大地测量基础.ppt

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1、2023/1/22,Page 1大大 地地 测测 量量 基基 础础2023/1/22,Page 2 目录目录定义现实的地球(大地水准面)大地椭球面1984 国际大地坐标系统(WGS84)地图投影坐标转换高程系统内业作业流程2023/1/22,Page 3大地测量大地测量(Geodesy)Geodesy):-:-:-:-GeoGeo-地球；地球；desydesy-研究地球的学研究地球的学科科“大地测量是一门测量并绘制地球表面形状的科学”F.R Helmert(1880)定义定义2023/1/22,Page 4 现实的地球现实的地球(大地水准面）大地水准面）平均海水面最佳的等位面具有明确物理意义的

2、复杂曲面需要无数个参数才能加以描述能够用仪器加以测定 欧洲欧洲北美洲北美洲南美洲南美洲非洲非洲地形表面地形表面2023/1/22,Page 5 大地椭球面大地椭球面椭球面是一种数学图形，它由以下参数加以定义：半长轴(a)及半短轴(b)或扁率(f)=(a-b)/a它是一种简单的几何曲面不能直接用仪器测定ba2023/1/22,Page 6南美洲非洲地形表面地形表面O1北美洲N 大地椭球面与大地水准面大地椭球面与大地水准面O2N选择哪一个椭球面?欧洲2023/1/22,Page 7 大地椭球面与大地水准面大地椭球面与大地水准面1984 国际大地坐标系统(WGS84)是地球表面的最佳拟合 A =6,

3、378,137.000 m1/f =298.2572236南美洲南美洲非洲非洲N北美洲北美洲欧洲欧洲地形表面地形表面2023/1/22,Page 8原点位于地球的质量中心X 与 Y 轴彼此垂直并位于赤道平面上Z 轴垂直 X,Y 轴所在平面，并与地球的自转轴相重合j jl lhPZXY 1984 1984 国际大地坐标系统国际大地坐标系统(WGS84)WGS84)2023/1/22,Page 9 1984 1984 国际大地坐标系统国际大地坐标系统(WGS84)WGS84)GPS 定位所得的点位及坐标差均属于 WGS84 坐标系统纬度，经度及大地高高程，或空间直角大地坐标 X,Y,ZX 轴基准定

4、向指向格林尼治子午圈，Y轴，Z轴与X轴彼此正交，并构成右手系，Z轴指向BIH 1984.0平北极j jl lhPZXY2023/1/22,Page 10“地图投影是将椭球面上的子午圈(经圈)及平行圈(纬圈)采用数学模型展开并表达在平面上。”以地理坐标表达的每一个点都能够在平面上用一对东向及北向坐标来表示其位置。地图投影地图投影2023/1/22,Page 11横轴墨卡托投影 中央 子午线平行圈 1平行圈 2 地图投影的类型地图投影的类型兰勃特圆锥投影 2023/1/22,Page 12高斯-克吕格投影 中央 子午线 地图投影的类型地图投影的类型特点：保角影射(正形投影)中央子午线长度比为1缺点

5、：离 轴子午线越远，长度变形与增速越大 同一点在不同投影带中的 坐标差异甚大2023/1/22,Page 13将地图制图中采用的一种坐标系统转换成另一种坐标系统的技术最常用的坐标转换有：经典的 2D 或 3D 赫尔默特模型一步法转换方式X XZ ZY Y 坐标转换坐标转换2023/1/22,Page 14赫尔默特坐标转换是一种经典的 7 参数转换模型大地测量中采用的精密方法需要有关地方坐标系的椭球参数平面坐标通过地图投影计算完成高程应该为相对于椭球面的大地高ZSZLPXS=sR(wwx,wwy,wwz)XL+X0XSYSXLYLwywxwzXSXOXL 赫尔默特坐标转换赫尔默特坐标转换2023

6、/1/22,Page 15点位与高程可以分别处理无须知道所用的地图投影与地方椭球的参数可以单独进行点位的转换(没有高程数据资料)正高高程通过数学内插方法获取网的适用范围局限于 8 x 8 km 左右 一步法坐标转换一步法坐标转换2023/1/22,Page 16 高程系统高程系统采用 GPS 方法测定的高程都是相对于 WGS84 椭球面的大地高高程大地高高程是椭球面上的高程h=椭球面高程(GPS测量所得)椭球面椭球面椭球面椭球面P Ph h地形表面地形表面地形表面地形表面2023/1/22,Page 17大地水准面是一个等位面(等重力面)，它与平均海水面配合得最好P PH H大地水准面大地水准

7、面大地水准面大地水准面h h地形表面地形表面地形表面地形表面椭球面椭球面椭球面椭球面H=大地水准面上的高程大地水准面上的高程(近似于正高高程近似于正高高程)高程系统高程系统大地水准面的起伏受以下因素的影响：地形，地质构造等等正高高程相对于某一个参考基准，一般情况下采用平均海水面平均海水面非常接近于大地水准面2023/1/22,Page 18 高程系统高程系统椭球面与大地水准面的高差称为大地高的高程异常为了获取正高高程，人们必须顾及大地高的高程异常H HN NN=大地高的高程异常大地高的高程异常h h地形表面地形表面地形表面地形表面椭球面椭球面椭球面椭球面大地水准面大地水准面大地水准面大地水准面

8、P P2023/1/22,Page 19大地水准面差距能够用 EGM96 一类地球模型来计算h h地形表面地形表面地形表面地形表面H HN N椭球面椭球面椭球面椭球面大地水准面大地水准面大地水准面大地水准面P Ph=H+N 高程系统高程系统N=大地水准面差距大地水准面差距h=椭球高程椭球高程(GPS 测量获得测量获得)H=大地水准面高程大地水准面高程(接近于正高接近于正高)2023/1/22,Page 20 高程系统高程系统GPSGPS水准高程拟合的实施原则：水准高程拟合的实施原则：1.水准与GPS的重合点数量取决于测区的大小(3-8个)2.重合点应该均匀分布在测区的四周和中间 3.山区的重合点密度应该大于平原地区 4.重合点连接而成的凸多边形外部的GPS点垂距不超过平均边长 的二分之一 5.采用平面拟合，避免曲面拟合 6.在山区与平原的结合部需增加GPS水准的重合点 7.超过150平方公里的大测区应该考虑分片拟合 8.提高GPS及水准高程的测量精度(双频接收机，三等水准)2023/1/22,Page 21 内业作业流程内业作业流程GPSGPS测量的内业作业流程：测量的内业作业流程：1.基线解算 2.GPS网进行自由网平差 3.GPS网进行约束平差 4.GPS网成果与地面控制网成果的坐标系统转换 (求转换参数)5.高程拟合 6.提交测量成果报告