測量與計算的基準面

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1、大地測量基礎(chǔ)第四講測量與計算的基準面引言我們考察一下大地測量的作業(yè)環(huán)境——地球表面。地球表面（通常被稱為地球自然表面）是很不規(guī)則的，高山、深谷、平原、丘陵、江河湖海相互交錯，高低起伏，地形錯綜復(fù)雜。舉例來講，世界最高的珠穆朗瑪峰（8848.13m）和最低的馬里亞納海溝（11022m）兩者高差接近兩萬米，約為地球半徑的千分之三。地球表面是野外測量的依托面，也是地形測量、攝影測量的描述對象。顯然在地球自然表面上無法處理測量成果，這就需要選擇一個用于處理測量成果的基準面。這個基準面應(yīng)該與地球體形極為接近，可用簡單數(shù)學公式表示，并且能確定其與地球相關(guān)位置。

2、本節(jié)內(nèi)容簡介野外測量的基準面鉛垂線水準面高程基準面平均海水面大地水準面與大地體似大地水準面測量計算的基準面地球橢球參考橢球第一節(jié)野外測量的基準面鉛垂線定義性質(zhì)水準面定義性質(zhì)野外測量的基準面本節(jié)主要內(nèi)容一、鉛垂線定義：在地球重力場中，重力的作用線被稱為鉛垂線，有時簡稱為垂線。重力線方向就是鉛垂線方向。特性：鉛垂線不是平面曲線，而是既有微小曲率又有微小撓率的空間曲線。二、水準面定義：液體靜止的表面就稱為水準面。特性：水準面是一個客觀存在、處處與鉛垂線正交的面。水準面有無窮多個。水準面都彎向地心。水準面間互不平行。注意：水準面、鉛垂線就是大地測量外業(yè)的基

3、準面和線。三、野外測量的基準面野外測量是通過水準器使儀器整平的，當水準器氣泡居中，氣泡中央的切線就是一條水平線，當測量儀器各部件相互關(guān)系正確時，儀器垂直軸方向就與鉛垂線方向一致，水平度盤就是何水準面相切的水平面。所以，實際測得的水平角是在高低不同的水準面上的角度；三角網(wǎng)中的起始邊長，是在不同高度的水準面上量得的長度；按幾何水準法測定的高差是不同高度水準面間的鉛垂線長。因此，水準面、鉛垂線就是大地測量外業(yè)的基準面和線。第二節(jié)高程基準面平均海水面與海拔高情況簡介高程基準大地水準面定義性質(zhì)似大地水準面性質(zhì)正常高本節(jié)主要內(nèi)容一、平均海水面為了明顯而穩(wěn)固地標

4、志出高程起算面的位置，需要建立一個永久性水準點，用精密水準測量將它與平均海水面聯(lián)系起來，作為國家大地控制網(wǎng)的高程起算點，這個水準點稱為水準原點。我國的水準原點位于青島觀象山，由一個原點和五個附點構(gòu)成——水準原點網(wǎng)，附點用于監(jiān)測原點的穩(wěn)定性及保證聯(lián)測精度。1956年黃海平均海水面——原點高程定為高出黃海平均海水面72.2893米，所用資料是1950—1956年7年的驗潮結(jié)果。我國從1957～1987年30年的國家水準測量成果都屬于這個高程系統(tǒng)。1985年國家高程基準——原點高程定為高出黃海平均海水面72.2604米，所用資料是1952—1979年28

5、年的驗潮結(jié)果，采用青島水準原點網(wǎng)與沙子口備用水準網(wǎng)1980年觀測的成果，經(jīng)平差得到的新基準比1956年黃海平均海水面高0.0389米，但驗潮站標志與水準原點聯(lián)測值增大0.010米，因而，青島水準原點高程變動值為0.0289米。二、大地水準面引入：為了使測量成果有一個共同的基準面，可以選擇一個十分接近地球表面又能代表地球形狀和大小的水準面作為共同標準。定義：設(shè)想海洋處于靜止平衡狀態(tài)時，并將它延伸到大陸內(nèi)部且保持處處與鉛垂線正交的水準面，來表示地球的形狀是最理想的，這個面稱為大地水準面。大地體：大地水準面是一個光滑的閉合曲面，由它包圍的形體是地球的真正

6、形體，稱為大地體。三、似大地水準面第三節(jié)測量計算的基準面地球橢球大地測量計算的基準面應(yīng)滿足的條件地球橢球的定義地球橢球滿足的條件參考橢球定義作用其它本節(jié)主要內(nèi)容一、地球橢球大地測量計算的基準面應(yīng)滿足的條件應(yīng)是接近地球形體的一個曲面這個曲面應(yīng)當便于數(shù)學運算這個曲面對于大地體的位置要固定下來地球橢球由地理知識可以知道，地球是一個兩極略扁的橢球體。用數(shù)學語言加以描述便是：由大地水準面包圍而成的大地體接近于一個具有微小扁率的旋轉(zhuǎn)橢球。與大地體吻合得最好的旋轉(zhuǎn)橢球稱為地球橢球（總橢球或平均橢球）。地球橢球應(yīng)滿足的條件與地球質(zhì)量相等，旋轉(zhuǎn)角速度相等與大地體體積

7、相等，總橢球面與大地水準面之間差距地平方和最小中心與地心重合，短軸與地球平自轉(zhuǎn)軸重合，大地起始子午面與天文子午面平行。二、參考橢球定義：具有一定的參數(shù)、定位和定向，并用來代表某一地區(qū)大地水準面的地球橢球。作用：它是代表地球的數(shù)學表面。它是大地測量計算的基準面。它是研究大地水準面形狀的參考面。在地球投影中，是用參考橢球面代表地球表面的。注意：參考橢球面是大地測量計算的基準面，相應(yīng)地，它的法線是計算的基準線。