0.8210-0.001D/DD(cm)D(km)结论:
结论:
当D=10km时,所产生的相对误差为1:
120万,这样小的误差,对精密量距来说也是允许的。
因此,在10km为半径的圆面积之内进行距离测量时,可以把水准面当作水平面看待,而不考虑地球曲率对距离的影响。
一、水准面曲率对水平距离的影响一、水准面曲率对水平距离的影响21可可编辑编辑ppt一、水准面曲率对水平距离的影响一、水准面曲率对水平距离的影响OA大地水准面水平面CBDERts最精密距离测量的容许误差位1/100万。
所以,在半径为10公里的圆面积内进行距离测量时可不考虑地球曲率的影响22可可编辑编辑ppt二、水准面曲率对水平角度的影响二、水准面曲率对水平角度的影响从球面三角测量中可知(如图1-14),球面上多边形内角之和比平面上多边形内角之和多一个球面超角。
其值可用多边形面积求得:
式中:
P球面多边形面积;R地球半径;一弧度的秒值,=206265。
取地球半径R=6371km。
P用不同面积代入,计算结果如下:
P(km2)()100.05500.251000.513001.52结论结论:
用水平面代替基准面对角度测量的影响不大。
用水平面代替基准面对角度测量的影响不大。
100km2的面积,产生的角度误差不到的面积,产生的角度误差不到6。
因此,在小区。
因此,在小区域测量中,曲率对角度的影响可忽略不计。
域测量中,曲率对角度的影响可忽略不计。
24可可编辑编辑ppt二、水准面曲率对水平角度的影响二、水准面曲率对水平角度的影响ABC球面角超对于面积在对于面积在100平方公里以内的多边形,地球曲率平方公里以内的多边形,地球曲率对水平角的影响,在最精密的测量中才考虑,一般对水平角的影响,在最精密的测量中才考虑,一般测量中不须考虑。
测量中不须考虑。
25可可编辑编辑ppt三、地球曲率对高差的影响三、地球曲率对高差的影响OA大地水准面水平面CBDERts地球曲率对高差的影响,即使在很短的距离内也地球曲率对高差的影响,即使在很短的距离内也必须加以考虑必须加以考虑26可可编辑编辑ppt*地球曲率对水平距离、水平角、和高程影地球曲率对水平距离、水平角、和高程影响如何?
在什么情况下允许用水平面代替响如何?
在什么情况下允许用水平面代替水准面?
水准面?
四、思考题四、思考题27可可编辑编辑ppt谢谢大家谢谢大家!
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