1、第二章第二章 大地测量学大地测量学基础知识基础知识2.1 地球形状和大小2.2 测量常用坐标系2.3 地图投影和高斯平面直角坐标系2.4 高程2.5 用水平面代替水准面的限度2.6 方位角2.7 地形图的基本知识2.8 地形图的分幅与编号 第二章第二章 大地测量学大地测量学基础知识基础知识测量工作的主要研究对象是地球的自然表面，但地球表面形状极其复杂。 有高山、丘陵、平原、河流、湖泊和海洋。 世界第一高峰珠穆郎玛峰高达 8844.43m，太平洋西部的马里亚纳海沟深达 11022m。海洋面积约占 71%, 陆地面积约占 29%。测量中把地球形状看作是由静止的海水面向陆地延伸并围绕整个地球所形成的
2、某种形状。2.1.1 大地水准面2.1.1.1地球概述2.1 地球形状和大小地球形状和大小 2.1.1.2 铅垂线地球表面任一质点，都同时受到两个作用力：其一是地球自转产生的 惯性离心力 ；其二是整个地球质量产生的 引力 。这两种力的合力称为 重力 。 重力的作用线又称为 铅垂线 。铅垂线是测量外业所依据的基准线。 2.1.1.3 水准面1.定义 处于自由静止状态的水面称为 水准面 。2.特点1）水准面是一个 重力等位面 ，水准面上各点处处与该点的重力方向（铅垂线方向）垂直。2）在地球表面上、下重力作用的范围内，通过任何高度的点都有一个水准面，因而水准面有无数个。图 2-12.1 地球形状和大
3、小地球形状和大小 2.1.1.4 大地水准面定义在测量工作中，把一个假想的、与静止的海水面重合并向陆地延伸且包围整个地球的特定重力等位面称为 大地水准面 。1）是一个封闭的曲面。2）是一个略有起伏的不规则曲面，无法用数学公式精确表达。3）大地水准面是测量外业所依据的基淮面。大地水准面的特征图 2-22.1 地球形状和大小地球形状和大小 2.1.2 参考椭球体 代表地球形状和大小的旋转椭球，称为 “地球椭球 ”。与大地水准面最接近的地球椭球称为 总地球椭球 ；与某个区域如一个国家大地水准面最为密合的椭球称为 参考椭球 ，其椭球面称为参考椭球面。由此可见， 参考椭球有许多个 ，而总地球椭球只有一个
4、。 旋转椭球面可以用数学公式准确地表达。因此，在测量工作中用这样一个规则的曲面代替大地水准面作为测量计算的基准面。 图 2-32.1 地球形状和大小地球形状和大小 扁率 在几何大地测量中，椭球的形状和大小通常用长半轴 a 、短半轴 b和扁率 f 来表示。我国 1980年国家大地坐标系采用了 1975年国际椭球，该 椭球的基本元素 是：a= 6 378 140m , b = 6 356 755.3m , f =1/298.257。由于参考椭球体的扁率很小，当测区面积不大时，在普通测量中可把地球近似地看作圆球体，其半径为： 图 2-32.1 地球形状和大小地球形状和大小 地球体：地球体： 极半径略
5、短，赤道半径略长，北极略突出、南极略扁平，近似于梨形的椭球体。大地体大地体 ： 由穿越陆地、岛屿的全球静止海平面连片形成的封闭曲面称为 大地水准面 ，由该水准面所包含的形体称为大地体，它是地球形体的一级逼近。地球椭球体地球椭球体 ： 大地体 绕短轴旋转形成的表面光滑的球体，亦称旋转椭球体。它是地球形体的二级逼近。（ 长轴 a，短轴 b，扁率 f = (a-b) / a ）参考椭球体参考椭球体 ： 通过数学方法将地球椭球体摆到与大地水准面最贴近的位置上，并求出两者各点间的偏差 。它是地球形体的三级逼近。2.1 地球形状和大小地球形状和大小 地球自然表面 极不规则，无法用数学表面进行描述大地体 地
6、球椭球体 参考椭球体 不规则性、动态性、不唯一性规则的数学表面 标准数学曲面，不唯一性1952：海福特椭球 1953：克拉索夫斯基椭球 1978： 1975年国际椭球三级近似2.1 地球形状和大小地球形状和大小 椭球名称 年代 长半径 a(m) 扁率 f 附注德兰勃 (Delambre) 1800 6 375 653 1:334.0 法国埃弗瑞斯 (Everest) 1830 6 377 276 1:300.801 英国贝赛尔 (Bessel) 1841 6 377 397 1:299.152 德国克拉克 (Clarke) 1866 6 378 206 1:294.978 英国克拉克 (Clarke) 1880 6 378 249 1:293.459 英国海福特(Hayford) 1910 6 378 388 1:297.01942年国际第一个推荐值克拉索夫斯基(Krasovski) 1940 6 378 245 1:298.3 苏联1967年大地坐标系 1967 6 378 160 1:298.247 1967年国际第二个推荐值1975年大地坐标系 1975 6 378 140 1:298.257 1975年国际第三个推荐值1980年大地坐标系 1979 6 378 137 1:298.257 1979年国际第四个推荐值国际主要椭球参数2.1 地球形状和大小地球形状和大小
